西大峪小流域綜合治理效益評(píng)價(jià)

曹 波 ，張 芳 ，王黎明 ，孫保平 ，王德成

（1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，水土保持與荒漠化防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；2.薊縣水務(wù)局水土保持工作站，天津薊縣301900）

小流域一般是指范圍比較小且完整而又獨(dú)立的自然集水區(qū)域。我國所指的小流域面積一般為10～30 km2[1]。水土保持學(xué)上，小流域一般是指一個(gè)完整的土壤侵蝕單元；水文學(xué)上把級(jí)別最高的支流稱為小流域；而在實(shí)際治理中，小流域往往指山丘區(qū)小流域[1]。

我國是世界上較早開展小流域治理的國家之一，早在20世紀(jì)50年代，就開始探索有關(guān)小流域的有效治理方法。在總結(jié)以往防治水土流失成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國于1980年提出了水土保持小流域綜合治理的思想，在全國范圍內(nèi)試點(diǎn)并推廣以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理的水土保持工作。20世紀(jì)末以來，我國實(shí)施了大規(guī)模的生態(tài)恢復(fù)工程，小流域綜合治理從此進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。

伴隨著小流域水土流失綜合治理實(shí)踐的不斷深入，我國一些學(xué)者對其治理模式、措施，尤其是效益評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了較為深入的研究。我國小流域治理共經(jīng)歷了4個(gè)階段：

（1）20世紀(jì)70年代，實(shí)行的是山水田林路的小流域綜合治理模式。1970年，我國制定了山水田林路的小流域綜合治理模式，即按照“水利成套，山林成片，田土成型，公路成網(wǎng)”的要求，進(jìn)行綜合治理[2]。

（2）20世紀(jì)90年代，流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合治理模式。流域生態(tài)系統(tǒng)是通過地理特征對流域進(jìn)行劃分，采用景觀生態(tài)學(xué)、區(qū)域生態(tài)學(xué)與全球生態(tài)學(xué)等宏觀生態(tài)學(xué)的方法，研究流域內(nèi)的結(jié)構(gòu)與功能[3]，而由流域生態(tài)系統(tǒng)和流域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互交織而成的復(fù)合系統(tǒng)稱為流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[4]。

（3）21世紀(jì)初，引入信息系統(tǒng)對小流域綜合治理進(jìn)行決策管理。流域管理信息系統(tǒng)以3S技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)流域管理的要求，應(yīng)具備流域資源信息管理、流域評(píng)價(jià)分析、流域土地規(guī)劃、流域治理效益分析、流域監(jiān)測、綜合信息管理等功能[4]，通過這些功能對小流域進(jìn)行綜合治理，規(guī)范流域管理工作，服務(wù)于水土保持建設(shè)，服務(wù)于科學(xué)研究，為政府決策與水土保持監(jiān)督執(zhí)法提供迅速可靠的依據(jù)。

（4）把流域作為能量循環(huán)體系來進(jìn)行綜合治理。流域既然是一個(gè)獨(dú)立的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，它就要維持系統(tǒng)的平衡，而流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的平衡實(shí)際上就是流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合、相互滲透的矛盾統(tǒng)一體，這個(gè)平衡是相對的，只有維護(hù)其物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞、價(jià)值增殖等各種平衡功能，才能促進(jìn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的進(jìn)化，實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)，因此，把流域作為一個(gè)能量循環(huán)體系來對其進(jìn)行綜合治理，就是維持了其自身系統(tǒng)的平衡。

為了對治理后的小流域進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，專家、學(xué)者們開始研究小流域綜合治理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以期更好地了解治理成效，為決策者提供依據(jù)。段文標(biāo)等[5]提出了由目標(biāo)層、類目指標(biāo)層、項(xiàng)目指標(biāo)層和指標(biāo)變量層構(gòu)成的層次分析法指標(biāo)體系，并通過逐層依次計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)值，最終得出小流域綜合治理可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)值，并對不同年度的石匣小流域可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)與分析?？梢钥隙?，小流域綜合治理可持續(xù)發(fā)展的著眼點(diǎn)，首先在于它是小流域多種功能的有機(jī)結(jié)合和綜合體現(xiàn)[6]。

1 研究地自然概況

西大峪小流域綜合治理工程位于天津市薊縣縣城北21 km的下營鎮(zhèn)境內(nèi)，津圍公路西側(cè)。地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°22′31″～117°22′37″，北緯40°10′54″～40°10′55″。流域東西長約5 km，南北最寬3.5 km。流域內(nèi)涉及下營鎮(zhèn)西大峪1個(gè)行政村9個(gè)自然村，總共268戶，近千口人。該流域?qū)俚蜕角鹆甑貛АＮ鞔笥×饔蚩偼恋孛娣e為10.87 km2。

