基于層次-熵值組合方法的遼西水土流失治理效益綜合評估

張潔怡

(遼寧省水利事務服務中心，遼寧 沈陽 110003)

隨著流域水土流失治理力度的不斷加大，全國水土流失治理效益明顯，對于改善流域生態、社會、經濟都有明顯的促進作用[1]。遼寧西部屬于水土流失較為嚴重的區域，從20世紀90年代開始，區域加大對流失水土流失的治理，水土流失程度得到明顯降低，區域生態環境得到不同程度的改善[2]。近些年來，對于流域水土流失效益評估取得一定的研究成果[3-10]，但這些研究成果大都考慮水土流失治理效益指標較為單一，對于水土流失治理綜合效益評估研究還較少，尤其是考慮生態、社會、經濟等3個方面效益綜合評估還未進行研究。為提高區域水土流失治理效益評估的合理性，本文從別從生態、社會、經濟效益構建水土流失治理效益綜合評估指標，并結合在國內應用較好層次-熵值組合方法[11-15]，以遼西地區為具體實例，對其水土治理效益進行綜合評估。研究成果對于流域水土流失治理效益綜合評估方法具有重要參考價值。

1 層次-熵值組合方法

按照層次-熵值組合方法首先需要對效益指標進行排序計算：

C1=(λmax-n)/(n-1)

(1)

式中，C1—不同效益指標評估因子有效值；λmax—各效益指標特征權重最大值；n—效益指標評估個數。對各指標在排序基礎上進行熵值的計算：

R=(rij)m×n

(2)

式中，rij—各效益指標權重值；m—評估指標個數；n—效益分析層次。對各指標進行單一熵權計算基礎上進行綜合權重的分析：

(3)

其中：

(4)

式中，Hi—水土流失治理效益指標綜合熵權值；fij—不同效益指標之間的關聯度；bij—效益指標標準化值，其效益指標標準化方程為：

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

(5)

式中，rmax、rmin—最大、最小指標綜合熵權值。對各指標權重在標準化基礎上進行計算：

(6)

式中，Wi—效益指標權重。層次-熵值組合方法對各指標權重進行組合計算：

(7)

式中，W1—組合指標權重。

2 實例分析

2.1 工程概況

以遼西興城市三道溝項目區碾盤溝水土流失治理工程為實例，該工程是國家農業綜合開發東北黑土區水土流失重點治理工程。治理工程位于興城市堿廠鄉碾盤溝村，屬六股河流域，小流域總面積2713.24hm2，水土流失面積1739.5hm2，綜合治理水土流失面積1496.66hm2。治理工程于2011年5月開工建設，2014年6月建設完工，共分3年投資3年建設，2014年6月20日通過階段性驗收。實際完成治理水土流失面積為1420.88hm2，包括水平梯田2.07hm2，等高耕作571.60hm2，地埂植物帶45.91hm2，工程造林48.17hm2，一般造林166.82hm2，老果園改造24.03hm2，經濟林2.44hm2，種草6.20hm2，封禁治理553.64hm2，谷坊75座，作業路3km。工程單位治理面積投資為20.39萬元/km2。

2.2 綜合效益評估指標

分別從生態、經濟、社會選取13個指標進行水土流失治理綜合效益評估指標體系，各效益評估指標見表1。

表1 水土流失治理綜合效益評估指標

2.3 各指標熵權值計算結果

在水土流失治理綜合效益評估的基礎上，對不同效益準則層和目標層進行綜合熵權的計算，計算結果見表2。

表2 流域水土流失治理綜合效益指標綜合熵權值

從流域水土流失治理綜合效益各指標綜合熵權值計算結果可看出，社會和經濟效益各指標的綜合熵權值總體低于生態效益各指標的綜合熵權值，對于流域水土流失治理而言，其生態效益下的土壤侵蝕模數、土壤保肥能力、土壤產水能力以及水土流失治理面積對于水土流失治理效益的關鍵所在，因此其4項指標的綜合熵權值較高。

