黃河泥沙淤改造地區(qū)域綜合效應(yīng)評(píng)估研究*

徐征和,王秀茹,方英

(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院,北京 100083;2.濟(jì)南大學(xué) 城市發(fā)展學(xué)院,濟(jì)南 250002)

黃河泥沙資源得天獨(dú)厚,并且土地肥沃,無鹽堿,非常有利于相當(dāng)一部分農(nóng)作物的成長。而沿黃澇洼地的存在,造成區(qū)域內(nèi)常年積水不能耕種,地下水位偏高,易受澇災(zāi)或鹽堿化,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)沒有保障。人們通過抽挖黃河泥沙對(duì)淤填表層進(jìn)行覆蓋,使淤填后的鹽堿澇洼地逐漸改造成為適合作物生長的良田。利用黃河泥沙對(duì)澇洼地淤填,不僅可以彌補(bǔ)城鎮(zhèn)建設(shè)用地,而且還可以充分利用黃河泥沙,避免或減少濫挖土地,起到保護(hù)土地資源的作用[1]。通過對(duì)黃河淤改造地的綜合效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估,分析黃河澇洼地改造帶來的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境效益,總結(jié)造地經(jīng)驗(yàn);探討澇洼地改造成良田的效益,為進(jìn)一步緩解土地資源危機(jī)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會(huì)進(jìn)步做出積極的貢獻(xiàn)。

1 黃河下游灘區(qū)淤改造地概況

黃河自河南蘭考進(jìn)入山東省,流經(jīng)菏澤、濟(jì)寧、泰安、聊城、德州、濟(jì)南、淄博、濱州、東營9市 25個(gè)縣(市、區(qū)),在墾利縣注入渤海,河道總長 628 km[2]。頻繁的決口泛濫,加之背河滲水、群眾取土等原因,在堤外形成了大量坑塘和鹽堿澇洼地。據(jù)統(tǒng)計(jì),山東沿黃距大堤15 km范圍內(nèi)的澇洼地共有7.59萬hm2,可淤改資源十分豐富。

1.1 山東段沿黃區(qū)域已實(shí)施的淤改造地項(xiàng)目

鑒于沿黃堤內(nèi)外區(qū)域有大量的坑塘、鹽堿澇洼地,為改善沿黃群眾的生產(chǎn)、生活條件,地方政府充分認(rèn)識(shí)到利用黃河泥沙淤改造地的重要意義。近幾年來,山東黃河河務(wù)局聯(lián)合沿黃地區(qū)部分縣區(qū)在淤改造地方面做了許多有益探索。其中,濟(jì)南市歷城區(qū)華山鎮(zhèn)在黃河公路大橋附近造地73.3多公頃;章丘國土資源局在黃河大堤內(nèi)淤改造地266.7多公頃、在大堤外側(cè)整理土地500多公頃;濱州市惠民縣大年陳鄉(xiāng)新鄭村和趙坊村群眾集資造地18多公頃[3]。

1.2 對(duì)淤改造地進(jìn)行效應(yīng)評(píng)估的必要性

對(duì)沿黃澇洼地泥沙淤改的綜合效應(yīng)評(píng)估是淤改沿黃澇洼地工程綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),有助于科學(xué)評(píng)價(jià)工程建設(shè)成果和國家的投資效益。通過對(duì)淤改沿黃澇洼地工程進(jìn)行綜合效應(yīng)評(píng)價(jià),可掌握各個(gè)時(shí)期淤改造地工程建設(shè)狀況以及存在的問題,為進(jìn)一步開發(fā)起到預(yù)警作用;通過不同模式的泥沙淤改沿黃澇洼地工程對(duì)比評(píng)價(jià),尋找綜合效益更好的、適合當(dāng)?shù)胤N植的樹種及種植模式。另外,通過對(duì)淤改沿黃澇洼地進(jìn)行綜合效應(yīng)評(píng)價(jià),將逐漸改變公眾只重視有形資源和經(jīng)濟(jì)效益,忽視生態(tài)效益的傳統(tǒng)觀念,增加社會(huì)各部門對(duì)泥沙淤改沿黃澇洼地的投入。

2 區(qū)域綜合效應(yīng)評(píng)估的模糊數(shù)學(xué)原理

所謂模糊綜合評(píng)價(jià)方法就是運(yùn)用模糊變換原理和最大隸屬度原則,通過對(duì)影響某事物的各個(gè)因素的綜合考慮,對(duì)該事物的優(yōu)劣做出科學(xué)的評(píng)價(jià)[4-5]。模糊綜合評(píng)價(jià)方法是在事物無法用數(shù)值變量精確表達(dá)而只能用語言變量做大致描述的模糊環(huán)境下,根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理,模擬人腦評(píng)價(jià)事物的思維過程,綜合考慮各個(gè)相關(guān)因素,并將其影響程度定量化,運(yùn)用模糊變換對(duì)事物做出綜合判斷的方法。模糊數(shù)學(xué)方法共分四步:

2.1 選取參評(píng)因素并分級(jí)

在運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法中,首要任務(wù)就是要選取參評(píng)因素。參評(píng)因素的選取是否切合實(shí)際,直接影響著區(qū)域綜合綜合效應(yīng)評(píng)估的結(jié)果。在選取參評(píng)因素時(shí),應(yīng)全面分析區(qū)域綜合效應(yīng)各因素及其因子之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系和組合方式,根據(jù)各因素對(duì)黃河泥沙造地用途的影響和作用大小,確定參評(píng)因素并對(duì)其進(jìn)行分級(jí)。

2.2 確定各參評(píng)因素的隸屬函數(shù)

隸屬函數(shù)的確定方法是比較多的,在評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)根據(jù)分級(jí)系統(tǒng)的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別建立每種評(píng)價(jià)因子相應(yīng)于不同級(jí)別的隸屬函數(shù)。區(qū)域綜合效應(yīng)評(píng)估是多因素的綜合評(píng)價(jià),故選取線性函數(shù)計(jì)算隸屬度[6-7]。

2.3 確定各參評(píng)因素的權(quán)重系數(shù)

參評(píng)因素對(duì)于黃河泥沙造地效應(yīng)的影響大小,通過權(quán)重來反映。它反映了某一指標(biāo)在指標(biāo)體系中所起作用的大小,是指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的貢獻(xiàn)程度[8]。為使所確定的權(quán)系數(shù)盡可能完整地體現(xiàn)各因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度,本文通過讓專家評(píng)分的方法,對(duì)各項(xiàng)參評(píng)因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)打分,科學(xué)地確定權(quán)重系數(shù)的大小[9-10]。

2.4 模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)是各質(zhì)量因素的權(quán)重與單項(xiàng)質(zhì)量因子指標(biāo)的復(fù)合運(yùn)算,以A·R表示,其中 A為各參評(píng)因素在總體作用中的相應(yīng)權(quán)重,R為各參評(píng)因素以隸屬度進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)的結(jié)果。

3 建立區(qū)域綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

淤改沿黃澇洼地的項(xiàng)目區(qū)土地利用類型多樣,為了簡化分析、突出重點(diǎn),本文依據(jù)黃河泥沙淤改沿黃澇洼地的特點(diǎn),把所有景觀分為耕地、林地、農(nóng)村居民點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,建立指標(biāo)體系[10]。

淤改沿黃澇洼地的區(qū)域生態(tài)綜合效應(yīng)的評(píng)估應(yīng)包括經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及其組成的綜合效應(yīng)系統(tǒng)。區(qū)域生態(tài)綜合效應(yīng)評(píng)估系統(tǒng)分成為3個(gè)層次,每一個(gè)層次又分別選擇反映其主要特征的要素作為評(píng)價(jià)指標(biāo),以避免重要指標(biāo)的遺漏或重復(fù)。它是由一個(gè)目標(biāo)層、一個(gè)準(zhǔn)則層和一個(gè)指標(biāo)層構(gòu)成的指標(biāo)體系。其中,目標(biāo)層直接通過準(zhǔn)則層加以反映,準(zhǔn)則層由指標(biāo)層的具體指標(biāo)反映。

根據(jù)指標(biāo)選擇的科學(xué)性、實(shí)用性、相對(duì)獨(dú)立性、可操作性和可比性等原則,從淤改沿黃澇洼地的土地生態(tài)環(huán)境壓力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)效應(yīng)等方面來設(shè)定區(qū)域綜合效應(yīng)評(píng)估的指標(biāo)。指標(biāo)建立的程序是:初始設(shè)計(jì)-綜合簡化-建立體系。

3.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)效應(yīng)是指淤改沿黃澇洼地綜合整治的實(shí)施對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響及其所產(chǎn)生的宏觀經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

沿黃地區(qū)是典型的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū),耕地是其重要的生產(chǎn)資料。淤改沿黃澇洼地最直接的目的就是增加耕地面積,提高耕地質(zhì)量,增強(qiáng)土地資源的生產(chǎn)潛力。沿黃地區(qū)人均耕地少、土地質(zhì)量差,澇洼地較多,由于地勢(shì)低洼,地下水位較高,易受澇災(zāi)或鹽堿化,有的甚至根本不能耕種,效益十分低下。通過抽挖黃河泥沙對(duì)淤填表層進(jìn)行覆蓋,可以使淤填后的鹽堿澇洼地改造成為良田,增加了耕地資源,改善沿黃群眾的生產(chǎn)生活條件。

