渭洛河夾槽地帶沙荒地整治綜合效益評價

劉玒玒, 趙 雪, 張 旭, 李 鵬

(1.西安財經學院 管理學院工程管理系, 陜西 西安 710100; 2.空軍工程大學 理學院, 陜西 西安 710051；3.牙克石市綜合高級中學, 內蒙古 牙克石 022150； 4.吉林省長泓水利工程有限責任公司， 吉林 長春，130000)

中國現在面臨著許多生態環境問題，其中最為嚴重的便是土地沙化，尤其是在干旱地區、半干旱地區以及部分半濕潤地區。沙荒地的土壤粒間孔隙大，內部排水快，蓄水量少且易蒸發失水。渭洛河夾槽地帶生態環境相對脆弱，部分區域沙化嚴重，風沙肆虐，水土流失嚴重[1-2]。沙荒地整治具有效益的統一性，生態因素是制約土地資源利用的主導因子，沙荒地綜合整治的生態環境效益表現為沙荒地綜合整治對自然生態系統結構、功能與環境的影響，追求生態環境效益是沙荒地綜合整治的基礎與前提；社會因素是土地利用系統的主導因子，沙荒地綜合整治的社會效益表現為沙荒地綜合整治對農村社會環境、社會經濟與自然資源合理利用的貢獻與影響，社會效益是沙荒地綜合整治的目的所在；沙荒地綜合整治的經濟效益表現為沙荒地綜合整治對國民經濟與綜合整治項目區農戶的影響，追求經濟效益是沙荒地綜合整治的中心內容，也是沙荒地綜合整治生命力所在。因此，沙荒地綜合整治應追求經濟、社會、生態環境的統一，努力做到生態上平衡，經濟上有效。沙荒地綜合整治的效益即經濟效益、社會效益、生態環境效益三者的有機綜合[3]。綜合效益評價是包含多因素的復雜模糊系統。運用常規的數學方法進行綜合效益評價往往難以取得良效果。目前綜合效益評價方法有回歸分析法，迭置指數法，聚類分析法，模糊數學綜合評價法，主成分分析法，物元分析法等。物元分析法是將復雜問題抽象為形象化的模型，并應用這些模型研究基本理論，提出應用方法。它可以建立事物多指標性能參數的質量評定模型，并能以定量的數值表達評定結果，較完整地反映事物質量的綜合水平，權重計算中使用熵權法，也易于用計算機進行編程處理。因此該方法相對主觀賦值法，精確度更高，客觀性更強，能夠更好地解釋評價結果。本文從渭洛河夾槽地帶的土地資源，生態環境等實際情況出發，結合氣候資源優勢，以生態環境的保護與提升為目標，依靠科技，探索適宜的沙荒地整治模式，建立基于熵權物元法的沙荒地整治綜合效益評價模型，為沙荒地整治及其綜合效益提升提供決策支撐。

1 研究區概況

1.1 研究區概況

渭洛河夾槽地帶位于大荔縣境內，大荔縣位于陜西關中平原東部，北緯34°36′—35°02′，東經109°43′—110°19′。研究區即渭河與洛河之間大荔縣區轄的5個鎮(羌白鎮、官池鎮、下寨鎮、韋林鎮、蘇村鎮)以及朝邑鎮部分區域(原沙底村)的部分地域。土地面積639 km2，其中沙區面積458.27 km2，占研究區總面積的71.7%。

1.2 氣候資源優勢

研究區現代生態農業的發展有著很大的優勢：一是氣候條件。該地區屬暖溫帶半干旱大陸性氣候區，四季冷暖、干濕分明，其特點是：春季升溫快，回暖早，風多風大；夏季氣溫高，日照長，多伏旱；秋季降溫快，多陰雨，冬季干冷少雨雪。二是光能資源。該地區光能資源豐富。年平均總輻射量525.8 kJ/cm2，其中12月份最低，為24.9 kJ/cm2，7月份最高，為62.9 kJ/cm2；研究區地處關中東部的高溫中心，全年日照時數為2 385.2 h，占可照時數的54%。三是熱量資源。氣溫狀況：境內平均氣溫為14.5 ℃，最熱的7月平均為26.8 ℃，最冷的1月平均為-1.4 ℃。年各月氣溫日較差平均為11.6 ℃，6月最大，為13.7 ℃，1,8和12月最低，為10.5 ℃。這些得天獨厚的自然條件，為糧食、棉花、大豆、花生、胡蘿卜、畜牧、水果、苗木、牧草的種植提供了極為優越的生長環境。

