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作者：張虎威孫萬峰孫少游單位：寧夏水利廳水土保持局廣西交通科學(xué)研究院北京地質(zhì)工程勘察院

生態(tài)修復(fù)是生態(tài)環(huán)境治理的一項(xiàng)新舉措,最早開展于20世紀(jì)末,主要通過封禁治理等措施,充分調(diào)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的演替與自我恢復(fù)能力,逐步修復(fù)被擾動(dòng)和損害的生態(tài)系統(tǒng)(土壤、植物和野生動(dòng)物等),使其恢復(fù)到接近于它受干擾前的自然狀態(tài),即重建該系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)與功能有關(guān)的理化和生物學(xué)特征,以最少的人力、物力、財(cái)力取得最大的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。對開展水土保持生態(tài)修復(fù)工程的地區(qū)進(jìn)行社會(huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合評價(jià),是檢驗(yàn)生態(tài)修復(fù)效果的關(guān)鍵,可以為進(jìn)一步開展生態(tài)修復(fù)提供理論指導(dǎo)與現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

評價(jià)指標(biāo)選取原則

評價(jià)指標(biāo)體系可依據(jù)區(qū)域特征和治理目標(biāo)進(jìn)行構(gòu)造,其特征主要表現(xiàn)為:在時(shí)間上反映水土保持生態(tài)修復(fù)的速度和趨勢,在空間上反映生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的整體一布局和結(jié)構(gòu),在數(shù)量上反映治理的規(guī)模,在層次上反映流域系統(tǒng)的功能和水平。這樣的指標(biāo)體系就不只是單指標(biāo)的延伸,而是兼有描述、評價(jià)、解釋和決策等功能的有機(jī)體系}2,。構(gòu)造指標(biāo)體系時(shí)應(yīng)遵循下列原則:

(1)客觀性。評價(jià)指標(biāo)選擇以生態(tài)理論為基礎(chǔ),所選指標(biāo)能夠全面、客觀、真實(shí)的反映生態(tài)修復(fù)的基本特征和整體水平。指標(biāo)必須客觀存在,能夠真實(shí)反映該區(qū)域的實(shí)際情況,盡可能減少人為因素影響。指標(biāo)的名稱和含義要客觀而明確。

(2)主導(dǎo)性。不同地區(qū)的不同水土保持治理措施所產(chǎn)生的效益也不盡相同。在進(jìn)行評價(jià)時(shí),應(yīng)選擇最為主要的治理措施及其產(chǎn)生的效果進(jìn)行評價(jià)。

(3)獨(dú)立性。指標(biāo)意義必須明確,且具有完全獨(dú)立的內(nèi)涵。各指標(biāo)在統(tǒng)計(jì)上獨(dú)眾,相互之間關(guān)聯(lián)度小。指標(biāo)間不存在因果、矛盾、交義、重復(fù)關(guān)系。單個(gè)指標(biāo)反映生態(tài)修復(fù)區(qū)域的一個(gè)方面,同一層指標(biāo)能夠從不同的方面反映生態(tài)修復(fù)的特征和本質(zhì)。

(4)可操作性。指標(biāo)選取要同時(shí)兼顧科學(xué)性與可操作性,某些指標(biāo)在當(dāng)前階段能夠給予水土保持生態(tài)修復(fù)生態(tài)學(xué)上的闡述,而在實(shí)際獲得過程中很難實(shí)現(xiàn),因此,指標(biāo)的選取應(yīng)充分考慮是否容易獲得。評價(jià)指標(biāo)必需的數(shù)據(jù)要容易獲得、必需的計(jì)算方法容易操作,不運(yùn)用計(jì)算復(fù)雜、采集困難的指標(biāo)。

現(xiàn)有評價(jià)指標(biāo)存在的問題

(1)指標(biāo)不全面:目前的水土保持生態(tài)效益評價(jià)指標(biāo)體系中,所選指標(biāo)大多只能反映生態(tài)修復(fù)的個(gè)別方面,不能涵蓋全部內(nèi)容。如治理程度、林草覆蓋率、土壤侵蝕模數(shù),側(cè)重反映水土保持效益,忽視了生態(tài)效益的其它方面。

(2)指標(biāo)停留在靜態(tài)層面:目前對水土保持生態(tài)修復(fù)效益的評價(jià)都是用若干指標(biāo)分別進(jìn)行的,即對在工程實(shí)施后單個(gè)評價(jià)指標(biāo)的變化進(jìn)行分析,然后通過指標(biāo)值的變化程度來衡量水土保持生態(tài)修復(fù)實(shí)施后生態(tài)環(huán)境的變化情況。絕大多數(shù)研究采用治理程度、林草覆蓋率、土壤侵蝕模數(shù)三個(gè)指標(biāo)來反映水土保持生態(tài)修復(fù)的效益。盡管這三個(gè)指標(biāo)可以直接而準(zhǔn)確的反映修復(fù)區(qū)域的治理效果。但是,僅靠這三個(gè)指標(biāo)為基準(zhǔn)的效益評價(jià)并不能全面客觀的反映修復(fù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的演替情況,不能保證生態(tài)系統(tǒng)今后一直保持良性發(fā)展。修復(fù)目標(biāo)應(yīng)該能夠動(dòng)態(tài)的衡量生態(tài)系統(tǒng)的變化特征,關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的物種組成、功能和特性。

