利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021110521753
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-03-03
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:构建高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价体系:确定准则层与指标层指标,建立适用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价四级标准,分别为:I级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级;

步骤2:基于目标边坡生态修复工程的现场监测及室内试验数据,采用步骤1建立的评价体系对目标边坡生态修复工程进行评价,将指标层各指标的评价结果记录为Cxy(x,y=1,

2,…,n),将准则层各指标的评价结果记录为Bxy(x,y=1,2,…,n),将最终的评价结果记录为Ax(x=1,2,…,n),根据步骤1建立的效益评价标准可得评价结果Ax(x=1,2,…,n);

Ax表示第x次采用步骤1建立的评价体系对目标边坡生态修复效益进行评价时的最终评价结果,Bxy表示第x次采用步骤1建立的评价体系对目标边坡生态修复效益进行评价时的第y个准则层指标的评价结果,Cxy表示第x次采用步骤1建立的评价体系对目标边坡生态修复效益进行评价时的第y个指标层指标的评价结果,x表示采用步骤1建立的评价体系对目标边坡生态修复效益进行评价的次数,y表示准则层及目标层指标的数目;

步骤3:若评价结果Ax(x=1,2,…,n)未达到预期目标,则结合准则层指标评价结果Bxy(x,y=1,2,…,n)以及目标边坡生态修复工程实地状况,分析目标边坡生态修复工程实时存在的问题;

步骤4:研判步骤3发现的问题,选取调控方法:若现有调控技术的一种或多种组合可以解决步骤3发现的问题,则采取现有调控技术的一种或多种组合;若现有调控技术的一种或多种组合不能解决步骤3发现的问题,则针对步骤3发现的问题研发若干新调控技术,并确保新调控技术切实可行;

步骤5:围绕步骤4选取的调控方法,制定调控方案;

步骤6:对目标边坡生态修复工程实施步骤5制定的调控方案;

步骤7:基于目标边坡生态修复工程的现场监测及室内试验数据,采用步骤1建立的评价体系对调控后的目标边坡生态修复效益进行评价,将目标层各指标的评价结果记录为Cx+1y(x,y=1,2,…,n),准则层各指标的评价结果记录为Bx+1y(x,y=1,2,…,n),将最终的评价结果记录为Ax+1(x=1,2,…,n),根据步骤1建立的效益评价标准可得评价结果Ax+1(x=1,

2,…,n);

步骤8:将Ax+1(x=1,2,…,n)与预期目标进行比较,若Ax+1(x=1,2,…,n)达到预期目标,则不需对目标边坡生态修复工程继续进行调控;若Ax+1(x=1,2,…,n)未达到预期目标,则需制定后续调控方案并进行优化,实施所述优化后的调控方案;上述制定后续调控方案并进行优化,实施所述优化后的调控方案的步骤至少进行一次,直至最终的评价结果达到预期目标。

2.根据权利要求1所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤1中,构建高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价体系的方法为:

步骤1‑1:建立高山地区工程扰动边坡生态修复效益评价指标层次结构模型;

步骤1‑2:确定步骤1‑1选取的准则层和指标层评价指标权重;

步骤1‑3:建立高山地区工程扰动边坡生态修复效益评价的指标评价标准;

步骤1‑4:高山地区工程扰动边坡生态修复效益的综合评价。

3.根据权利要求2所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤1‑1的具体操作为:以地形地貌、侵蚀性、土壤质量、植被状况作为评价体系的准则层指标,以高山地区工程扰动边坡生态修复效益评价指标筛选的地域性、科学性、系统性、和可操作性原则确定指标层指标;

所述高山地区工程扰动边坡生态修复效益评价指标体系的层次结构模型共分三个层次,即目标层A、准测层B和指标层C,其中:目标层A代表层次结构的最高级别,反映生态修复效益综合评价指数;

准则层B代表生态修复效益的主要系统层次,从不同方面反映高山地区工程扰动边坡生态修复效益的水平,包括地形地貌B1、侵蚀性B2、土壤质量B3、植被状况B4;

指标层C是基础层次结构,包括海拔C1、坡度C2、坡面C3、土壤侵蚀量C4、土壤侵蚀速率C5、地下径流量C6、土壤pHC7、硝态氮C8、速效磷C9、速效钾C10、叶绿素相对含量C11、比叶面积C12、地上生物量C13、地下生物量C14、植被覆盖度C15、外来物种覆盖率C16、物种多样性C17,直接反映高山地区工程扰动边坡生态修复效益;

各层次对应评价因素集合,表示为:B1={C1,C2,C3};B2={C4,C5,C6};B3={C7,C8,C9,C10};B4={C11,C12,C13,C14,C15,C16,C17};A1={B1,B2,B3,B4}。

4.根据权利要求2所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤1‑2的具体操作为:以高山地区工程扰动边坡生态修复效益评价层次结构模型中的指标层开始,通过专家调查权重法,依据Delphi原理由多方专家选取指标权数,并利用两两指标对准则层的基本指标的重要性进行标度分析,求出各指标层指标的权重值,进行归一化运算;通过一致性检验后得到指标层对应准则层的权重集,表示为:WB1={WC1,WC2,WC3};WB2={WC4,WC5,WC6};WB3={WC7,WC8,WC9,WC10};WB4={WC11,WC12,WC13,WC14,WC15,WC16,WC17};

