水土保持應(yīng)用物元可拓模型的綜合性評價研究

榆林市榆陽區(qū)水土保持檢查監(jiān)督站 劉宇寧 王燕

引言

近年來，世界經(jīng)濟(jì)形勢進(jìn)行轉(zhuǎn)變，人們對水土資源過度開發(fā)利用導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境一步一步惡化，區(qū)域水土資源環(huán)境逐漸發(fā)生變化，對于人類來說認(rèn)識到水土資源狀態(tài)顯得尤為重要，水土質(zhì)量、水體組合方式，區(qū)域內(nèi)水土資源供需矛盾，分析評價區(qū)域水土資源承載力成為我國重要的生態(tài)問題。我國第一大生態(tài)安全問題就是水土大量流失導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境惡化。減少水土流失，改善生態(tài)環(huán)境對我國生態(tài)安全具有重要的作用，水土流失綜合治理也是一項多學(xué)科、綜合性的系統(tǒng)工程。水土資源是區(qū)域發(fā)展的基礎(chǔ)資源，對區(qū)域發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響，人類發(fā)展的基本前提也跟水土資源相關(guān)，要想得到有效的發(fā)展，水土流失是一個需要解決的難題，針對水土綜合效益評價信息屏蔽以及單指標(biāo)評價結(jié)果兩者不相容的問題，物元可拓模型的綜合評價得到的結(jié)果基本是一致的，這代表此方法的評價結(jié)果真實有效且較可靠。

1 我國水土保持簡析

世界上水土流失最嚴(yán)重的國家中包含了中國，通過調(diào)查研究結(jié)果表明，我國水土流失的總面積高達(dá)295 萬km2，幾乎占了全國面積的32.12%。針對水土流失這個問題，我們需要通過合理的效益評價來進(jìn)行改善，水土流失問題會導(dǎo)致土壤變薄，使土的養(yǎng)分流失掉，生物的多樣性也會因此喪失，導(dǎo)致我國土地生產(chǎn)力下降，水土流失問題已經(jīng)影響到我們正常的食物供應(yīng)。研究得知，干旱年份的水土流失平均為21.9%～80%，當(dāng)侵蝕面積為10hm2, 侵蝕速率為2t/hm2, 連續(xù)100 年, 流失土壤可淤積形成15cm 厚、1hm2面積的土壤層。為了防止水土流失問題進(jìn)一步惡化，我們應(yīng)該學(xué)會保護(hù)、改善，還要合理的去使用水土資源，來改善生態(tài)環(huán)境帶來的危害，我們得盡可能地去改善保護(hù)水土資源，要充分合理地去利用水土資源，從而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境給自然帶來的危害，必須根據(jù)總結(jié)出來的辦法去進(jìn)行水土流失問題的預(yù)防。通過綠色植物的耕種，可以適當(dāng)?shù)販p輕水土資源帶來的自然危害，根據(jù)各個治理的方法都可以科學(xué)并且有效地去治理水土流失問題，從而來緩解水土流失帶來的危害，使生態(tài)環(huán)境有一個良好健康的發(fā)展。

