廣東省小流域綜合治理效益的定量評價(jià)
——以清遠(yuǎn)市瑤安小流域?yàn)槔?/h1>
2016-10-10 03:12:49鄭國權(quán)楊憲杰溫美麗宮清華
水土保持通報(bào) 2016年4期
鄭國權(quán), 楊憲杰, 溫美麗, 宮清華, 楊 龍, 田 甜
(1.廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510635;2.廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實(shí)驗(yàn)室 廣州地理研究所, 廣東 廣州 510070)
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廣東省小流域綜合治理效益的定量評價(jià)
——以清遠(yuǎn)市瑤安小流域?yàn)槔?/p>
鄭國權(quán)1, 楊憲杰1, 溫美麗2, 宮清華2, 楊 龍2, 田 甜1
(1.廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510635;2.廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實(shí)驗(yàn)室 廣州地理研究所, 廣東 廣州 510070)
[目的] 以廣東省清遠(yuǎn)市瑤安小流域?yàn)槔?，對廣東省小流域綜合治理的效益進(jìn)行定量評價(jià)，為該省小流域綜合治理和效益評價(jià)工作提供借鑒和依據(jù)。 [方法] 根據(jù)廣東省小流域的災(zāi)害特點(diǎn)和治理目標(biāo)及瑤安小流域的實(shí)際情況，利用層次分析法確立防洪減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等4個(gè)效益類型，選擇21個(gè)具有代表性的評價(jià)指標(biāo)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后利用模糊數(shù)學(xué)綜合評判法構(gòu)建小流域綜合治理效益評價(jià)模型。 [結(jié)果] (1) 構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)方法能較為全面地反映小流域治理的綜合效益，適合廣東省使用。 (2) 2007—2013年瑤安小流域的綜合效益和4個(gè)單項(xiàng)效益均有不同程度的提高，其中防災(zāi)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。 [結(jié)論] 提出的效益評價(jià)指標(biāo)體系和方法在廣東省是實(shí)用可行的。綜合治理后瑤安小流域防災(zāi)減災(zāi)能力得到顯著提高，水土流失狀況得到改善。
小流域; 水土保持綜合治理; 效益定量評價(jià); 廣東省
文獻(xiàn)參數(shù)： 鄭國權(quán), 楊憲杰, 溫美麗, 等.廣東省小流域綜合治理效益的定量評價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(4)：237-243.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.042
廣泛分布于廣東省大江大河及其支流山區(qū)的小流域，因其特殊的地質(zhì)環(huán)境條件和高溫多雨的氣候條件，加上防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等問題，導(dǎo)致小流域地區(qū)不斷出現(xiàn)山洪、滑坡泥石流災(zāi)害及水土流失危害。廣東省自20世紀(jì)80年代開展小流域地區(qū)水土流失治理及災(zāi)害防治方面的不斷探索和實(shí)踐，使得東江、韓江和北江流域中上游地區(qū)的水土流失得到有效治理[1]。但針對丘陵山區(qū)山洪及其引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害和水土流失的防治工程缺乏較系統(tǒng)和完整的防治，遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，災(zāi)害仍時(shí)有發(fā)生，如2006年6月18日連州市暴發(fā)突發(fā)性特大山洪，造成瑤安、三水等4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，損失達(dá)1.7億元；2007年6月7日，連州瑤安鄉(xiāng)再次暴發(fā)特大山洪，造成直接經(jīng)濟(jì)損失8.244×107元；2次洪水共有4人被洪水奪去生命。2008年廣東省發(fā)改委啟動清遠(yuǎn)連州瑤安兩條小流域的綜合治理試點(diǎn)工作，以期為廣東省山區(qū)小流域綜合治理探索經(jīng)驗(yàn)。在瑤安小流域試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同年廣東省完成《廣東省小流域綜合治理規(guī)劃》編制導(dǎo)則，將“安全、生態(tài)、發(fā)展、和諧”確定為廣東小流域綜合治理的總體目標(biāo)，小流域治理工作開始由單項(xiàng)治理轉(zhuǎn)向流域系統(tǒng)治理[2]。在《廣東省小流域綜合治理工程規(guī)劃(2011—2020年)》中提出，未來10 a廣東將投入96億元綜合治理500條小流域，主要分布在粵東、粵西和粵北山區(qū)。該省各地陸續(xù)啟動小流域綜合治理項(xiàng)目，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2013年廣東已經(jīng)治理小流域163條。