在淤改沿黃澇洼地的基礎(chǔ)上,當(dāng)?shù)氐幕臑└淖優(yōu)榻?jīng)濟(jì)林地、蔬菜地、農(nóng)田等,使沿黃澇洼地成為旱澇保收的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)田,提高了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。同時(shí)減緩了地表徑流,增加土壤水分滲入,減少了灌溉水量;在淤改同時(shí),由于修筑了渠、閘等,又大大降低灌溉成本,從目前的450元/hm2降低到75元/hm2左右。并且,淤填背河澇洼地的尾水可以充分利用,灌溉農(nóng)田,節(jié)約水資源,更降低灌溉成本。因此,通過有效整治能夠達(dá)到促進(jìn)較高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。為此,本研究將淤改沿黃澇洼地的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)確定為:單位土地面積純收入、人均GDP、農(nóng)村人均純收入。

3.2 社會(huì)指標(biāo)

社會(huì)效應(yīng)是指淤改沿黃澇洼地綜合整治工程實(shí)施產(chǎn)生的社會(huì)影響及其對(duì)社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生的宏觀社會(huì)效應(yīng)。

由于山東水資源缺乏,如果灌溉設(shè)施不足,易發(fā)生旱災(zāi),影響和制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。淤改沿黃澇洼地不僅可以改善農(nóng)田水利設(shè)施條件和交通條件,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)提高了對(duì)工業(yè)以及生態(tài)需水量的供給能力。同時(shí)通過抽挖黃河泥沙對(duì)淤填表層進(jìn)行覆蓋,可以減緩黃河由中游源源不斷攜帶的大量泥沙在下游山東地段的淤積,減緩河床抬高的速度,減弱了汛期隱患。

利用黃河泥沙資源有計(jì)劃地對(duì)澇洼地進(jìn)行淤填,可以彌補(bǔ)城鎮(zhèn)建設(shè)用地,還可以充分利用黃河泥沙,避免或減少濫挖土地,對(duì)土地資源起到保護(hù)作用。因此,淤改沿黃澇洼地的區(qū)域綜合效益評(píng)價(jià)考慮水利安全指標(biāo),將灌溉面積率和供水能力作為水利整治的指標(biāo);考慮到黃河泥沙淤改沿黃澇洼地區(qū)域的糧食安全,將人均耕地面積作為一個(gè)社會(huì)指標(biāo);黃河泥沙淤改沿黃澇洼地是將荒蕪的沿黃澇洼地改為良田、林地,提高了沿黃區(qū)域墾殖指數(shù)及土地利用率。所以,將土地利用率作為一個(gè)重要的社會(huì)指標(biāo)。

3.3 生態(tài)環(huán)境指標(biāo)

環(huán)境效應(yīng)是指對(duì)淤改沿黃澇洼地泥沙整治工程的實(shí)施對(duì)項(xiàng)目區(qū)的生態(tài)環(huán)境和自然資源利用所帶來的效應(yīng)。

通過對(duì)淤改造地后的項(xiàng)目區(qū)域種植作物,農(nóng)作物的根系可以起到固定土壤的作用,農(nóng)作物可以阻隔部分降水,減小降水對(duì)地面的沖擊,減小地表徑流,從而減弱了土壤侵蝕。同時(shí)農(nóng)作物通過光合作用吸收二氧化碳放出氧氣的功能對(duì)局地生態(tài)系統(tǒng)及大氣的平衡具有重要意義。當(dāng)農(nóng)作物植被達(dá)到一定面積后便能改善小氣候,大面積農(nóng)作物蒸騰可導(dǎo)致降雨,減少區(qū)域水分流失,同時(shí)可以降低氣溫、降低風(fēng)速、提高地面濕度、減輕霜凍干旱危害等。種植作物對(duì)于項(xiàng)目區(qū)的防風(fēng)固沙將會(huì)產(chǎn)生極大的作用,使生態(tài)防護(hù)較之復(fù)墾以前更有規(guī)則、更有秩序。

通過淤改沿黃澇洼地,使得沿黃澇洼地土壤的通透性能好,腐殖活動(dòng)活躍,有效元素轉(zhuǎn)化吸收強(qiáng),病蟲害減少,利于作物生長、輪作,有效改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和水土保持,提高了區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和自然資源利用力度,發(fā)揮了生態(tài)綜合效益。本研究確定的淤改沿黃澇洼地的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo):森林覆蓋率;沙化土地比、土壤侵蝕比、地下水位變化、區(qū)域景觀美觀度。

淤改沿黃澇洼地整治工程的區(qū)域綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)及其三者組成的綜合效應(yīng)(圖1)。