1.3 生態環境脆弱

隨著經濟和人口增長，耕地不斷開發，造成了土地生態系統退化。主要表現在大水漫灌農田導致大面積沙化和水土流失。經初步治理已固定、半固定的沙地大多以灌叢、草本為主體，植物群落單一，生態環境脆弱，抗御自然災害能力較差。依據生態環境的歷史變遷，不斷的開發帶來了研究區生態環境的很多問題。長期以來，由于人們不合理的毀林開荒、超采地下水，過渡墾殖等不合理利用，沙苑環境質量惡化，主要表現在局部沙丘活化，地下水水位下降和植被覆蓋下降。致使該地區生態環境惡化脆弱，沙進人退，干旱、風沙等自然災害頻繁，農業綜合生產能力低下。

2 渭洛河夾槽地帶沙荒地整治綜合效益評價

沙荒地整治項目綜合效益評價是指在沙荒地整治項目實施后，為綜合衡量沙荒地整治項目實施的真實效益，并為未來沙荒地整治項目決策提供依據，而從經濟、社會和生態3個方面建立科學的綜合評價指標體系，收集相關數據運用科學的評價方法對沙荒地整治項目帶來的綜合效益進行評價的活動。本文通過沙荒地整治資源環境診斷指標體系，在具體分析沙荒地整治系統構成、沙荒地整治資源環境影響因子和資源環境效應的基礎上，建立能客觀的反映和表征渭洛河夾槽地帶沙荒地整治對區域經濟、社會、生態環境等的模型，其根本目的在于通過制定適當的度量指標，用以定量地反映和衡量研究區沙荒地整治對區域經濟、社會、環境所產生的影響，從而為渭洛河夾槽地帶沙荒地整治目的選擇和優化配置提供科學的依據，并且為沙荒地整治項目的規劃設計和沙荒地整治專項規劃提供依據。

2.1 評價指標體系的建立

影響綜合效益的潛在因素很多，應根據研究的目的、范圍、項目區的自然地理背景、人文風情，綜合考慮經濟效益、社會效益及生態環境效益等因素來選取評價指標，同時還要兼顧影響因素體系的可操作性，系統性和完整性。建立評價指標體系時應突出生態效益，土地整治的生態效益是指土地整治行為主體進行的活動影響了自然生態系統的結構與功能，從而使得自然生態系統對人類的生產和生活產生直接或間接地生態效應； ①通過在土地開發整理區綜合應用工程措施、生物措施和科技措施，實行水、電、田、林、路綜合治理，有效地增加耕地面積，改善生態環境； ②通過修建防滲管道，合理安排農田灌溉，完善農田水利設施，發展節水農業，使項目區水資源的利用效益得到很大提高，有限的水資源得到合理利用； ③項目實施后，項目區內未利用地級廢棄地得以開發利用，營造田間防護林等，提高植被、林木覆蓋率及綠化率。在防風、固沙、排除空氣污染，凈化空氣、改善項目區小氣候，美化環境等方面，發揮重要的作用；形成錯落有致的人工綠色農田生態系統：“田方、路平、林齊”，與社會經濟發展相平衡的農業生態系統將逐步形成。

對大荔縣沙荒地整治的綜合效益評價所選取的評價指及原始數據詳見表1。原始數據來源于項目前期實地調研以及近3 a的統計年鑒。

表1 沙地整治的綜合效益評價指標及其原始數據

2.2 基于熵權的物元分析綜合評價模型

物元分析[5](matter element analysis， MEA)是研究解決矛盾問題的規律和方法，是系統科學，思維科學，數學交叉的邊緣學科，是貫穿自然科學和社會科學而應用較廣的橫斷學科[6-7]。它可以將復雜問題抽象為形象化的模型，并應用這些模型研究基本理論，提出相應的應用方法。利用物元分析方法，可以建立事物多指標性能參數的質量評定模型，并能以定量的數值表示評定結果，從而能夠較完整地反映事物質量的綜合水平，并易于用計算機進行編程處理[8]。在綜合效益評價中，合理的權重是評估的關鍵。由于熵權法確定權重的客觀合理性，目前已在工程技術、社會經濟和環境科學等領域得到廣泛應用[9]。

2.3 基于熵權的物元分析綜合評價計算

2.3.1 建立評價因素論域和評價等級論域 給定事物的名稱N，它關于特征C的量值為V，以有序3元組R={N，C，V}組作為描述事物的基本元，簡稱物元[10]。如果事物N有n個特征c1，c2，…，cn和本文相應的模糊量值v1，v2，…，vn來描述，本文針對實際需求并結合當地實際情況選取21項特征值作為大荔縣沙荒地整治的綜合效益評價指標，模糊量值根據具體評價指標對應的原始數據處理之后得到，則基本模型可以表示為[11]：

