基于物元可拓模型下的乐园小流域水土保持综合效益分析

李殿华

(彰武县水土保持局，辽宁 彰武 123200)

基于物元可拓模型下的乐园小流域水土保持综合效益分析

李殿华

(彰武县水土保持局，辽宁 彰武 123200)

文章主要针对水土保持综合效益评价中，信息屏蔽和单指标评价中评价结果不相容等问题进行分析，以此利用物元可拓模型，对乐园小流域水土保持综合效益进行分析评估。评价结果表明，乐园小流域水土保持生态效益和经济效益和社会效益三大指标的综合效益评价等级均为Ⅰ级。通过实践研究表明，基于物元可拓模型对乐园小流域进行水土保持综合效益分析，能够为政府治理决策提供参考建议。

物元可拓模型；乐园小流域；水土保持；综合效益

目前在人们无规律的生产实践活动作用下，区域环境逐渐恶化，尤其是水土流失导致的生态环境恶化问题已经引起社会广泛关注。水土流失综合治理一直以来作为一项综合性很强以及涉及多种交叉学科的系统工程项目，在减少环境污染以及遏制生态环境破坏方面产生了巨大的社会效益和经济效益。特别是针对区域水土流失情况进行水土保持综合效益分析与评价，不仅能够提高区域生态环境保护的合理性与科学性，而且可在一定程度上促进区域间水土保持管理工作决策科学化。基于此，文章将重点以彰武县东部乐园小流域水土流失治理工程为例，基于物元可拓模型，对该区域内水土保持综合效益进行分析评价[1]。

1 彰武县乐园小流域项目区研究概况

位于彰武县后新秋镇的乐园小流域项目区属于2013年中央预算内水土流失重点治理工程项目。该小流域实际坐标为E122°44′58″-122°45′18″，N42°31′49″-42°36′36″，其距彰武县城约30km。该乐园小流域总体面积较大，流域内降雨多集中于夏季，平均降水量470mm，而且在大陆性季风气候及温带半湿润、半干旱气候影响下，该区域年均气温为6.7℃。此外，乐园小流域光照充足、气候雨热同季、四季分明。因此，在独特的自然气候条件影响下，该区域内林草植被覆盖率达32.75%。但是，在人们无规律活动下，该区域截止目前已有水土流失面积约4.39km2，侵蚀类型主要为风力侵蚀和水力侵蚀，其总体面积为3.83km2，由于该地区相关部门缺少水土流失治理的资金，因此近年来水土流失现象非常严重[2]。彰武县后新秋镇乐园小流域项目区水土流失总体情况见表1：

表1 彰武县乐园小流域水图流失现状表

2 乐园小流域水土保持综合效益分析中物元可拓模型的应用原理

物元可拓模型的主要功能在于解决和优化环境条件和事物功能目标之间的不相容问题。因此，这一模型适用于多因子评价，在具体评价、分析过程中，基于物元可拓模型，能够结合区域实际情况，通过设计多个不同指标，构建科学的数据模型进行效益分析[3]。因此，彻底解决了以往水土流失评价中，单个不同指标之间的兼容性问题。采用多个指标模型，可以科学构建基于区域水土保持综合效益评价的指标体系。所以，从本质上而言，这一评价方法降低了多因素以及多角度识别、评价中的主观性与片面性，不仅科学显示了自然界即此非彼的过渡状态，而且有效摆脱了经典数学中非此即彼的二值限制[4]。其具体的操作应用原理和流程如下：

2.1 科学构造乐园小流域水土保持综合效益物元

乐园小流域水土保持综合效益物元R分别由水土保持综合效益N以及水土保持综合效益特征C和水土保持综合效益特征值V构成，表示为R=(N，C，V)。

2.2 进一步确定乐园小流域经典域和节域物元矩阵

乐园小流域水土保持综合效益的经典域物元矩阵通过以下模型进行科学表示：

(1)

式中：在上述经典域物元矩阵模型中，乐园小流域水土保持综合效益的等级可以划分为Ni,而水土保持效益评价指标，则通过C1、C2、C3...Cn表示；乐园小流域水土保持综合效益物元R的经典域则表示为(ain，bin)。

2.3 对乐园小流域物元可拓模型相关系数的关联度进行计算

乐园小流域物元可拓模型相关系数的关联度计算函数如下：

(2)

式中：乐园小流域水土保持综合效益的经典域量值范围通过Vi表示；点Vi与对应特征向量有限元区间Vij的有限距离，通过ρ(Vi,Vij)表示；而点Vi与对应特征向量有限元区间Vpn的有限距离通过P(Vi,Vpn)表示。

2.4 对乐园小流域水土保持综合效益等级进行评价

对乐园小流域水土保持综合效益等级进行确定时，首先需要确定所有评价指标与各评价等级之间的关联度，具体计算公式如下：

(3)

式中：乐园小流域水土保持综合效益评价的待判物元N关于等级i的关联度表示为Ki(P)；乐园小流域水土保持综合效益评价的各指标权重为Wi；乐园小流域水土保持综合效益评价的待判物元N关于等级j的单向指标关联度以及i的单指标关联度表示为k(Ui)j。

2.5 合理确定乐园小流域水土保持综合效益评价权重

文章研究过程中，在确定乐园小流域水土保持综合效益评价权重时，主要按照以下主、客观相结合的方式，基于熵权法进行权重计算分析，具体公式如下：

ω=∂ωi+(1-α)ωi′

(4)