西大峪小流域地處燕山南麓、薊縣北部山丘區(qū)，屬半濕潤半干旱地區(qū)，溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬春干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，年平均日照時(shí)數(shù)2 754.6 h，太陽輻射年總熱量為523.754 kJ/cm2，≥10℃的有效積溫為4153℃，無霜期195 d。年平均氣溫11.5℃，較全縣平均氣溫低。因春季雨水少，大風(fēng)多，蒸發(fā)量300～350mm，為同期降水量的6～7倍，幾乎年年發(fā)生春旱，在暖溫帶氣流的影響下，年平均降水692mm，并表現(xiàn)出降水集中且多暴雨的特征，其中夏季降水約占全年降水量的76.8%，暴雨降雨量一般可占總降水量的1/3～1/2，光熱資源豐富且雨熱同季，有利于植物生長。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 研究內(nèi)容

本研究主要以現(xiàn)有的小流域綜合治理研究為基礎(chǔ)，根據(jù)薊縣西大峪的地理位置，結(jié)合自然環(huán)境因子與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子調(diào)查，采用層次分析法，對小流域綜合治理工程進(jìn)行綜合效益評(píng)價(jià)。主要研究內(nèi)容包括：小流域內(nèi)植被調(diào)查，土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀含量及土壤含水量測定，社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況問卷調(diào)查；小流域綜合治理工程生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益指數(shù)計(jì)算與評(píng)價(jià)；小流域綜合治理工程綜合效益指數(shù)計(jì)算與評(píng)價(jià)。

2.2 研究方法

本研究采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）對小流域綜合治理效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，它是將決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法[7]，是一種層次權(quán)重決策分析方法。通過層次分析法得出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，對不同量綱的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，使其具有可比性，然后通過各自的權(quán)重計(jì)算出效益指數(shù)，對小流域綜合治理進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 指標(biāo)體系

通過小流域統(tǒng)計(jì)分析與調(diào)查，并結(jié)合其他社會(huì)科學(xué)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，采用層次分析法，劃分了目標(biāo)層（A）、準(zhǔn)則層（B）、指標(biāo)層（C）和措施層（D）4個(gè)層次，其中，指標(biāo)層（C）共確定了16個(gè)指標(biāo)，措施層（D）主要采取了具有攔蓄水功能的塘壩、谷坊壩和水窖3項(xiàng)；同層因子間進(jìn)行比較和判斷，上層因子支配下層因子，下層因子是上層因子的體現(xiàn)。層次模型如圖1所示。

層次模型建成之后，各層因子的隸屬關(guān)系均確定，就可在各層因子中兩兩進(jìn)行比較，構(gòu)造出比較判斷矩陣，并引入合適的標(biāo)度（表1）將判斷定量化，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算即可計(jì)算出最低層相對于最高總目標(biāo)相對優(yōu)劣的排序權(quán)值[8-10]。

表1 標(biāo)度及含義

3 結(jié)果與分析

本研究邀請10位專家打分，通過專家的一致意見，構(gòu)建了層次分析體系的判斷矩陣（表2～5）。

經(jīng)過數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理與計(jì)算，得出各自的權(quán)重，然后再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)比率≤0.1，說明一致性較好。

經(jīng)過計(jì)算得出，小流域內(nèi)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的權(quán)重均為0.43，而社會(huì)效益的權(quán)重僅為0.14（表2），可見，生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益在小流域綜合效益中占據(jù)優(yōu)勢地位。

表2 判斷矩陣及權(quán)重Ⅰ

從表3可以看出，在生態(tài)效益指標(biāo)層中，C1～C6指標(biāo)的權(quán)重排序?yàn)椋篊2＞C1＞C3＞C4＞C5＞C6。

在社會(huì)效益指標(biāo)層中，5個(gè)指標(biāo)的權(quán)重排序?yàn)椋篊7＞C8＞C9＞C10＞C11（表4）。

表3 判斷矩陣及權(quán)重Ⅱ

表4 判斷矩陣及權(quán)重Ⅲ

由表5可知，在經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)層中，5項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重排序?yàn)椋篊13＞C12＞C14＞C15＞C16。

表5 判斷矩陣及權(quán)重Ⅳ

小流域綜合治理指標(biāo)的實(shí)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)列于表6～8。

表6 生態(tài)效益指標(biāo)實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值

表7 社會(huì)效益指標(biāo)實(shí)測值及標(biāo)準(zhǔn)值

表8 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)實(shí)測值及標(biāo)準(zhǔn)值

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的單位不同，數(shù)量間差異較大，無法比較，所以在分析前要對各項(xiàng)指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其落在一個(gè)統(tǒng)一的區(qū)間內(nèi)，便于進(jìn)行比較。利用表6～8中各類指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值及所求出的對應(yīng)權(quán)重，分別計(jì)算出2004—2010年7 a的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益評(píng)價(jià)指數(shù)，并得出綜合效益評(píng)價(jià)指數(shù)（表9）。

表9 綜合效益評(píng)價(jià)指數(shù)

通過比較不同時(shí)間段流域綜合效益評(píng)價(jià)指數(shù)的高低，來判斷流域在不同時(shí)間段生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部效益的變化，從而達(dá)到綜合計(jì)量和評(píng)價(jià)小流域綜合治理效益的目的。