(1)

稱R為n維物元。設有m評價等級N1，N2，…,Nm，建立相應的物元：

(2)

其中，Xij(j=1，2，…，n)是評價等級Ni(i=1，2，…，m)關于評價參數Ci(i=1，2，…，n)的量值域，稱為經典域[12]。

對于經典域，構造其節域：建立物元Rp，Xpi=(i=1，2，…，n)為Np關于ci(i=1，2，…，n)的節域。顯然有Xij?Xpi(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)，對于要評價的對象P，其量測結果為[13]：

(3)

2.3.2 距的計算

(4)

(i=1,2,…,m；j=1,2,…,n)

2.3.3 關聯函數

(5)

2.3.4 確定評價指標的權重 權重表示各個指標的重要程度。本文采用具有客觀性的熵權法進行權重賦值[16-17]。

對于m個評價指標，n個評價等級的問題，其第j個指標的熵定義為：

(6)

(7)

當評價對象在某項指標上的值相差較大時，熵值較小，說明該指標提供的有效信息量較大，該指標的權重也應較大；反之，若某項指標的值相差較小，熵值較大，則說明該指標提供的信息量較小，該指標的權重也應較小。

2.3.5 關聯度及評定等級 關聯函數K(x)的數值表示評價單元符合某標準范圍的隸屬程度。當K(x)≥1.0時，表示被評價對象超過標準對象上限，數值越大，開發潛力越大；當0≤K(x)≤1.0時，表示被評價對象符合標準對象要求的程度，數值越大，越接近標準上限，當-0.1≤K(x)≤0時，表示被評價對象不符合標準對象要求，但具備轉化為標準對象的條件，數值越大，越容易轉化；當K(x)≤0.1時，表示被評價對象不符合標準對象要求，且又不具備轉化為標準對象的條件。

設wi為特征ci的權重系數，則pi關于第j個等級的關聯度為：

Kj(P0)=∑nwikj(yi)

(8)

待評價物元的評價等級Kj為：

Kj=maxKj(P0) (j=1,2,…,m)

(9)

則評定P屬于等級j。

2.4 評價結果與分析

評價指標標準的確定在綜合效益研究中起著非常重要的作用，標準設立的是否科學合理，直接關系到評價結果的正確與否。目前，沙荒地整治綜合效益評價標準尚處于探索階段，有關評價的標準分級還沒有統一的方法。本文在參考了與研究區具備相似環境及生態情況的沙荒地整治研究相關標準后，根據上述模糊綜合計算結果提出沙荒地整治綜合效益評價標準，把綜合效益的提高分為5級，評價集為V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}，評價標準詳見表2。

表2 沙荒地整治綜合效益評價標準

渭洛河夾槽地帶地質構造特征為北部渭河3級階地(羌白鎮等)，中部(沙苑區)和南部(渭洛河灘區)為地塹構造深陷區。在對其進行綜合效益評價過程中，本文分別從3個不同地形中選擇一個代表村(北部的北營村，中部的梁園村，南部的蘇村)進行綜合效益評價。根據上述的物元分析綜合計算方法得到渭洛河夾槽地帶3個地區的評價計算結果(詳見表3)，分別對項目區的綜合效益等級分級。依據表2的沙地整治綜合效益評價標準，得各地區綜合效益評價分級為：北營村在沙產業建設中綜合效益評價等級均為Ⅰ級，屬于效益優等地區；梁園村及蘇村綜合效益評價等級為Ⅱ級，屬于效益良等地區。研究結果表明研究區沙地整治的綜合效益為優良等級，整治效果達到預期目標。

表3 研究區綜合效益評價結果

3 結 論

采用熵權物元分析法對大荔縣沙荒地整治的綜合效果進行評價，從而判斷研究區沙荒地整治項目是否成功，為沙荒地整治綜合效益評價提供了新思路。該評價方法可以將復雜問題抽象為形象化的模型，并應用這些模型研究基本理論，提出相應的應用方法。因此，該方法在綜合效益評價中具有很強的實用性。目前，沙荒地整治綜合效益評價指標的選取及量化尚有待于進一步探索，因此需要在研究過程中加大數據量的采集和加強對評價指標選取的科學性等。沙荒地整治綜合效益的體現是一個長期的過程，需要做出渭洛河夾槽地帶沙地整治及生態文明建設綜合模式應用的推進機制才能得到一個相對準確的判斷，提出了新形勢下沙地整治及開發利用的相關對策和保障措施，從而促進研究區沙地資源的良性利用。