改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型在錦州生態(tài)效益綜合評估中的應(yīng)用

李奕韜

(遼寧省葫蘆島市興城市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 興城 125100)

隨著水保工程治理措施的不斷加強(qiáng)，水保工程的生態(tài)效益已成為水土治理措施評估的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對于傳統(tǒng)水保工程蓄水保沙的作用已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷ζ渖鷳B(tài)效益的功能的關(guān)注度[1]。水土保持治理中通過增加植被覆蓋度，降低水土流失區(qū)的土壤侵蝕量，增加區(qū)域需水能力都是可從區(qū)域生態(tài)效益中得到綜合體現(xiàn)[2]。當(dāng)前，國內(nèi)對于水保工程的生態(tài)效益還主要采用定性描述為主[3- 7]，對于其生態(tài)效益定量評估的研究還相對較少。近些年來，國內(nèi)一些流域生態(tài)綜合治理工程中有學(xué)者采用改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對其生態(tài)效益進(jìn)行綜合評估[8- 14]，研究成果均表明改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型的生態(tài)效益評估結(jié)果均符合區(qū)域生態(tài)效益實(shí)際情況，評估結(jié)果較為合理，但該模型在水土保持工程的生態(tài)效益綜合評估還未得到具體應(yīng)用，為此本文結(jié)合改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型以錦州地區(qū)3個(gè)典型水保工程為實(shí)例，探討改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對水保工程生態(tài)效益綜合評估的適用性。

1 改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型原理

模型首先需要對水保工程的生態(tài)效益評估指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，在各指標(biāo)理論權(quán)重值確定后，再對其權(quán)重經(jīng)驗(yàn)值ρj采用變量屬性方法確定，權(quán)重理論值和經(jīng)驗(yàn)值加權(quán)綜合得到其權(quán)重綜合值ωj，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算：

(1)

式中，Zki—生態(tài)效益評估指標(biāo)；Vki—評估指標(biāo)值。

對各評估指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理：

(2)

在規(guī)范化處理的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行正向變換：

(3)

AHM-關(guān)聯(lián)分析模型需要對各指標(biāo)進(jìn)行均值化處理，處理方程為：

(4)

在方程中對各評估指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算后，對不同評估指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算：

(5)

式中，min|Zk0-Zki|、max|Zk0-Zki|—評估最高、最低偏差值；ξ—偏差系數(shù)。在確定偏差值的基礎(chǔ)上，對其指標(biāo)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算：

(6)

指標(biāo)組合權(quán)重在關(guān)聯(lián)度分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算：

Y=li1Z1+li2Z2+…linZn

(7)

對各指標(biāo)權(quán)重的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行絕對值的計(jì)算，計(jì)算方程為：

(8)

式中，S0、Si—為關(guān)聯(lián)度正、負(fù)向值；ε0k—關(guān)聯(lián)度指標(biāo)絕對值，并對各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度相對值進(jìn)行計(jì)算：

(9)

βj=ρ0i/(ρ01+ρ02+…ρ0m)

(10)

在生態(tài)效益評估指標(biāo)權(quán)重理論值、關(guān)聯(lián)度計(jì)算的基礎(chǔ)上，水保工程的生態(tài)效益綜合評估方程為：

R=WT×E=(r1，r2，r3…rn)

(11)

2 實(shí)例分析

2.1 評估指標(biāo)的選取

本文以錦州地區(qū)3個(gè)水保工程作為典型研究實(shí)例，分別以生態(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、徑流模比作為各水保工程生態(tài)效益綜合評估的指標(biāo)體系，采用AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對選取的評估指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重理論值以及關(guān)聯(lián)度的計(jì)算后，對其生態(tài)效益綜合評估。

2.2 評估指標(biāo)賦值

結(jié)合錦州地區(qū)3個(gè)水保工程具體實(shí)例，采用現(xiàn)場調(diào)查的方式對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出比例進(jìn)行確定，生態(tài)環(huán)境容納度主要通過參考文獻(xiàn)[15]進(jìn)行確定，植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積以及徑流模比主要從當(dāng)?shù)厮帘３止芾聿块T得到。具體指標(biāo)值見表1。

2.3 評估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

采用前面所述方法對選取的水保工程生態(tài)效益綜合評估指標(biāo)的權(quán)重值進(jìn)行計(jì)算，各指標(biāo)權(quán)重綜合反映其對水保工程生態(tài)效益的影響程度，對指標(biāo)評估的客觀、合理程度影響較大，主要通過權(quán)重經(jīng)驗(yàn)值和理論計(jì)算值進(jìn)行指標(biāo)綜合權(quán)重的分析，指標(biāo)綜合權(quán)重見表2。

