Динамическая оценка эффекта экологического восстановления склонов на основе косинусного подобия и цепи Маркова

Oct 11, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13533 (2023) Цитировать эту статью

94 доступа

Подробности о метриках

Для своевременной диагностики состояния восстановления склонов важно оценить эффект экологического восстановления склонов. Некоторые методы мягких вычислений требуют от экспертов определения веса индекса, что повлияет на рациональность результатов оценки. Более того, все они являются статическими методами оценки и не могут отражать временной эффект восстановления. Поэтому был предложен метод динамической оценки без определения веса индекса на основе косинусного подобия и цепи Маркова. Для доказательства эффективности предложенного метода было использовано несколько случаев. Результаты показали, что результаты этого метода более соответствуют реальным ситуациям и могут отражать изменчивость эффекта восстановления. Наконец, была проанализирована чувствительность индексов при различных методах экологического восстановления. Результаты показывают, что основное звено метода восстановления соответствовало результату чувствительности. Предложенный метод дает основу для оптимизации методов восстановления.

Экологический ущерб склонам при строительстве автомагистралей, карьеров и плотин оказывает сильное негативное воздействие на окружающую среду, приводящее к утрате растительности и эрозии почвы1,2. В области геотехнической и экологической инженерии актуальной задачей является эффективное осуществление защиты склонов с неустойчивым состоянием для восстановления поврежденной растительности и снижения эрозии почвы3. Экологическое восстановление склона в основном относится к технологии сочетания живых растений с инженерными мерами по предотвращению выветривания и шелушения склона, такими как технология экологической защиты растительного бетона4, технология ленточной посадки склонов5, технология грануляции высшего порядка CS6. Очень важно выбрать и использовать соответствующие технологии экологического восстановления для направления последующих работ по экологической защите склонов. Однако результаты исследований по экологическому восстановлению склонов в основном сосредоточены на выборе, разработке, оптимизации и механизме мер по восстановлению склонов, в то время как общее состояние здоровья и поддержание существующих проектов экологического восстановления изучаются редко. На ранней стадии экологического восстановления на выживаемость и степень покрытия растительностью большое влияние оказывают климат и сезонные осадки, что может привести к дальнейшему ухудшению экологической среды склона. Без своевременной и точной диагностики состояния здоровья и разумного обслуживания произойдет потеря почвы и воды, а также оползни, что приведет к огромным экономическим потерям.

В настоящее время некоторые ученые изучают состояние экологического восстановления склонов. Однако большинство существующих оценочных данных просты и обширны, основаны на визуальной интерпретации или качественном описании или грубом суждении в виде экспертной оценки и делают качественные выводы, такие как «отлично», «хорошо», «средне», «плохо». » и «успех или неудача»7. На этот метод оценки сильно влияют индивидуальные субъективные ощущения, ему не хватает объективности, точных, научных и стандартизированных количественных стандартов и данных оценки. Поэтому для одного и того же проекта результаты, полученные разными оценщиками, часто сильно различаются, и достоверность результатов оценки вызывает сомнение.

Как правило, на эффект экологического восстановления склонов влияют не только количественные показатели (например, химия почвы, физика почвы, видовое разнообразие, растительный покров, укрепление корней), но и более качественные показатели (например, тип почвы, растительное сообщество, дренажная система). система, координация ландшафта, вместимость ландшафта для посетителей)8,9,10,11. Это вносит большие трудности в оценку экологического восстановительного эффекта склона. В настоящее время для оценки экологического восстановления склонов широко применяются многие методы мягких вычислений, такие как метод аналитических иерархических процессов (AHP)12, метод нечеткого математического программирования13,14, метод серого кластерного анализа15,16, теория экстеники17, пара неустановленных наборов18. эффект, который позволяет комплексно учитывать количественные и качественные показатели. Однако эти мягкие методы требуют определения веса показателей на основе личного опыта экспертов, что также вносит неопределенность в результаты расчетов. Более того, эти методы не могут моделировать факторы неопределенности в модели оценки и не могут более интуитивно выразить неопределенность результатов. Кроме того, во временном масштабе многие исследователи экологического восстановления достигли консенсуса о необходимости мониторинга и оценки изменений и улучшений растительности с течением времени, что способствует получению информации в режиме реального времени при реализации проектов реконструкции растительности. Однако большинство существующих исследований ограничиваются статической оценкой и отсутствием динамической оценки процесса изменения склоновой растительности.