CN112418680A - 一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统，涉及边坡绿化技术领域，包括：确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素；根据影响因素确定边坡绿化方案；采用层次分析法和主因素突出型算子对边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到边坡绿化方案的可行性评价等级；根据可行性评价等级判断是否采用边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建；若是，则按边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价。本发明能对生境构建的方案进行事先评估，以评判坡面是否适合绿化及该方案的可行性，并在修复后对其效果进行评价。

Description

一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统

技术领域

本发明涉及边坡绿化技术领域，特别是涉及一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统。

背景技术

近年来中国经济发展迅猛，公路、铁路、水利和市政等基础建设日新月异。边坡绿化一直是业界关注的焦点、难点，虽然目前有一些技术在使用，但是由于受坡面立地条件、气候条件及施工条件的制约，施工质量难以控制，更难以满足大规模边坡绿化工程施工，有些还存在地质灾害隐患，影响主体绿化工程的安全稳定。目前普遍采用绿化植草的方式，但是这种防护措施存在着草垫不易存活、且人员因滑坡、泥石流、水土流失等地质灾害被冲刷走等缺点。公路边坡绿化日渐引起交通部门的高度重视。综合考虑公路等级、降雨、地下水、地形、地质、建材来源等多方面因素，合理布局、因地制宜地选择实用、合理、经济、环保的工程措施，确保高速公路边坡的稳定和安全运营的同时，保持生态环境的相对平衡、美化高速公路的效果，成为提高高速公路品质、推进绿色环保生活理念的重要支撑。

专利申请号为201810114049.8的发明专利申请公开了一种边坡复绿系统，该发明专利申请主要提供了一种能提高边坡植被存活率的边坡复绿系统，能够提高边坡植被的存活率，同时降低基材层发生水土流失情况的几率。申请号为201911410799.0的发明专利申请公开了一种高降雨急陡岩质边坡复绿方法，通过岩质边坡上设置种植穴，穴内通过过盈配合方式放入装有基质土与种子的椰丝袋，椰丝袋在高降雨时起到防护作用防止内部植物被冲刷掉，同时截留部分雨水供植物生长，而且长时间该处积累土壤与有机质及种子，多年后，形成植被群，以上发明没有针对硬质刚性支护结构坡面生境构建的可行性和效果进行评估。

申请号为201510745620.2的发明专利申请公开了基于百分制与多级指标体系的边坡施工评估方法，能根据高速公路路堑高边坡地质条件复杂多样、施工环境变化多端和工程特点差异性较大等特点，提供一种边坡施工评估方法，可精确对边坡施工的风险性进行评估，从而指导施工，保证边坡施工安全，降低边坡施工发生事故。以上发明也没有针对硬质刚性支护结构坡面生境构建的可行性和修复效果进行评价。

实际上，在中国已有高速公路边坡中，由于经费、技术以及设计理念等多方面的原因，存在一大批以喷锚、护面墙、喷浆、肋板墙、挡墙为代表的硬质刚性支护结构工程。这部分既有工程的坡面防护结构解决了安全问题之后，也造成了混凝土的硬质、灰色坡面与周围的生态环境格格不入。对既有的硬质支护结构坡面进行生境构建，成为解决这一痛点的有效方法，同时也是亟待解决的关键问题。

现有的边坡硬质刚性支护结构包括喷锚、护面墙、喷浆、肋板墙、挡墙等。浆砌片石护面墙、肋板墙属于传统的硬质刚性支护工程的重要部分，喷锚、喷浆属于近年常用的硬质刚性支护形式。

