層次-熵值組合在國家溝小流域水土流失綜合效益評估中的應用

林蘭蘭

(營口奕東水利勘測設計有限公司，遼寧 營口 115000)

1 概述

國家溝小流域行政區域隸屬遼寧省喀左縣中三家鎮，屬大凌河流域。國家溝小流域屬低山丘陵區，區域水土流失相對較重。國家溝小流域水土流失治理總面積為647.42 hm2，其中梯田建設面積為156.68 hm2，果樹臺田37.55 hm2，保土耕作25.20 hm2，生態修復427.99 hm2，修作業路3.60 km。

2 水土流失現狀

國溝小流域屬于丘陵水土流失中、重度侵蝕區，水土流失劇烈。侵蝕的主要形式是水蝕[1]。詳見表1。

表1 水土流失現狀

水土流失是由自然因素和人為因素造成的，其中自然因素包括地形、降水、土壤等[2]。流域為丘陵山地，坡度大，地形變化大，降水集中；土壤以壤土為主，土層薄，團聚體結構少，土壤滲透性差，水土保持能力弱。在惡劣的地形和不利降水條件下，易發生水土流失。人為因素主要為人類不合理的利用，如森林砍伐，廣種薄收、亂砍濫牧現象嚴重等，均對植被造成了很大程度的破壞[3]。水土流失嚴重會使流域的生態環境進一步惡化：一是導致土壤肥力下降[4]，糧食產量低且不穩定，使得農業生產水平低下； 二是土地蓄水能力下降，對流域內的旅游資源造成了一定程度的破壞，對今后的旅游開發帶來了較大的負面影響[5]。

3 層次-熵值組合評估

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：

R=(rij)m×n

(1)

在方程中 表示為熵權指標值；表示為分析指標的個數；在單個指標熵權值分析進行綜合熵權值計算：

(2)

(3)

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

bij=(rmax-rij)/(rmax-rmin)

(4)

rmax表示為最大熵權指標值；rmin表示為最小熵權指標值；各指標權重在標準化基礎上進行計算：

(5)

Wi表示為不同指標權重，在單個指標權重設置的基礎上計算其指標的組合權重：

(6)

W1表示為組合指標權重。

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、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)為生態效益評估指標。經濟效益指標分別為：林業產值收益(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、經濟三個效益對應指標的熵權值進行計算，結果見表2。

表2 熵權指標計算結果

5.2 指標相關度分析結果

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，結果見表3。

表3 指標相關度分析結果

土壤侵蝕模數和土壤肥力作為生態效益相關度最高的兩個指標，其具有較好的關聯度，土壤侵蝕模數降低后，土壤的肥效也相應提高。區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域水量產生綜合影響。糧食產量和人均糧食產量是兩個最相關的經濟效益指標，對經濟效益影響程度也較高。土地退化和土地生產力是兩個最相關的社會效益指標，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，結果見表4。

表4 不同指標的權重計算結果

從指標權重分析結果可看出，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，林草覆蓋率和水土流失模數是兩個最顯著的生態效益指標，是對水土流失治理區生態效益最為重要的兩個指標。林業產值和勞動生產率對經濟效益很重要，是較為重要的兩個指標，尤其是林業產值，作為水土流失治理的附加產業，林業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，主要體現在控制水土流失的間接效益上。

5.4 權重組合的計算

對單個指標的權重進行組合分析，不同目標層的權重組合值計算結果見表5。

表5 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

在指標組合權重計算基礎上，根據結合層次-熵值分析方法進行綜合評估，評估結果見表6、表7及表8。

表6 生態效益綜合評估結果

表7 經濟效益綜合評估結果

表8 社會效益綜合評估結果

生態經濟效益評估結果表明阜新地區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三個指標，這主要是因為對于水土流失治理的生態效益而言，首先是降低治理區域的土壤侵蝕模數，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，勞動生產率和林業產值是其直接經濟效益最為重要的兩個指標，尤其是林業產值，林業產值的提高將使得水保小流域產生直接的經濟效益[6]。在社會效益評估方面，國家溝小流域的土地生產率效益值評估結果最好，這主要是因為其對于社會效益而言，其指標權重值較大，因此評估結果好于其他兩個指標。對于國家溝小流域而言，由于提高了土地生產率，其社會效益總體評估達到很好的狀況。

6 結語

分析結果表明，通過實施水土保持和開發治理措施，可以合理調整土地利用結構，有效控制水土流失，合理保護土壤肥力，提高土地生產力；同時增強項目區抗旱能力，有效調節河流徑流，減少泥沙含量，減少局部洪水損失，最大限度減少水土流失帶來的災害。