Avaliação dinâmica do efeito da restauração ecológica de encostas com base na similaridade de cossenos e na cadeia de Markov

Oct 11, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13533 (2023) Citar este artigo

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É importante avaliar o efeito da restauração ecológica de taludes para diagnosticar a tempo o estado de restauração de taludes. Vários métodos de computação suave exigem que especialistas determinem o peso do índice, o que afetará a racionalidade dos resultados da avaliação. Além disso, todos são métodos de avaliação estáticos e não podem refletir o efeito temporal da restauração. Portanto, um método de avaliação dinâmica foi proposto sem determinação do peso do índice com base na Similaridade de Cossenos e na Cadeia de Markov. Vários casos foram aplicados para comprovar a eficácia do método proposto. Os resultados demonstraram que os resultados deste método são mais consistentes com as situações reais e podem refletir a variabilidade do efeito de restauração. Por fim, foi analisada a sensibilidade dos índices sob diferentes métodos de restauração ecológica. Os resultados mostram que o elo central do método de restauração foi consistente com o resultado de sensibilidade. O método proposto fornece uma base para otimizar os métodos de restauração.

Os danos ecológicos dos taludes na construção de rodovias, minas a céu aberto e construção de barragens têm um forte impacto negativo no meio ambiente, resultando na perda de vegetação e na erosão do solo1,2. É uma questão desafiadora no campo da engenharia geotécnica e ecológica implementar eficazmente a proteção de encostas com estado de instabilidade para restaurar a vegetação danificada e reduzir a erosão do solo3. A restauração ecológica de taludes refere-se principalmente à tecnologia de combinação de plantas vivas com medidas de engenharia para prevenir o intemperismo e o descascamento de taludes, como tecnologia de proteção ecológica de concreto de vegetação4, tecnologia de taludes de plantio em fita5, tecnologia de granulação de ordem superior CS6. É de grande importância escolher e utilizar as tecnologias adequadas de restauração ecológica para orientar o trabalho subsequente de proteção ecológica das encostas. No entanto, os resultados da investigação sobre a restauração ecológica de encostas centram-se principalmente na selecção, concepção, optimização e mecanismo de medidas de restauração de encostas, enquanto o estado geral de saúde e manutenção dos projectos de restauração ecológica existentes raramente são estudados. Na fase inicial da restauração ecológica, a taxa de sobrevivência e a taxa de cobertura da vegetação são grandemente afectadas pelo clima e pelas chuvas sazonais, o que pode levar a uma maior deterioração do ambiente ecológico da encosta. Sem um diagnóstico de saúde oportuno e preciso e uma manutenção razoável, ocorrerão perdas de solo e água e deslizamentos de terra, resultando em enormes perdas económicas.

Atualmente, alguns estudiosos estudaram o estado de saúde da restauração ecológica de encostas. No entanto, a maioria dos dados de avaliação existentes são simples e extensos, baseando-se na interpretação visual ou na descrição qualitativa ou no julgamento aproximado na forma de pontuação de peritos, e tirando conclusões qualitativas como “excelente”, “bom”, “médio”, “mau”. ” e “sucesso ou fracasso”7. Este método de avaliação é muito afetado por sentimentos subjetivos individuais e carece de objetividade, padrões quantitativos precisos, científicos e padronizados e dados de avaliação. Portanto, para o mesmo projeto, os resultados obtidos por diferentes avaliadores são muitas vezes bastante diferentes e a credibilidade dos resultados da avaliação é questionável.

Geralmente, o efeito da restauração ecológica de taludes não é influenciado apenas por índices quantificáveis ​​(por exemplo, química do solo, física do solo, diversidade de espécies, cobertura vegetal, reforço de raízes), mas também por índices mais qualitativos (por exemplo, tipo de solo, comunidade de vegetação, drenagem sistema, coordenação paisagística, capacidade paisagística para visitantes)8,9,10,11. Isto traz grandes dificuldades para a avaliação do efeito de restauração ecológica do talude. Atualmente, muitos métodos de computação suave, como abordagem de processo hierárquico analítico (AHP)12, método de programação matemática difusa13,14, método de análise de agrupamento cinza15,16, teoria extênica17, par de conjuntos não determinados18, têm sido amplamente aplicados à avaliação da restauração ecológica de taludes. efeito, que pode levar em conta indicadores quantitativos e qualitativos de forma abrangente. No entanto, estes métodos suaves necessitam de determinar o peso dos indicadores através de experiências pessoais de especialistas, o que também traz incerteza aos resultados do cálculo. Além disso, estes métodos não podem simular os factores de incerteza no modelo de avaliação, e não podem expressar a incerteza dos resultados de forma mais intuitiva. Além disso, numa escala de tempo, muitos investigadores de restauração ecológica chegaram a um consenso sobre a necessidade de monitorizar e avaliar mudanças e melhorias na vegetação ao longo do tempo, o que conduz à informação em tempo real na implementação de projectos de reconstrução de vegetação. Porém, a maioria das pesquisas existentes limita-se à avaliação estática e à falta de avaliação dinâmica do processo de mudança da vegetação de encosta.