AHM-關聯分析模型在阜新地區水保生態效益中的應用

高永軍

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

隨著水保工程治理措施的不斷加大，水保工程的生態效益已成為水土治理措施評估的一項重要指標，對傳統水保工程蓄水保沙作用的關注已逐步轉變為對其生態效益的功能的關注[1]。水土保持治理中通過增加植被覆蓋度，降低水土流失區的土壤侵蝕量增加區域需水能力，都可從區域生態效益中得到綜合體現[2]。當前，國內對于水保工程的生態效益還是主要采用定性描述為主[3- 10]，對于其生態效益定量評估的研究還相對較少。近些年來，國內一些流域生態綜合治理工程中有學者采用AHM-關聯分析模型對其生態效益進行綜合評估[11- 15]，研究成果均表明AHM-關聯分析模型的評估結果均符合區域實際情況，較為合理，但該模型還未得到具體應用，為此本文結合AHM-關聯分析模型以阜新地區3個典型水保工程為具體實例，探討AHM-關聯分析模型對水保工程生態效益綜合評估的適用性。研究成果對于水保工程的生態效益定量評估具有重要的參考價值。

1 AHM-關聯分析模型原理

模型首先需要對水保工程的生態效益評估指標進行權重計算，在各指標理論權重值進行確定后，再采用變量屬性方法對其權重經驗值ρj進行確定，權重理論值和經驗值進行加權綜合得到其權重綜合值ωj，并進行標準化計算：

(1)

式中，Zki—生態效益評估指標；Vki—評估指標值，對各評估指標進行規范化處理：

(2)

在規范化處理的基礎上對其進行正向變換：

(3)

AHM-關聯分析模型需要對各指標進行均值化處理，處理方程為：

(4)

在方程中對各評估指標進行轉換計算后，對不同評估指標進行關聯度計算：

(5)

式中，min|Zk0-Zki|、max|Zk0-Zki|—評估最高和最低偏差值；ξ—偏差系數。在確定偏差值的基礎上，對其指標關聯度進行計算：

(6)

指標組合權重在關聯度分析的基礎上進行計算：

Y=li1Z1+li2Z2+…linZn

(7)

對各指標權重的關聯度進行絕對值的計算，計算方程為：

(8)

式中，S0、Si—關聯度正、負向值；ε0k—關聯度指標絕對值。并對各指標關聯度相對值進行計算：

(9)

βj=ρ0i/(ρ01+ρ02+…ρ0m)

(10)

在生態效益評估指標權重理論值、關聯度計算的基礎上，水保工程的生態效益綜合評估方程為：

R=WT×E=(r1，r2，r3…rn)

(11)

2 實例分析

2.1 評估指標的選取

本文以阜新地區3個水保工程作為典型研究實例，分別以生態環境容納度、農業產出值比例、植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積比例、徑流模比作為各水保工程生態效益綜合評估的指標體系，采用AHM-關聯分析模型對選取的評估指標進行權重理論值以及關聯度的計算后，對其生態效益進行綜合評估。

2.2 評估指標賦值

采用現場調查的方式對農業產出比例進行確定，生態環境容納度主要通過參考文獻[12]進行確定，植被覆蓋度、土壤侵蝕度、治理面積以及徑流模比主要從當地水土保持管理部門得到。具體指標值見表1。

2.3 評估指標權重計算

采用前面所述各評估指標權重理論值計算方法對選取的水保工程生態效益綜合評估指標的權重值進行計算，各指標權重綜合反映其對水保工程生態效益的影響程度，其對指標評估的客觀、合理程度影響較大，主要通過權重經驗值和理論計算值進行指標綜合權重的分析，指標綜合權重見表2。

從表2結果可看出，土壤侵蝕度在各指標中權重值最高，其對于水保工程的生態效益影響最大，其次為治理面積比例，治理面積比例越高其生態效益越大。相比于其他幾項生態效益評估指標，生態環境容納度權重值最低，主要因為該項指標主要和區域生態環境基礎有關，生態環境基礎較好的其生態環境容納度一般較高，而其受到水保工程影響相對較小，因此其指標組合權重在各指標中相對較低。

2.4 評估指標關聯矩陣計算

在生態效益各評估指標組合權重確定的基礎上，分別對各水土保持工程點的生態效益評估指標的關聯度進行計算，結果見表3。

阜新地區3個水土保持工程點具有相同變化規律的關聯度，土壤侵蝕度和植被覆蓋度在各指標關聯度均較高，其次是水土流失治理面積的關聯度。各水土保持工程點由于植被覆蓋的增加，使得區域侵蝕程度得到明顯降低，區域蓄水保土功能得到加強。區域植被覆蓋度和土壤侵蝕度具有較強的關聯度。

3 生態效益綜合評估計算

在選取的各生態效益評估指標權重及關聯度確定的基礎上，結合AHM-關聯分析模型對各工程點的生態效益進行綜合為評估，結果見表4。

表1 選取的各水土保持工程點生態效益評估指標

表2 各水保工程點生態效益指標組合權重值

表3 各水保工程點生態效益指標關聯矩陣

表4 水保工程點生態效益綜合評估值

從各單一指標的生態效益評估值可看出，土壤侵蝕度和治理面積兩個指標在各水保工程點的效益評估值均在0.4以上，其對各水土保持工程點的生態效益影響也較高。區域土壤侵蝕度越低其生態效益越高，此外治理面積比例越大，其生態效益越高。除土壤侵蝕度和治理面積比例2個指標外，徑流模比的指標評估值也較高，均在0.3以上，這主要是因為水土保持工程治理措施后，區域的蓄水能力得到相應的增加，使得其徑流模比相對減小，徑流模比越小，其生態效益評估值越高。從選取的3個水土保持工程點生態效益綜合評估值可看出，工程點3的生態效益評估值最高，通過調查分析，工程點3的土壤侵蝕度和植被覆蓋度均得到明顯改善，其治理面積也高于其他2個水保工程點。水保工程點2的生態效益綜合評估值最低，主要因為其植被覆蓋度和土壤侵蝕度相比于其他兩個水保工程點改善程度相對較低，使得其生態效益綜合評估值降低。通過實地調查分析，AHM-關聯分析模型下水土保持生態效益綜合評估結果客觀、合理。

4 結論

(1)在水保工程生態效益評估指標體系中，土壤侵蝕度在各指標中權重值最高，其對于水保工程的生態效益影響最大，其次為治理面積比例，治理面積比例越高其生態效益越大。

(2)各水土保持工程點由于植被覆蓋的增加，使得區域侵蝕程度得到明顯降低，區域蓄水保土功能得到加強。區域植被覆蓋度和土壤侵蝕度具有較強的關聯度。

(3)除土壤侵蝕度和治理面積比例2個指標外，徑流模比的指標評估值也較高，均在0.3以上，這主要是因為水土保持工程治理實施后，區域的蓄水能力得到相應的增加，使得其徑流模比相對減小，徑流模比越小，其生態效益評估值越高。