护面墙是在中国山区高等级公路的上边坡中采用较多的防护形式，在高速公路的护面墙中常采用浆砌片石防护。由于浆砌片石防护等护面墙工程已经有比较长的历史，稳定性判断的研究成果较多。浆砌片石防护工程的石料来源广、强度高、成本低，在公路边坡中得到大量应用，但在长期的交通荷载、雨水淋滤侵蚀等作用下，浆砌片石护面墙的病害层出不穷，影响道路营运的安全。常见的浆砌片石护坡形式有浆砌片石全封闭护坡、浆砌片石骨架护坡、浆砌片石草皮护坡等。受到自然因素、重载、路基动静荷载的长期作用，加之早期施工阶段人为因素的影响，许多支挡结构相继出现了墙体风化、墙体空洞、墙面外鼓、墙体伸缩缝错动、墙顶裂缝超限、坡面侧向挤压变形、坡体开裂与溜坊、水泥砂浆失效等众多病害。显而易见，这些病害表征墙体或坡体实际强度或稳定性已经不足，更有甚者己处于濒危状态，是墙体或坡体失稳、破坏的前兆。造成这些稳定性问题最重要的因素是施工缺陷。常见的施工缺陷主要有：墙体灌浆不饱满、空洞，墙趾埋深不足，墙体尺寸不足、上大下小，泄水孔不通，墙背填料不合适，回填土松散等。浆砌片石护坡的稳定性评估方法，往往是根据浆砌片石挡护工程的检测与计算分析成果，针对浆砌片石常见的裂缝、风化、勾缝脱落、墙体变形、墙体强度衰减、挡墙稳定性变差、排水状况恶化等问题邀请专家评判、打分，然后进行评估。尽管目前有针对浆砌片石坡面防护工程的质量评定方法，但这些方法还远远不能满足工程需要，也无法判定其可否进行生境构建。

喷浆坡面防护是公路边坡常见的坡面防护措施，常用于强度较低、易风化或坚硬岩层风化破碎、表层风化剥落的岩质边坡。喷浆的主要作用是避免边坡表面雨水冲刷，防止或缓解岩土表面的风化、剥蚀，其缺点是往往造成地下水排泄不畅，且对自然景观环境造成破坏，有悖于协调、绿色的发展理念。在稳定性评估方面，世界各国已有比较成熟的稳定性评定方法，包括红外线法、听音法、弹性波法、钻孔法等，采用这些方法得到的评估结果可以作为工程加固的依据。然而，能否用这些评估成果作为可否进行生境构建的依据，有待深入研究。

综上，在对硬质刚性支护结构坡面进行生境构建前，需要对生境构建的方案进行事先评估，以评判坡面是否适合绿化及该方案的可行性，并在修复后对其效果进行评价，这具有重要的工程意义。然而，目前尚未有对硬质刚性支护结构坡面进行生境构建进行评估的有效方法和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统，在对硬质刚性支护结构坡面进行生境构建前，能够对生境构建的方案进行事先评估，以评判坡面是否适合绿化及该方案的可行性，并在修复后对其效果进行评价。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，所述方法包括：

确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素；所述影响因素包括坡度、光照条件和坡面渗水；

根据所述影响因素确定边坡绿化方案；所述边坡绿化方案包括人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡、客土植生植物护坡、喷混植生护坡、骨架植物护坡和植生槽绿化护坡；

采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级；

根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建；

若是，则按所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价；

若否，则返回“确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素”。

本发明还提供了如下方案：

一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价系统，所述系统包括：

影响因素确定模块，用于确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素；所述影响因素包括坡度、光照条件和坡面渗水；

边坡绿化方案确定模块，用于根据所述影响因素确定边坡绿化方案；所述边坡绿化方案包括人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡、客土植生植物护坡、喷混植生护坡、骨架植物护坡和植生槽绿化护坡；

可行性评价模块，用于采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级；

判断模块，用于根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建；

效果评价模块，用于当所述判断模块的输出结果为是时，按所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价；

返回模块，用于当所述判断模块的输出结果为否时，返回所述影响因素确定模块。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统，在对硬质刚性支护结构坡面进行生境构建前，通过对高速公路边坡硬质刚性支护结构坡面的调查和资料收集，综合考虑各方面的因素，采用层次分析法和主因素突出型算子，从技术、经济、环境效益的角度，对生境构建的方案进行模糊综合评价，即事先评估，以评判坡面是否适合绿化及该生境构建方案的可行性，同时，考虑施工效果、短期效果和长期效果，构成原始数据矩阵，对修复后的工程进行修复效果的评价，以指导硬质刚性支护结构坡面地生境构建(生态修复案)的制定和实施，具有重要的工程意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法实施例的流程图；

图2为本发明硬质刚性支护结构坡面可行性评估流程图；

图3为本发明生境构建效果评价指标体系示意图；

图4为BP050边坡平面图；

图5为试验边坡实景图；

图6为本发明硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价系统实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法及系统，在对硬质刚性支护结构坡面进行生境构建前，能够对生境构建的方案进行事先评估，以评判坡面是否适合绿化及该方案的可行性，并在修复后对其效果进行评价。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法实施例的流程图。参见图1，该硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法包括：

步骤101：确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素。所述影响因素包括坡度、光照条件和坡面渗水。

