區域水土保持生態工程效益評價方法研究

趙 野

(遼寧澤龍水利實業有限責任公司，沈陽 110003)

當前，水土保持治理措施一項重要的指標即為生態工程效益，在對區域水土流失治理的同時更加關注區域生態工程恢復的程度[1]。通過區域植被覆蓋度的變化提高區域生態效益，此外通過降低區域水土流失量，增加蓄水保沙的生態效應[2]。近些年來，對于區域水土保持工程中生態工程效益評價取得一定研究成果[3-8]，但這些成果由于缺乏生態工程效益定量評估的手段，一般對于水土保持工程生態效益定性描述為主。有一些學者通過構建生態效益評估指標，在水利工程建設的生態效益評估中得到應用[9-15],其中AHM-關聯分析模型被廣泛應用于水利工程生態效益的指標評估，但在水土保持生態工程效益評估中還未得到具體應用，為此文章結合某水土保持工程，通過建立生態工程效益評估指標體系，并通過AHM-關聯分析模型對指標進行綜合評估。研究成果對于水土保持生態工程效益的定量綜合評估方法具有重要的參考意義。

1 評估方法

水土保持生態工程效益評價方法首先基于灰色關聯模型對各評估指標權重進行計算，在確定指標權重理論值β之后，采用變量屬性方法對各評價指標的權重經驗值ρj進行計算，在權重理論值和經驗值綜合計算后，采用組合賦值方法對權重理論值和經驗值進行加權計算，得到各指標的權重綜合值ωj，對指標權重進行標準化處理：

(1)

式中：Zki為水土保持治理工程第i個生態效益評估的第k個評估指標；Vki為第i個生態工程第k個指標評估值。采用規范化方法對評估指標進行變化處理：

(2)

在對評估指標進行變換處理后對評價指標進行正向變換處理，計算方程為：

(3)

在進行生態工程效益評估指標正向變換后對各指標進行適中計算，其原則為使得計算值進行指標特征值，適中計算方程為：

(4)

式中：VK0為第K個評估指標標準轉換至，在對不同評估指標進行標準轉換后對各指標關聯度進行計算：

(5)

式中：min|Zk0-Zki|和max|Zk0-Zki|分別為評估指標偏差最大和最小值；ξ為偏差度，文章取值為0.5。在偏差度確定基礎上，建立各指標關聯度評估矩陣：

(6)

在評估指標關聯度分析基礎上對組合權重進行計算：

Y=li1Z1+li2Z2+…linZn

(7)

在指標組合權重計算基礎上，需要對指標組合權重進行關聯度絕對值計算：

(8)

式中：S0為關聯度正向值；Si為指標關聯度負向值；ε0k為不同指標關聯度絕對值。在關聯度絕對值計算基礎上對各指標關聯度相對值進行計算：

(9)

βj=ρ0i/(ρ01+ρ02+…+ρ0m)

(10)

在指標權重理論值計算基礎上對水土保持生態工程進行綜合評估：

R=WT×E=(r1，r2，r3…rn)

(11)

2 實例分析

2.1 工程概況

文章以遼寧3個水土保持工程為研究實例，對其水土保持生態工程效益進行綜合評估。分別選取生態環境容納度、農業產出值比例、植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積比例、徑流模比作為其評價指標體系，采用用AHM-關聯分析模型對各指標關聯度及權重進行計算，最終獲得各水土保持生態工程效益定量評估值，對比不同水土保持生態工程效益評估值，分析其生態工程效益的高低。

2.2 評估計算

2.2.1 評估指標獲取

對3個水土保持工程點的生態效益各評估指標進行計算，各水土保持點評估指標計算結果，見表1。

表1 各水土保持點評估指標計算結果

2.2.2 指標權重計算

采用AHM-關聯分析模型對指標權重理論值進行計算，不同指標權重綜合反映其對水土保持生態工程效益的影響程度，在評估計算值十分重要，采用組合權重計算方法對各指標的權重進行合理分析，不同評估指標的權重計算值，見表2。

表2 不同評估指標的權重計算值

從各評估指標的組合權重計算結果可看出，土壤侵蝕度的組合權重在3個水土保持工程點中最高，這主要是因為水土保持工程治理的重點在于通過植被覆蓋對區域土壤侵蝕程度進行綜合治理，因此其對水土保持生態工程效益的影響度最高。而在各指標中，生態環境容納度權重值在0.05-0.07之間，均低于其他指標的影響權重。

2.2.3 指標關聯度計算

在指標權重計算基礎上對各指標關聯度進行分析，指標關聯度計算結果，見表3。

表3 指標關聯度計算結果

從指標關聯度分析結果可看出，各水土保持點不同指標關聯度具有相同的變化規律，即在不同評價指標中，植被覆蓋度和土壤侵蝕模數具有較高的關聯度，而水土流失治理面積比例和以上兩個指標也具有較高的關聯度。這主要是因為通過植被覆蓋度的影響，區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，對于生態工程而言，植被覆蓋度和土壤侵蝕度是權重最高，且關聯度也最大的2個指標。

2.2.4 綜合評估計算

在評估指標關聯度分析基礎上，采用AHM-關聯分析方法對各水土保持點生態工程效益進行綜合評估。各水土保持點生態工程效益綜合評估結果，見表4。

表4 各水土保持點生態工程效益綜合評估結果

從各水土保持生態工程效益評估可看出，治理面積和土壤侵蝕程度對生態效益的單一影響程度最大，其兩個指標的組合權重值也最高。1#工程點指標組合權重值在0.225-0.45之間，治理面積比例的影響度為0.4693。2#水土保持生態工程點土壤侵蝕影響度最大，為0.4906，而對于3#水土保持生態工程點而言，在各項評估指標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。從各指標影響度可看出，指標權重越大，其對生態工程效益的影響程度也最高。從各水土保持工程點生態效益綜合評估值可看出，通過對指標權重進行加權分析得到其綜合評估權重，再采用評估方法得到的水土保持生態工程效益評估值較為合理，3#工程點的生態工程效益值最高，為1.5566，通過實地調查分析，該水土保持工程使得區域土壤侵蝕度下降15%，植被覆蓋度提高20%，區域生態環境得到較大程度的改善，而1#工程點土壤侵蝕改善度和植被覆蓋度都要<3#工程點，因此其生態工程效益值<3#工程點評估值，評估結果和實際情況吻合度較高。

3 結 論

1)水土保持工程治理的重點在于通過植被覆蓋對區域土壤侵蝕程度進行綜合治理，因此其對水土保持生態工程效益的影響度最高。而在各指標中，生態環境容納度權重值在0.05-0.07之間，均低于其他指標的影響權重。

2)植被覆蓋度和土壤侵蝕模數具有較高的關聯度，而水土流失治理面積比例和以上兩個指標也具有較高的關聯度。這主要是因為通過植被覆蓋度的影響，區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)文章主要選取生態態環境容納度、農業產出值比例、植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積比例、徑流模比等6個評估指標，在以后的研究中還應考慮對水土保持對氮、磷等水質影響指標的影響。