基于层次-熵值组合方法的辽西水土流失治理效益综合评估

2023-09-22张洁怡

水利技术监督 2023年9期

张洁怡

(辽宁省水利事务服务中心，辽宁沈阳 110003)

随着流域水土流失治理力度的不断加大，全国水土流失治理效益明显，对于改善流域生态、社会、经济都有明显的促进作用[1]。辽宁西部属于水土流失较为严重的区域，从20世纪90年代开始，区域加大对流失水土流失的治理，水土流失程度得到明显降低，区域生态环境得到不同程度的改善[2]。近些年来，对于流域水土流失效益评估取得一定的研究成果[3-10]，但这些研究成果大都考虑水土流失治理效益指标较为单一，对于水土流失治理综合效益评估研究还较少，尤其是考虑生态、社会、经济等3个方面效益综合评估还未进行研究。为提高区域水土流失治理效益评估的合理性，本文从别从生态、社会、经济效益构建水土流失治理效益综合评估指标，并结合在国内应用较好层次-熵值组合方法[11-15]，以辽西地区为具体实例，对其水土治理效益进行综合评估。研究成果对于流域水土流失治理效益综合评估方法具有重要参考价值。

1 层次-熵值组合方法

按照层次-熵值组合方法首先需要对效益指标进行排序计算：

C1=(λmax-n)/(n-1)

(1)

式中，C1—不同效益指标评估因子有效值；λmax—各效益指标特征权重最大值；n—效益指标评估个数。对各指标在排序基础上进行熵值的计算：

R=(rij)m×n

(2)

式中，rij—各效益指标权重值；m—评估指标个数；n—效益分析层次。对各指标进行单一熵权计算基础上进行综合权重的分析：

(3)

其中：

(4)

式中，Hi—水土流失治理效益指标综合熵权值；fij—不同效益指标之间的关联度；bij—效益指标标准化值，其效益指标标准化方程为：

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

(5)

式中，rmax、rmin—最大、最小指标综合熵权值。对各指标权重在标准化基础上进行计算：

(6)

式中，Wi—效益指标权重。层次-熵值组合方法对各指标权重进行组合计算：

(7)

式中，W1—组合指标权重。

2 实例分析

2.1 工程概况

以辽西兴城市三道沟项目区碾盘沟水土流失治理工程为实例，该工程是国家农业综合开发东北黑土区水土流失重点治理工程。治理工程位于兴城市碱厂乡碾盘沟村，属六股河流域，小流域总面积2713.24hm2，水土流失面积1739.5hm2，综合治理水土流失面积1496.66hm2。治理工程于2011年5月开工建设，2014年6月建设完工，共分3年投资3年建设，2014年6月20日通过阶段性验收。实际完成治理水土流失面积为1420.88hm2，包括水平梯田2.07hm2，等高耕作571.60hm2，地埂植物带45.91hm2，工程造林48.17hm2，一般造林166.82hm2，老果园改造24.03hm2，经济林2.44hm2，种草6.20hm2，封禁治理553.64hm2，谷坊75座，作业路3km。工程单位治理面积投资为20.39万元/km2。

2.2 综合效益评估指标

分别从生态、经济、社会选取13个指标进行水土流失治理综合效益评估指标体系，各效益评估指标见表1。

表1 水土流失治理综合效益评估指标

2.3 各指标熵权值计算结果

在水土流失治理综合效益评估的基础上，对不同效益准则层和目标层进行综合熵权的计算，计算结果见表2。

表2 流域水土流失治理综合效益指标综合熵权值

从流域水土流失治理综合效益各指标综合熵权值计算结果可看出，社会和经济效益各指标的综合熵权值总体低于生态效益各指标的综合熵权值，对于流域水土流失治理而言，其生态效益下的土壤侵蚀模数、土壤保肥能力、土壤产水能力以及水土流失治理面积对于水土流失治理效益的关键所在，因此其4项指标的综合熵权值较高。

2.4 指标关联度分析

在社会、经济、生态效益13项指标综合熵权值计算的基础上，对不同效益目标层选取的各个评估指标按照层次-熵值分析方法对其关联度进行分析，各效益评估指标关联度见表3。

表3 不同效益指标关联度

从各效益指标关联度分析结果可看出，土壤侵蚀模数和土壤肥力对于水土流失治理生态效益而言其关联度明显高于其他指标，而其他两个生态效益评估指标的关联度相对较低。农作物产量和人均农作物产量对于水土流失治理经济效益而言其关联度要高于其他指标。土地退化减少率和土地生产率对于水土流失治理的社会效益而言其关联度要高于土地生产率指标。

2.5 单一指标权重分析

采用专家赋分方法在各效益评估指标关联度分析基础上对其单一权重进行计算，各效益评估指标单一权重值见表4。

表4 各效益指标综合权重值

从各效益评估指标综合权重值可看出，各指标权重值和其指标关联度具有较好的相关性，关联度越高的不同指标之间，其单一权重较为接近。林草覆盖率和土壤侵蚀模对于流域水土流失治理生态效益而言其单一权重值较大，林业产值和劳动生产率对于流域水土流失治理的经济效益而言其指标权重要高于其他经济效益评估指标。土地生产率对于水土流失治理社会效益而言其指标权重值最大，其对水土流失治理的社会效益影响较大。

2.6 组合权重计算

在各效益评估指标单一权重分析的基础上，对兴城水土流失治理工程按照层次-熵值分析方法进行组合权重的计算，各效益评估指标的组合权重值见表5。

表5 各效益评指标权重组合值

从水土流失治理的社会、经济、生态效益指标组合权重计算结果可看出，相比于单一权重值，组合指标权重可综合考虑不同目标层指标之间的关联度，相比采用单一权重分析方法，此方法设定的各指标权重更为合理。

2.7 综合效益评估

采用层次-熵值分析方法对，对兴城水土流失治理工程进行综合效益评估，不同效益评估结果见表6—8。

表6 生态效益评估

表7 经济效益评估

表8 社会效益评估

从水土流失治理的生态效益而言，其土壤产水能力效益评估低于其他4个指标，对于流域水土流失治理后，由于土壤蓄水能力的提升，其土壤产水能力相比降低，因此其效益评估值要低于其他生态效益评估指标。而从水土流失治理的经济效益评估结果可看出，相比于其他评估指标林业产值的效益评估值最低，流域水土流失治理后林地覆盖率增加使得其林业产值也所降低，因此其对于区域经济效益而言，影响程度较低。从水土流失治理各效益指标评估结果可看出，农村人口比例的评估结果低于土地退化率和土地生产率，水土流失治理后，流域生态环境得到改善，一定程度增加水土流失治理的社会效益评估值。总体而言，对于流域水土流失治理各类效益而言，生态效益>社会效益>经济效益。