该步骤101具体包括：

调查和收集硬质刚性支护结构坡面边坡的现状资料。所述现状资料包括工程建设规模、地质条件、工程特点、诱发因素、施工环境和资料完整性。

基于所述现状资料确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素。

现状资料的调查包括工程建设规模、地质条件、工程特点、诱发因素、施工环境、资料完整性因素，评估其对硬质刚性支护结构坡面生境构建的影响，分析硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素。

步骤102：根据所述影响因素确定边坡绿化方案。所述边坡绿化方案包括人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡、客土植生植物护坡、喷混植生护坡、骨架植物护坡和植生槽绿化护坡。

该步骤102具体包括：

当所述坡度＜45°时，确定边坡绿化方案为人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡或客土植生植物护坡。

当所述坡度≥45°且所述坡度≤75°时，确定边坡绿化方案为喷混植生护坡或骨架植物护坡。其中，骨架植物护坡包括混凝土、浆砌片块石、卵(砾)石等材料骨架植物护坡。

当所述坡度＞75°时，确定边坡绿化方案为植生槽绿化护坡。

该步骤102在确定了边坡绿化方案后，采用二层次模糊综合法，从技术可行性、经济可行性和环境效益三个方面，建立硬质刚性支护结构坡面生境构建可行性评估方法的框架，如图2所示。参见图2，由于公路边坡所处的地质环境复杂，外部环境多种多样，复杂多变，具有不确定性、不精确性和随机模糊性。因此，根据现有规范和经验，可行性评价(V)包括第二层次的三个一级指标(属性N)：技术可行性(B₁)、经济可行性(B₂)和环境效益(B₃)，即N＝3。建立三个模块(技术可行性、经济可行性和环境效益)相应数据集合，其中，技术可行性集合(U₁)包括边坡稳定性影响(u₁₁)、生境基材稳定性(u₁₃)、气候条件(u₁₃)、坡面形态特征(u₁₄)、坡面渗水(u₁₅)、施工条件(u₁₆)6个二级指标(因素n₁)，即U₁＝{u₁₁,u₁₂,u₁₃,u₁₄,u₁₅,u₁₆}，n₁＝6。边坡稳定是绿化工程的前提，必须保证绿化工程实施前后的边坡稳定性，并管控施工过程中的风险，技术可行性指标在技术可行性评估中采取一票否决制：即6个二级指标只要一项不满足最低要求，技术总分为零分。经济可行性集合(U₂)是衡量生境构建可行性的一个重要方面，包括工程造价(u₂₁)和维护管理费用(u₂₂)2个二级指标(因素n₂)，即U₂＝{u₂₁,u₂₂}，n₂＝2。环境效益集合(U₃)是衡量生境构建是否成功的一个指标，包括绿化植物生长情况(u₃₁)、绿化植物的观赏性(u₃₂)和植被恢复效果(u₃₃)3个二级指标(因素n₃)，即U₃＝{u₃₁,u₃₂,u₃₃}，n₃＝3。

步骤103：采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级。

该步骤103具体包括：

确定硬质刚性支护结构坡面生境构建可行性评价的第一层次指标。所述第一层次指标(二级指标层)包括边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水、施工条件、工程造价、维护管理费用、绿化植物生长情况、绿化植物的观赏性和植被恢复效果。

采用层次分析法和专家估计法确定第一层次指标权重向量。所述第一层次指标权重向量包括第一权重A₁＝1、第二权重A₂＝(a₂₁,a₂₂)＝(0.5,0.5)和第三权重A₃＝(a₃₁,a₃₂,a₃₃)＝(0.5,0.2,0.3)。

根据所述第一层次指标中的边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水和施工条件以及所述第一权重，采用主因素突出型算子来确定技术可行性的评分。具体包括：1、分别确定所述第一层次指标中的边坡稳定性影响(u₁₁)、生境基材稳定性(u₁₃)、气候条件(u₁₃)、坡面形态特征(u₁₄)、坡面渗水(u₁₅)、施工条件(u₁₆)6个二级指标技术分值。2、确定边坡稳定性影响(u₁₁)、生境基材稳定性(u₁₃)、气候条件(u₁₃)、坡面形态特征(u₁₄)、坡面渗水(u₁₅)、施工条件(u₁₆)6个二级指标技术分值最小者。在确定最小者时采取一票否决制：只要6个二级指标中有一项不满足最低要求，技术总分为零分，判断出具有最小技术分值的指标之后，确定该指标的权重向量为1。3、根据所述最小值和所述第一权重计算技术可行性的评分。对于建立的技术可行性数据集合U₁，利用二层次模糊综合法计算得到技术可行性集合的分值，具体包括：采用A₁×U₁计算得到技术可行性集合U₁的分值。

