于坤霞， 劉 昱， 李 鵬， 李占斌,2， 王巖博， 張曉明， 解 剛

(1.西安理工大學(xué) 省部共建西北旱區(qū)生態(tài)水利國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710048；2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100； 3.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100048)

在人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，需要的資源量也日漸增加，煤炭等資源的大量開(kāi)發(fā)所引起的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越突出，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也漸漸成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。陜北地區(qū)自然資源豐富，蘊(yùn)藏著豐富的煤炭、天然氣等能源資源，但在煤炭資源的開(kāi)采過(guò)程中會(huì)直接破壞土地資源、減少耕地面積、破壞當(dāng)?shù)鼐坝^環(huán)境，從而產(chǎn)生了大量的煤渣廢棄地，難以實(shí)現(xiàn)土地可持續(xù)性利用[1]，引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

生態(tài)修復(fù)工程的植被措施和工程措施可有效減少工程建設(shè)項(xiàng)目區(qū)的水土流失，項(xiàng)目建成后，可有效發(fā)揮防風(fēng)固沙、改善小氣候、保持水土、減輕水旱災(zāi)害、保護(hù)野生生物等作用[2]。對(duì)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的生態(tài)修復(fù)效益工程進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者從不同方面提出了許多關(guān)于水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)的思路[3]，我國(guó)對(duì)于開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，此后潘葉等[4]對(duì)南京幕府山礦山廢棄地建立生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，再逐層用TOPSIS法綜合、定量評(píng)價(jià)了各生態(tài)修復(fù)區(qū)的生態(tài)修復(fù)效益；劉瑞祿等[5]堅(jiān)持客觀性和系統(tǒng)性原則，采用定量方法，對(duì)赤水市水土保持生態(tài)修復(fù)工程的修復(fù)效益評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探索；陳梓玄等[6]采用層次分析法，以府谷縣新田煤礦為例，建立了開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)效益時(shí)間、空間的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型，并對(duì)該煤礦的生態(tài)修復(fù)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)；金一鳴[7]對(duì)太行山山脈北端黃院采石場(chǎng)采用主成分分析法和聚類(lèi)分析法，進(jìn)行了礦山廢棄地工程綠化技術(shù)模式生態(tài)修復(fù)效益研究。

總結(jié)前人的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目的生態(tài)效益評(píng)價(jià)主要采用的方法為層次分析法、主成分分析法等，且大多數(shù)研究對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算僅采用其中一種研究方法，這樣使用單一的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)復(fù)雜的系統(tǒng)，會(huì)使分析結(jié)果帶有一定的片面因素，例如層析分析法的主觀性較大，指標(biāo)重要程度難以界定；主成分分析法能夠很好地進(jìn)行多指標(biāo)綜合分析但分析結(jié)果沒(méi)有明確的范圍，只能反映強(qiáng)弱關(guān)系[8]等。拉格朗日乘子法能夠很好地解決主客觀權(quán)重組合的問(wèn)題[10]。因此，本研究采用拉格朗日乘子法將主成分分析法和層次分析法計(jì)算的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)效益指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化處理，將得到的最優(yōu)權(quán)重應(yīng)用于所建立的生態(tài)效益動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型中，對(duì)項(xiàng)目的水土保持動(dòng)態(tài)效益進(jìn)行分析。本研究旨在評(píng)價(jià)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)效益，量化生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)工程的效果，為今后類(lèi)似的建設(shè)項(xiàng)目提供可參考的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

陜西省子長(zhǎng)縣永興煤礦位于子長(zhǎng)縣余家坪鄉(xiāng)余家溝村，屬煤炭資源整合類(lèi)項(xiàng)目，由陜西省子長(zhǎng)縣永興煤礦有限公司投資建設(shè)，項(xiàng)目區(qū)地理位置介于東經(jīng)109°36′17″—109°38′46″，北緯37°04′26″—37°05′23″。永興煤礦資源儲(chǔ)藏量20.420 Mt，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量9.951 Mt，生產(chǎn)能力為 0.60 Mt/a，服務(wù)年限13 a，建設(shè)總工期為15個(gè)月(2014年1至2015年3月)。項(xiàng)目區(qū)隸屬陜北黃土高原中部，屬典型的黃土梁峁地貌景觀，地勢(shì)總體呈西北高，而往東南逐漸降低，海拔1 150～1 315 m，相對(duì)高差165 m。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤類(lèi)型主要為黑壚土，成土母質(zhì)為黃綿土，整合區(qū)屬大陸性暖溫帶半干旱氣候，植被屬典型的干旱草原型植被，由于本區(qū)氣候寒冷、干旱、多風(fēng)沙，現(xiàn)有植被以喬木林、灌木林和草本植物為主。

