層次-熵值組合評估原理在阜新水土治理綜合效益評估中的應用

王海龍

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003）

1 阜新地區(qū)水土流失現狀

阜新地區(qū)位于遼寧省西部水土流失較為嚴重區(qū)域，阜新全市根據第四次遙感調查水土流失總面積達到4187.73km2，水土流失面積位居全省第5位，相比于第三次遙感調查水土流失面積減少比例達到3.54%，其中中度和輕度水土流失面積分別減少141.53km2和319.67km2。極強和強度水土流失面積分別增加25.93km2和69km2［1］。通過近些年來阜新地區(qū)加大水土流失治理，區(qū)域中輕度侵蝕面積呈現明顯縮減變化，但在強度以上侵蝕面積依舊有所增加變化的趨勢［2］。自然因素和人為因素是阜新地區(qū)水土流失的主要原因，風沙、干旱及降水集中是阜新地區(qū)水土流失的自然原因［3］。人類活動影響也成為近些年來阜新地區(qū)水土流失的一個重要因素。從1993年開始，阜新地區(qū)加大對區(qū)域水土流失治理，截止到2017年，全市水土流失治理面積已經達到75%，水土流失治理效果也逐步得到顯現，尤其是在2015年以后，區(qū)域強度以上土壤侵蝕面積呈現遞減變化。

2 水土流失治理綜合效益評估研究現狀

對區(qū)域水土流失效益進行綜合評估對于進一步爭取水土保持治理資金和項目扶持具有重要意義［4］。近些年來，對于區(qū)域水土流失治理效益評估逐步得到國內學者的廣泛關注和研究。袁帥［5］對單家店小流域水土保持綜合治理規(guī)劃設計及效益進行評估，評估結果表明通過對流域水土流失治理，每年可產生直接經濟效益和間接經濟效益分別為474.81萬元和237.39萬元，對農村經濟發(fā)展與產業(yè)結構的調整有極大促進作用。崔勝寓［6］對不同下墊面條件的水土保持效益及機理進行研究，研究結合人工降雨試驗方式對不同水土流失治理效果進行綜合評估。袁克光［7］采用灰色關聯投影理論對水土流失生態(tài)修復過程進行綜合評估，評估結果表明對水土流失生態(tài)修復需要從社會、生態(tài)、經濟效益出發(fā)構建評估指標體系。陳威［8］基于改進的TOPSIS指標評估模型對遼寧西部水保工程進行后期評估，評估表明在進行直接和間接經濟效益評估的基礎上，還需要納入生態(tài)效益進行水保工程的綜合評估。鄭帥［9］從工程和生物措施對大清河流域水土流失進行綜合評估，評估結果表明需要對水土流失進行綜合評估，才能使得其評估效果符合實際情況。張龍［10］采用生態(tài)、社會、經濟等3大類11項指標對鄱陽湖水土保持工程進行綜合評估，評估結果可為水土保持綜合治理后期決策提供幫助。通過以上研究表明需要從社會、生態(tài)、經濟效益出發(fā)構建評估體系，才能實現對水土保持治理效果的綜合評估。本文結合阜新地區(qū)水土流失變化特征，建立區(qū)域水土保持效益綜合評估指標體系，對區(qū)域水土流失治理效益進行分析。研究成果對于區(qū)域水土保持規(guī)劃具有重要參考意義。

3 層次-熵值組合評估原理

首先對綜合評價指標體系的各指標進行單一指標的熵權值計算：

式中 rij為熵權指標值；m為分析指標的個數。

在單個指標熵權值分析進行綜合熵權值計算：

式中 Hi為熵權指標值；fij為不同指標的關聯度；bij為標準化指標，其計算方程為：

式中 rmax為最大熵權指標值；rmin為最小熵權指標值。

各指標權重在標準化基礎上進行計算：

式中 Wi為不同指標權重，在單一指標權重設置的基礎上對其指標組合權重進行計算：

式中 W1為組合指標權重。

4 評估指標體系

本文在以往研究的基礎上，針對水土流失治理的生態(tài)、社會、經濟效益為目標，設定水土保持治理效益綜合評估指標體系，其中土壤侵蝕模數（A1）、土壤保肥能力（A2）、地表徑流深（A3）、已治理面積比例（A4）、林草覆蓋比例（A5）為生態(tài)效益評估指標。經濟效益指標分別為：林業(yè)產值收益（B1）、農作物產值（B2）、糧食產量人均占有比例 （B3）、農民收入比例（B4）、勞動生產率（B5）。社會效益指標分別為：農村人口的比例（C1）、土地退化減少率（C2）、土地生產率（C3）。