圖1 黃河泥沙淤改沿黃澇洼地的區(qū)域綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)

4 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)德爾菲法,由相關(guān)部門專家參訂,最終確定各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重詳見表1。并在此基礎(chǔ)上確定了黃河澇洼地綜合整治評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及區(qū)間臨界值。

表1 沿黃澇洼地綜合整治評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)值

各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重形成了模糊綜合評(píng)價(jià)中的模糊子集A。結(jié)果如下:

第二級(jí)目標(biāo),經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境(B1-B3)對(duì)總目標(biāo)A的權(quán)重為:

單位土地面積純收入C1、人均GDP C2、農(nóng)村人均純收入C3對(duì)第二級(jí)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)B1的權(quán)重為:

土地利用率C4、灌溉面積率C5、人均耕地面積C6、供水能力C7對(duì)第二級(jí)指標(biāo)社會(huì)效應(yīng)B2的權(quán)重為:

森林覆蓋率C8、沙化土地比C9、土壤侵蝕比C10、水環(huán)境質(zhì)量C11、河道景觀美觀C12對(duì)第二級(jí)指標(biāo)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)B3的權(quán)重為:

A生態(tài)環(huán)境 =(0.3,0.2,0.2,0.2,0.1)

(1)淤改造地整治前的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià):按照模糊綜合評(píng)價(jià)的原則,套用相關(guān)公式進(jìn)行模糊計(jì)算,得到沿黃澇洼地淤改造整治工程實(shí)施前的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)評(píng)價(jià)、社會(huì)效應(yīng)評(píng)價(jià)、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)如下(評(píng)價(jià)結(jié)果):

(0 0 0.213 0.317 0.47)

得到個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)后,進(jìn)一步對(duì)澇洼地淤改造地進(jìn)行現(xiàn)狀模糊綜合評(píng)價(jià):

從計(jì)算結(jié)果可以看出:沿黃澇洼地整治工程實(shí)施前的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀為一般、社會(huì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)為一般、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)為很差,現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)為一般。因此,沿黃澇洼地的綜合整治與高效管理勢(shì)在必行。

(2)淤改造地整治后的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià):同樣地,利用公式對(duì)沿黃澇洼地經(jīng)過淤改綜合整治工程實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)評(píng)價(jià)、社會(huì)效應(yīng)評(píng)價(jià)、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)如下,在得到單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果后,對(duì)澇洼地的淤改造地綜合整治后的綜合效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果為:

從計(jì)算結(jié)果可以看出:經(jīng)過對(duì)澇洼地進(jìn)行淤改造地綜合整治后,澇洼地的綜合評(píng)價(jià)為較好。相對(duì)于整治前,對(duì)沿黃澇洼地進(jìn)行綜合整治具有較好的效應(yīng),整治后的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)均有較大的提高。

5 結(jié)論

由整治前綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果和淤改造地整治后的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果可以得出以下結(jié)論:

(1)通過對(duì)沿黃澇洼地的綜合效應(yīng)的評(píng)估,結(jié)果基本符合項(xiàng)目實(shí)施的目的,說明所建立的一系列經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系及其所包含的參評(píng)因素是合理的,此指標(biāo)體系可以用來評(píng)估其他澇洼地整治工程的實(shí)施對(duì)其所在項(xiàng)目區(qū)域產(chǎn)生的綜合效應(yīng)。

(2)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)法對(duì)澇洼地整治工程評(píng)估,可以發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目的實(shí)施給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益,給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了很大潛力。從結(jié)果中顯示出淤改澇洼地為社會(huì)創(chuàng)造了巨大財(cái)富,并且有效地改善了當(dāng)?shù)貐^(qū)域的生態(tài)環(huán)境。這說明對(duì)于淤改澇洼地的綜合效應(yīng)評(píng)估,模糊數(shù)學(xué)法是可信的且能正確并客觀評(píng)價(jià)工程對(duì)周邊區(qū)域的綜合效應(yīng)。模糊綜合評(píng)價(jià)法的結(jié)果可以為當(dāng)?shù)貪惩莸氐恼翁峁﹨⒄?并且也說明模糊數(shù)學(xué)法對(duì)沿黃澇洼地進(jìn)行淤改整治工程的評(píng)價(jià)具有參照性。

(3)黃河泥沙淤改造整治工程項(xiàng)目的實(shí)施給項(xiàng)目區(qū)及其周邊地區(qū),乃至整個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展和環(huán)境的改善都帶來了十分積極的影響。因此,本項(xiàng)目實(shí)施的成功也為其他沿黃澇洼地區(qū)的整治帶來典范作用,為其他地域的澇洼地整治改造工程提供了科學(xué)依據(jù)。

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