朝陽縣下洼小流域治理工程水土保持效益評價

魯秀杰

(朝陽縣烏蘭河碩蒙古族鄉水利水保站，遼寧 朝陽 122632)

0 引 言

生態環境的持續惡化和經濟社會的快速發展，使得石漠化地區的土地退化及水土流失問題日趨突出，嚴重制約著當地生態文明建設。近年來，小流域治理和生態環境的恢復取得了明顯效果，在工程實踐和研究中水保效益評價體系得以不斷完善[1-3]。實質上，水土流失為導致石漠化的關鍵因素，因此水土保持為治理石漠化的核心，而最直接、最客觀的體現石漠化地區水土流失治理成效的依據為水保效益評價。隨著水土保持工作和石漠化治理的不斷開展，小流域治理綜合效益日趨顯露，為進一步完善和修訂水保治理方案有必要開展效益評價研究。諸多學者深入研究了水土保持和石漠化等內容，例如馮瑩等監測分析了小流域不同治理措施的產沙產流作用機理；孟廣濤等系統評價了幾種典型治理模式的效益水平；顏萍、李昂等結合石漠化地區實際情況，選取出典型評價因子構建了適用于當地的效益評價體系[4-7]。綜上分析，現有研究所構造的評價體系存在多樣化特征，且側重于自然生態方面。北方土石質山區的土壤侵蝕存在特殊性，開展荒漠化地區水保效益評價和水土流失治理研究，對于改善生態環境、治理方案優化及減少水土流失危害等具有重要意義。鑒于此，文章結合朝陽地區林草、工程措施及下洼小流域多種治理模式，參照近3年水土保持監測數據和小流域綜合治理相關資料，對小流域荒漠化效益評價體系進一步優化研究，以期為治理措施的適宜性分析和提高效益評價結果的準確性提供一定指導。

1 數據與方法

1.1 流域概況

下洼小流域位于朝陽縣烏蘭河碩鄉境內，占地面積430.23hm2，地處E119°53′53″-119°56′9″，N41°20′45″-41°22′6″之間，屬大凌河水系。流域內海撥高程105m-370m，相對高差265m，氣候類型為大陸性季風氣候，年均降水量為515mm，相對濕度52%，年均徑流深112mm。受地理條件和季風氣候影響降水量年季間變化大，年內分配不均勻，多集中在7、8、9三個月。項目區屬于土石質中度侵蝕區，土流失面積340.76hm2，土壤侵蝕主要以中度水蝕為主。在降水沖刷影響下流域內溝壑侵蝕問題顯著，輕度、中度和強烈侵蝕面積為41.79、285.71、13.26hm2，土壤侵蝕模數為1989t/km2·a。經實地勘察朝陽縣水保部門對下洼小流域實施了一系列的工程治理措施。另外，小流域水土保持治理受人為、自然等因素的綜合影響，對其綜合治理屬于一項復雜龐大的長期過程，為保證各項功能效應的發揮要采取綜合防治措施。為了能夠更加客觀、準確的揭示水土流失發展特征，有必要科學分析治理工程效果及其影響范圍、強度等，為水土流失管理決策、監督、防治及生態建設提供依據[8]。

1.2 水土保持監測

結合每個監測點監測目的和指標的不同，選取調查監測、地面觀測為主要監測方法。其中地，面觀測包括土壤、降雨與植被因子，坡面侵蝕觀測，小流域徑流泥沙觀測等，通過現地試驗、測量、分析的方法掌握項目所在地的水土流失情況、植被生長情況等方面數據；調查包括詢問調查、收集資料、重點和典型調查等，用于系統了解和接觸與水保治理相關的各類因素條件，工程與生物防治措施等，水土保持項目管理、執法監督情況，群眾認知度等各方面內容。結合治理措施布置狀況和水土流失特點，結合“初步設計”要求共布設固定監測點位5個(表1)，以朝陽縣東大道徑流場觀測數據作為徑流試驗數據。