效益指數(shù)代表了流域治理效益的優(yōu)劣程度。應(yīng)用層次分析法對小流域綜合治理效益評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示，通過7 a的治理工作，流域治理綜合效益有了明顯的提高。2004年綜合效益評(píng)價(jià)指數(shù)為 0.43，2010年為 0.60，比 2004年增加了39.5%。從三大效益評(píng)價(jià)結(jié)果看，生態(tài)效益提高最為明顯，經(jīng)濟(jì)效益次之，社會(huì)效益提高較慢，僅提高了16.2%。

4 結(jié)論

本研究通過層次分析法分別計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，得出生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及綜合效益評(píng)價(jià)指數(shù)，對西大峪小流域7 a的綜合治理效益進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。

4.1 生態(tài)效益

小流域綜合治理工程產(chǎn)生的生態(tài)效益顯著。計(jì)算結(jié)果顯示，2010年的生態(tài)效益評(píng)價(jià)指數(shù)為0.51，比2004年（0.30）增加了70%，說明經(jīng)過7 a的研究、示范與綜合治理，有效地控制了流域內(nèi)的水土流失，使小流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境得到了明顯的改善。

林草覆蓋率由治理前的11%提高到2010年的50%，提高了約3.5倍。土壤侵蝕模數(shù)由治理前2 230 t/（hm2·a）下降到2010年的1280 t/（hm2·a），降低了950 t/（hm2·a），治理前的侵蝕程度為輕度，但已經(jīng)很接近中度，非常不穩(wěn)定，水土流失嚴(yán)重；治理后，雖然也為輕度，但是很穩(wěn)定，而且可能發(fā)生的潛在水土流失得到了治理。水土保持總治理度得到了大幅度提升，由治理前的不足60%達(dá)到了現(xiàn)有的98%，說明小流域內(nèi)的水土保持工程措施與植物措施發(fā)揮效益顯著。牲畜圈養(yǎng)率在2010年達(dá)到99%，基本上全部實(shí)現(xiàn)圈養(yǎng)，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，減少了水土流失。土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著綜合治理措施的實(shí)施，不斷提高，比治理前提高了5倍，達(dá)0.06mg/kg。土壤含水量呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，這主要是由于小流域治理后期，人工擾動(dòng)造成土壤含水量下降，比2004年下降了44%。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

小流域綜合治理后，2010年經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)為0.74，比治理前提高了25.4%，成效顯著。治理后，收入結(jié)構(gòu)多樣化，打工經(jīng)商的收入比例正逐漸增大，2010年農(nóng)民人均純收入比2004年翻了1番，達(dá)到了2 500元；農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增長迅速，2005年為流域經(jīng)濟(jì)增長的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，增幅達(dá)30%，之后，以平均每年3%的速度遞增，截至2010年，小流域農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)到169萬元，比治理前提高了69%；投入產(chǎn)出比由最初的持平狀態(tài)，降低到了2010年的0.70，降低了25百分點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了低投入，高回報(bào)；流域勞動(dòng)生產(chǎn)率比2004年提高了30%，由于隨著小流域綜合治理措施的不斷開展，徹底解放了勞動(dòng)生產(chǎn)力，導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率的直線上升；土地生產(chǎn)率比治理前提高了75%。

4.3 社會(huì)效益

小流域綜合治理提高了當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)效益，治理后，小流域社會(huì)效益指數(shù)為0.43，比治理前提高了16.2%。治理后小流域內(nèi)的恩格爾系數(shù)降低了26百分點(diǎn)，由治理前的溫飽水平達(dá)到了現(xiàn)在的相對富裕水平；教育水平比治理前提高了1倍；農(nóng)產(chǎn)品商品率比治理前提高了6百分點(diǎn)，這是由于流域內(nèi)的勞動(dòng)生產(chǎn)率與土地生產(chǎn)率共同提高導(dǎo)致的；基礎(chǔ)設(shè)施增長率提高了2百分點(diǎn)；小流域治理7 a來，不僅改善了生態(tài)環(huán)境，而且提高了人民的環(huán)保意識(shí)，治理后比治理前提高了1倍。

4.4 綜合效益

小流域綜合治理后，綜合效益指數(shù)為0.60，比治理前提高了39.5%，可見，小流域綜合治理7 a來的綜合效益顯著，由生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的成效共同導(dǎo)致了綜合效益的提升。

總之，西大峪小流域經(jīng)過7 a的治理，建立了完善的水土保持生態(tài)治理體系，使流域內(nèi)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，為其他小流域的治理提供了示范推廣經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整，農(nóng)民環(huán)保意識(shí)得到了提高，新農(nóng)村建設(shè)的步伐得到了加快，從而促使了經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，為當(dāng)?shù)匦×饔蚓C合治理工程及京津風(fēng)沙源治理工程的成果鞏固提供了科學(xué)有力的決策依據(jù)。

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