根据所述第一层次指标中的工程造价和维护管理费用以及所述第二权重，采用主因素突出型算子来确定经济可行性的评分。对于建立的经济可行性数据集合U₂，利用二层次模糊综合法计算得到经济可行性集合的分值，具体包括：采用A₂×U₂计算得到经济可行性集合U₂的分值。

根据所述第一层次指标中的绿化植物生长情况、绿化植物的观赏性和植被恢复效果以及所述第三权重，采用主因素突出型算子来确定环境效益的评分。对于建立的环境效益可行性数据集合U₃，利用二层次模糊综合法计算得到环境效益可行性集合的分值，具体包括：采用A₃×U₃计算得到环境效益可行性集合U₃的分值。

对于上述计算得到的技术、经济、环境效益可行性集合的分值，根据表1的赋分区间，对“大”取1分，“中”取0.5分，“小”取0分，分别得到技术、经济、环境效益可行性集合B₁、B₂和B₃的分值。

采用层次分析法(AHP)和专家估计法确定第二层次指标(一级指标层)权重向量。所述第二层次指标权重向量包括第四权重A＝(A₁,A₂,A₃)＝(0.34,0.33,0.33)。所述第二层次指标包括技术可行性、经济可行性和环境效益。

根据所述技术可行性的评分、所述经济可行性的评分和所述环境效益的评分以及所述第四权重，采用主因素突出型算子确定所述边坡绿化方案的可行性评价等级。具体包括：1、根据所述技术可行性的评分、所述经济可行性的评分和所述环境效益的评分以及所述第四权重，采用主因素突出型算子计算所述边坡绿化方案的可行性评价最终得分。即将技术、经济、环境效益可行性集合B₁、B₂和B₃的分值与其对应的权向量a₁、a₂和a₃相乘(V＝A×B)，得到硬质刚性支护结构坡面生境构建可行性评估的计算结果。2、根据所述最终得分确定所述边坡绿化方案的可行性评价等级。所述可行性评价等级包括一级、二级、三级和四级。硬质刚性支护结构坡面生境构建方案可行性评价结果V∈[0,1]，按照V的大小划分生境构建可行性的等级(共4级)，即根据定义的一级：0≤V＜0.25；二级：0.25≤V＜0.5；三级：0.5≤V＜0.75；四级：0.75≤V≤1确定硬质刚性支护结构坡面生境构建方案可行性的评价级别。其中，四级生境构建可行性最佳，一级生境构建可行性最差。

表1生境构建技术可行性、经济可行性、环境效益可行性判断评价表

根据现场调查成果，对各因素的取值进行量化，并利用表1开展硬质刚性支护结构坡面生境构建方案可行性评价，各因素的取值量化结果如下：

1)边坡稳定性影响判据

稳定性系数的容许降低值设定为0.01。超过0.01，则认为技术上不可行；小于0.01，对应的取值见表1，对表中没有列举的情况采取插值的方法取值。

2)生境基材稳定性判据

稳定性系数最低值设定为1.2。低于1.2，则认为技术上不可行；高于1.2，对应的取值见表1，对表中没有列举的情况采取插值的方法取值。

3)气候条件判据

包括光照、湿度、气温等等的气候条件，能够直接的影响到绿化植物生长与发育，若具有适合植物生长的湿度和气温，只要考虑光照条件。条件越好，评分越高。

4)坡面的形态特征判据

坡面的形态特征的关键因素是坡率大小。坡率越小，技术可行性越高；坡率越大，技术可行性越低。一般来说，在坡率达1:0.36(70°)时，生境基材将难以完成有效浇筑。

5)坡面渗水判据

坡面渗水对生境基材的有效附着具有很大的影响。渗水越严重，基材附着能力越差，渗水量大于2L/(h·m²)，基材附着可视为无效附着。

6)施工条件判据

施工条件优：边坡施工场地通电、通路、通水，且坡脚场地或平台的障碍物已全部清除或拆除，边坡工程施工作业面宽敞，完全满足边坡施工机械作业要求。

施工条件中：边坡施工场地通电、通路、通水有一项未实现，且坡脚场地或平台的障碍物已基本清除或拆除，边坡工程施工作业面基本满足边坡施工要求。

施工条件差：边坡施工场地通电、通路、通水有两项或两项以上未实现，且坡脚场地或平台的障碍物未清除或拆除，边坡工程施工作业面狭窄，不能满足边坡施工机械作业要求。

7)工程造价

以当前年度常规厚层基材喷播绿化单位面积市场价a为基准，当所采取的生境构建措施工程造价≥1.2a时，认为工程造价较高；当所采取的生境构建措施工程造价＞0.8a且≤1.2a时，认为工程造价中等；当所采取的生境构建措施工程造价≤0.8a时，认为工程造价较低。

