水利水电工程中生态护坡比选方法研究

值 ；Δiy 为绝对误差 ；ρ 通常取 0.5。
计算关联度 γi 如公式（6）所示。并综合计算结果进行
评价排序。
m
¦ J i
[i y Wy
y1
（6）
式中 ：γi 为关联度 ；Wy 为权重。 经计算得出，若 γi 越大，则表示与最佳目标值越接近。
1.2 指标权重赋值方法
在运用灰色关联度法对生态护坡方案进行比选的过程
有指标的实际序列。
公式（1）对应的参考序列如公式（2）~ 公式（4）所
示。
x0=（x01，x02，...，x0m）
（2）
正向指标 ：x0j=max（xij/i=1，2，...n）
（3）
逆向指标 ：x0j=min（xij/i=1，2，...n）
（4）
式中 ：x0 为参考序列（同是继续序列一致，共 m 项）；x0j 为
分析。研究表明建立的生态护坡评价方法在实际工程中能对指标进行量化分析，具有很好的适用性 ；同时案例分
析结果表明在此工程护坡方案中，生态混凝土护坡计算所得关联度评价指标为0.612，远高于另外2种方式，即采
用生态混凝土护坡时的效益最佳。本文研究结果对相关工作具有一定现实意义。
关键词 ：水利工程 ；生态护坡 ；比选方法 ；灰色关联度法
结合上述试验，对混凝沉淀参数进行调整，加入高效的 陶瓷滤料过滤装置，应用于实际处理中 ：1）稠油废水采用混 凝处理效率低与设备陈旧和投药量不科学均有关系，通过按 照试验投加药剂量 CaO 0.25g/L+PAC 0.125g/L+PAM 10mg/L 投 加，同时投加硅藻土、粉状活性炭等天然无害的载体，帮助颗 粒污泥更快地形成 [8]。2）尽管采用含油废水的膜处理与活性 炭吸附等方式处理效果好，但是成本高，材料重生困难，因此 改用陶瓷滤料，滤料表面形成大量可吸附物质的孔洞，比表面 积较大，吸附能力更好；采用多级陶瓷滤料可根据出水效果相 应地改变级数，尽可能地节约运行成本，同时设备为全自动化 操作，简单易行。
1 生态护坡形式比选方法
1.1 灰色关联度法
灰色关联度法能对前期规划和假设的对象与实际对象
间的契合度进行表述，其主要特点是通过规划与实际对象
间的接近程度并进行排列，具有计算方法简单、对信息要 求不高、受主观因素影响较小和准确度高等特点 [5]。而水利
水电工程生态护坡方式比选过程是对众多不确定性因素进
参考文献 [1] 林忠胜 . 混凝吸附法处理含油废水的技术研究 [D]. 大连 ：大 连理工大学，2004. [2] 刘则华，任云利，肖稳发，等 . 水处理絮凝剂的研究进展 [J]. 上海工程技术大学学报，2005，19（3）：201-204. [3] 张效林，韩卿 .PAM 的合成及其在造纸中的应用前景 [J]. 造 纸化学品，2003（3）：112-114. [4] 陈立丰，李明俊，万诗贵，等 . 聚合氯化铝、聚丙烯酰胺复 合絮凝剂处理不同浊度水的研究 [J]. 水处理技术，1997，23（6）： 345-348. [5] 湛含辉，钟乐，韦小利 . 聚丙烯咸宁絮凝机理及流体力化学 因素的研究 [J]. 选煤技术，2007（1）：7-11. [6] 赵林，马超，徐玉霞，等 . 稠油污水处理高效反相破乳剂应 用现状 [J]. 环境科学与技术，2005（5）：11-12. [7] 谢加才，高廷耀，周增炎，等 . 稠油污水处理中高效净水剂 的研究与应用 [J]. 工业水处理，2001（11）：24-26. [8] 赵林，陈英毅，李玉娇，等 . 用于稠油污水处理的高效反相 破乳剂的合成 [J]. 工业水处理，2007（6）：32-35.