1.2 水土流失概況及措施

子長(zhǎng)縣屬于陜西省黃土丘陵溝壑?jǐn)r沙保土區(qū)，參考“陜西省重點(diǎn)防治區(qū)劃分結(jié)果”，該項(xiàng)目區(qū)屬于陜北丘陵重點(diǎn)治理區(qū)，主要由礦井工業(yè)場(chǎng)地、風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地、炸藥庫(kù)、排矸場(chǎng)、場(chǎng)外道路、供電與通信工程線路、供水管線7部分組成。因此將水土流失成因類(lèi)型分為施工開(kāi)挖型、渣土堆置型、轉(zhuǎn)運(yùn)拋灑型、粉塵污染型4種類(lèi)型。本項(xiàng)目對(duì)水土流失的影響主要表現(xiàn)為在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中對(duì)地表土壤結(jié)皮和植被的不斷破壞，項(xiàng)目施工期水土流失的主要特點(diǎn)為: ①人為影響占主導(dǎo)性； ②侵蝕物質(zhì)具有多樣性； ③流失過(guò)程具有動(dòng)態(tài)性； ④流失時(shí)間具有持續(xù)性。

項(xiàng)目水土保持方案設(shè)計(jì)工程措施主要為截排水溝、沉砂池、土地整治、攔矸壩、急流槽、滲水盲溝、消力池、擋土埂等內(nèi)容；植被綠化措施主要包括工業(yè)場(chǎng)地的綠化美化、水保各個(gè)分區(qū)的植物措施防護(hù)以及臨時(shí)用地的植被恢復(fù)；項(xiàng)目水土保持方案設(shè)計(jì)的水土保持臨時(shí)措施有臨時(shí)攔擋、臨時(shí)防塵網(wǎng)苫蓋以及臨時(shí)排水。

2 研究數(shù)據(jù)及方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

本文研究數(shù)據(jù)來(lái)自于陜西省子長(zhǎng)縣永興煤礦、天順煤礦、永明煤礦、新田煤礦、麥地掌煤礦的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括資源整合工程的特性、水土保持措施實(shí)施情況以及工程實(shí)施各階段水沙流失防治等項(xiàng)目數(shù)據(jù)。

2.2 生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系標(biāo)準(zhǔn)化處理

本文結(jié)合開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)以及陜北地區(qū)水沙、植被、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)[11]，基于現(xiàn)有的大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析，最終選取具有一定層次結(jié)構(gòu)、不同量綱的多個(gè)評(píng)價(jià)因子來(lái)建立效益綜合評(píng)價(jià)體系。水保生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)體系采用層次分析法建立，通過(guò)分析效益評(píng)價(jià)所包含因子的相互關(guān)系，將待評(píng)價(jià)因子分解為目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(B)、變量層(C)3個(gè)層次的要素，構(gòu)成遞階層次結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)研究中共選取了14個(gè)變量指標(biāo)，既反映了生態(tài)恢復(fù)的絕對(duì)量和相對(duì)數(shù)量效應(yīng)，又反映了生態(tài)建設(shè)恢復(fù)后生態(tài)環(huán)境的逐步恢復(fù)情況。依據(jù)所建立的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)效益指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化[12]，各定量指標(biāo)隸屬的效益評(píng)價(jià)指標(biāo)類(lèi)型如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

各指標(biāo)隸屬度類(lèi)型計(jì)算公式為:

極小最優(yōu)型：xi′=|xi-xmax|/xmax-xmin

(1)

極大最優(yōu)型：xi′=|xi-xmin|/xmax-xmin

(2)

(3)