8)维护管理费用

以生境构建措施工程造价b为基准，当维护管理费用≥0.4b时，认为工程造价较高；当维护管理费用＞0.2b且≤0.4b时，认为工程造价中等；当维护管理费用≤0.2b时，认为工程造价较低。

9)绿化植物生长情况

以植物是否达到社会期待的繁茂程度评判，植被覆盖率>90％为优良；90％>植被覆盖率≥70％为中；植被覆盖率＜70％为差。

10)绿色植物的观赏性

绿期>8个月为优；8个月>绿期≥3个月为中；绿期＜3个月为差。

11)植被恢复效果

本地植物覆盖面积占整个坡面植物覆盖面积的比率评分：所占比率>60％为优；60％>所占比率≥20％为中；所占比率＜20％为差。

步骤104：根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建。

该步骤104具体包括：

当所述可行性评价等级为四级、三级或二级时，采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建。

当所述可行性评价等级为一级时，不采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建。

若步骤104的判断结果为是，则执行步骤105：按所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价。边坡绿化方案在可行性评估完实施，再对实施效果评价，具体的硬质刚性支护结构坡面生境构建效果的评价方法如下：

该步骤105具体包括：

根据资料调查和分析，将生境构建效果评价的指标体系划分为两个层次，即3个大项层(即一级指标层：施工效果B₁、短期效果B₂和长期效果B₃)和15个二级指标，建立一种硬质刚性支护结构坡面生境构建效果的评价方法的框架，如图3所示。根据现有规范和经验，确定硬质刚性支护结构坡面生境构建效果评价的第三层次指标。所述第三层次指标(二级指标层)包括基材流失状况(u₁₁)、基材收缩裂缝(u₁₂)、基材剥离状况(u₁₃)、喷射基质厚度(u₁₄)、有效含水量(u₁₅)、木本群落类型(u₂₁)、草本群落类型(u₂₂)、基质层厚度(u₂₃)、基质层流失(u₂₄)、理化指标(u₂₅)、植被覆盖率(u₃₁)、物种丰富程度(u₃₂)、植物搭配比例(u₃₃)、植物生长势状况(u₃₄)和环境协调性(u₃₅)。施工效果集合U₁＝{u₁₁,u₁₂,u₁₃,u₁₄,u₁₅}，短期效果集合U₂＝{u₂₁,u₂₂,u₂₃,u₂₄,u₂₅}、长期效果集合U₃＝{u₃₁,u₃₂,u₃₃,u₃₄,u₃₅}。

采用层次分析法(AHP)和专家估计法确定第三层次指标权重向量。所述第三层次指标权重向量包括第五权重A₁＝1、第六权重A₂＝(a₂₁,a₂₂,a₂₃,a₂₄,a₂₅)＝(0.2,0.2,0.2,0.1,0.3)和第七权重A₃＝(a₃₁,a₃₂,a₃₃,a₃₄,a₃₅)＝(0.3,0.2,0.2,0.2,0.1)。

根据所述第三层次指标中的基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量以及所述第五权重，采用主因素突出型算子来确定施工效果的评分。具体包括：1、分别确定所述第三层次指标中的基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量的分值。2、确定基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量的分值中的最小值。对于施工效果评价，取对应的五个指标中的最小值。3、根据所述最小值和所述第五权重计算施工效果的评分。对于建立的施工效果数据集合U₁，利用二层次模糊综合法计算得到施工效果集合的分值，具体包括：采用A₁×U₁计算得到施工效果集合的分值。

根据所述第三层次指标中的木本群落类型、草本群落类型、基质层厚度、基质层流失和理化指标以及所述第六权重，采用主因素突出型算子来确定短期效果的评分。对于建立的短期效果数据集合U₂，利用二层次模糊综合法计算得到短期效果集合的分值，具体包括：采用A₂×U₂计算得到短期效果集合的分值。

