寬甸縣振江項目區西江小流域綜合治理效益評價

趙 凡

(遼寧省丹東市寬甸縣水利事務服務中心，遼寧 丹東 118200)

0 引 言

在我國許多江河流域中普遍存在著不同程度的水土流失危害問題，人們的生存環境隨著土地沙漠化和生態環境的持續惡化遭到嚴重破壞，對區域經濟、社會的持續健康發展造成嚴重的威脅。當前，國家發展戰略亟待解決的重要問題是如何快速、有效的開展水土保持治理工作。所以，為了能夠對水保治理措施可行性和治理效益作出客觀、全面的評價，本文以振江項目區西江小流域治理工程為例，將主成分法和AHP法相結合建立一套較為完整的綜合評價體系，以期為寬甸縣水土保持工程建設及水土資源保護提供科學的依據[1-3]。

1 振江項目區西江小流域概況

寬甸縣振江項目區西江小流域地處E125°19′-125°27′，N40°38′-42°44′之間，總土地面積59.55km2。項目區屬于遼東石質山區，區內溝壑發育，形態各異，山體連貫，海拔高度為100-600m范圍，地帶性以棕壤土為主，林草覆蓋率63.5%。氣候為南溫帶大陸性季風氣候，多年平均降水量1140mm，其中6、7、8月降雨集中，年均氣溫6.7℃，氣候特點為暴雨特多、雨雪豐沛、夏無酷署、冬有嚴寒、四季分明、冬季漫長。根據遼寧省衛星遙感資料和野外現場調查結果，工程區現有水土流失面積18.35km2，土壤侵蝕模數1850/km2·a，其中輕度、中度、強度侵蝕面積為10.82、6.31、1.22km2，主要分布在侵蝕溝壑、荒山緩坡、果園和疏林地區域。

為提高農業綜合生產能力和改善當地農業生產條件，保護小流域生態環境及珍貴的黑土資源，促進農村經濟發展、農民增收及農業增產，遼寧省水土保持局協同相關技術單位設計編制了寬甸縣振江項目區小流域綜合治理項目實施方案。項目綜合治理面積1285hm2，其中地埂植物帶、保土耕作、水土保持林分別為17.70hm2、531.7hm2；谷坊171座，其中漿砌石谷坊38座，干砌石谷坊48座，鐵絲籠谷坊85座；護岸工程3.20km；作業路6.6km，涵管15處；封育治理666.3hm2，圍欄2.3km，宣傳牌4塊；宣傳碑1座，公示牌2塊。2014、2015年度分別完成833hm2、452hm2水土流失治理，自項目實施以來大幅提升了經濟林產品、糧食生產能力，提升林草覆蓋率9.01%，農民增收743.98元，蓄水保土和生態環境效益顯著[4]。

2 綜合治理效益評價體系

2.1 效益評價體系的建立

為保證環境開發的科學性和系統性，有必要將社會、經濟和生態效益相結合進行水土流失治理。項目區水保治理的關鍵是如何以最小的成本獲取最大的效益，對此國內外諸多學者提出了多種評價方法和理論模型。為量化評價項目區優化程度和治理效益，量化處理各評價因子的綜合評價法得到廣泛的應用，該方法能夠較為系統、客觀的反映小流域治理效果和改善程度[5]。

2.2 篩選評價指標

為保證各優化目標之間的相互獨立性，在構建評價指標體系時應全方位考慮小流域的經濟、社會和生態效益，本文結合振江項目區西江小流域治理方案和相關資料，選取了20個代表性指標，見表1。

表1 西江小流域綜合治理效益評價體系及其標準化結果

2.2.1 主成分分析法

主成分分析法的基本原理是運用數學統計的方法進行降維處理，將冗余繁雜的指標歸類為少數綜合指標。在小流域治理效益評價時將單項評價因子標記為x1，x2，…，xp，設l為系數變量，則綜合指標可表示為Z1，Z2，…，Zm，且滿足條件m≤p。采用如下線性組合公式將二者構成新的組合，其表達式為：

(1)

式中：l為系數變量；x、Zi分別為效益評價單項因子和綜合因子。

2.2.2 評價體系的建立

對寬甸縣振江項目區西江小流域綜合治理項目各項因子值統計分析，經歸一化處理獲取各因子標準值，見表1。根據SPSS相關性分析軟件和統計好的初始數據，可獲取特征值、相關系數矩陣、累計貢獻率及主成分，結果見表2。

從表2可以看出，主成分1、2、3能夠較為系統、全面的反映振江項目區西江小流域治理效益，其累計貢獻率達到85%以上，為進一步分析小流域治理措施奠定了基礎。評價指標的荷載矩陣依據主成分值確定，見表3。