(3)指標(biāo)缺乏普適性:目前關(guān)于生態(tài)效益評價(jià)指標(biāo)體系的研究絕大部分都是以具體的特定生態(tài)修復(fù)區(qū)域?yàn)檠芯繉ο蠖归_的,針對不同修復(fù)區(qū)域的獨(dú)有特征篩選的,建立的生態(tài)效益指標(biāo)體系具有較強(qiáng)的區(qū)域局限性,不具備普遍適應(yīng)性,難以推廠一到更為J’一泛的空間范圍中。

評價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)

1評價(jià)指標(biāo)

評價(jià)體系由生態(tài)基礎(chǔ)性、生態(tài)結(jié)構(gòu)性和生態(tài)適應(yīng)性三部分組成,生態(tài)基礎(chǔ)性包含治理程度、上壤侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率三個(gè)指標(biāo);生態(tài)結(jié)構(gòu)性包含鄉(xiāng)土植物比例、群落結(jié)構(gòu)層次、植物多度三個(gè)指標(biāo);生態(tài)適應(yīng)性包含抗逆性、生長勢、病蟲害狀況三個(gè)指標(biāo)。評價(jià)體系共分二層,即口標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。指標(biāo)結(jié)構(gòu)如表4一l所示:杜評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)結(jié)果用百分制表示,并分為優(yōu)良、達(dá)標(biāo)、未達(dá)標(biāo)三個(gè)等級,即目標(biāo)層中水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)綜合指數(shù)、準(zhǔn)則層中三個(gè)模塊以及指標(biāo)層中各個(gè)指標(biāo)得分都用百分?jǐn)?shù)表示,百分?jǐn)?shù)與生態(tài)修復(fù)等級劃分存在對應(yīng)關(guān)系,如表4一2所示:

生態(tài)修復(fù)評價(jià)方法與程序

當(dāng)面臨類型多樣含義豐富的內(nèi)容決策時(shí)都要進(jìn)行比較、過程主觀因素起著主導(dǎo)作用,因此,采用傳統(tǒng)方法難以解決。判斷、評價(jià)、最后做出決策。此這些決策系統(tǒng)的各因素間難以完全采用定量的方式進(jìn)行描述,此時(shí)必須將問題轉(zhuǎn)化為定量問題。層次分析法是解決這類問題的常用方法。層次分析法作為系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)方法之一,可以充分兼顧主觀因素與客觀因素,有步驟、有層次、全方位的解決水土保持生態(tài)修復(fù)決策問題。

1評價(jià)建模方法

應(yīng)用層次分析法首先要把待解決的問題清晰化、條理化、層次化,構(gòu)造一個(gè)層次分明的結(jié)構(gòu)模型。一般分為上面的目標(biāo)層,下面的指標(biāo)層和中間的準(zhǔn)則層。同一層次指標(biāo)隸屬于上一層指標(biāo)或影響上一層指標(biāo),同時(shí)又支配下層指標(biāo)或受下層指標(biāo)影響。上層為目標(biāo)層,是評價(jià)的最終目標(biāo),通常只含有一個(gè)因素。下層為指標(biāo)層,含有若干具體指標(biāo)。中間為準(zhǔn)則層,可分為一層或多層,當(dāng)準(zhǔn)則層指標(biāo)過多時(shí)應(yīng)進(jìn)一步分解出子準(zhǔn)則層。牡層次分析法層次分析法專門對復(fù)雜多因素問題進(jìn)行條理化、層次化,依據(jù)其本身的屬性和相互關(guān)系構(gòu)造出幾個(gè)層次。主要分為四個(gè)步驟:¹建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型;º構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣;»由各層判斷矩陣計(jì)算出被比較元素的相對權(quán)重,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn);¼計(jì)算出總元素組合的權(quán)重,并對總體進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣:設(shè)某層有n個(gè)因素,X一{xl,x2,……,xn},要比較它們對上層某一目標(biāo)的影響程度,確定在該層中相對于某一準(zhǔn)則所占的比重(即把n個(gè)因素對上層某一目標(biāo)的影響程度排序)。比較時(shí)取卜9尺度。用aij表示第i個(gè)因素相對一于第j個(gè)因素的比較結(jié)果,則aji習(xí)/aij,A是成對比較矩陣,具有下列性質(zhì):aij>0,aji二l/aij,aii=l。層次分析法中所要構(gòu)造的成對比較矩陣都是正互反矩陣。其中1一9的含義見表5一l2,4,6,8表示第i個(gè)因素相對于第j個(gè)因素的影響介于相鄰等級之間。成對比較矩陣A若同時(shí)滿足:aij>o,aji=l/aij,aii一1,則稱為互反矩陣。例如,一個(gè)正互反矩陣z的構(gòu)造如表5一2所示。以指標(biāo)之間的相對重要性為基礎(chǔ)構(gòu)造判斷矩陣,再根據(jù)判斷矩陣計(jì)算本層各指標(biāo)重要性次序的權(quán)值,可以歸結(jié)為計(jì)算判斷矩陣的特征值和特征向量問題,對于判斷矩陣B,有以下公式:式中,A為B的最大特征值,w為相應(yīng)于A的正規(guī)化特征向量。解決問題時(shí)常用求和法或求根法來計(jì)算特征值的近似值。檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性,可以利用靦ax與n之差檢驗(yàn)一致性,其一致性指標(biāo)為Cl.,公式為:顯然,n值的增加會(huì)加大判斷誤差,因此使用隨機(jī)一致性比值CR.=Cl.瓜.L一般認(rèn)為,當(dāng)C.R.<0.10時(shí),判斷矩陣的一致性可接受,否則就需要進(jìn)行調(diào)整,直到具有滿意的一致性為止。一致性檢驗(yàn)通過后即可計(jì)算出各層次下各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