從以上結(jié)果可看出，土壤侵蝕度在各指標(biāo)中權(quán)重值最高，其對于水保工程的生態(tài)效益影響最大，其次為治理面積比例，治理面積比例越高其生態(tài)效益越大。相比于其他幾項(xiàng)生態(tài)效益評估指標(biāo)，生態(tài)環(huán)境容納度權(quán)重值最低，主要因?yàn)樵擁?xiàng)指標(biāo)主要和區(qū)域生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)有關(guān)，生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)較好的程度上生態(tài)環(huán)境容納度一般較高，受到水保工程影響相對較小，因此其指標(biāo)組合權(quán)重在各指標(biāo)中相對較低。

2.4 評估指標(biāo)關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算

生態(tài)效益各評估指標(biāo)組合權(quán)重確定后，分別對各水土保持工程點(diǎn)的生態(tài)效益評估指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表3。

3個(gè)水土保持工程點(diǎn)具有相同變化規(guī)律的關(guān)聯(lián)度，土壤侵蝕度和植被覆蓋度在各指標(biāo)中關(guān)聯(lián)度均較高，其次是水土流失治理面積的關(guān)聯(lián)度。各水土保持工程點(diǎn)由于植被覆蓋的增加，使得區(qū)域侵蝕程度明顯降低，區(qū)域蓄水保土功能加強(qiáng)。區(qū)域植被覆蓋度和土壤侵蝕度具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度。

表1 選取的各水土保持工程點(diǎn)生態(tài)效益評估指標(biāo)

表2 各水保工程點(diǎn)生態(tài)效益指標(biāo)組合權(quán)重值

表3 各水保工程點(diǎn)生態(tài)效益指標(biāo)關(guān)聯(lián)矩陣

3 生態(tài)效益綜合評估計(jì)算

各生態(tài)效益評估指標(biāo)權(quán)重及關(guān)聯(lián)度確定后，結(jié)合改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型對錦州地區(qū)3個(gè)水保工程點(diǎn)的生態(tài)效益進(jìn)行綜合評估，結(jié)果見表4。

從各單一指標(biāo)的生態(tài)效益評估值可看出，土壤侵蝕度和治理面積兩個(gè)指標(biāo)在各水保工程點(diǎn)的效益評估值均在0.4以上，其對各水土保持工程點(diǎn)的生態(tài)效益影響也較高。區(qū)域土壤侵蝕度越低生態(tài)效益越高，此外治理面積比例越大，生態(tài)效益越高。除土壤侵蝕度和治理面積比例2個(gè)指標(biāo)外，徑流模比的指標(biāo)評估值也較高，均在0.3以上，這主要是因?yàn)樗帘３止こ讨卫砗螅瑓^(qū)域的蓄水能力得到相應(yīng)的增加，使得其徑流模比相對減小，徑流模比越小，生態(tài)效益評估值越高。從選取的3個(gè)水土保持工程點(diǎn)生態(tài)效益綜合評估值可看出，工程點(diǎn)3生態(tài)效益評估值最高，通過調(diào)查分析，工程點(diǎn)3的土壤侵蝕度和植被覆蓋度均得到明顯改善，其治理面積也高于其它2個(gè)水保工程點(diǎn)，因此其生態(tài)效益綜合評估值高于其它2個(gè)水土保持工程點(diǎn)。水保工程點(diǎn)2生態(tài)效益綜合評估值最低，主要因?yàn)橹脖桓采w度和土壤侵蝕度相比于其它2個(gè)水保工程點(diǎn)改善程度較低，使得生態(tài)效益綜合評估值降低。通過實(shí)地調(diào)查分析，改進(jìn)的AHM-關(guān)聯(lián)分析模型下水土保持生態(tài)效益綜合評估結(jié)果更為客觀、合理。

表4 水保工程點(diǎn)生態(tài)效益綜合評估值

4 結(jié)論

(1)在水保工程生態(tài)效益評估指標(biāo)體系中，土壤侵蝕度在各指標(biāo)中權(quán)重值最高，其對于水保工程的生態(tài)效益影響最大，其次為治理面積比例，治理面積比例越高其生態(tài)效益越大。

(2)各水土保持工程點(diǎn)由于植被覆蓋的增加，使得區(qū)域侵蝕程度明顯降低，區(qū)域蓄水保土功能得到加強(qiáng)。區(qū)域植被覆蓋度和土壤侵蝕度具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度。

(3)除土壤侵蝕度和治理面積比例兩個(gè)指標(biāo)外，徑流模比的指標(biāo)評估值也較高，均在0.4以上，這主要是因?yàn)樗帘３止こ滩扇≈卫泶胧┖螅瑓^(qū)域的蓄水能力相應(yīng)增加，使得其徑流模比相對減小，徑流模比越小，生態(tài)效益評估值越高。