2.3 生態(tài)修復(fù)效益綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型

前人的研究多采用生態(tài)效益指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)修復(fù)所帶來(lái)的效益[13]。生態(tài)效益指數(shù)為無(wú)量綱數(shù)，是根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的綜合得分對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)修復(fù)進(jìn)行效益評(píng)價(jià)，是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的統(tǒng)一，計(jì)算模型為：

(4)

式中：N——生態(tài)效益指數(shù)；Wi——第i項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重；Ri——第i項(xiàng)指標(biāo)隸屬度值。

其中各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度采用指數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，層次分析法(analytical hierarchy process， AHP)是一種將定性分析與定量分析相結(jié)合的研究方法，是研究者對(duì)較為復(fù)雜系統(tǒng)的決策方式進(jìn)行簡(jiǎn)化的過(guò)程。該方法將復(fù)雜問(wèn)題分解為幾個(gè)層次和多個(gè)因素，通過(guò)分析各指標(biāo)之間的關(guān)系、建立對(duì)比矩陣，進(jìn)行因素之間的比較和相應(yīng)計(jì)算，便可得出不同指標(biāo)的權(quán)重大小[14-15]，其存在較大的主觀性。而主成分分析法[16]則是從客觀的角度對(duì)個(gè)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，主要運(yùn)用降維的思想，將原有多個(gè)相關(guān)性較強(qiáng)的指標(biāo)進(jìn)行重新組合，生成少數(shù)幾個(gè)彼此不相關(guān)的指標(biāo)，并使這些較少的綜合指標(biāo)盡可能多地反映原來(lái)指標(biāo)的信息，而且彼此之間互不相關(guān)，避免了指標(biāo)選取過(guò)程中的主觀性。

對(duì)于同一個(gè)評(píng)價(jià)體系而言，應(yīng)使得主客觀權(quán)重信息均考慮在內(nèi)，且主客觀權(quán)重盡可能接近，因此需要計(jì)算考慮主客觀信息在內(nèi)的綜合權(quán)重。最小鑒別信息原理[9]可以用來(lái)解決約束條件下的最優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)最小鑒別信息原理可以建立起綜合權(quán)重、主觀權(quán)重及客觀權(quán)重三者之間的目標(biāo)函數(shù)F為:

(5)

式中：Wi——拉格朗日乘子法計(jì)算的第i項(xiàng)權(quán)重；W1(i)——層次分析法計(jì)算的第i項(xiàng)權(quán)重；W2(i)——主成分分析法計(jì)算的第i項(xiàng)權(quán)重。下同。

在求解Fmin時(shí)引入拉格朗日乘子法進(jìn)行計(jì)算可以得到方程的最優(yōu)解，以此對(duì)兩種方法下的主客觀權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化處理，得出最符合需要的各指標(biāo)權(quán)重，拉格朗日乘子法求解公式為[10]：

(6)

3 生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分析

3.1 主成分指標(biāo)權(quán)重分析

3.1.1 主成分提取 應(yīng)用IBM SPSS 21.0分析軟件，采用主成分分析法對(duì)施工前、施工期和試運(yùn)行期3個(gè)時(shí)期的動(dòng)態(tài)生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分提取，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目各時(shí)期評(píng)價(jià)指標(biāo)主成分提取

注：Z1，Z2，Z3分別表示各工程階段監(jiān)測(cè)指標(biāo)的第1，2，3主成分。

在施工前期由于建設(shè)項(xiàng)目未開(kāi)工，因此所監(jiān)測(cè)的指標(biāo)只有土壤侵蝕模數(shù)、徑流模數(shù)、水土流失量3個(gè)指標(biāo)。從表1可知，第1個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征根大于1，提取一個(gè)指標(biāo)的累積方差貢獻(xiàn)率為86.510%，超過(guò)80%。因此，第一個(gè)指標(biāo)可以反映全部指標(biāo)的信息，可以代替原來(lái)的3個(gè)指標(biāo)。根據(jù)主成份對(duì)原來(lái)指標(biāo)的荷載數(shù)，可知3個(gè)指標(biāo)均為重要指標(biāo)。在施工期對(duì)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)為土壤侵蝕模數(shù)、徑流模數(shù)、水土流失量、排水量4個(gè)。前2個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征根大于1，提取前2個(gè)指標(biāo)的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到96.230%，超過(guò)80%，因此前2個(gè)指標(biāo)基本可以反映全部指標(biāo)的信息，可以用來(lái)代替原來(lái)的4個(gè)指標(biāo)。