表1 水土保持動態監測點位布置

監測結果顯示，2018年8月-12月共完成治理面積250.00hm2，其中經濟林(水平槽)、保土耕作、封育治理分別為50.00、108.96、91.04hm2，圍欄2965m，作業路 4.06km，溝道治理1條，工程總用工1.39萬工日。各項工程措施的實施可顯著降低土壤流失量和促進生態環境的良性循環，能夠有效遏制水土流失的發展態勢，在很大程度上推動農村地區經濟發展，且具有顯著的生態和經濟效益。

1.3 選取評價指標與監測指標值

保證評價結果和指標體系科學合理為指標選取的總體原則，為了能夠從復雜的信息中選取具有主導作用且相互獨立的評價因子，指標的篩選應遵循如下原則：①代表性：評價指標應具有顯著的貢獻度和明顯的影響作用，能夠綜合體現小流域治理的整體狀況；②獨立性：選取的評價指標應盡可能的避免重復處理數據，防止信息重疊和交叉，保證評價要素內涵明確且彼此獨立；③可行性：評價指標應便于數據的獲取、計算和分析，滿足可數值化和長期有效監測要求，參數值大小能夠準確的體現小流域治理效益水平。

根據工程治理實際情況和2018年4月-12月下洼小流域水土保持監測結果，從經濟收入、產流產沙量、作物產量、土壤理化性質、降雨、植被覆蓋度、土壤侵蝕量等方面評估分析治理狀況，參考水利、林業等領域專家意見和國家技術規范，將實地監測資料和理論知識相結合選取13項代表性評價因子，依據AHP法構建多層次、多要素水保效益評價體系并獲得實際監測指標值，如表2所示。

1.4 權重的確定

采用層次分析法計算各評價因子權重，其基本原理是依據各要素具體內涵將評價對象劃分為多個層級，通過兩兩對比和數學計算獲取各要素權重。主要流程為：①對于指標權重利用YAAHP6.0法求解，將各項評價要素采用1-9標度法賦予相應的數值，從而構造各層級指標的判斷矩陣。②然后根據專家意見和標度準則構造判斷矩陣并不一定滿足合理性要求，因此可選用方根法求解特征值，經檢驗后構造滿足合理性要求的矩陣。其中，滿足一致性的判別準則為CR<0.10，滿足該標準則認為權重值可以用于單排序，能夠評價分析水保效益水平；如果不符合以上要求則重新調整，直至達到檢驗要求停止運算。③最終獲取梯階層次結構中的各項指標權重，確定相對于總目標系統的各層次要素的組合權重。

2 結果與分析

2.1 構造判斷矩陣

根據以上方法和基本流程，對效益評價體系中各層級指標兩兩比較，從而構造相應的判斷矩陣如表3-表6所示，經一致性檢驗求出最終權重。從表3-表6可知，評價體系中各層級要素的一致性比例CR值均<0.1，排序結果符合一致性要求。可見，依據該運算結果可進一步求解出各因子權重，并用于水保效益的評價。

表2 小流域治理水保效益評價體系及實際監測指標值

表3 判斷矩陣A-B及其一致性

表4 判斷矩陣B1-C及其一致性

表5 判斷矩陣B2-C及其一致性

表6 判斷矩陣B3-C及其一致性

2.2 指標權重及其貢獻

根據表3計算結果，準則層中權重最大的為生態效益，對效益評價的貢獻率達到0.572，其次為經濟和社會效益，相應的權重為0.285、0.273。生態效益為發揮社會和經濟效益的基本條件，只有提高了生態效益方可帶動社會和經濟效益的泰山，因此在小流域治理效益評價中生態效益占據重要地位。

