层次-熵值组合在国家沟小流域水土流失综合效益评估中的应用

林兰兰

(营口奕东水利勘测设计有限公司，辽宁 营口 115000)

1 概述

国家沟小流域行政区域隶属辽宁省喀左县中三家镇，属大凌河流域。国家沟小流域属低山丘陵区，区域水土流失相对较重。国家沟小流域水土流失治理总面积为647.42 hm2，其中梯田建设面积为156.68 hm2，果树台田37.55 hm2，保土耕作25.20 hm2，生态修复427.99 hm2，修作业路3.60 km。

2 水土流失现状

国沟小流域属于丘陵水土流失中、重度侵蚀区，水土流失剧烈。侵蚀的主要形式是水蚀[1]。详见表1。

表1 水土流失现状

水土流失是由自然因素和人为因素造成的，其中自然因素包括地形、降水、土壤等[2]。流域为丘陵山地，坡度大，地形变化大，降水集中；土壤以壤土为主，土层薄，团聚体结构少，土壤渗透性差，水土保持能力弱。在恶劣的地形和不利降水条件下，易发生水土流失。人为因素主要为人类不合理的利用，如森林砍伐，广种薄收、乱砍滥牧现象严重等，均对植被造成了很大程度的破坏[3]。水土流失严重会使流域的生态环境进一步恶化：一是导致土壤肥力下降[4]，粮食产量低且不稳定，使得农业生产水平低下； 二是土地蓄水能力下降，对流域内的旅游资源造成了一定程度的破坏，对今后的旅游开发带来了较大的负面影响[5]。

3 层次-熵值组合评估

首先对综合评价指标体系的各指标进行单一指标的熵权值计算：

R=(rij)m×n

(1)

在方程中 表示为熵权指标值；表示为分析指标的个数；在单个指标熵权值分析进行综合熵权值计算：

(2)

(3)

Hi表示为熵权指标值；fij表示为不同指标的关联度；bij表示为标准化指标，其计算方程为：

bij=(rmax-rij)/(rmax-rmin)

(4)

rmax表示为最大熵权指标值；rmin表示为最小熵权指标值；各指标权重在标准化基础上进行计算：

(5)

Wi表示为不同指标权重，在单个指标权重设置的基础上计算其指标的组合权重：

(6)

W1表示为组合指标权重。

4 评估指标体系

本文在以往研究的基础上，针对水土流失治理的生态、社会、经济效益为目标，设定水土保持治理效益综合评估指标体系，其中土壤侵蚀模数(A1)、土壤保肥能力(A2)、地表径流深(A3)、已治理面积比例(A4)、林草覆盖比例(A5)为生态效益评估指标。经济效益指标分别为：林业产值收益(B1)、农作物产值(B2)、粮食产量人均占有比例(B3)、农民收入比例(B4)、劳动生产率(B5)。社会效益指标分别为：农村人口的比例(C1)、土地退化减少率(C2)、土地生产率(C3)。

5 评估结果

5.1 熵权指标计算

结合构建的评估指标体系，对社会、生态、经济三个效益对应指标的熵权值进行计算，结果见表2。

表2 熵权指标计算结果

5.2 指标相关度分析结果

考虑到不同指标之间的关联程度，对不同目标层之间的指标相关度进行分析，结果见表3。

表3 指标相关度分析结果

土壤侵蚀模数和土壤肥力作为生态效益相关度最高的两个指标，其具有较好的关联度，土壤侵蚀模数降低后，土壤的肥效也相应提高。区域水土流失治理面积比例和地表径流深的关联度相对较低，这主要是因为水土流失治理对区域水量产生综合影响。粮食产量和人均粮食产量是两个最相关的经济效益指标，对经济效益影响程度也较高。土地退化和土地生产力是两个最相关的社会效益指标，具有较高的相关性。虽然各指标具有一定的关联度，但总体存在一定的独立变化特征。

5.3 指标权重计算

本文主要采用专家赋分方法对13项指标，依据其对不同目标的影响程度进行指标权重的计算，结果见表4。

表4 不同指标的权重计算结果

从指标权重分析结果可看出，指标权重和各指标关联度具有较好的一致性，和目标效益关联度较高的指标权重一般较大，林草覆盖率和水土流失模数是两个最显著的生态效益指标，是对水土流失治理区生态效益最为重要的两个指标。林业产值和劳动生产率对经济效益很重要，是较为重要的两个指标，尤其是林业产值，作为水土流失治理的附加产业，林业产值是水土流失治理效益的直接经济效益。土地生产率作为社会效益影响权重最大的指标，主要体现在控制水土流失的间接效益上。

5.4 权重组合的计算

对单个指标的权重进行组合分析，不同目标层的权重组合值计算结果见表5。

表5 组合权重计算结果

从组合权重计算可看出，组合权重相比于单一指标权重，可以对不同指标之间的相关度进行组合分析，权重设定的客观、合理性好于单一指标权重。

5.5 治理效益综合评估

在指标组合权重计算基础上，根据结合层次-熵值分析方法进行综合评估，评估结果见表6、表7及表8。

表6 生态效益综合评估结果

表7 经济效益综合评估结果

表8 社会效益综合评估结果

生态经济效益评估结果表明阜新地区某水保小流域总体处于一般到好的等级，其中土壤侵蚀模数达到很好的等级，土壤保肥能力和地表径流深评估值低于其他三个指标，这主要是因为对于水土流失治理的生态效益而言，首先是降低治理区域的土壤侵蚀模数，其次是增加土壤保肥能力，水土流失治理一般而言通过调高流域蓄水能力，而使得地表径流有所减少。从经济效益评估结果可看出，劳动生产率和林业产值是其直接经济效益最为重要的两个指标，尤其是林业产值，林业产值的提高将使得水保小流域产生直接的经济效益[6]。在社会效益评估方面，国家沟小流域的土地生产率效益值评估结果最好，这主要是因为其对于社会效益而言，其指标权重值较大，因此评估结果好于其他两个指标。对于国家沟小流域而言，由于提高了土地生产率，其社会效益总体评估达到很好的状况。

6 结语

分析结果表明，通过实施水土保持和开发治理措施，可以合理调整土地利用结构，有效控制水土流失，合理保护土壤肥力，提高土地生产力；同时增强项目区抗旱能力，有效调节河流径流，减少泥沙含量，减少局部洪水损失，最大限度减少水土流失带来的灾害。