由表1計(jì)算的主成分矩陣可將土壤侵蝕模數(shù)、徑流模數(shù)、水土流失量4個(gè)指標(biāo)歸為第一指標(biāo)，即為最主要指標(biāo)；排水量為第2指標(biāo)，即為次主要指標(biāo)。在試運(yùn)行期，項(xiàng)目監(jiān)測(cè)指標(biāo)為全部14個(gè)指標(biāo)，前4個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征根大于1，前3個(gè)指標(biāo)的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到89.189%，超過(guò)80%。因此，提取前3個(gè)指標(biāo)基本可以反映全部指標(biāo)的信息，可以代替原來(lái)的14個(gè)指標(biāo)。由表1可知，第1—3指標(biāo)與第4指標(biāo)對(duì)原來(lái)指標(biāo)的荷載數(shù)，將攔渣率、林草覆蓋率、林草植被恢復(fù)率、土石方利用率歸為第1主成分，即為最重要指標(biāo)；擾動(dòng)土地整治率、土壤侵蝕模數(shù)、單位擾動(dòng)面積水土保持投資強(qiáng)度、單位水土流失面積水土保持投資強(qiáng)度、水保投資占項(xiàng)目總投資百分比、徑流模數(shù)、單位水土流失量為第2主成分，即為次重要指標(biāo)；水土流失治理度、排水量為第3主成分，即為若重要指標(biāo)；土壤流失控制比為第4主成分，即為最弱重要指標(biāo)。

3.1.2 主成分指標(biāo)權(quán)重計(jì)算 根據(jù)以上主成分分析的方差貢獻(xiàn)率與線性組合系數(shù)的加權(quán)平均得到施工前期，施工期，試運(yùn)行期3個(gè)不同時(shí)段各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合得分，根據(jù)綜合得分確定各指標(biāo)權(quán)重，其計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表2。指標(biāo)的綜合得分越高，權(quán)重越大，對(duì)生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)的影響越大。表2中表明，在施工前期單位水土流失量與土壤侵蝕模數(shù)對(duì)生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)影響最明顯，徑流模數(shù)次之；在施工期水土流失量、排水量、土壤侵蝕模數(shù)3個(gè)指標(biāo)對(duì)生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)的影響基本一致，對(duì)效益評(píng)價(jià)較為重要，徑流模數(shù)次之；在試運(yùn)行期，單位水土流失量、單位擾動(dòng)面積水土保持投資強(qiáng)度及土石方利用率等對(duì)效益評(píng)價(jià)較為重要，其他指標(biāo)次之，單位排水量的影響最弱。

表2 項(xiàng)目各階段指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

注：“—”表示無(wú)結(jié)果。下同。

3.2 層次分析法指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

根據(jù)專(zhuān)家打分結(jié)構(gòu)構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算不同時(shí)期生態(tài)修復(fù)各指標(biāo)的權(quán)重。計(jì)算確定準(zhǔn)則層的B1，B2，B3，B4的權(quán)重分別為0.27，0.42，0.20和0.11，在各層次單排序均滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)得出的權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，最終結(jié)果詳見(jiàn)表3。由表中計(jì)算可知，層次總排序的一致性比率CR=0.021<0.1，則認(rèn)為層次總排序的計(jì)算結(jié)果具有滿(mǎn)意的一致性。對(duì)比表2和表3發(fā)現(xiàn)，在施工前期及施工期，對(duì)應(yīng)指標(biāo)對(duì)于生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)的影響權(quán)重在重要程度上表現(xiàn)一致；在試運(yùn)行期，土壤侵蝕模數(shù)、土石方利用率、單位擾動(dòng)面積水土保持投資強(qiáng)度及單位水土流失量的權(quán)重降低，林草覆蓋率及林草植被恢復(fù)率的權(quán)重升高，并成為對(duì)效益評(píng)價(jià)最為重要的指標(biāo)。