以高山地区工程扰动边坡生态修复效果评价层次结构模型中的准则层开始,通过专家调查权重法,依据Delphi原理由多方专家选取指标权数,并利用两两指标对目标层的基本指标的重要性进行标度分析,求出各准则层指标的权重值,进行归一化运算;通过一致性检验后得到准则层对应目标层的权重集,表示为:WA1={WB1,WB2,WB3,WB4};

将指标层相对于准则层的权重值同准则层相对于目标层的权重值相乘,得到每个评价指标在高山地区工程扰动边坡生态修复效益评价中所占的权重,建立层次总排序列表。

5.根据权利要求2所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤1‑3的具体操作为:根据高山地区工程扰动边坡生态系统原始受损状态和修复目标之间的差距,将各修复效益评价指标的评价标准划分三个等级,其中:

一级标准:指各评价指标的预期或超预期目标修复状态,评价值为1.0;

二级标准:指各评价指标的修复目标过程状态,评价值为0.5;

三级标准:指各评价指标的未修复状态,评价值为0;

以此为基准,对指标监测值进行数据统计,并结合APH分析和专家评判法,确定修复效益评价指标的评价值,用分值表示。

6.根据权利要求2所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤1‑4的具体操作为:根据步骤1‑2指标权重与步骤1‑3指标标准化评价值,得到修复后边坡生态修复质量指数及评价:生态修复效益综合评价标准:将工程扰动边坡生态修复质量指数0~100分为四个等级标准,I级:修复效果优秀;Ⅱ级:修复效果良好;Ⅲ级:修复效果一般;Ⅳ级:修复效果差,其中:

I级:修复效果优秀:此时SERQI>80,表示高山地区工程扰动边坡生态系统的结构性、功能性完整统一;边坡生态达到自然演替的效果,与周边自然环境融为一体;

Ⅱ级:修复效果良好:此时60<SERQI≤80,表示高山地区工程扰动边坡生态系统结构性、功能性基本完整,生态景观效果一般,需要加强人工监测并提高养护标准;

Ⅲ级:修复效果一般:此时40<SERQI≤60,表示高山地区工程扰动边坡生态生态系统部分功能尚未得到修复,少量评价标准未能达到修复目标,需要进一步消除工程扰动造成的影响,制定适宜的调控方案;

Ⅳ级:修复效果差:此时SERQI≤40,表示高山地区工程扰动边坡生态系统仍处于原始受损状态,部分丧失的生态功能未得到有效修复,大部分指标未能达到该生态系统的修复目标,需要大量消除工程扰动造成的影响,制定高强度的调控方案。

7.根据权利要求6所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,工程扰动边坡生态修复质量指数SERQI的具体计算公式:式中:SI为指标层指标评价值;W为指标层各边坡指标权重总排序;n为指标层边坡指标总数;x为指标层单个边坡指标;

完成高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价体系的构建。

8.根据权利要求1所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤8中,当Ax+1(x=1,2,…,n)未达到预期目标时,制定后续调控方案并进行优化的方法为:

步骤8‑1:重复步骤3~步骤5,制定后续调控方案;

步骤8‑2:将Ax+1(x=1,2,…,n)、Bx+1y(x,y=1,2,…,n)、Cx+1y(x,y=1,2,…,n)与Ax(x=

1,2,…,n)、Bxy(x,y=1,2,…,n)、Cxy(x,y=1,2,…,n)分别进行对比分析,对前一次调控方案的实施效果进行比较评判,据此优化步骤8‑1制定的后续调控方案。

9.根据权利要求1所述的一种用于高山地区工程扰动边坡生态修复效益动态评价及调控方法,其特征在于,所述步骤8中的调控方案包括含:土壤肥力调控:

通过制备一种由前期、中期和后期肥料混合配制而成的缓释掺混肥,来更好地保障植被在生长全周期得到必需的肥料养分;通过制备一种由植生土、水泥、腐殖质、混凝土绿化添加剂、硅粉和棕纤维均匀混合而成的抗冻型生态护坡基材,来营造结构合理、抗水力冲刷性和抗冻性好、肥效高的植被生境,以修复高山地区被毁损的边坡植被;

坡面灌溉调控:

通过制备一种由多个喷灌单元组合而成的水力驱动式喷灌系统,来达到凹凸坡面灌溉满覆盖的效果;通过制备一种喷头高度、喷水嘴出水射流角度可调的边坡喷灌系统,将其均布于四个相邻框格梁正中央,可满足坡面整体灌溉,可适应框格梁边坡的多种工况;

边坡及植被稳定性调控:

通过在岩体陡坡面设置防护层、贴合板和种植槽,岩体内部设置锚杆、锚头、锚索与导水管道和蓄水腔,提供一种岩质陡边坡生境构筑与植被用水补给系统,能够防患地质灾害、修复岩体陡坡面植被,并保持坡面植被灌溉;

通过记录仿真模型植被体的破坏情况及对应的降雨、风载模拟信息,并同现场降雨、风载自然信息相比较,进行分析评测边坡植被体稳定性,以为野外边坡植被体的人工调控提供决策依据,从而减少失稳破坏灾害。