大凌河水土保持綜合治理效益評價

林 楓

（北票市大板水利服務站，遼寧 北票 122114）

大凌河水土保持綜合治理效益評價

林 楓

（北票市大板水利服務站，遼寧 北票 122114）

水土保持綜合治理工程不僅涉及地區范圍廣、投資巨大，而且種類繁雜，能否對治理效益進行客觀有效地評價，關系到社會、經濟的可持續發展。文章以大凌河水土保持綜合治理項目為研究對象，利用層次分析法與主成分分析法，構建了一套全面客觀的效益評價體系，對近6年該流域的水土保持治理效益進行有效分析，該評價體系對于遼寧省水土保持工程的建設具有指導與借鑒作用。

大凌河；水土保持；效益評價

水土流失是我國眾多江河流域面臨的主要問題，隨著土地沙化面積的不斷增加，人們的生存環境受到了重大破壞，嚴重影響著社會、經濟的可持續發展。如何有效、快速地開展水土流失治理工作，已經成為國家發展戰略的重要問題。因此，為全面、客觀地評價水土保持治理策略的效益與可行性，本文以大凌河流域水土保持工程為研究對象，構建了一套合理的綜合治理效益分析評價體系，對遼寧省水土資源的保護與利用具有重要指導意義。

1 大凌河水土保持建設項目概況

大凌河位于遼寧省西部，全長358km，是省內最大河流，年均流量為14.58億 m3，總流域面積達到了2.4萬km2，由于大凌河流經地區具有大面積的火山巖與黃土，導致該水域的水質狀況較差，存在著嚴重的水土流失問題。大凌河流域的水土保持治理工程包含52個鄉鎮，近1000km2流域面積，近5年計劃治理765km2。

2 項目區綜合治理效益評價體系

在進行水土流失治理時，應當將生態、經濟以及社會三個效益統一結合起來，這樣才能做到環境開發的系統性與科學性。如何以最小的投資獲得最大的治理效果，是項目區水土保持綜合治理的關鍵，國內外諸多學者根據此目標研究出了多種評價原理與方法，總體來說主要分為單項評價與綜合評價。綜合評價能夠充分利用數理統計對項目區的治理效益與優化程度進行量化評價，通過將各個影響因子量化處理，更加直觀的展現出治理程度與治理效果［1］。

2.1 綜合治理效益評價指標體系建立

建立綜合治理效益評價體系時，應充分考慮河流流域的“社會---經濟---社會”效益，確保三者的優化目標互相不產生不利影響，根據大凌河流域水土保持治理的方案與特征，共提出20個影響指標，具體見表1。

表1 影響指標及其代表符號

表2 大凌河水土保持示范區指標值標準化結果

2.2 評價指標的篩選

2.2.1 主成分分析法

主成分分析法的原理是將冗多繁雜的評價指標利用數學統計的方法歸類為少數指標，也就是降維處理。在進行計算時，可將單項指標記作 x1，x2，…， xp， 則綜合指標為 Z1， Z2， …， Zm（m≤p），系數變量為l。兩者可構成新的線性組合關系式，如下式所示：

式中，Zi-綜合指標；x-單項指標；l-系數變量。

2.2.2 評價指標體系的建立

統計大凌河水土保持建設項目區的各指標值，標準化處理后結果如表2所示，將統計好的原始數據錄入值“SPSS”系統中，可得到相關系數矩陣、特征值，還可得到主成分以及累積的貢獻率［2］，見表3。

表3 特征值與主成分貢獻率

由表3可知，主成分1、2與3的累積貢獻率都超過了80%，可以很好地反映出大凌河水土保持建設項目區的治理效益，達到了進一步分析的前提條件。根據主成分值可算出相應的荷載矩陣，見表4。由表4可知，X1，X2，X4，X6，與第一主成分具有較高的相關性，X7，X11，X12與第二主成分具有較高的相關性，而 X16，X17，X18，X19則與第三主成分具有較高的相關性。因此，可將生態、經濟與社會三個效益影響因素作為評價對象進行分析［3］。

3 綜合效益評價

綜合效益評價的主要步驟為：構建評價層次模型→判斷矩陣→構建模糊數學關系→收縮評價。具體方法如下：

表4 主成分荷載矩陣

3.1 構建層次模型

整個評價模型一共包含3層，即：A目標層，B準側層，M指標層。這三個層次間的關系以及各自所包含內容如圖1所示。

圖1 大凌河綜合效益評價指標模型

3.2 判斷矩陣的建立

不論是什么樣的系統，如果要對其進行分析與評價，必然需要大量的信息與數據來支撐，根據每一層所包含因素的重要程度對其所占權重進行賦值，最后構建判斷式，也就是判斷矩陣。常見的權重值確定方法主要有兩類：（1）專家經驗法；（2）層次分析法。本文選取層次分析法，利用人們的經驗把一個系統內繁雜的因素與層次數學化，使多種指標、多種量級最后歸終至一個評判式或者評價值，更加直觀地把評價結果展示給人們［4］。

