山区“铁路工程-水土流失”系统关键要素识别

doi:10.11988/ckyyb.20230343

长江科学院院报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (8): 38-46.DOI: 10.11988/ckyyb.20230343

山区“铁路工程-水土流失”系统关键要素识别

鲍学英(), 张程皓, 贺振霞, 李亚娟, 沈杜华, 陈慧鑫

兰州交通大学土木工程学院,兰州 730070

收稿日期:2023-04-06 修回日期:2023-07-03 出版日期:2024-08-28 发布日期:2024-08-13
作者简介:
鲍学英(1974-),女,宁夏中卫人,教授,博士,主要从事绿色铁路及工程管理等方面的研究。E-mail:813257032@qq.com
基金资助:
中央引导地方科技发展资金项目(22ZY1QA005); 国家自然科学基金项目(51768034)

Identification of Key Elements of Soil Erosion in Railway Engineering in Mountainous Areas

BAO Xue-ying(), ZHANG Cheng-hao, HE Zhen-xia, LI Ya-juan, SHEN Du-hua, CHEN Hui-xin

School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China

Received:2023-04-06 Revised:2023-07-03 Published:2024-08-28 Online:2024-08-13

摘要/Abstract

摘要：

建立了一种识别山区铁路工程水土流失关键要素的模型。首先确定易引发水土流失的铁路重点专业,分析“铁路工程-水土流失”的交互影响关系,识别“铁路工程-水土流失”要素,并构建其指标体系。然后基于复杂网络模型,结合熵权法、层次分析法(IGAHP)法、DWNodeRank算法构建一种多层网络关键要素识别模型。最后以山区某铁路工程为例,该山区铁路工程关键要素有弃渣处置、路基边坡防护、路基截排水沟布设等,水土保持性能关键要素有大型临时土地扰动、渣土弃置等,水土流失关键要素有水文、地表植被、流失物质。在山区铁路工程水土流失控制时需重点针对以上关键要素进行水土保持措施和工程结构的设计,以期有效地控制区域水土流失,改善和恢复破坏的生态环境。

关键词: 铁路工程, 水土流失, 复杂网络, 关键要素, 指标体系

Abstract:

A method to identify key factors contributing to water and soil erosion in mountainous railway projects is proposed. Initially, the disciplines prone to causing erosion are determined. Subsequently, the interactive relationship between railway projects and water and soil erosion is analyzed to identify essential elements and construct an indicator system. Furthermore, a multi-layer network model to identify key elements is developed using a complex network model combined with the entropy weighting method, IGAHP (Improved Group Analytic Hierarchy Process) method, and DWNodeRank algorithm. A specific mountainous railway project is examined as a case study. The key elements for mountainous railway project include residue disposal, embankment slope protection, and drainage ditch layout. Key elements for soil and water conservation performance include large-scale temporary soil disturbance and residue disposal.Factors influencing soil and water loss encompass hydrology, surface vegetation, and sedimentation. Emphasizing these key elements in water conservation measures and engineering design is crucial for effectively controlling soil and water erosion and enhancing the ecological environment in mountainous railway projects.

Key words: railway engineering, soil erosion, complex networks, key elements, indicator system

中图分类号:

X37自然资源合理开发与环境保护

鲍学英, 张程皓, 贺振霞, 李亚娟, 沈杜华, 陈慧鑫. 山区“铁路工程-水土流失”系统关键要素识别[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(8): 38-46.

BAO Xue-ying, ZHANG Cheng-hao, HE Zhen-xia, LI Ya-juan, SHEN Du-hua, CHEN Hui-xin. Identification of Key Elements of Soil Erosion in Railway Engineering in Mountainous Areas[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2024, 41(8): 38-46.

图/表 5

图1 “铁路工程-水土流失”交互影响关系

Fig.1 Interaction relationship between railway engineering and soil erosion

图2 山区“铁路工程-水土流失”要素及特征指标注:图中T、S、E分别表示铁路工程要素、水土保持性能要素、水土流失要素;F、H、G分别表示铁路工程、水土保持性能、水土流失特征指标。

Fig.2 Elements and characteristic indicators of soil erosion in railway engineering in mountainous areas

图3 “铁路工程-水土保持性能-水土流失”要素网络模型

Fig.3 Network model of elements in the railway engineering, water conservation performance, and soil erosion interaction system

图4 “铁路工程-水土流失”要素网络连边强度

Fig.4 Edge strength of the railway engineering and soil erosion elements network

表1 “铁路工程-水土流失”要素网络节点综合重要度

Table 1 Comprehensive importance of the nodes of the railway engineering and soil erosion elements network

铁路工程		水土保持性能		水土流失
要素编号	NR(T)	要素编号	NR(S)	要素编号	NR(E)
T₁	0.030	S₁	0.025	E₁	0.283
T₂	0.030	S₂	0.172	E₂	0.124
T₃	0.023	S₃	0.040	E₃	0.065
T₄	0.017	S₄	0.038	E₄	0.009
T₅	0.021	S₅	0.039	E₅	0.070
T₆	0.022	S₆	0.020	E₆	0.062
T₇	0.015	S₇	0.124
T₈	0.024	S₈	0.163
T₉	0.018	S₉	0.017
T₁₀	0.026	S₁₀	0.024
T₁₁	0.016	S₁₁	0.018
T₁₂	0.015	S₁₂	0.052
T₁₃	0.054	S₁₃	0.061
T₁₄	0.091	S₁₄	0.167
T₁₅	0.091	S₁₅	0.039
T₁₆	0.036
T₁₇	0.066
T₁₈	0.046
T₁₉	0.030
T₂₀	0.105
T₂₁	0.038
T₂₂	0.024
T₂₃	0.036
T₂₄	0.026
T₂₅	0.079
T₂₆	0.021

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