水土保持应用物元可拓模型的综合性评价研究

榆林市榆阳区水土保持检查监督站 刘宇宁 王燕

引言

近年来，世界经济形势进行转变，人们对水土资源过度开发利用导致生态环境一步一步恶化，区域水土资源环境逐渐发生变化，对于人类来说认识到水土资源状态显得尤为重要，水土质量、水体组合方式，区域内水土资源供需矛盾，分析评价区域水土资源承载力成为我国重要的生态问题。我国第一大生态安全问题就是水土大量流失导致的生态环境恶化。减少水土流失，改善生态环境对我国生态安全具有重要的作用，水土流失综合治理也是一项多学科、综合性的系统工程。水土资源是区域发展的基础资源，对区域发展有着深远的影响，人类发展的基本前提也跟水土资源相关，要想得到有效的发展，水土流失是一个需要解决的难题，针对水土综合效益评价信息屏蔽以及单指标评价结果两者不相容的问题，物元可拓模型的综合评价得到的结果基本是一致的，这代表此方法的评价结果真实有效且较可靠。

1 我国水土保持简析

世界上水土流失最严重的国家中包含了中国，通过调查研究结果表明，我国水土流失的总面积高达295 万km2，几乎占了全国面积的32.12%。针对水土流失这个问题，我们需要通过合理的效益评价来进行改善，水土流失问题会导致土壤变薄，使土的养分流失掉，生物的多样性也会因此丧失，导致我国土地生产力下降，水土流失问题已经影响到我们正常的食物供应。研究得知，干旱年份的水土流失平均为21.9%～80%，当侵蚀面积为10hm2, 侵蚀速率为2t/hm2, 连续100 年, 流失土壤可淤积形成15cm 厚、1hm2面积的土壤层。为了防止水土流失问题进一步恶化，我们应该学会保护、改善，还要合理的去使用水土资源，来改善生态环境带来的危害，我们得尽可能地去改善保护水土资源，要充分合理地去利用水土资源，从而达到改善生态环境给自然带来的危害，必须根据总结出来的办法去进行水土流失问题的预防。通过绿色植物的耕种，可以适当地减轻水土资源带来的自然危害，根据各个治理的方法都可以科学并且有效地去治理水土流失问题，从而来缓解水土流失带来的危害，使生态环境有一个良好健康的发展。

1.1 定义

水土保持科学体系中最重要的内容是水土保持效益评价，水土保持效益分为4 大效益，分别为社会、基础、经济以及生态四大效益，四大效益通过水土保持以及间接效益计算可以统称为水土保持效益评价，通过水土保持效益评价措施贡献的计算以及分析，对税务保持综合防止优化措施进行定义，换句话来说，水土保持效益评价其实是建立在最优指标的基础上，根据模仿实施来分析实施措施以后的效果及带来的效益，最终选出方案来为水土保持的发展做出贡献。根据国内外对土地资源评价的理论成果和应用研究成果,在继承的基础上开展和探索,理论与实践相结合，使土地资源科学和土地评价的研究领域得到了进一步发展。通过对常用的土地适宜性评价方法进行了分析比较,指出了它们的不足,在此方案的基础上，开拓了一种全新的评价方法——物元可拓法，建立了新方法的物元模型，在组件式嵌入式语言开发中不仅实现了地理显示的信息功能，也实现了应用与模型之间的无缝连接，还根据新评价方法开发了土地适宜性评价信息系统软件。此系统软件操作简单，使用顺手，适用性很强，还可以准确提供评价结果的专题地图。开发的土地适宜性评价信息系统已成功应用于土地利用规划的土地适宜性评价。根据对此软件使用者的调查得知，评价指标体系及其评价标准是合理的,软件系统在土地适宜性评价中是成功的,评价结果符合实际。为今后的土地适宜性评价提供了科学有效的工具。

1.2 发展历程

20 世纪50 年代初，我国是世界上第一个开展水土保持效益评价的国家。我国建立径流小区以比较不同水土保持措施的拦沙效果已有60 多年的历史。20 世纪中后期，水利部在总结全国各地10 多年科研成果和实践经验的基础上，颁布了1987 年《水土保持技术标准》第238 号和《水土保持综合治理效益计算方法》，不少学者对水土保持效益进行了计算和讨论，推动了我国水土保持工作的开展。随着科学经济的发展，21 世纪以来，在3S技术广泛的应用下，我国在地理学领域又上了一层楼。我国水土保持效益评价迈入了高速发展的阶段，具体表现为评价对象越来越广泛，逐渐开始涉及各个领域，评价方法也得到了日益更新。从定性描述到模型定量评价、计算机操作和人工智能。这些新方法和新理论的应用,提高了我国水土保持效益评价的准确性。

