趙東陽

(遼寧省朝陽市龍城區(qū)水利局，遼寧 朝陽 122000)

水保效益評價涉及因素多、范圍廣、涵蓋內容復雜，對此國內學者從各自領域做了大量研究。例如，馬騫等[1]對小流域生態(tài)效益利用灰色關聯(lián)法進行科學有效的動態(tài)評估；康玲玲等[2]對水土保持生態(tài)效益從各類影響因素的角度交易分析，并深入探究了各因素的作用機理；林積泉等[3]提出多層次、多因素小流域環(huán)境質量評價，主成分分析法具有較好適用性與有效性；陳偉杰等[4]以渾椿河小流域為例，從經濟、生態(tài)的角度綜合評價其治理效益。然而，考慮到水保效益評價存在的因素多樣性、地域復雜性特征，尚未形成普遍適用的方法和體系，研究分析此類問題極其重要[5]。

將矢量投影原理與灰色系統(tǒng)理論相耦合的多目標決策灰關聯(lián)投影法，能夠保證評價結果的客觀真實性，對于隨機性、不確定性問題的處理該方法具有較好的適用性，現已廣泛應用于工業(yè)、社會、農業(yè)、能源、石油、經濟和地質等諸多領域，對解決生產生活、科學研究等問題發(fā)揮了巨大作用[6-13]。鑒于此，本文結合現有研究成果，將矢量投影原理與灰色系統(tǒng)理論相耦合構建多目標決策水保效益評價模型，以實際工程為例探索了水保效益評價模型，通過比較分析評價結果驗證了該方法的有效性與科學性。

1 多目標決策灰色關聯(lián)投影模型

灰色關聯(lián)法是以曲線間的相似程度為基準，利用數學方法評判關聯(lián)度，若待選方案與最佳方案間關聯(lián)度越大，其趨近理想方案的程度就越高，性能就越好[14]。實現流程為：為了較為準確的獲取理想方案應充分比較決策序列關系，采用歸一化公式處理各方案評判因子值；利用數學方法求解待選方案的關聯(lián)度，以單一綜合值替代多屬性方案指標，各決策方案優(yōu)選依據即為關聯(lián)度最終排序，具體如下。

1.1 決策矩陣的構造

設集合U、V為多目標決策域和所有參評指標集，即U={方案1，方案2，…，方案n} 、V={指標1，指標2 ，…，指標m}。參評指標Vj在待評方案Ui中的參數值為Yij，因素指標Vj在理想方案U0中的參數值為Y0j，其中i=1，2，…，n；j=1，2，…，m；另外，在Vj為效益型或成本型指標時，Y0j=max(Y1j，Y2j，…，Ynj)或Y0j=min(Y1j，Y2j，…，Ynj)，該條件下指標集V對于方案集U的判斷矩陣為Y=(Yij)(n+1)×m。

1.2 數據標準化處理

考慮到各指標量綱和單位的不同無法直接參與水保效益評價，為消除不同指標間的不可通透性要先標準化處理決策矩陣Y中的初始值，生成標準矩陣Y′，則效益型或成本型指標Vj的標準化公式如式(1)或式(2)：

(1)

(2)

1.3 關聯(lián)度的計算

(3)

式中：λ為減弱極值影響的分辨系數，其取值范圍為0～1，一般取0.5。

1.4 灰色關聯(lián)投影值

運用式(4)確定在理想方案Uo上決策方案Ui的關聯(lián)投影值Dj，表達式為：

(4)

(5)

根據每個決策方案投影值給出合理評價，投影值越大則決策方案趨近理想方案的程度越高，該方案的水保效益就越好。

2 水保效益評價

2.1 效益評價體系

為了能夠從復雜龐大的信息中選擇相互獨立且主導性好的評價指標，應遵循以下原則確定參評指標：(1)動態(tài)性：水土保持屬于一項長期的連續(xù)性工作，參評指標要反映多年的生態(tài)治理變化狀況，確保治理效益的橫向可比性和縱向連續(xù)性。(2)目的性：水土保持的目標為有效控制水土流失和保護生態(tài)環(huán)境，要圍繞該目標選取評價指標。(3)獨立性：參評指標要盡量避免重復處理數據，防止信息重疊與交叉，確保參評指標內涵明確且彼此獨立。(4)科學性：參評指標要科學分析水土保持的各項措施、治理目標及效應機理，不能主觀猜測而隨意確定。

因此，本研究結合水土保持現狀和水土流失特征，充分考慮流域內降雨侵蝕力度大、雨量豐富、低山丘陵眾多等實際情況，從社會、經濟與生態(tài)3個方面選擇17項典型指標，按照梯階框架結構構建多因素、多目標評價體系，如表1～表3。

表1生態(tài)效益和決策方案基本情況

表2 社會效益和決策方案基本情況

表3 經濟效益和決策方案基本情況

2.2 建模計算

由于表格大、數據多且運算流程相似，以“生態(tài)效益”為例進行評價。結合表1中的數據構造理想決策方案U0，即U0=(4485.60 2340.45 71.26 75.00 82.00 0.582)；以參評指標初始數據為基礎構造方案集U的決策矩陣Y，如下：

將初始決策矩陣Y利用公式(1)、(2)標準化處理，從而生成標準矩陣Y′，結果如下：

然后利用公式(3)求解相應的關聯(lián)系數，在此基礎上構造效益評價灰色判斷矩陣F，即：

利用公式(4)求解各流域的關聯(lián)投影值Dj，則Dj(生態(tài)效益)=(0.0625 0.0782 0.0861 0.0562 0.0452)，依次求解經濟、社會和綜合效益的灰色關聯(lián)投影值Dj：Dj(社會效益)=(0.0357 0.0628 0.0621 0.0850 0.0516)；Dj(經濟效益)=(0.0381 0.0460 0.0620 0.0435 0.0305)；Dj(綜合效益)=(0.1258 0.1785 0.2147 0.1782 0.1251)。

2.3 結果分析

各方案水保效益按灰色關聯(lián)投影值大小做出判斷，從綜合效益的角度進行序排列：流域3>流域2>流域4>流域1>流域5；從經濟效益的角度進行排列：流域3>流域2>流域4>流域1>流域5；從社會效益的角度進行排列：流域4>流域2>流域3>流域5>流域1；從生態(tài)效益的角度進行排列：流域3>流域2>流域1>流域4>流域5。該評價結果與文獻資料基本一致，驗證了耦合模型的可行性和有效性。

3 結 論

(1)本文以文獻資料為基礎，將矢量投影原理與灰色系統(tǒng)理論相耦合構建水保效益評價模型，結果顯示評價結果與文獻資料保持較高的一致性，由此驗證了耦合模型具有較好適用性與可靠性。

(2)綜合考慮多因素、多目標評價體系的灰色關聯(lián)投影評價模型，有效規(guī)避了傳統(tǒng)方法單一因素分析偏差的問題，可以較為客觀準確的反映不同指標間的關聯(lián)作用和整個指標體系的影響，其運算過程簡便且評價結果更加客觀實際，可為其他領域研究提供借鑒。