表3 層次分析法權(quán)重計(jì)算

注：層次總排序一致性:CI=0，RI=1.022，CR=0.021<0.1。

3.3 拉格朗日乘子法權(quán)重優(yōu)化處理

以上主成分分析和層次分析法計(jì)算的權(quán)重均帶有一定的片面因素，因此利用拉格朗日乘子法對(duì)各權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化處理，以得出最符合需要的各階段指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)公式(6)計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表4。

4 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)

4.1 水土保持生態(tài)效益指標(biāo)隸屬度計(jì)算

將生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)的各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，按定量指標(biāo)隸屬的效益評(píng)價(jià)類(lèi)型(圖1)，對(duì)照與永興煤礦較為類(lèi)似的其他4個(gè)煤礦(天順煤礦、永明煤礦、新田煤礦、麥地掌煤礦)，將不同功能區(qū)的隸屬度值進(jìn)行累加，對(duì)應(yīng)公式(1)—(3)計(jì)算各指標(biāo)在施工前期，施工期，試運(yùn)行期3個(gè)階段的隸屬度。由于項(xiàng)目的推進(jìn)，建設(shè)開(kāi)發(fā)區(qū)的水土保持環(huán)境不斷變化，各項(xiàng)指標(biāo)受工程進(jìn)展影響表現(xiàn)出在不同施工時(shí)期的隸屬度值各不相同，具體結(jié)果詳見(jiàn)表5。

表4 拉格朗日乘子法權(quán)重優(yōu)化處理

注：W1(i)為層次分析法權(quán)重；W2(i)為主成分分析法權(quán)重；W為拉格朗日乘子法權(quán)重。

表5 不同時(shí)期各指標(biāo)的隸屬度

4.2 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)生態(tài)修復(fù)效益評(píng)價(jià)

綜合以上計(jì)算結(jié)果，利用開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)效益綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，由公式(4)計(jì)算永興煤礦資源整合生態(tài)修復(fù)動(dòng)態(tài)效益指數(shù)N，并與層次分析法及主成分分析法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表6。由表6可知，3種方法下所得的項(xiàng)目階段性效益指標(biāo)差別不大，均表現(xiàn)為施工前期最大，施工后運(yùn)行期的生態(tài)效益指數(shù)大于施工期，雖然土壤侵蝕模數(shù)、徑流模數(shù)和單位水土流失量指標(biāo)在試運(yùn)行期得到了很好的控制，但是相比施工前期，試運(yùn)行期對(duì)土地有較大的擾動(dòng)，因此試運(yùn)行期生態(tài)效益指數(shù)仍然低于施工前期。

表6 不同權(quán)重分析方法下項(xiàng)目各階段生態(tài)效益指數(shù)計(jì)算

層次分析法在施工前期及施工期內(nèi)所得項(xiàng)目生態(tài)效益指數(shù)最高，在試運(yùn)行期最低；主成分分析法在施工前期及施工期內(nèi)生態(tài)效益指數(shù)最低，在試運(yùn)行期最高；拉格朗日權(quán)重法計(jì)算結(jié)果位于前兩者之間，主要在試運(yùn)行期避免了層次分析法的過(guò)低值及主成分分析法的過(guò)高值。通過(guò)考慮主觀客觀兩種方法，對(duì)權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化組合計(jì)算得到的各階段綜合生態(tài)效益指數(shù)分別為0.562,0.318,0.392。試運(yùn)行期生態(tài)效益指數(shù)高于施工期，生態(tài)效益指數(shù)增長(zhǎng)的主要原因是植被措施，工程措施等工程相繼建設(shè)完成并開(kāi)始發(fā)揮其水土保持效益，計(jì)算表明水土保持等措施對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是有效的。永興煤礦資源整合建設(shè)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水土保持設(shè)施運(yùn)行良好，已實(shí)施的水土保持措施防治范圍能夠滿(mǎn)足防治水土流失的需要，各項(xiàng)指標(biāo)的整治結(jié)果如下:擾動(dòng)土地整治率97%、水土流失總治理度92%、攔渣率98%、土壤流失控制比0.53、林草植被恢復(fù)率98%、林草覆蓋率30.89%，基本達(dá)到或超過(guò)了目標(biāo)值。根據(jù)計(jì)算，試運(yùn)行期土壤流失總量與施工期相比有較大的下降，表明各項(xiàng)水土保持措施正在發(fā)揮作用。試運(yùn)行期各主要擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)土壤流失量均有較大幅度減少，也表明了各類(lèi)水土流失防治措施產(chǎn)生了相應(yīng)的水土保持效益。評(píng)價(jià)結(jié)果與工程實(shí)際情況相吻合，具有一定的區(qū)域適應(yīng)性。