1.1 定義

水土保持科學(xué)體系中最重要的內(nèi)容是水土保持效益評價，水土保持效益分為4 大效益，分別為社會、基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)四大效益，四大效益通過水土保持以及間接效益計算可以統(tǒng)稱為水土保持效益評價，通過水土保持效益評價措施貢獻(xiàn)的計算以及分析，對稅務(wù)保持綜合防止優(yōu)化措施進(jìn)行定義，換句話來說，水土保持效益評價其實是建立在最優(yōu)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)模仿實施來分析實施措施以后的效果及帶來的效益，最終選出方案來為水土保持的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。根據(jù)國內(nèi)外對土地資源評價的理論成果和應(yīng)用研究成果,在繼承的基礎(chǔ)上開展和探索,理論與實踐相結(jié)合，使土地資源科學(xué)和土地評價的研究領(lǐng)域得到了進(jìn)一步發(fā)展。通過對常用的土地適宜性評價方法進(jìn)行了分析比較,指出了它們的不足,在此方案的基礎(chǔ)上，開拓了一種全新的評價方法——物元可拓法，建立了新方法的物元模型，在組件式嵌入式語言開發(fā)中不僅實現(xiàn)了地理顯示的信息功能，也實現(xiàn)了應(yīng)用與模型之間的無縫連接，還根據(jù)新評價方法開發(fā)了土地適宜性評價信息系統(tǒng)軟件。此系統(tǒng)軟件操作簡單，使用順手，適用性很強(qiáng)，還可以準(zhǔn)確提供評價結(jié)果的專題地圖。開發(fā)的土地適宜性評價信息系統(tǒng)已成功應(yīng)用于土地利用規(guī)劃的土地適宜性評價。根據(jù)對此軟件使用者的調(diào)查得知，評價指標(biāo)體系及其評價標(biāo)準(zhǔn)是合理的,軟件系統(tǒng)在土地適宜性評價中是成功的,評價結(jié)果符合實際。為今后的土地適宜性評價提供了科學(xué)有效的工具。

1.2 發(fā)展歷程

20 世紀(jì)50 年代初，我國是世界上第一個開展水土保持效益評價的國家。我國建立徑流小區(qū)以比較不同水土保持措施的攔沙效果已有60 多年的歷史。20 世紀(jì)中后期，水利部在總結(jié)全國各地10 多年科研成果和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，頒布了1987 年《水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第238 號和《水土保持綜合治理效益計算方法》，不少學(xué)者對水土保持效益進(jìn)行了計算和討論，推動了我國水土保持工作的開展。隨著科學(xué)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，21 世紀(jì)以來，在3S技術(shù)廣泛的應(yīng)用下，我國在地理學(xué)領(lǐng)域又上了一層樓。我國水土保持效益評價邁入了高速發(fā)展的階段，具體表現(xiàn)為評價對象越來越廣泛，逐漸開始涉及各個領(lǐng)域，評價方法也得到了日益更新。從定性描述到模型定量評價、計算機(jī)操作和人工智能。這些新方法和新理論的應(yīng)用,提高了我國水土保持效益評價的準(zhǔn)確性。

2 物元可拓模型應(yīng)用

物元可拓模型最基礎(chǔ)的原理基礎(chǔ)就是根據(jù)可拓論的邏輯細(xì)胞物元（事物名稱、特征、量）來給事物進(jìn)行一個詳細(xì)的描述，并對其變化規(guī)律進(jìn)行分析以及探討，以此來解決不相容的問題。

2.1 評價指標(biāo)體系與確定安全等級

根據(jù)地區(qū)的自然、狀況、經(jīng)濟(jì)、社會選取代表性的指標(biāo)，建立起水土資源生態(tài)環(huán)境安全評價指標(biāo)體系。水土生態(tài)資源主含社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及安全等領(lǐng)域，足以反映出人口、社會以及經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)程度。

2.2 生態(tài)安全物元矩陣

生態(tài)安全物元可用有序三元組R=（M,C,X）來表示如圖1，其中R 為N 維水土資源生態(tài)安全物元，C 表示其特征向量的評價指標(biāo),X 為特征C 所對應(yīng)的量值（實測值）,M 表示所描述對象，如果X 具有模糊性，則稱其為模糊物元。

2.3 指標(biāo)權(quán)重

權(quán)重的合理與否直接關(guān)系到評價結(jié)果，權(quán)重系數(shù)是指評價指標(biāo)在評價過程中的定量分布。利用水土資源生態(tài)安全評價指標(biāo)的均值與指標(biāo)面積的偏離程度，用貢獻(xiàn)率來確定評價指標(biāo)對水土資源生態(tài)安全的權(quán)重。