5 評估結果

5.1 熵權指標計算

結合構建的評估指標體系，對社會、生態(tài)、經濟3個效益對應指標的熵權值進行計算，結果如表1。

表1 熵權指標計算結果

5.2 指標相關度分析

考慮到不同指標之間的關聯程度，對不同目標層之間的指標相關度進行分析，結果如表2。

表2 指標相關度分析結果

土壤侵蝕模數和土壤肥力作為生態(tài)小于相關度最高的兩個指標具有較好的關聯度，土壤侵蝕模數降低后相應提升了土壤的肥料效應，而區(qū)域水土流失治理面積比例和地表徑流深的關聯度相對較低，這主要是因為水土流失治理對區(qū)域水量產生綜合影響，因此兩個指標的關聯度相對較低。糧食產量和人均糧食產量作為經濟效益關聯度最大的兩個指標，對經濟效益影響程度也較高。土地退化和土地生產率是社會效益關聯度最高的兩個指標，具有較高的相關性。雖然各指標具有一定的關聯度，但總體存在一定的獨立變化特征。

5.3 指標權重計算

本文主要采用專家賦分方法對13項指標，依據其對不同目標的影響程度進行指標權重的計算，結果如表3。

表3 不同指標的權重歸一化處理計算結果

從指標權重歸一化處理分析結果可看出，指標權重和各指標關聯度具有較好的一致性，和目標效益關聯度較高的指標權重一般較大，林草覆蓋率和土壤侵蝕模數作為生態(tài)效益最為顯著的兩個指標，對水土流失治理區(qū)生態(tài)效益最為重要的兩個指標。林業(yè)產值及勞動生產率對于經濟效益而言，是較為重要的兩個指標，尤其是林業(yè)產值，作為水土流失治理的附加產業(yè)，林業(yè)產值是水土流失治理效益的直接經濟效益。土地生產率作為社會效益影響權重最大的指標，主要體現在水土流失治理的間接效益方面。

5.4 權重組合計算

對各單一指標權重進行組合分析，不同目標層的權重組合值計算結果如表4。

表4 組合權重計算結果

從組合權重計算可看出，組合權重相比于單一指標權重，可以對不同指標之間的相關度進行組合分析，權重設定的客觀、合理性好于單一指標權重。

5.5 治理效益綜合評估結果

在指標組合權重計算基礎上，結合層次-熵值分析方法對阜新地區(qū)某水保小流域的水土流失治理的生態(tài)、社會、經濟效益進行綜合評估，評估結果如表5～表7。

表5 生態(tài)效益綜合評估結果

表6 經濟效益綜合評估結果

表7 社會效益綜合評估結果

生態(tài)經濟效益評估結果表明阜新地區(qū)某水保小流域總體處于一般到好的等級，其中土壤侵蝕模數達到很好的等級，土壤保肥能力和地表徑流深評估值低于其他3個指標，這主要是因為對于水土流失治理的生態(tài)效益而言，首先是降低治理區(qū)域的土壤侵蝕模數，其次是增加土壤保肥能力，水土流失治理一般而言通過調高流域蓄水能力，而使得地表徑流有所減少。從經濟效益評估結果可看出，勞動生產率和林業(yè)產值是其直接經濟效益作為重要的兩個指標，尤其是林業(yè)產值的提高能使水保小流域產生直接的經濟效益。從表中可看出，阜新水保小流域在林業(yè)產值上具有較好的評估結果。在社會效益評估方面，阜新水保小流域的土地生產率效益值評估結果最好，這主要是因為對于社會效益而言，其指標權重值較大，因此評估結果好于其他兩個指標，對于阜新水保小流域而言，由于提高了土地生產率，使其社會效益總體評估達到很好的狀況。

6 結語

（1）對于阜新地區(qū)水保小流域水土流失治理的生態(tài)效益而言，應重點關注土壤侵蝕模數和林地覆蓋率兩個指標，提高這兩項指標將直接影響生態(tài)治理效益，此外在經濟效益方面應關注林業(yè)產值和勞動生產率兩項指標，這兩項指標也具有較好的關聯度，在社會效益方面進行流域水土流失治理的同時關注土地生產率的提高，從而提高水土流失治理的社會間接效益。

（2）在進行阜新地區(qū)水保小流域水土流失效益綜合評估時，在各指標關聯度分析基礎上建議采用組合權重方式對各指標權重進行設置，這樣可有效降低權重設置的主觀性，提高權重設置的客觀性和合理性，提高綜合評估結果的可靠度。