小流域治理水保效益評價指標權重見表7。

表7 小流域治理水保效益評價指標權重

根據表7可知，土壤肥力和植被覆蓋率對生態效益的影響較為顯著，相應的權重值為0.1378、0.2365，植被覆蓋率為反映小流域治理效果的關鍵參數，其值越高則蓄水保土效果越好，因此在生態效益指標中林草覆蓋率占比較高；土壤肥力為影響生態效益的另一關鍵要素，它與農作物的生長密切相關。水土保持生態效益受面源污染輸出、水質等級的影響較弱，二者的權重值均為0.0772。土壤侵蝕強度為體現水土保持監測的重要因子，在生態效益評價時應引起注意。農業總產值對經濟效益評價的影響較為突出，它是小流域治理工程的最終目標和衡量經濟產值的重要指標，權重值最大為0.1375。人均收入、恩格爾系數和作物產量權重為0.0561、0.0308、0.0616，這些指標在一定程度上體現了小流域治理成效，因此賦予相應的權重。土地利用率為社會效益子系統中權重最大的參數，權重值為0.764，為提升治理效果可采取增大土地面積的措施。勞動力文化程度、人口密度和人均基本農田權重依次為0.0155、0.0187、0.0324，這些要素在一定程度上體現了社會發展進步程度，但通常需要較長的時間方可實現，因此綜合評價中的占比較低。

2.3 效益分析

根據下洼小流域2018年4月-12月監測結果，小流域治理工程的社會、經濟和生態效益如下：①生態效益：采取的林草措施可提升降水常流量和地表水利用率，骨干工程能夠削減洪峰、減少泥沙淤積、調節徑流以及攔蓄泥沙等功能，為提升防洪排澇和農業生產能力提供重要保障，工程發揮效益后每年可以增加保土量0.43萬t，增加蓄水量17.14 萬m3；疏林地和荒坡荒山采取的封育治理措施，有助于改善植物立地條件和林草覆蓋率。治理后的林草面積為218.80hm2，林草覆蓋率可達 5086%，可以吸收空氣中的有害氣 體和灰塵，達到凈化空氣的作用。同時，增加的森林覆蓋范圍還具有美化環境和凈化空氣等功能。②經濟效益：計算價格按照有關文件規定取2017年四季度單價，封育治理和經濟林措施的生效年分別為4、3年，估算結果表明各項措施發揮效應后可增加秸稈8.72萬kg、薪柴18.21萬kg，木材0.05萬kg，可增果品5.00萬kg；增加直接經濟效益73.85萬元。③社會效益：項目的實施大大減少的自然災害損失，恩格爾系數顯著降低，這也進一步體現了人們生活水平、生活質量的提升，人與自然更加和諧，勞動生產率和土地利用率均得到顯著提升。另外，在治理項目過程中培訓了一大批具有專業技術農民參與工作，熟練掌握多項實用技術并提升流域內的管理水平與生產能力，有助于現代化農業轉變和生產技能水平的提升。

3 結 論

文章結合現有研究資料和小流域水土保持監測成果，從社會、經濟和生態3個子系統中選取13項典型指標構建評價體系，然后以朝陽縣下洼下流域治理工程為例，對評價體系和權重計算結果的可靠性進行實證分析。監測結果顯示，治理工程可明顯降低土壤流失量和遏制水土流失的發展，能夠促進生態環境的良性循環和農村經濟發展，其經濟、社會和生態效益顯著，可為小流域水土保持防治體系建設和脆弱的生態環境保護提供一種新的途徑。因此，所構建的評價體系能夠基本反映小流域治理的實際情況，具有一定的系統性和科學合理性，可用于水保效益的評價研究。

當前，關于荒漠化地區水土流失治理和治理效益的評價研究還處于初始階段，隨著科技的發展和效益評價研究的深入，還可以進一步將效益評價劃分為樹狀結構，不斷完善和擴充評價體系。對各個評價指標權重和效益狀況依據專家意見、監測結果進行量化分析，保證了評價結果的可靠性和客觀性。在實際生產中所構建的指標體系具有一定的適用性和指導性，能夠為小流域治理措施適宜性分析和同類地區治理效益評價提供科學依據，為水土保持規劃建設和水土流失治理提供科學指導。