根据所述第三层次指标中的植被覆盖率、物种丰富程度、植物搭配比例、植物生长势状况和环境协调性以及所述第七权重，采用主因素突出型算子来确定长期效果的评分。对于建立的长期效果数据集合U₃，利用二层次模糊综合法计算得到长期效果集合的分值，具体包括：采用A₃×U₃计算得到长期效果集合的分值。

采用层次分析法和专家估计法确定第四层次指标(一级指标层)权重向量。所述第四层次指标权重向量包括第八权重A＝(a₁,a₂,a₃)＝(0.3,0.2,0.5)。第四层次指标包括施工效果、短期效果和长期效果。

根据所述施工效果的评分、所述短期效果的评分和所述长期效果的评分以及所述第八权重，采用主因素突出型算子确定硬质刚性支护结构坡面生境构建效果的效果评价等级。所述效果评价等级包括差、中和优。将施工效果B₁、短期效果B₂和长期效果B₃的分值与其对应的权向量a₁、a₂和a₃相乘(V＝A×B)，得到硬质刚性支护结构坡面生境构建效果评价计算结果，并根据生境构建效果总分评定：小于等于3分，效果差；3分～小于等于7分，效果中；大于7分，效果优，确定硬质刚性支护结构坡面生境构建效果的评价级别。

根据现场调查成果，对各因素的取值进行量化，并利用表2-4开展硬质刚性支护结构坡面生境构建效果评价。施工效果、短期效果和长期效果各因素的取值量化结果如表2～4所示。

表2施工效果指标量化表

表3短期效果指标量化表

表4长期效果指标量化表

坡面植物验收时间宜在工程完工一年后。

根据施工效果、短期效果和长期效果的判断结果(主要是长期效果的判断结果)，评价生境构建效果(表5)。硬质刚性支护结构坡面生境构建效果评价结果V∈[0,1]，根据生境构建效果总分评定：小于等于3分，效果差；3分～小于等于7分，效果中；大于7分，效果优。

表5生境构建效果判断评价表

若步骤104的判断结果为否，则返回步骤101。

与现有技术相比，本发明通过对高速公路边坡硬质刚性支护结构坡面的调查和资料收集，综合考虑各方面的因素，采用二层次模糊综合法以及改进的主因素突出型数学模型，从技术、经济、环境效益的角度，对生态修复的方案进行事先评估，以评判坡面是否适合绿化及该方法的可行性；考虑施工效果、短期效果和长期效果，构成原始数据矩阵，对修复后的工程进行修复效果的评价。本发明的有益效果为：采用模糊数学的分析方法，在理论分析的基础上提出了一系列的评估和评价方法：针对可能实施生境构建的高速公路硬质刚性支护结构边坡坡面，提出了生境构建可行性评估方法；针对实施生境构建后的边坡坡面，提出了生态构建效果评价方法。采用表格打分的方法，评价生境构建可行性，简便易行。

基于现有技术没有针对硬质刚性支护结构坡面进行生境构建进行评估的明确的评价标准，本发明提出了一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的可行性评估方法(评价方法)，特别是涉及一种硬质刚性支护结构边坡进行生态修复方案的可行性评估方法和硬质刚性支护结构坡面生态修复完成后(生境构建效果)的评价方法。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过分析生态修复(生境构建)可行性的影响因素，从技术、经济、环境效益方面提出高速公路硬质刚性支护工程坡面的生态修复(生境构建)可行性的量化评估方法，技术、经济和环境效益可行性的权重分别为0.34、0.33和0.33。采用表格打分的方法，评价受主观性影响小、可操作性较高。在生境构建效果评价方法中，考虑效果评价的三个属性，即施工效果、短期效果和长期效果，构成原始数据矩阵，其中施工效果、短期效果和长期效果的权重分别为0.3、0.2和0.5，即突出了长期效果的重要性，采用表格打分的方法评价生态构建效果，简便易行。

下面以两个具体实施例说明本发明的技术方案：

实施例一：

图4为BP050边坡平面图，参见图4，甬台温高速公路BP050边坡位于甬台温高速公路左侧(以温州方向为准)，里程桩号为K1565+635～K1566+045，坡高最高处约58m。该边坡K1565+635～K1565+950段采用护面墙护坡，其中K1565+910～K1565+950段于2011年9月采用锚索格构梁+后缘砼封闭治理；K1565+950～K1566+000段(滑坡段)在公路施工期间(2000年)曾发生滑坡，并于坡脚修建重力式挡土墙进行支挡)。K1566+000～045段采用浆砌片石护面墙护坡。

