基于AHM-關聯分析模型的區域水土保持生態工程效益評價研究

馮珊珊

(遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110003)

基于AHM-關聯分析模型的區域水土保持生態工程效益評價研究

馮珊珊

(遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110003)

本文采用AHM-關聯分析模型對遼寧省西部三處水土保持生態工程進行生態效益評價。研究結果表明：AHM-關聯分析可綜合考慮多個要素對區域水土保持生態效益的影響，且能定量給出綜合評價指標值，改變以往生態效益評價方法采用主觀方法，定性評定的缺陷。研究成果對于區域水土工程生態效益評價定量方法提供參考價值。

AHM-關聯分析模型;水土保持;生態效益評價

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.027

當前，隨著國家對區域水土保持治理力度的加大，各區域水土保持工程措施逐步得到實施，區域水土保持工程后對區域生態效應的影響是區域生態評估的重中之重，也是后續水土保持工程措施維護的基礎，因此對于區域水土保持工程生態效益的評價逐步得到國內外學者的關注，前期，對于區域水土保持生態工程效益評價主要結合專家賦分制，但是這種效益評價方法存在一定的主觀性，不能綜合客觀反映水土保持對區域生態工程影響。目前，為綜合客觀反映水土保持工程對區域生態效應的影響，許多數學模型被應用于區域水土保持工程的生態效益評價中，并取得一定的研究成果，但這些模型未能設置不同影響指標之間的權重，在指標分析中也存在一定的主觀性［1-5］。當前，AHM-關聯分析模型不僅可以考慮各指標之間的權重，且采用關聯度函數確定不同指標之間的關聯度，計算原理客觀，近些年，該方法在水資源以及生態工程效益評價中得到應用，但是在水土保持工程的生態效益評價研究還較少［6-10］。因此本文引入AHM-關聯分析模型，以遼寧西部水土保持生態工程為研究實例，分析水土保持工程的生態效益評價。研究成果對于區域水土保持生態工程的效益評價方法提供參考價值。

1 AHM-關聯分析模型原理

AHM-關聯分析生態評價模型主要計算步驟為先利用灰色關聯分析模型求得評價指標的計算理論權重βj，在確定不同評價指標的理論權重后，采用變量屬性分析模型求得各個評價指標的經驗權重ρj，在確定不同評價指標的理論和經驗權重后，采用組合賦值方法對模型的兩個權重進行加權求和，確定不同評價指標的綜合權重ωj。在模型計算時需要對各個評價指標進行規范化處理，規范化處理計算公式為:

式中Zki表示為第i個水土保持生態工程生態評價的第K個指標值;Vki表示為第i個水土保持生態工程第K個評價指標值。

采用指標正向變換和水平變化對規范化處理的值進行變換處理，變換處理后的計算公式為:

對方程(2)進行水平和正向變化后，對所有評價指標進行相同倍數的變化對最后的生態評價結果不產生影響。

方程(1)是對評價指標進行正向規范處理，模型在計算時還需要對生態評價指標進行反向的規范處理，處理的方程為:

式中Zki表示為第i個水土保持生態工程生態評價的第K個指標值;Vki表示為第i個水土保持生態工程第K個評價指標值。

在進行正反向指標規范處理后，需要對兩個指標進行適中處理，適中處理的原則是需要對計算接近某一特征指標的指標值。兩個特征指標適中計算的方程為:

式中Vki表示為第i個水土保持工程的第K個評價指標值，VK0表示為第K個理想指標計算規范值，在指標計算規范值確定后，需要進行不同指標關聯系數的計算，關聯系數計算公式為:

在確定指標關聯系數矩陣后，對選取的指標進行組合賦值計算，計算公式為:

在進行組合賦值計算后，需要對指標組合賦值進行絕對關聯度的計算，計算公式為:

式中S0表示為正向關聯度，Si表示為反向關聯度，ε0k表示為兩個指標的絕對關聯度。

在確定絕對關聯度后，需要對各個指標的相對關聯度進行計算，計算的方程為:

式中S′0表示為正向相對關聯度，S′i表示為反向相對關聯度，η0k表示為兩個指標的相對關聯度。

在確定兩個指標的關聯度后，需要計算兩個關聯度的權重，權重計算公式為:

在各個指標相對關聯度確定后，可以對水土保持工程的生態效益進行評價，評價的方程為:

2 實例分析

2.1 工程概況

選取遼寧省西部三處水土保持工程作為工程實例，基于AHM-關聯分析模型對三處水土保持工程的生態效益進行評價，三處水土保持生態工程均選取6個指標用于生態效益評價分析，評選的指標分別為區域環境人口容納量、種植業產出比例(%)、林地草地覆蓋比例(%)、土壤侵蝕模數(t/ km2a-1)、治理率(%)、徑流模數比(萬/m3km2)。采用AHM-關聯分析模型對各個指標的權重以及關聯度進行分析，最后確定區域水土保持生態效益評價綜合值，按照綜合評價值得高低，確定生態效益的差異。