該項(xiàng)目實(shí)施后，雖然所帶來(lái)的修復(fù)效益水平不是很高，但總體上是朝著生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)進(jìn)行的。生態(tài)恢復(fù)工程需要進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析，其特點(diǎn)具有漸進(jìn)性、緩慢性，而該生態(tài)恢復(fù)工程的監(jiān)測(cè)時(shí)間較短，因此試運(yùn)行期的生態(tài)效益指數(shù)可能低估了該項(xiàng)目的社會(huì)效益。影響修復(fù)區(qū)域的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的因素很多，而社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益是綜合評(píng)價(jià)生態(tài)修復(fù)效益成果的主要影響因素，同時(shí)綜合評(píng)價(jià)需要大量的數(shù)據(jù)和合理健全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為了使本研究的評(píng)價(jià)體系、評(píng)價(jià)精度更加精準(zhǔn)，以便更好地評(píng)價(jià)生態(tài)修復(fù)工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)修復(fù)各指標(biāo)的需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，在今后的工作中有待進(jìn)一步提高。

5 結(jié) 論

本研究對(duì)陜西省子長(zhǎng)縣境內(nèi)永興煤礦的資源整合項(xiàng)目，以生態(tài)效益指數(shù)為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了建設(shè)開(kāi)發(fā)區(qū)域不同建設(shè)時(shí)期下水土保持生態(tài)修復(fù)效益指數(shù)動(dòng)態(tài)變化的評(píng)價(jià)體系，并基于該評(píng)價(jià)體系對(duì)項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中使用拉格朗日乘子法對(duì)主成分和層次分析法所計(jì)算的權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化處理，很好地將主客觀計(jì)算的權(quán)重進(jìn)行結(jié)合使生態(tài)修復(fù)效益指數(shù)值更加準(zhǔn)確。

(1) 本研究建立了由1個(gè)目標(biāo)層，4個(gè)準(zhǔn)則層，14個(gè)指標(biāo)組成的開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)效益研究指標(biāo)體系，該體系包括保水效益、保土效益、植被效益及水土保持經(jīng)濟(jì)效益4個(gè)方面，體系內(nèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)和變量均具有相對(duì)可靠的來(lái)源，且大多可量化、可測(cè)度，為研究分析提供了可行性依據(jù)。

(2) 根據(jù)拉格朗日乘子法下計(jì)算所得的指標(biāo)權(quán)重認(rèn)為，在施工前期，土壤侵蝕模數(shù)及單位水土流失量的權(quán)重最大，表現(xiàn)出對(duì)該項(xiàng)目階段的影響較大，是因?yàn)槭┕で捌谝蚬こ涕_(kāi)挖等地面破壞工程的進(jìn)行，使得地表水土流失較大；在施工期內(nèi)，4個(gè)指標(biāo)的權(quán)重差別不大，徑流模數(shù)的權(quán)重明顯增加，表現(xiàn)出因工程施工的進(jìn)行，項(xiàng)目區(qū)產(chǎn)流量的增加；在試運(yùn)行期，林草覆蓋率及林草植被恢復(fù)率的權(quán)重高于其他指標(biāo)，對(duì)項(xiàng)目該階段的影響最大，究其原因認(rèn)為是生態(tài)修復(fù)措施開(kāi)始發(fā)揮效益所致。

(3) 結(jié)合開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)的實(shí)踐，計(jì)算出該項(xiàng)目生態(tài)恢復(fù)效益在施工前期，施工期，試運(yùn)行期三個(gè)階段的生態(tài)效益指數(shù)分別為0.562，0.318和0.392，其中試運(yùn)行期的效益指數(shù)是施工期的1.23倍，數(shù)據(jù)表明在施工期遭到破壞的生態(tài)環(huán)境由于生態(tài)修復(fù)工程相繼建設(shè)完成開(kāi)始發(fā)揮其水土保持效益，生態(tài)修復(fù)工程使得建設(shè)項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境得到了改善。