水标准——A1 标准 [8]。 3.2 存在问题
该稠油水处理厂主要采用传统的通过大量投加混凝剂方 式实现对稠油水的处理，勉强可以达到国家排放标准，但是在 处理成本、运行情况和出泥量上仍存在问题 ：1）药剂、电耗、 废水等处理成本会更高，同时污泥处理量大，达到 15m3/d，污 泥处理不彻底，交付其他单位处理费用高 ；在沉降灌中分离的 污泥经板框压滤机处理后，含水量为 47%，含油量为 8%。脱 水后的污泥由厂方支付一定费用，交于其他单位进行进一步处 理。2）前端出水悬浮物含量高，不能满足所有回注水的要求， 膜处理技术对于进水的水质要求较高。工艺后端设备管道腐蚀 严重。 3.3 调整办法
中图分类号 ：TV 的目的不再只是满足 自身需求，而是要考虑经济发展和环境保护间的密切联系。 在水利水电工程中，使用生态护坡能在满足边坡自身稳定性 和防洪需求的同时兼具生态效益，并与周围环境进行物质交 换，实现动态平衡和可持续发展。众多专家学者对生态护坡 进行了丰富的研究，刘俊熠 [1] 对水利工程河道生态护坡施工 要点进行了深入研究；张丽娟 [2] 对水利水电工程中生态护坡 的设计进行了研究；姚璐等 [3] 对 3 种生态护坡新技术进行了 深入研究，并对其未来的应用前景进行展望。欧徽彬 [4] 对生 态堤防设计在水利工程中的应用情况进行了分析。本文在前 人的研究基础上，阐述了生态护坡的功能，并对现阶段常用 护坡形式进行分析，对水利水电工程建设中生态护坡比选方 法进行了深入研究，最后提出综合各因素的生态护坡比选方 法，研究结果可给后续大型工程生态护坡比选工作提供一定 参考。
本文将混凝过滤优化试验应用于山东胜利油田稠油废水 处理实践中，取得了较好的成效，总结如下 ：1）随着对稠油 废水排放指标愈发严格，人们更重视稠油废水的处理。单一处 理逐渐不能满足现代水处理要求，多形式的组合工艺更适合技 术的发展。科学的混凝投加结合高性能的陶瓷过滤不仅提高了 出水效果，同时可以降低药耗成本，减少污泥产生。2）稠油 废水处理的关键在于破乳，CaO+PAC+PAM 处理方法效果明显 [6]，混凝沉淀后出现肉眼可辨的分层，出水明显清澈。3）CaO 0.5g/L + PAC 0.25g/L+PAM 10mg/L 的 投 药 成 本 约 为 0.7 元 /t， 减半投药 CaO 0.25g/L + PAC 0.125g/L + PAM 10mg/L 的投药成本 为 0.4 元 /t，二者处理效果相差不大，从电耗和药耗角度出发 以后，后续滤料的持续运行角度，选取一个平衡点。4）针对 不同性质的工业废水，助凝剂和混凝剂的选择、投加量、搅拌 强度、搅拌时间均不相同。对于本文目标水样，先投加 0.5g/L 的氧化钙和 0.25g/L 的 PAC，然后搅拌，搅拌强度为 200r/min， 搅拌时间为 5min ；再投加 10mg/L 的 PAM，先 150r/min 搅拌 2min，再 50r/min 搅拌 5min，可以获得最佳的 GT 值，从而达 到好的混凝效果。5）尽管含油废水的膜处理与活性炭吸附等 方式处理效果好，但是成本高，材料重生困难，因此改用陶瓷 滤料，滤料表面形成大量可吸附物质的孔洞，具有较大的比表 面积，吸附能力更好。
2.2.2 造价
生态护坡的造价问题主要分为 3 个部分 ：建设造价、 维护造价和运行年限。其中建设造价主要包括人工费用、 机械使用费用和料费等部分，可通过查询相关定额得出这 部分费用，不同形式生态护坡在建设和维护的过程中采用 的人、财和机使用数量和时间不同，因此有一定的差异。 维护造价部分产生的费用除去维护过程中产生的人、财和 机使用费用外，不同形式生态护坡维护频率不同产生的费 用也有一定差异，同样是比选过程中造价部分需要考虑 的重要因素之一。使用年限问题也是决定生态护坡造价的 一个重要因素，而使用年限主要取决于护坡原材料材质好 坏、尺寸大小、材料准备以及护坡所在河道的地质条件等 因素。有关造价部分指标评价主要取决于各形式护坡造价 的高低。
（11）
由于层析分析法在对指标进行权重赋值的过程中可
能存在不合理现象，因此采用层析分析法需要对所建立
的判断矩阵的一致性进行检验，当一致性检验满足需求
时说明建立的判断矩阵具有实际意义，若不通过一致性
检验则说明建立判断矩阵不合理，不满足一致性要求，需 要重新建立权重矩阵 [7]。一致性检验公式如公式（12）所
性要求。
2 生态护坡比选评价流程
2.1 生态护坡比选评价流程
当对生态护坡方式进行比选时，首先，需要针对实际 情况建立比选指标体系模型，并计算各指标权重。其次， 利用灰色关联度法计算指标值的关联度，最后，根据指标 值关联度对生态护坡方式进行比选。具体比选流程如图 2 所示 [8]。