幻權(quán)重計(jì)算結(jié)果由于認(rèn)知的差異性,不同專家構(gòu)造的成對比較矩陣的數(shù)據(jù)也存在著差異。評價(jià)系統(tǒng)評價(jià)的結(jié)果必須具有較強(qiáng)說服力。本研究將專家構(gòu)造的所有矩陣得到的權(quán)重匯總,計(jì)算出最終的權(quán)重向量。把不同專家構(gòu)造矩陣得到的權(quán)重向量一一對應(yīng),去掉其中的最高分和最低分,將剩下的權(quán)重取均值,這樣得到一組權(quán)重,而該權(quán)重某一向量的所有權(quán)重的和可能不為1,因此我們還進(jìn)行了歸一化處理,歸一化完成之后得到的權(quán)重向量即可作為水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)體系的權(quán)重向量。水上保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)體系是一個(gè)由相互關(guān)聯(lián)的眾多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng),運(yùn)用層次分析法進(jìn)行權(quán)重確定較為合理。本文將水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。指標(biāo)層為具體可操作指標(biāo),包括治理程度、土壤侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率、鄉(xiāng)土植物比例等9個(gè)指標(biāo)。以評價(jià)目的為出發(fā)點(diǎn),同時(shí)考慮各指標(biāo)評價(jià)體系中的作用,山具有豐富水土保持工作經(jīng)驗(yàn)的水保工作者構(gòu)建矩陣,通過計(jì)算得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。結(jié)果如表5一3所示

2計(jì)算方法

(l)各層分值計(jì)算:¹準(zhǔn)則層、目標(biāo)層以下指標(biāo)分值計(jì)算指標(biāo)層各指標(biāo)需進(jìn)行無量綱化處理。_卜層指標(biāo)可以在下層指標(biāo)分值基礎(chǔ)_卜結(jié)合權(quán)重,通過加權(quán)求和或求積得出。加權(quán)求和公式如下:º目標(biāo)層分值計(jì)算水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)分值采用綜合指數(shù)法得到。根據(jù)指標(biāo)分值和權(quán)重逐層計(jì)算得出其分值,最后的水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)得分由以下公式計(jì)算得出:計(jì)算出的目標(biāo)層得分即該區(qū)域水土保持生態(tài)修復(fù)的綜合效果。

結(jié)論與討論

水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)的目的是為了全而掌握生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀,以便更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。近些年來隨著生態(tài)文明建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展,水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)方法也逐漸發(fā)展起來,各級水土保持部門對生態(tài)修復(fù)的重視程度逐漸提高。為了能夠全面充分地分析已開展生態(tài)修復(fù)區(qū)域的狀況,及早發(fā)現(xiàn)問題、采取后續(xù)措施,以及為長遠(yuǎn)的生態(tài)修復(fù)工作提供切實(shí)可行的依據(jù),對水土保持生態(tài)修復(fù)進(jìn)行評價(jià)是非常重要的。科學(xué)合理地選擇水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)指標(biāo)、確定評價(jià)等級、建立一套切實(shí)可行的評價(jià)模型是十分關(guān)鍵的。

雖然作者做了相當(dāng)多的資料收集、對比分析、實(shí)地調(diào)查等工作,但水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)畢竟是一項(xiàng)復(fù)雜工作,難以盡善盡美。大部分評價(jià)指標(biāo)難以準(zhǔn)確的定量分析,定性分析又缺乏客觀性,所以只能在一定程度上將定量評價(jià)與定性分析相結(jié)合。水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)的關(guān)鍵就在于兼顧準(zhǔn)確性與實(shí)用性,然而實(shí)用性和準(zhǔn)確性往往存在著矛盾,如何進(jìn)一步完善水土保持生態(tài)修復(fù)評價(jià)方法還需要本領(lǐng)域內(nèi)的專家學(xué)者不斷探索。