改进的AHM-关联分析模型在锦州生态效益综合评估中的应用

李奕韬

(辽宁省葫芦岛市兴城市水利事务服务中心，辽宁 兴城 125100)

随着水保工程治理措施的不断加强，水保工程的生态效益已成为水土治理措施评估的一项重要指标，对于传统水保工程蓄水保沙的作用已逐步转变为对其生态效益的功能的关注度[1]。水土保持治理中通过增加植被覆盖度，降低水土流失区的土壤侵蚀量，增加区域需水能力都是可从区域生态效益中得到综合体现[2]。当前，国内对于水保工程的生态效益还主要采用定性描述为主[3- 7]，对于其生态效益定量评估的研究还相对较少。近些年来，国内一些流域生态综合治理工程中有学者采用改进的AHM-关联分析模型对其生态效益进行综合评估[8- 14]，研究成果均表明改进的AHM-关联分析模型的生态效益评估结果均符合区域生态效益实际情况，评估结果较为合理，但该模型在水土保持工程的生态效益综合评估还未得到具体应用，为此本文结合改进的AHM-关联分析模型以锦州地区3个典型水保工程为实例，探讨改进的AHM-关联分析模型对水保工程生态效益综合评估的适用性。

1 改进的AHM-关联分析模型原理

模型首先需要对水保工程的生态效益评估指标进行权重计算，在各指标理论权重值确定后，再对其权重经验值ρj采用变量属性方法确定，权重理论值和经验值加权综合得到其权重综合值ωj，并进行标准化计算：

(1)

式中，Zki—生态效益评估指标；Vki—评估指标值。

对各评估指标进行规范化处理：

(2)

在规范化处理的基础上对其进行正向变换：

(3)

AHM-关联分析模型需要对各指标进行均值化处理，处理方程为：

(4)

在方程中对各评估指标进行转换计算后，对不同评估指标进行关联度计算：

(5)

式中，min|Zk0-Zki|、max|Zk0-Zki|—评估最高、最低偏差值；ξ—偏差系数。在确定偏差值的基础上，对其指标关联度进行计算：

(6)

指标组合权重在关联度分析的基础上进行计算：

Y=li1Z1+li2Z2+…linZn

(7)

对各指标权重的关联度进行绝对值的计算，计算方程为：

(8)

式中，S0、Si—为关联度正、负向值；ε0k—关联度指标绝对值，并对各指标关联度相对值进行计算：

(9)

βj=ρ0i/(ρ01+ρ02+…ρ0m)

(10)

在生态效益评估指标权重理论值、关联度计算的基础上，水保工程的生态效益综合评估方程为：

R=WT×E=(r1，r2，r3…rn)

(11)

2 实例分析

2.1 评估指标的选取

本文以锦州地区3个水保工程作为典型研究实例，分别以生态环境容纳度、农业产出值比例、植被覆盖度、土壤侵蚀度、治理面积比例、径流模比作为各水保工程生态效益综合评估的指标体系，采用AHM-关联分析模型对选取的评估指标进行权重理论值以及关联度的计算后，对其生态效益综合评估。

2.2 评估指标赋值

结合锦州地区3个水保工程具体实例，采用现场调查的方式对农业产出比例进行确定，生态环境容纳度主要通过参考文献[15]进行确定，植被覆盖度、土壤侵蚀度、治理面积以及径流模比主要从当地水土保持管理部门得到。具体指标值见表1。

2.3 评估指标权重计算

采用前面所述方法对选取的水保工程生态效益综合评估指标的权重值进行计算，各指标权重综合反映其对水保工程生态效益的影响程度，对指标评估的客观、合理程度影响较大，主要通过权重经验值和理论计算值进行指标综合权重的分析，指标综合权重见表2。

从以上结果可看出，土壤侵蚀度在各指标中权重值最高，其对于水保工程的生态效益影响最大，其次为治理面积比例，治理面积比例越高其生态效益越大。相比于其他几项生态效益评估指标，生态环境容纳度权重值最低，主要因为该项指标主要和区域生态环境基础有关，生态环境基础较好的程度上生态环境容纳度一般较高，受到水保工程影响相对较小，因此其指标组合权重在各指标中相对较低。

2.4 评估指标关联矩阵计算

生态效益各评估指标组合权重确定后，分别对各水土保持工程点的生态效益评估指标的关联度进行计算，结果见表3。

3个水土保持工程点具有相同变化规律的关联度，土壤侵蚀度和植被覆盖度在各指标中关联度均较高，其次是水土流失治理面积的关联度。各水土保持工程点由于植被覆盖的增加，使得区域侵蚀程度明显降低，区域蓄水保土功能加强。区域植被覆盖度和土壤侵蚀度具有较强的关联度。

表1 选取的各水土保持工程点生态效益评估指标

表2 各水保工程点生态效益指标组合权重值

表3 各水保工程点生态效益指标关联矩阵

3 生态效益综合评估计算

各生态效益评估指标权重及关联度确定后，结合改进的AHM-关联分析模型对锦州地区3个水保工程点的生态效益进行综合评估，结果见表4。

从各单一指标的生态效益评估值可看出，土壤侵蚀度和治理面积两个指标在各水保工程点的效益评估值均在0.4以上，其对各水土保持工程点的生态效益影响也较高。区域土壤侵蚀度越低生态效益越高，此外治理面积比例越大，生态效益越高。除土壤侵蚀度和治理面积比例2个指标外，径流模比的指标评估值也较高，均在0.3以上，这主要是因为水土保持工程治理后，区域的蓄水能力得到相应的增加，使得其径流模比相对减小，径流模比越小，生态效益评估值越高。从选取的3个水土保持工程点生态效益综合评估值可看出，工程点3生态效益评估值最高，通过调查分析，工程点3的土壤侵蚀度和植被覆盖度均得到明显改善，其治理面积也高于其它2个水保工程点，因此其生态效益综合评估值高于其它2个水土保持工程点。水保工程点2生态效益综合评估值最低，主要因为植被覆盖度和土壤侵蚀度相比于其它2个水保工程点改善程度较低，使得生态效益综合评估值降低。通过实地调查分析，改进的AHM-关联分析模型下水土保持生态效益综合评估结果更为客观、合理。

表4 水保工程点生态效益综合评估值

4 结论

(1)在水保工程生态效益评估指标体系中，土壤侵蚀度在各指标中权重值最高，其对于水保工程的生态效益影响最大，其次为治理面积比例，治理面积比例越高其生态效益越大。

(2)各水土保持工程点由于植被覆盖的增加，使得区域侵蚀程度明显降低，区域蓄水保土功能得到加强。区域植被覆盖度和土壤侵蚀度具有较强的关联度。

(3)除土壤侵蚀度和治理面积比例两个指标外，径流模比的指标评估值也较高，均在0.4以上，这主要是因为水土保持工程采取治理措施后，区域的蓄水能力相应增加，使得其径流模比相对减小，径流模比越小，生态效益评估值越高。