2.4 待評物元等級及權(quán)重的確定

根據(jù)我國部分地區(qū)近些年各項指標(biāo)的實測值，得出各指標(biāo)權(quán)重值（貢獻(xiàn)率），將實測值與經(jīng)典域物元區(qū)間相結(jié)合，得出相應(yīng)的指標(biāo)安全級別。從單項指標(biāo)提供的信息來看，對水土資源生態(tài)安全貢獻(xiàn)率最大的是工業(yè)產(chǎn)值耗水量、自來水滲透率、森林覆蓋率。工業(yè)產(chǎn)值耗水量以及自來水滲透率安全等級有所提高，對提高水土資源生態(tài)安全水平起到了支撐作用。

2.5 研究方法

在進(jìn)行水土資源厚載力評價時，為了使各個區(qū)域在空間上的差異性不是很大，需要劃分不同的安全狀態(tài)，這所涉及的指標(biāo)相對來說比較繁瑣，這個時候可拓物元法的教學(xué)模型是解決該問題的最佳方法。

3 水土保持應(yīng)用物元可拓模型評價方法及優(yōu)缺點

3.1 水土保持應(yīng)用物元可拓模型評價方法

（1）雙套對偶評價指標(biāo)體系法具有動態(tài)性，可以隨著社會、經(jīng)濟(jì)、科技、人們需求、研究區(qū)域和相關(guān)政策等變化，選取不同的評價指標(biāo)和評價體系進(jìn)行水土保持效益評價。

（2）加權(quán)求和法主要包括綜合指數(shù)法、線性回歸法和國家標(biāo)準(zhǔn)法。最后，三種方法通過不同權(quán)重指標(biāo)的總和來評價水土保持效益，中國標(biāo)準(zhǔn)法直接將三種方法的權(quán)重指標(biāo)總和。

（3）在實際開展大反水水土保持效益評價時，一種評價方法很難準(zhǔn)確地反應(yīng)水土保持效益的結(jié)果，因此，要建立一個多方法的綜合評價方法的體系。水土保持綜合評價方法是將定性分析與定量分析相結(jié)合,對水土保持效益進(jìn)行綜合評價,使結(jié)果更加科學(xué)全面。

所有保持水土保持應(yīng)用物元可拓模型的方法都有優(yōu)缺點以及方法的適用性，在需要研究的地區(qū)上進(jìn)行水土保持應(yīng)用物元可拓模型的方法時需要把該地區(qū)的實際情況、評價目標(biāo)以及資料可獲取性這三點進(jìn)行統(tǒng)一分析來進(jìn)行選擇合適的方法以及措施。通過研究評價區(qū)域特征、獲取數(shù)據(jù)充足性、指標(biāo)體系構(gòu)建情況以及最終評判目標(biāo)來進(jìn)行最后的分析，如果研究區(qū)區(qū)域構(gòu)成比較復(fù)雜，需要的數(shù)據(jù)比較難獲得，這時可以采用最優(yōu)模數(shù)綜合評價、灰色關(guān)聯(lián)度兩種分析方法來計算水土保持效益。如果需要評價的是大地界以及大型盆地，可以用采用加權(quán)求合法來得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果，也可以用不同的方法來進(jìn)行效益的評價，遺傳算法、topsis 法和物元可拓模型等可以助于目標(biāo)決策的正確性。一種評價方法沒有絕對的適用范圍，不管是單一還是多種的水土效益評價方法，最好一定要根據(jù)區(qū)域的各種情況去進(jìn)行評價，這樣才會使得出來的評價結(jié)果更科學(xué)合理。

4 結(jié)語

通過應(yīng)用物元可拓模型對水土資源厚載力進(jìn)行評價研究，該方法不僅開辟了水土資源安全研究的新領(lǐng)域，并且根據(jù)物元可拓模型得出來的結(jié)果，分別對單個以及多個評價對象進(jìn)行了評價，也對每個水土資源后的評價指標(biāo)賦予了判定等級區(qū)分，評價的結(jié)果也很好地反映出了所處的情況，依靠應(yīng)用物元可拓模型避免了指標(biāo)權(quán)重的不確定性也很好地解釋了水土資源承載力概念的多重性，使結(jié)果更加科學(xué)合理。