2.2 生态护坡比选内容
分位数值标度值。
图 1 层析分析法结构图
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生态与环境工程
将所建立的权重矩阵元素相乘，得出公式（8）。
Mi= ∏ bij，i=1，2，...，n
（8）
式中 ：Mi 为权重矩阵乘积 ；bij 为权重矩阵值。
计算 Mi 的 n 次方根，如公式（9）所示。
Wi = n M i
（9）
对矩阵 W=[w1，w2….，wn]T 进行归一计算，如公式
（10）所示。
Yi
Wi
n
¦Wi
i1
（10）
式中 ：ϖ i为归一化计算后的 W=[w1，w2….，wn]T。
对上式求取最大特征根，如公式（11）所示。
¦ Omax
1 n AY i n i 1 Yi
式中 ：λmax 为矩阵ϖ i的最大特征根。
示。
CR Omax n / RI
n 1
（12）
式中 ：CR 为一致性检验指标值 ；RI 为平均随机一致性指
标，取值见表 1 ；n 为判断矩阵阶数。
表 1 RI 取值表
n
RI
1
0
2
0
3
0.52
4
0.89
5
1.12
6
1.26
7
1.36
8
1.41
9
1.46
10
1.19
计算所得 CR=0 认为一致，当 CR<0.1 时认为满足一致
行评价，因此灰色关联度法能很好地适用于这个过程。灰
色关联度法的计算步骤如下。构建“参考序列”：假设分析
对象中第 i 个单位的所有指标（共 m 项）的实际序列如公
式（1）所示。
xi=（xi1，xi2，...xim），（i=1，2，...，n）
（1）
式中 ；xim 为第 i 个单位的第 m 项指标 ；xi 为第 i 各单位的所
3.4 效益分析
PAC、PAM
通过调整混凝药剂投加量，不仅提升了稠油废水处 理效果，同时，污泥含量减少 57%。调整前千吨水用药 量 ：氧化钙 500kg、PAC250kg、PAM15kg，调整后千吨 水用药量 ：氧化钙 250kg、PAC125kg、PAM10kg。按照
三相分离器
旋流混凝
沉降
图 6 处理工艺
2.2.1 结构稳定性
生态护坡作为一种边坡形式，要满足结构稳定性要 求，边坡稳定性主要包括结构稳定性、抗冲刷性和防洪排 涝等方面要求，因此结构稳定性、抗冲刷性和防洪排涝是 边坡稳定性比选指标中的重要组成部分。边坡结构稳定性
图 2 生态护坡形式比选流程图
指标是生态护坡比选中十分重要的指标，在生态护坡边坡 稳定性评价的过程中，不同类型的生态护坡采用的评价标 准不相同，但均须满足相关规范要求。在生态护坡比选的 过程中，由于结构和材料性质不同，针对同一建设位置， 不同形式护坡在稳定性的各方面有一定差异。因此在比选 过程中要仔细把握稳定性分析中的要点，对稳定性指标进 行全面考虑。
中，需要采用层析分析法构建层析判断矩阵对指标权重进行 赋值，具体赋值方法如下 [6]。
层析分析法层析结构图如图 1 所示，根据图 1，层析结
构构造比较矩阵，可根据标度要求采用九分位数值标度值明
确指标的重要程度，建立判断矩阵如公式（7）所示。
A={aij}
（7）
式中 ：A 为判断矩阵 ；aij 为第 i 项准则中第 j 项子准则的九
均质化处理，第 i 个单位的指标均值，正向指标取最大值，
逆向指标取最小值。
指标无量纲化处理。计算第 i 个单位中第 y 项指标与参
考序列相比的关联系数如公式（5）所示。
[i y
'min U'max 'iy U'max
（5）
式中 ：ξi（y）为关联系数 ；Δmin、Δmax 分别为最大值与最小
过滤
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水利水电工程中生态护坡比选方法研究
宫婧祺 （鄢陵县水利局，河南 许昌 461200）
摘 要 ：本文针对水利水电工程建设过程中生态护坡方式的选择问题，结合层次分析法和灰色关联度法，提出了
一种考虑生态护坡稳定性、造价、施工以及生态效益等多方面因素的生态护坡比选方法，并对实际工程案例进行
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市场 1200 元 /tCaO，8600 元 /tPAC，35000 元 /tPAM 计算，千 吨水药剂节省成本 1550 元。按照日处理量 1.7 万 m3/d 计算， 日节省药剂成本 26350 元。
4 结语
图 4 加药后静沉 5min
图 5 处理后水对比