2 物元可拓模型应用

物元可拓模型最基础的原理基础就是根据可拓论的逻辑细胞物元（事物名称、特征、量）来给事物进行一个详细的描述，并对其变化规律进行分析以及探讨，以此来解决不相容的问题。

2.1 评价指标体系与确定安全等级

根据地区的自然、状况、经济、社会选取代表性的指标，建立起水土资源生态环境安全评价指标体系。水土生态资源主含社会、经济、环境以及安全等领域，足以反映出人口、社会以及经济的协调程度。

2.2 生态安全物元矩阵

生态安全物元可用有序三元组R=（M,C,X）来表示如图1，其中R 为N 维水土资源生态安全物元，C 表示其特征向量的评价指标,X 为特征C 所对应的量值（实测值）,M 表示所描述对象，如果X 具有模糊性，则称其为模糊物元。

2.3 指标权重

权重的合理与否直接关系到评价结果，权重系数是指评价指标在评价过程中的定量分布。利用水土资源生态安全评价指标的均值与指标面积的偏离程度，用贡献率来确定评价指标对水土资源生态安全的权重。

2.4 待评物元等级及权重的确定

根据我国部分地区近些年各项指标的实测值，得出各指标权重值（贡献率），将实测值与经典域物元区间相结合，得出相应的指标安全级别。从单项指标提供的信息来看，对水土资源生态安全贡献率最大的是工业产值耗水量、自来水渗透率、森林覆盖率。工业产值耗水量以及自来水渗透率安全等级有所提高，对提高水土资源生态安全水平起到了支撑作用。

2.5 研究方法

在进行水土资源厚载力评价时，为了使各个区域在空间上的差异性不是很大，需要划分不同的安全状态，这所涉及的指标相对来说比较繁琐，这个时候可拓物元法的教学模型是解决该问题的最佳方法。

3 水土保持应用物元可拓模型评价方法及优缺点

3.1 水土保持应用物元可拓模型评价方法

（1）双套对偶评价指标体系法具有动态性，可以随着社会、经济、科技、人们需求、研究区域和相关政策等变化，选取不同的评价指标和评价体系进行水土保持效益评价。

（2）加权求和法主要包括综合指数法、线性回归法和国家标准法。最后，三种方法通过不同权重指标的总和来评价水土保持效益，中国标准法直接将三种方法的权重指标总和。

（3）在实际开展大反水水土保持效益评价时，一种评价方法很难准确地反应水土保持效益的结果，因此，要建立一个多方法的综合评价方法的体系。水土保持综合评价方法是将定性分析与定量分析相结合,对水土保持效益进行综合评价,使结果更加科学全面。

所有保持水土保持应用物元可拓模型的方法都有优缺点以及方法的适用性，在需要研究的地区上进行水土保持应用物元可拓模型的方法时需要把该地区的实际情况、评价目标以及资料可获取性这三点进行统一分析来进行选择合适的方法以及措施。通过研究评价区域特征、获取数据充足性、指标体系构建情况以及最终评判目标来进行最后的分析，如果研究区区域构成比较复杂，需要的数据比较难获得，这时可以采用最优模数综合评价、灰色关联度两种分析方法来计算水土保持效益。如果需要评价的是大地界以及大型盆地，可以用采用加权求合法来得到更加准确的结果，也可以用不同的方法来进行效益的评价，遗传算法、topsis 法和物元可拓模型等可以助于目标决策的正确性。一种评价方法没有绝对的适用范围，不管是单一还是多种的水土效益评价方法，最好一定要根据区域的各种情况去进行评价，这样才会使得出来的评价结果更科学合理。

4 结语

通过应用物元可拓模型对水土资源厚载力进行评价研究，该方法不仅开辟了水土资源安全研究的新领域，并且根据物元可拓模型得出来的结果，分别对单个以及多个评价对象进行了评价，也对每个水土资源后的评价指标赋予了判定等级区分，评价的结果也很好地反映出了所处的情况，依靠应用物元可拓模型避免了指标权重的不确定性也很好地解释了水土资源承载力概念的多重性，使结果更加科学合理。