2.4 指標關聯度分析

在社會、經濟、生態效益13項指標綜合熵權值計算的基礎上，對不同效益目標層選取的各個評估指標按照層次-熵值分析方法對其關聯度進行分析，各效益評估指標關聯度見表3。

表3 不同效益指標關聯度

從各效益指標關聯度分析結果可看出，土壤侵蝕模數和土壤肥力對于水土流失治理生態效益而言其關聯度明顯高于其他指標，而其他兩個生態效益評估指標的關聯度相對較低。農作物產量和人均農作物產量對于水土流失治理經濟效益而言其關聯度要高于其他指標。土地退化減少率和土地生產率對于水土流失治理的社會效益而言其關聯度要高于土地生產率指標。

2.5 單一指標權重分析

采用專家賦分方法在各效益評估指標關聯度分析基礎上對其單一權重進行計算，各效益評估指標單一權重值見表4。

表4 各效益指標綜合權重值

從各效益評估指標綜合權重值可看出，各指標權重值和其指標關聯度具有較好的相關性，關聯度越高的不同指標之間，其單一權重較為接近。林草覆蓋率和土壤侵蝕模對于流域水土流失治理生態效益而言其單一權重值較大，林業產值和勞動生產率對于流域水土流失治理的經濟效益而言其指標權重要高于其他經濟效益評估指標。土地生產率對于水土流失治理社會效益而言其指標權重值最大，其對水土流失治理的社會效益影響較大。

2.6 組合權重計算

在各效益評估指標單一權重分析的基礎上，對興城水土流失治理工程按照層次-熵值分析方法進行組合權重的計算，各效益評估指標的組合權重值見表5。

表5 各效益評指標權重組合值

從水土流失治理的社會、經濟、生態效益指標組合權重計算結果可看出，相比于單一權重值，組合指標權重可綜合考慮不同目標層指標之間的關聯度，相比采用單一權重分析方法，此方法設定的各指標權重更為合理。

2.7 綜合效益評估

采用層次-熵值分析方法對，對興城水土流失治理工程進行綜合效益評估，不同效益評估結果見表6—8。

表6 生態效益評估

表7 經濟效益評估

表8 社會效益評估

從水土流失治理的生態效益而言，其土壤產水能力效益評估低于其他4個指標，對于流域水土流失治理后，由于土壤蓄水能力的提升，其土壤產水能力相比降低，因此其效益評估值要低于其他生態效益評估指標。而從水土流失治理的經濟效益評估結果可看出，相比于其他評估指標林業產值的效益評估值最低，流域水土流失治理后林地覆蓋率增加使得其林業產值也所降低，因此其對于區域經濟效益而言，影響程度較低。從水土流失治理各效益指標評估結果可看出，農村人口比例的評估結果低于土地退化率和土地生產率，水土流失治理后，流域生態環境得到改善，一定程度增加水土流失治理的社會效益評估值。總體而言，對于流域水土流失治理各類效益而言，生態效益>社會效益>經濟效益。

3 結論

(1)在進行綜合效益評估時，要對效益評估關鍵指標進行野外現場測定，如生態效益中的土壤侵蝕模數以及土壤保肥力，經濟效益中人均農作物產量以及農村人均收入，社會效益中土地退化減少率，通過結合野外現場測定上述指標，可對流域水土流失治理效益實際情況有較為客觀的表征。

(2)土壤侵蝕模數和土壤肥力的指標關聯度高于0.6，在計算綜合熵權值時其特征值可取最大值，而對于經濟效益而言，對農作物產量和人均農作物產量取其指標熵權的最大特征值。

(3)本文水土流失治理社會效益評估指標相對較少，在后續研究中還應對其社會效益評估指標進行深入研究，豐富其評價指標，增加水土流失治理社會效益評估的可靠度。