2012年8月受“海葵”台风影响，K1565+950～K1566+000段边坡再次发生滑动，为此对该段滑坡采用“部分削坡+局部锚杆挂网喷砼+抗滑桩+排水设施”进行综合治理。既有工程的坡面防护工程在解决了安全问题的同时，造成了混凝土的硬质、灰色坡面，这与周围的生态环境格格不入，有碍于协调、绿色的发展理念。选取这个本边坡作为现场试验基地，进行生境构建恢复。选取的典型坡面有：挂网喷砼面、浆砌石护面墙面、自然裸露坡面及锚索格构护坡坡面，分4个区域进行，如图5所示。

表6第1、2试验区生境构建技术可行性、经济可行性、环境效益可行性判断评价表

表7第3试验区生境构建技术可行性、经济可行性、环境效益可行性判断评价表

表8第4试验区生境构建技术可行性、经济可行性、环境效益可行性判断评价表

实施例二：

上述硬质刚性支护结构坡面在生态修复纤维喷播实施后的3个月内，经历了三场台风暴雨(台风“安比”、“摩羯”和“温比亚”)的考验，未观测到明显的侵蚀现象，坡面植物长势良好，边坡无变形。在生态修复纤维喷播实施一年之后，特别是经历了2019年第9号台风(8月10日在浙江温岭登陆，为1949年以来登陆浙江第三强的台风)，坡面基材未见明显冲刷侵蚀现象，坡面植物长势良好，而且本地植物物种开始进入坡面的植物群落。尽管如此，对于绿化土层对喷浆护面层的不良影响，仍需要更长期的观测和更多的实验研究。生境构建效果分析结果如表9所示。

表9某硬质刚性支护结构坡面生境构建效果判断评价表

图6为本发明硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价系统实施例的结构图。参见图6，该硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价系统包括：

影响因素确定模块601，用于确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素。所述影响因素包括坡度、光照条件和坡面渗水。

边坡绿化方案确定模块602，用于根据所述影响因素确定边坡绿化方案。所述边坡绿化方案包括人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡、客土植生植物护坡、喷混植生护坡、骨架植物护坡和植生槽绿化护坡。

可行性评价模块603，用于采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级。

判断模块604，用于根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建。

效果评价模块605，用于当所述判断模块的输出结果为是时，按所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价。

返回模块606，用于当所述判断模块的输出结果为否时，返回所述影响因素确定模块。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述方法包括：

确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素；所述影响因素包括坡度、光照条件和坡面渗水；

根据所述影响因素确定边坡绿化方案；所述边坡绿化方案包括人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡、客土植生植物护坡、喷混植生护坡、骨架植物护坡和植生槽绿化护坡；

采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级；

根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建；

若是，则按所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价；

若否，则返回“确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素”。

2.根据权利要求1所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素，具体包括：

调查和收集硬质刚性支护结构坡面的现状资料；所述现状资料包括工程建设规模、地质条件、工程特点、诱发因素、施工环境和资料完整性；

基于所述现状资料确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素。

3.根据权利要求1所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述根据所述影响因素确定边坡绿化方案，具体包括：

当所述坡度＜45°时，确定边坡绿化方案为人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡或客土植生植物护坡；

当所述坡度≥45°且所述坡度≤75°时，确定边坡绿化方案为喷混植生护坡或骨架植物护坡；

当所述坡度＞75°时，确定边坡绿化方案为植生槽绿化护坡。

4.根据权利要求1所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级，具体包括：

确定硬质刚性支护结构坡面生境构建可行性评价的第一层次指标；所述第一层次指标包括边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水、施工条件、工程造价、维护管理费用、绿化植物生长情况、绿化植物的观赏性和植被恢复效果；

采用层次分析法和专家估计法确定第一层次指标权重向量；所述第一层次指标权重向量包括第一权重、第二权重和第三权重；

根据所述第一层次指标中的边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水和施工条件以及所述第一权重，采用主因素突出型算子来确定技术可行性的评分；

根据所述第一层次指标中的工程造价和维护管理费用以及所述第二权重，采用主因素突出型算子来确定经济可行性的评分；

根据所述第一层次指标中的绿化植物生长情况、绿化植物的观赏性和植被恢复效果以及所述第三权重，采用主因素突出型算子来确定环境效益的评分；

采用层次分析法和专家估计法确定第二层次指标权重向量；所述第二层次指标权重向量包括第四权重；所述第二层次指标包括技术可行性、经济可行性和环境效益；

根据所述技术可行性的评分、所述经济可行性的评分和所述环境效益的评分以及所述第四权重，采用主因素突出型算子确定所述边坡绿化方案的可行性评价等级；所述可行性评价等级包括一级、二级、三级和四级。

