区域水土保持生态工程效益评价方法研究

赵 野

(辽宁泽龙水利实业有限责任公司，沈阳 110003)

当前，水土保持治理措施一项重要的指标即为生态工程效益，在对区域水土流失治理的同时更加关注区域生态工程恢复的程度[1]。通过区域植被覆盖度的变化提高区域生态效益，此外通过降低区域水土流失量，增加蓄水保沙的生态效应[2]。近些年来，对于区域水土保持工程中生态工程效益评价取得一定研究成果[3-8]，但这些成果由于缺乏生态工程效益定量评估的手段，一般对于水土保持工程生态效益定性描述为主。有一些学者通过构建生态效益评估指标，在水利工程建设的生态效益评估中得到应用[9-15],其中AHM-关联分析模型被广泛应用于水利工程生态效益的指标评估，但在水土保持生态工程效益评估中还未得到具体应用，为此文章结合某水土保持工程，通过建立生态工程效益评估指标体系，并通过AHM-关联分析模型对指标进行综合评估。研究成果对于水土保持生态工程效益的定量综合评估方法具有重要的参考意义。

1 评估方法

水土保持生态工程效益评价方法首先基于灰色关联模型对各评估指标权重进行计算，在确定指标权重理论值β之后，采用变量属性方法对各评价指标的权重经验值ρj进行计算，在权重理论值和经验值综合计算后，采用组合赋值方法对权重理论值和经验值进行加权计算，得到各指标的权重综合值ωj，对指标权重进行标准化处理：

(1)

式中：Zki为水土保持治理工程第i个生态效益评估的第k个评估指标；Vki为第i个生态工程第k个指标评估值。采用规范化方法对评估指标进行变化处理：

(2)

在对评估指标进行变换处理后对评价指标进行正向变换处理，计算方程为：

(3)

在进行生态工程效益评估指标正向变换后对各指标进行适中计算，其原则为使得计算值进行指标特征值，适中计算方程为：

(4)

式中：VK0为第K个评估指标标准转换至，在对不同评估指标进行标准转换后对各指标关联度进行计算：

(5)

式中：min|Zk0-Zki|和max|Zk0-Zki|分别为评估指标偏差最大和最小值；ξ为偏差度，文章取值为0.5。在偏差度确定基础上，建立各指标关联度评估矩阵：

(6)

在评估指标关联度分析基础上对组合权重进行计算：

Y=li1Z1+li2Z2+…linZn

(7)

在指标组合权重计算基础上，需要对指标组合权重进行关联度绝对值计算：

(8)

式中：S0为关联度正向值；Si为指标关联度负向值；ε0k为不同指标关联度绝对值。在关联度绝对值计算基础上对各指标关联度相对值进行计算：

(9)

βj=ρ0i/(ρ01+ρ02+…+ρ0m)

(10)

在指标权重理论值计算基础上对水土保持生态工程进行综合评估：

R=WT×E=(r1，r2，r3…rn)

(11)

2 实例分析

2.1 工程概况

文章以辽宁3个水土保持工程为研究实例，对其水土保持生态工程效益进行综合评估。分别选取生态环境容纳度、农业产出值比例、植被覆盖度、土壤侵蚀度、治理面积比例、径流模比作为其评价指标体系，采用用AHM-关联分析模型对各指标关联度及权重进行计算，最终获得各水土保持生态工程效益定量评估值，对比不同水土保持生态工程效益评估值，分析其生态工程效益的高低。

2.2 评估计算

2.2.1 评估指标获取

对3个水土保持工程点的生态效益各评估指标进行计算，各水土保持点评估指标计算结果，见表1。

表1 各水土保持点评估指标计算结果

2.2.2 指标权重计算

采用AHM-关联分析模型对指标权重理论值进行计算，不同指标权重综合反映其对水土保持生态工程效益的影响程度，在评估计算值十分重要，采用组合权重计算方法对各指标的权重进行合理分析，不同评估指标的权重计算值，见表2。

表2 不同评估指标的权重计算值

从各评估指标的组合权重计算结果可看出，土壤侵蚀度的组合权重在3个水土保持工程点中最高，这主要是因为水土保持工程治理的重点在于通过植被覆盖对区域土壤侵蚀程度进行综合治理，因此其对水土保持生态工程效益的影响度最高。而在各指标中，生态环境容纳度权重值在0.05-0.07之间，均低于其他指标的影响权重。

2.2.3 指标关联度计算

在指标权重计算基础上对各指标关联度进行分析，指标关联度计算结果，见表3。

表3 指标关联度计算结果

从指标关联度分析结果可看出，各水土保持点不同指标关联度具有相同的变化规律，即在不同评价指标中，植被覆盖度和土壤侵蚀模数具有较高的关联度，而水土流失治理面积比例和以上两个指标也具有较高的关联度。这主要是因为通过植被覆盖度的影响，区域土壤侵蚀度得到不同程度的改善，而植被覆盖度直接影响水土流失的治理面积，对于生态工程而言，植被覆盖度和土壤侵蚀度是权重最高，且关联度也最大的2个指标。

2.2.4 综合评估计算

在评估指标关联度分析基础上，采用AHM-关联分析方法对各水土保持点生态工程效益进行综合评估。各水土保持点生态工程效益综合评估结果，见表4。

表4 各水土保持点生态工程效益综合评估结果

从各水土保持生态工程效益评估可看出，治理面积和土壤侵蚀程度对生态效益的单一影响程度最大，其两个指标的组合权重值也最高。1#工程点指标组合权重值在0.225-0.45之间，治理面积比例的影响度为0.4693。2#水土保持生态工程点土壤侵蚀影响度最大，为0.4906，而对于3#水土保持生态工程点而言，在各项评估指标中土壤侵蚀度和治理面积比例的影响度最大，分别为0.5105和0.4808。从各指标影响度可看出，指标权重越大，其对生态工程效益的影响程度也最高。从各水土保持工程点生态效益综合评估值可看出，通过对指标权重进行加权分析得到其综合评估权重，再采用评估方法得到的水土保持生态工程效益评估值较为合理，3#工程点的生态工程效益值最高，为1.5566，通过实地调查分析，该水土保持工程使得区域土壤侵蚀度下降15%，植被覆盖度提高20%，区域生态环境得到较大程度的改善，而1#工程点土壤侵蚀改善度和植被覆盖度都要<3#工程点，因此其生态工程效益值<3#工程点评估值，评估结果和实际情况吻合度较高。

3 结 论

1)水土保持工程治理的重点在于通过植被覆盖对区域土壤侵蚀程度进行综合治理，因此其对水土保持生态工程效益的影响度最高。而在各指标中，生态环境容纳度权重值在0.05-0.07之间，均低于其他指标的影响权重。

2)植被覆盖度和土壤侵蚀模数具有较高的关联度，而水土流失治理面积比例和以上两个指标也具有较高的关联度。这主要是因为通过植被覆盖度的影响，区域土壤侵蚀度得到不同程度的改善，而植被覆盖度直接影响水土流失的治理面积。

3)文章主要选取生态态环境容纳度、农业产出值比例、植被覆盖度、土壤侵蚀度、治理面积比例、径流模比等6个评估指标，在以后的研究中还应考虑对水土保持对氮、磷等水质影响指标的影响。