表3 主成分荷載矩陣

續表3 主成分荷載矩陣

根據表3可知，第一主成分與C1、C2、C4、C6的相關性較高，而第二主成分與C7、C11、C12的相關性較高，第三主成分與C16、C17、C18、C19的相關性較高。因此，針對西江小流域治理工程選取社會、經濟、生態要素評估具有科學合理性。

3 小流域治理效益評價

根據如下流程科學評價小流域治理綜合效益，即：采用AHP法構造梯階層次模型，結合小流域治理實際情況和專家意見構造判斷矩陣及模糊數學關系，然后利用模糊數學法開展評價分析。

3.1 層次結構模型的構建

構建的綜合評價模型包括指標層M、準則層B和目標層A共3個層次，各層次所包含的內容及層次間的作用關系如圖1所示。

圖1 西江小流域層次結構評價模型

3.2 構造判斷矩陣

對于任何系統的評價分析均需要大量的數據和信息作為支撐，結合評價體系中不同層級各要素的重要程度，采用科學的方法對其賦值并構造相應的判斷矩陣。目前，層次分析法和專家經驗法為權重值確定的兩類主要方法。本文結合實踐經驗將繁雜的評價體系利用層次分析法進行分解，最終將不同數量級的多個因素歸為一項評價值或判別式，從而更加客觀、系統的展示小流域治理程度[6]。

一般情況下，選取1-9的倒數或1-9的數字簡歷判斷矩陣，其中1、3、5、7、9代表兩個要素的重要性程度為同等、略微、比較、相當和十分重要，數字2、4、6、8則代表介于上、下兩等級的中間水平。

3.3 排序和一致性檢驗

1)單層次排序。通常情況下，借助計算機軟件獲取但層次排序中的權值A。為盡可能的的避免效益評價結果受主觀因素的影響作用，保證評價結果的可靠性，有必要評價體系中各單項因子一致性進行檢驗。對振江項目區西江小流域治理工程的一致性指標、單因子權重利用層次單排序及一致性檢驗計算方法求解，結果見表4。

表4 一致性指標和單因子權重

注：CR為隨機一致性比率；RI、CI為隨機平均和判斷矩陣的一致性指標；λmax為最大特征根。

從表4可知，小流域治理各項評價因子均滿足CR≤0.10條件，由此表明確定的指標權重具有科學合理性。

2) 總層次排序。相對于最高層而言，評價體系中相同層次所有因子的重要性即為總層次排序，結果見表5。

表5 評價結構體系中要素的總排序計算值

同理，判斷矩陣滿足一致性檢驗的標準為CR≤0.10，若不滿足需重新調整各因子的重要程度直至滿足條件。本研究計算確定隨機一致性比率CR=0.041<0.10，滿足條件要求可用于小流域治理效益的評價。

3.4 標準化評價指標值

由于不同評價因子的數量級和量綱通常存在較大差異，為提高指標準確性和降低評價誤差，需要對所有指標的原始數據進行標準化處理[7]。

小流域治理效益評價應先設定理想值和基準值，根據某特定時間內評價因子的參考標準設定基準值，而理想值為采取的各類水保措施所能達到的某特定時期內的期望最優值[8]。結合西江小流域治理實際情況和遼寧省相關規范，確定各評價因子的標準值及其歸一化值，如表6所示。

表6 西江小流域各評價指標標準值及其歸一化處理值

3.5 評價結果分析

將西江小流域水保治理工程的綜合效益選用多層次模糊數學法評價，其理論依據為：

B=A·R

(2)

式中：B為綜合效益評價子集；A、R為各因子權重值和評判矩陣。將西江小流域2013-2017年之間的治理效益評價值依據上文獲取的數據計算，為便于計算將評價結果利用計算式bi=int(100bj+0.5)轉化為百分制，如表7所示。

表7 小流域治理綜合效益得分

根據表7可知，在2013-2017年期間各效益指標發生了明顯的改變，治理工程的實施在很大程度上提升了項目區經濟、社會和生態效益，治理成效顯著，可在一定程度上提升寬甸縣經濟、社會的持續健康發展水平。

4 結 論

本文結合振江項目區西江小流域實際治理情況，將主成分分析和層次分析法相結合選取了具有代表性的評價指標構成綜合評價體系，從而保證了評價結果的客觀性和全面性，全方位的評價分析了小流域治理效益。研究表明，2013-2017年治理期間西江小流域的社會、經濟和生態效益得到顯著的提升，治理工程取得了顯著的成效。