區(qū)域水土保持生態(tài)工程效益評(píng)價(jià)方法研究

趙 野

(遼寧澤龍水利實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，沈陽 110003)

當(dāng)前，水土保持治理措施一項(xiàng)重要的指標(biāo)即為生態(tài)工程效益，在對(duì)區(qū)域水土流失治理的同時(shí)更加關(guān)注區(qū)域生態(tài)工程恢復(fù)的程度[1]。通過區(qū)域植被覆蓋度的變化提高區(qū)域生態(tài)效益，此外通過降低區(qū)域水土流失量，增加蓄水保沙的生態(tài)效應(yīng)[2]。近些年來，對(duì)于區(qū)域水土保持工程中生態(tài)工程效益評(píng)價(jià)取得一定研究成果[3-8]，但這些成果由于缺乏生態(tài)工程效益定量評(píng)估的手段，一般對(duì)于水土保持工程生態(tài)效益定性描述為主。有一些學(xué)者通過構(gòu)建生態(tài)效益評(píng)估指標(biāo)，在水利工程建設(shè)的生態(tài)效益評(píng)估中得到應(yīng)用[9-15],其中AHM-關(guān)聯(lián)分析模型被廣泛應(yīng)用于水利工程生態(tài)效益的指標(biāo)評(píng)估，但在水土保持生態(tài)工程效益評(píng)估中還未得到具體應(yīng)用，為此文章結(jié)合某水土保持工程，通過建立生態(tài)工程效益評(píng)估指標(biāo)體系，并通過AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對(duì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估。研究成果對(duì)于水土保持生態(tài)工程效益的定量綜合評(píng)估方法具有重要的參考意義。

1 評(píng)估方法

水土保持生態(tài)工程效益評(píng)價(jià)方法首先基于灰色關(guān)聯(lián)模型對(duì)各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，在確定指標(biāo)權(quán)重理論值β之后，采用變量屬性方法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重經(jīng)驗(yàn)值ρj進(jìn)行計(jì)算，在權(quán)重理論值和經(jīng)驗(yàn)值綜合計(jì)算后，采用組合賦值方法對(duì)權(quán)重理論值和經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到各指標(biāo)的權(quán)重綜合值ωj，對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(1)

式中：Zki為水土保持治理工程第i個(gè)生態(tài)效益評(píng)估的第k個(gè)評(píng)估指標(biāo)；Vki為第i個(gè)生態(tài)工程第k個(gè)指標(biāo)評(píng)估值。采用規(guī)范化方法對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行變化處理：

(2)

在對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行變換處理后對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行正向變換處理，計(jì)算方程為：

(3)

在進(jìn)行生態(tài)工程效益評(píng)估指標(biāo)正向變換后對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行適中計(jì)算，其原則為使得計(jì)算值進(jìn)行指標(biāo)特征值，適中計(jì)算方程為：

(4)

式中：VK0為第K個(gè)評(píng)估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換至，在對(duì)不同評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換后對(duì)各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算：

(5)

式中：min|Zk0-Zki|和max|Zk0-Zki|分別為評(píng)估指標(biāo)偏差最大和最小值；ξ為偏差度，文章取值為0.5。在偏差度確定基礎(chǔ)上，建立各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度評(píng)估矩陣：

(6)

在評(píng)估指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分析基礎(chǔ)上對(duì)組合權(quán)重進(jìn)行計(jì)算：

Y=li1Z1+li2Z2+…linZn

(7)

在指標(biāo)組合權(quán)重計(jì)算基礎(chǔ)上，需要對(duì)指標(biāo)組合權(quán)重進(jìn)行關(guān)聯(lián)度絕對(duì)值計(jì)算：

(8)

式中：S0為關(guān)聯(lián)度正向值；Si為指標(biāo)關(guān)聯(lián)度負(fù)向值；ε0k為不同指標(biāo)關(guān)聯(lián)度絕對(duì)值。在關(guān)聯(lián)度絕對(duì)值計(jì)算基礎(chǔ)上對(duì)各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度相對(duì)值進(jìn)行計(jì)算：

(9)

βj=ρ0i/(ρ01+ρ02+…+ρ0m)

(10)

在指標(biāo)權(quán)重理論值計(jì)算基礎(chǔ)上對(duì)水土保持生態(tài)工程進(jìn)行綜合評(píng)估：

R=WT×E=(r1，r2，r3…rn)

(11)

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

文章以遼寧3個(gè)水土保持工程為研究實(shí)例，對(duì)其水土保持生態(tài)工程效益進(jìn)行綜合評(píng)估。分別選取生態(tài)環(huán)境容納度、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出值比例、植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積比例、徑流模比作為其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用用AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對(duì)各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，最終獲得各水土保持生態(tài)工程效益定量評(píng)估值，對(duì)比不同水土保持生態(tài)工程效益評(píng)估值，分析其生態(tài)工程效益的高低。

2.2 評(píng)估計(jì)算

2.2.1 評(píng)估指標(biāo)獲取

對(duì)3個(gè)水土保持工程點(diǎn)的生態(tài)效益各評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，各水土保持點(diǎn)評(píng)估指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，見表1。