2.2 模型應用

2.2.1 各區域評價指標概況

首先需要對各個區域評價指標進行分析，收集了研究區域水土保持工程點的6個指標值，結合各個指標值統計分析了三處水土保持工程點的指標值，各個指標值情況具體見表1。

2.2.2 各指標權重的計算

AHM-關聯分析模型需要對水土保持生態工程效益影響指標進行權重的設定，各個評價指標的權重直接反映對最后效益綜合評價指標的影響程度，在模型計算中較為重要，模型結合組合賦值方法對各個評價指標的影響權重進行計算，確定不同指標對水土保持生態工程的影響權重，指標權重的計算結果見表2。

從組合賦值模型計算結果可以看出，土壤侵蝕模數的權重在各個指標影響權重值最大，1#工程點的土壤侵蝕模數為612 t/km2a-1，因此1#水土保持

表2 各個評價指標的權重

工程點土壤侵蝕模數影響權重最小，為0.265，這是因為水土保持工程治理的即為區域的土壤侵蝕模數，區域土壤侵蝕模數越大，說明水土保持效益相對較弱，表中3#工程點的土壤侵蝕模數為432 t/km2a-1，在三個水土保持工程點中，土壤侵蝕模數最小，其經過組合賦值法計算的權重也相對較少，從各個指標權重值看出環境人口容納量影響權重最小，從模型計算情況可以表明環境人口容量影響對區域水土保持生態工程影響較小。區域治理率的權重值相對低于土壤侵蝕模數所占的權重。

2.2.3 各指標關聯系數矩陣的建立

在確定完各個指標值的權重后，需要計算各個指標的關聯系數，AHM-關聯分析模型對各個指標的關聯系數進行計算，指標的關聯系數計算如表3。

表3 各個指標計算的關聯系數矩陣

在水土保持工程生態效益評價指標的關聯系數矩陣確定后，結合AHM-關聯分析的評價模型對各個水土保持工程點的生態效益進行綜合評價，通過計算不同指標的關聯度，按照關聯度高低進行權重設置，在計算不同指標的關聯度后，對水土保持生態工程效益的評價進行計算。計算結果見表4和圖1。

表4 基于AHM-關聯分析模型的水土保持工程生態效益評價結果

圖1 基于AHM-關聯分析模型的水土保持工程生態效益評價圖

表1為采用AHM-關聯分析模型計算的區域水土保持工程生態效益評價結果，從表中可以看出，不同指標計算的關聯度不同，土壤侵蝕模數和治理率的關聯度最大，這主要是和這兩個指標的權重有關。在這兩個指標權重計算時，土壤侵蝕模數和治理率的權重較高。1#水土保持工程點土壤侵蝕模數的計算權重為0.265，其指標關聯度為0.5156，2#水土保持點土壤侵蝕模數的權重值為0.289，指標的關聯度為0.5451，3#水土保持工程點土壤侵蝕模數計算權重為0.301，其指標關聯度為0.5342，從計算結果可以看出，指標權重越大，其計算的指標關聯度也相對較大。這一點也同樣可以從水土保持工程點的治理率可以看出，1#水土保持工程點治理率的權重為0.247，2#水土保持工程點的治理率為0.221，3#水土保持工程點的治理率的權重為0.255，從治理率的權重可以看出，3#水土保持工程點治理率的關聯度最高為0.5342，2#水土保持工程點治理率的關聯度最低為0.5011?？梢姼鱾€指標的關聯度和指標的權重相關度較高，這點也可以從圖1中看出，圖1中為各個指標關聯度和模型綜合評價值得相關圖，指標的關聯度越高，對各個區域水土保持生態工程效益影響值越大。通過對各個指標綜合權重分析可以看出，3#水土保持工程點生態效益評價值最大，為1.7295，2#水土保持工程點生態效益評價值最小，為1.4512。

3 結論

本文采用AHM-關聯分析模型，綜合6個評價指標對遼寧西部水土保持工程的生態效益進行評價，研究取得以下結論。

(1)AHM-關聯分析模型采用組合賦值方法對各評價指標進行權重計算，客觀反映各指標值對水土保持工程生態影響度，可改變以往評價方法權重設置主觀性的局限;

(2)AHM-關聯分析模型可定量計算不同區域水土保持工程的生態效益值，評價指標權重和指標關聯度相關度較高，指標權重和關聯度較高的指標，其生態效益評價值也較高，一般而言，土壤侵蝕和治理率權重高的區域，其生態效益評價值也較大。

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1672-2469(2016)08-0084-04

2016-06-01

馮珊珊(1982年—)，女，工程師。