判斷矩陣多使用數字1～9或者1～9的倒數進行標度，1為兩個因素具有同樣的重要性，3、5、7、9分別為一個因素比另一因素略微重要、較為重要、相當重要以及十分重要，2、4、6、8介于相鄰重要程度中。

3.3 排序和一致性檢驗

（1）層次單排序和一致性檢驗。層次單排序中權重值A的選取常借助于計算機。為最大程度地消除主觀因素對評價結果的影響，需開展一致性檢驗，根據層次單排序和一致性檢驗計算方法求得本項目各個指標的單項權重與一致性指標見表 5［5］。

表5 各指標的單項權重與一致性指標

從表5中可看出，所有指標均滿足CR≤0.1，說明一致性符合要求，該排序可用。

（2）層次總排序和一致性檢驗［6］。層次總排序是指計算相同層次內全部因素相對于最高層的重要性，本項目的計算結果見表6。

表6 評價指標層次總排序

表7 評價指標標準值

表8 范區治理綜合效益評價指標標準化值

同樣，CR≤0.1時，可判定該層次單排序的一致性滿足要求，若不滿足CR≤0.1，需重新調整各個影響因素。本案例的計算結果為CR=0.042＜0.1，滿足。

3.4 評價指標的標準化

由于評價指標的量綱與數量級常常相差較多，為減小評價誤差，提高指標的準確性，應當標準化體系中包含的所有指標［7］。

3.5 評價標準值的確定

評價標準值包括基準值與理想值，基準值是在某個既定時間內的參考標準值，理想值則為某個既定時間內通過各種措施期望達到的最優值［8］。根據遼寧省相關規范以及專家咨詢得到大凌河流域的指標標準值及標準化值分別見表7、表8。

3.6 評價結果與分析

本文利用多層次模糊綜合評價法對大凌河水土保持治理效益開展全方面評析。所依據的模糊關系方程為［9］：

式中，B-判斷子集；A-權重分配值；·-模糊集中的權重分配；R-評價矩陣。根據上文所得數據，求得大凌河水域示范區2010～2015年之間的綜合效益評價值，為簡化計算結果，可將B與A利用公式bi=int（100bj+0.5）轉換為百分制的結果。結果見表9。

表9 換算后的綜合效益得分值

根據表9中的各項效益指標變化可知，在2010～2015年中，大凌河水土保持示范區的生態、社會以及經濟效益均有較大程度的提升，說明該地區施行的綜合治理策略取得了顯著成效，能夠有效地促進大凌河流域的經濟、社會的可持續發展［10］。

4 結論

本文利用高等數學中的層次分析法，結合大凌河流域的生態、經濟以及社會效益，構建了一套全面的水土保持綜合治理效益分析評價體系，為提高體系的全面性與客觀性，采用了主成分分析法對各個影響指標進行歸類與遴選，最終借助11個指標對大凌河示范區域展開了全方位 的評價，為該地區的生態建設與土地利用提供了一定的借鑒與依據。

［1］秦一博.東北黑土區水土保持措施體系研究［J］.水利規劃與設計，2015（05）：76-79.

［2］劉芳.北方土石山區小流域水土保持措施設計［J］.水利規劃與設計，2016（05）：29-31.

［3］陳志國.烏金塘水源濕地主體工程水土保持分析評價［J］.水利規劃與設計，2016（05）：34-35.

［4］孫洋.基于熵權的改進TOPSIS法在水土保持項目管理評估中的應用［J］.水利規劃與設計，2016（05）：72-74+106.

［5］秦廣莉.水土保持措施對地表徑流的影響［J］.水利技術監督，2016（03）： 100-101.

［6］王黎萍.水利工程水土保持應對措施淺析［J］.水利技術監督，2013（04）： 29-30+36.

［7］賈鵬生，鄧麗，郭興坡.南陽市丹江口庫區及上游水土保持生態建設剖析［J］.水利技術監督，2006（01）：60-62.

［8］孫雪文.基于GIS的黑龍江省西部荒漠化范圍界定方法研究［J］.水土保持應用技術，2014（01）：21-22.

［9］宮正.遼西礦區廢棄地水土保持技術研究［J］.水土保持應用技術，2015（04）：10-12.

［10］于洪.新民市周坨子小流域水土保持治理及效益分析［J］.水利技術監督，2014（04）：15-17.

S157

B

1672-2469（2017）10-0049-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.014

2017-06-01

林 楓（1978年-），男，工程師。