5.根据权利要求4所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述根据所述第一层次指标中的边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水和施工条件以及所述第一权重，采用主因素突出型算子来确定技术可行性的评分，具体包括：

分别确定所述第一层次指标中的边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水和施工条件的分值；

确定边坡稳定性影响、生境基材稳定性、气候条件、坡面形态特征、坡面渗水和施工条件的分值中的最小值；

根据所述最小值和所述第一权重计算技术可行性的评分。

6.根据权利要求4所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述根据所述技术可行性的评分、所述经济可行性的评分和所述环境效益的评分以及所述第四权重，采用主因素突出型算子确定所述边坡绿化方案的可行性评价等级，具体包括：

根据所述技术可行性的评分、所述经济可行性的评分和所述环境效益的评分以及所述第四权重，采用主因素突出型算子计算所述边坡绿化方案的可行性评价最终得分；

根据所述最终得分确定所述边坡绿化方案的可行性评价等级。

7.根据权利要求4所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，具体包括：

当所述可行性评价等级为四级、三级或二级时，采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建；

当所述可行性评价等级为一级时，不采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建。

8.根据权利要求1所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价，具体包括：

确定硬质刚性支护结构坡面生境构建效果评价的第三层次指标；所述第三层次指标包括基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度、有效含水量、木本群落类型、草本群落类型、基质层厚度、基质层流失、理化指标、植被覆盖率、物种丰富程度、植物搭配比例、植物生长势状况和环境协调性；

采用层次分析法和专家估计法确定第三层次指标权重向量；所述第三层次指标权重向量包括第五权重、第六权重和第七权重；

根据所述第三层次指标中的基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量以及所述第五权重，采用主因素突出型算子来确定施工效果的评分；

根据所述第三层次指标中的木本群落类型、草本群落类型、基质层厚度、基质层流失和理化指标以及所述第六权重，采用主因素突出型算子来确定短期效果的评分；

根据所述第三层次指标中的植被覆盖率、物种丰富程度、植物搭配比例、植物生长势状况和环境协调性以及所述第七权重，采用主因素突出型算子来确定长期效果的评分；

采用层次分析法和专家估计法确定第四层次指标权重向量；所述第四层次指标权重向量包括第八权重；第四层次指标包括施工效果、短期效果和长期效果；

根据所述施工效果的评分、所述短期效果的评分和所述长期效果的评分以及所述第八权重，采用主因素突出型算子确定硬质刚性支护结构坡面生境构建效果的效果评价等级；所述效果评价等级包括差、中和优。

9.根据权利要求8所述的硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价方法，其特征在于，所述根据所述第三层次指标中的基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量以及所述第五权重，采用主因素突出型算子来确定施工效果的评分，具体包括：

分别确定所述第三层次指标中的基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量的分值；

确定基材流失状况、基材收缩裂缝、基材剥离状况、喷射基质厚度和有效含水量的分值中的最小值；

根据所述最小值和所述第五权重计算施工效果的评分。

10.一种硬质刚性支护结构坡面生境构建的评价系统，其特征在于，所述系统包括：

影响因素确定模块，用于确定硬质刚性支护结构坡面生境构建过程中的影响因素；所述影响因素包括坡度、光照条件和坡面渗水；

边坡绿化方案确定模块，用于根据所述影响因素确定边坡绿化方案；所述边坡绿化方案包括人工种草护坡、平铺草皮护坡、直接喷草护坡、蜂巢式网格植草护坡、客土植生植物护坡、喷混植生护坡、骨架植物护坡和植生槽绿化护坡；

可行性评价模块，用于采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案进行模糊综合评价，得到所述边坡绿化方案的可行性评价等级；

判断模块，用于根据所述可行性评价等级判断是否采用所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建；

效果评价模块，用于当所述判断模块的输出结果为是时，按所述边坡绿化方案进行硬质刚性支护结构坡面生境构建，并在生境构建后，采用层次分析法和主因素突出型算子对所述边坡绿化方案的生境构建效果进行模糊综合评价；

返回模块，用于当所述判断模块的输出结果为否时，返回所述影响因素确定模块。

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