表1 各水土保持點(diǎn)評(píng)估指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

2.2.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

采用AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對(duì)指標(biāo)權(quán)重理論值進(jìn)行計(jì)算，不同指標(biāo)權(quán)重綜合反映其對(duì)水土保持生態(tài)工程效益的影響程度，在評(píng)估計(jì)算值十分重要，采用組合權(quán)重計(jì)算方法對(duì)各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行合理分析，不同評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算值，見表2。

表2 不同評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算值

從各評(píng)估指標(biāo)的組合權(quán)重計(jì)算結(jié)果可看出，土壤侵蝕度的組合權(quán)重在3個(gè)水土保持工程點(diǎn)中最高，這主要是因?yàn)樗帘３止こ讨卫淼闹攸c(diǎn)在于通過植被覆蓋對(duì)區(qū)域土壤侵蝕程度進(jìn)行綜合治理，因此其對(duì)水土保持生態(tài)工程效益的影響度最高。而在各指標(biāo)中，生態(tài)環(huán)境容納度權(quán)重值在0.05-0.07之間，均低于其他指標(biāo)的影響權(quán)重。

2.2.3 指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算

在指標(biāo)權(quán)重計(jì)算基礎(chǔ)上對(duì)各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析，指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果，見表3。

表3 指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果

從指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果可看出，各水土保持點(diǎn)不同指標(biāo)關(guān)聯(lián)度具有相同的變化規(guī)律，即在不同評(píng)價(jià)指標(biāo)中，植被覆蓋度和土壤侵蝕模數(shù)具有較高的關(guān)聯(lián)度，而水土流失治理面積比例和以上兩個(gè)指標(biāo)也具有較高的關(guān)聯(lián)度。這主要是因?yàn)橥ㄟ^植被覆蓋度的影響，區(qū)域土壤侵蝕度得到不同程度的改善，而植被覆蓋度直接影響水土流失的治理面積，對(duì)于生態(tài)工程而言，植被覆蓋度和土壤侵蝕度是權(quán)重最高，且關(guān)聯(lián)度也最大的2個(gè)指標(biāo)。

2.2.4 綜合評(píng)估計(jì)算

在評(píng)估指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分析基礎(chǔ)上，采用AHM-關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)各水土保持點(diǎn)生態(tài)工程效益進(jìn)行綜合評(píng)估。各水土保持點(diǎn)生態(tài)工程效益綜合評(píng)估結(jié)果，見表4。

表4 各水土保持點(diǎn)生態(tài)工程效益綜合評(píng)估結(jié)果

從各水土保持生態(tài)工程效益評(píng)估可看出，治理面積和土壤侵蝕程度對(duì)生態(tài)效益的單一影響程度最大，其兩個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重值也最高。1#工程點(diǎn)指標(biāo)組合權(quán)重值在0.225-0.45之間，治理面積比例的影響度為0.4693。2#水土保持生態(tài)工程點(diǎn)土壤侵蝕影響度最大，為0.4906，而對(duì)于3#水土保持生態(tài)工程點(diǎn)而言，在各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)中土壤侵蝕度和治理面積比例的影響度最大，分別為0.5105和0.4808。從各指標(biāo)影響度可看出，指標(biāo)權(quán)重越大，其對(duì)生態(tài)工程效益的影響程度也最高。從各水土保持工程點(diǎn)生態(tài)效益綜合評(píng)估值可看出，通過對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)分析得到其綜合評(píng)估權(quán)重，再采用評(píng)估方法得到的水土保持生態(tài)工程效益評(píng)估值較為合理，3#工程點(diǎn)的生態(tài)工程效益值最高，為1.5566，通過實(shí)地調(diào)查分析，該水土保持工程使得區(qū)域土壤侵蝕度下降15%，植被覆蓋度提高20%，區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到較大程度的改善，而1#工程點(diǎn)土壤侵蝕改善度和植被覆蓋度都要<3#工程點(diǎn)，因此其生態(tài)工程效益值<3#工程點(diǎn)評(píng)估值，評(píng)估結(jié)果和實(shí)際情況吻合度較高。

3 結(jié) 論

1)水土保持工程治理的重點(diǎn)在于通過植被覆蓋對(duì)區(qū)域土壤侵蝕程度進(jìn)行綜合治理，因此其對(duì)水土保持生態(tài)工程效益的影響度最高。而在各指標(biāo)中，生態(tài)環(huán)境容納度權(quán)重值在0.05-0.07之間，均低于其他指標(biāo)的影響權(quán)重。

2)植被覆蓋度和土壤侵蝕模數(shù)具有較高的關(guān)聯(lián)度，而水土流失治理面積比例和以上兩個(gè)指標(biāo)也具有較高的關(guān)聯(lián)度。這主要是因?yàn)橥ㄟ^植被覆蓋度的影響，區(qū)域土壤侵蝕度得到不同程度的改善，而植被覆蓋度直接影響水土流失的治理面積。

3)文章主要選取生態(tài)態(tài)環(huán)境容納度、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出值比例、植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積比例、徑流模比等6個(gè)評(píng)估指標(biāo)，在以后的研究中還應(yīng)考慮對(duì)水土保持對(duì)氮、磷等水質(zhì)影響指標(biāo)的影響。