式中：基于熵权法确定的乐园小流域水土保持综合效益评价权重为wi,权重折中系数文章取0.5，通过α表示。

3 物元可拓模型下乐园小流域水土保持综合效益评估

在具体分析评估过程中，文章结合乐园小流域水土流失的实际特征，在充分考虑水土保持综合效益各因子复杂性的基础上，将当地经济社会发展水平作为水土保持综合效益评价的目标层。同时，将经济效益以及社会效益和生态效益作为物元可拓模型分析的准则层，从而构建综合效益分析评价模型[5]。在此过程中，选取了生态效益中的林草植被覆盖率及水土流失治理度和侵蚀减少量、蓄水增加量等5个不同指标作为模型分析评价的参评因子；而将经济效益以及社会效益中的土地生产率及人均收入增长率和收入产出比、土地利用率等8个不同指标，作为此次模型分析评价的参评因子，最终通过公式(3)与公式(4)进行分析评价，以此得到下表中，乐园小流域水土保持综合效益评价权重。

表2 物元可拓模型下乐园小流域水土保持综合效益评价指标体系

另外，关于乐园小流域水土保持综合效益各评价指标关联度的计算，可以确定各参评指标与评价等级之间的复合度。以乐园小流域为例，文章在分析评价过程中，着重选取了羊山皋村、烧锅村以及乐园村3个不同行政村，对其水土流失治理度指标的经济效益以及社会效益和生态效益与经济、社会、生态三者的综合效益评价等级的关联值进行判断分析，由此得到乐园行政村具体的关联值分别为0.436、-0.451、-0.827和-0.915。文章所选乐园3个行政村经过物元可拓模型综合得到的水土流失效益评价结果见表3：

表3 基于物元可拓模型的乐园三行政村水土流失治理综合效益评价结果

因此，从表3中可以看出，文章所选乐园小流域行政村综合关联度及总体效益之间存在很大的差异，三个不同行政村水土流失治理的综合等级属于一级，而羊山皋村Ⅰ级权重、Ⅱ级权重、Ⅲ级权重以及Ⅳ级权重分别为-0.004、-0.264、-0.275以及-0.628，各指标效益等级为Ⅳ级；而烧锅村Ⅰ级权重、Ⅱ级权重、Ⅲ级权重以及Ⅳ级权重分别为-0.369、0.015、-0.216以及-0.314，各指标效益等级为Ⅲ级。因此，评价对象指标不同，具体关联度也存在很大差异。对此，从上述分析中可以发现，基于物元可拓模型针对不同评价指标的权重差异进行分析，可以进一步确定乐园小流域3个不同行政村水土流失治理的主要方向，从而有利于提出针对性的治理措施。从上述权重表中可以看出，今后该地区水土保持综合效益的提升，要重点加强提高农民的收入以及提升当地地表植被的覆盖率。同时，政府等相关部门也要在资金和政策方面加大投入力度[6]。

评价结果表明，乐园小流域水土保持生态效益和经济效益和社会效益三大指标的综合效益评价等级均为Ⅰ级。但是，3个不同行政村各因子等级权重却存在较大差异，其中羊山皋村、烧锅村及乐园村3个不同行政村Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级以及Ⅳ级权重系数分别为-0.004、-0.264、-0.275以及-0.628和-0.369、0.015、-0.216以及-0.314与0.436、-0.451、-0.827及-0.915，从中可以发现，乐园流域生态效益和经济效益两大评价指标权重较低，故政府今后应加强生态植被修复和提高当地农民的经济收入，使其能够加大力度治理水土流失。

4 结 语

综上所述，通过数据分析显示，整个研究区项目综合效益评价等级均为Ⅰ级。其中，羊山皋村、烧锅村以及乐园村3个不同行政村水土流失治理各指标效益评价等级权重却不同。所以，这一数据结果证实了采用物元可拓模型对区域小流域水土保持综合效益进行分析，其评价结果与以往采用的综合指数评价法最终的评价一致[7]。但是，与传统的综合指数法应用评价过程相比，物元可拓模型的实施优点就在于通过对研究对象的可拓性进行分析，可将经济、社会及综合效益3个模块作为物元指标构建可拓模型，经过物元变化及采用熵值法进行计算，就可对各个物元系数所占权重进行评定。因此，避免了传统指数分析中主观性结果出现。所以，这一研究结果更加真实、可靠，从而为我国区域水土保持综合效益分析评价体系构建，奠定了重要的理论和实践基础[8]。同时，也为我国水土流失综合治理提供了科学而系统的决策管理依据。但文章在研究论述过程中，主要结合乐园小流域的实际区域特征及现阶段水土流失治理工作的实情进行分析，所以数据采样只重点选择了乐园3个行政村为研究对象，故采样频率分布具有个体性。在今后研究中，依然需要通过对整个区域进行研究，以此拓展研究范围，为相关实践与理论研究提供借鉴。

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Analysis on Comprehensive Benefits of Soil and Water Conservation in Small Watershed based on Matter Element Model

LI Dian-hua

(Zhangwu County Soil & Water Conservation Bureau，Zhangwu 123200,China)

In this paper，the comprehensive evaluation on soil and water conservation， problems about information screening and evaluation of single index evaluation results in incompatibility were analyzed，extension model using the matter element analysis to evaluate the comprehensive benefits of small watershed park to maintain soil. The evaluation results show that the comprehensive benefit evaluation grade of the three indicators of soil and water conservation ecological benefit and economic benefit and social benefit is grade I. Through the practice research，the comprehensive benefit analysis of soil and water conservation in small watershed based on matter element model can provide references for the government management decision-making.

matter element model;small watershed;soil and water conservation;comprehensive benefit

1007-7596(2016)12-0160-04

2016-11-30

李殿华(1972-)，男，辽宁彰武人，工程师，从事水土保持规划、设计工作。

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