各地的治理工程取得一定的治理成效，如何科學(xué)、客觀地評價(jià)小流域綜合治理的效益，已成為當(dāng)前工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)?？茖W(xué)、客觀、合理地評價(jià)小流域綜合治理的效益，既反映治理措施對環(huán)境質(zhì)量的改善，又客觀鑒定治理活動對生態(tài)安全、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)宏觀發(fā)展的提升意義，也有助于檢驗(yàn)治理規(guī)劃和方法的適用性、治理措施的有效性和可靠性。更為重要地是，開展效益評價(jià)研究可總結(jié)現(xiàn)有治理模式的經(jīng)驗(yàn)，對未來長期的小流域綜合治理具有科學(xué)指導(dǎo)，將進(jìn)一步促進(jìn)規(guī)劃決策的科學(xué)化、治理實(shí)施的規(guī)范化并不斷提升小流域治理水平，因此小流域綜合效益評價(jià)是小流域治理工作中不可或缺的組成部分。
小流域治理綜合效益分析評價(jià)是是通過科學(xué)分析小流域現(xiàn)狀特征、小流域治理措施、和小流域治理的目標(biāo)要求等，建立衡量小流域治理成效的綜合評價(jià)體系。通過檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在小流域綜合治理效益評價(jià)過程中所采用的方法主要有定性評價(jià)和定量評價(jià)兩種，總體發(fā)展趨勢為:從過去以定性為主的單因素、單目標(biāo)評價(jià)，逐步演化到多因素、多功能和多指標(biāo)的綜合定量評價(jià)。定性評價(jià)主要是對小流域治理前后的各個(gè)效益指標(biāo)進(jìn)行簡單的對比分析，以評分或指數(shù)為評價(jià)尺度而進(jìn)行的評價(jià)。許多學(xué)者采用定性分析[3]，但定性評價(jià)無法獲得一個(gè)綜合效益值，不利于相關(guān)部門決策[4]。定量評價(jià)是一種通過數(shù)值形式的指標(biāo)體系，以計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)的一種評價(jià)方法。在當(dāng)前應(yīng)用較多的綜合定量評價(jià)方法有加權(quán)或加乘綜合指數(shù)法[5]、關(guān)聯(lián)度分析法[5]、層次分析法[6-8]、主成分分析法[7]、、模糊綜合評判方法[9]等。部分學(xué)者則將定性分析與定量分析結(jié)合起來進(jìn)行評價(jià)，也有少數(shù)學(xué)者將幾種定量評價(jià)方法綜合起來使用[5-8]。對于效益，多數(shù)學(xué)者[6-7,10]強(qiáng)調(diào)以生態(tài)效益為首要評價(jià)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益位居其次。也有少數(shù)學(xué)者[10]強(qiáng)調(diào)為提高治理區(qū)農(nóng)民的參與積極性，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)效益為首要指標(biāo)。還有部分學(xué)者將生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會效益的各個(gè)指標(biāo)均進(jìn)行貨幣價(jià)值的估算，通過靜態(tài)分析法[11-12]或納入國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)[13]，實(shí)現(xiàn)綜合效益的經(jīng)濟(jì)評估。但因缺乏統(tǒng)一的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)體系和評價(jià)方法，不同研究者的評價(jià)結(jié)果都不具備普適性和可比性。為此，本研究從廣東省小流域治理的目標(biāo)、流程和策略出發(fā)，通過深入分析小流域廣東省小流域的特征、小流域治理措施和取得的成效，考慮到《廣東省小流域綜合治理規(guī)劃導(dǎo)則》是該省小流域綜合治理的實(shí)踐指導(dǎo)，治理措施體系比較全面，基本能覆蓋該省的主要情況，因此以上述規(guī)劃導(dǎo)則為基準(zhǔn)，篩選具有代表性和可操作性的評價(jià)指標(biāo)體系，探索采用模糊綜合評判方法，建立廣東省小流域綜合治理效益評價(jià)方法。連州瑤安小流域是廣東省小流域綜合治理的試點(diǎn)工程，也是已完成治理工程并準(zhǔn)備驗(yàn)收的為數(shù)不多的幾個(gè)小流域之一，資料比較完整，效益評價(jià)非常迫切，因此以瑤安小流域的綜合治理實(shí)踐為例，檢驗(yàn)指標(biāo)體系和評價(jià)方法的可行性和適應(yīng)性，以期為廣東省小流域綜合治理和效益評價(jià)工作提供借鑒和依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
廣東省在地貌上從北到南形成山地、丘陵、臺地、平原等類型，地勢逐級遞向南海傾斜，其中以山地丘陵為主，山地和丘陵面積占該省總面積62%，小流域地區(qū)自然環(huán)境好，植被覆蓋率高。因高溫多雨的氣候環(huán)境和小流域獨(dú)特的山區(qū)地質(zhì)環(huán)境，以及坡地開發(fā)等人為活動影響，使得小流域地區(qū)面臨洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、水土流失等問題，廣東省針對以上問題，自2008年開始開展小流域綜合治理工作?，幇残×饔蛭挥谇暹h(yuǎn)市連州北部山區(qū)，包括瑤安鄉(xiāng)及三水鄉(xiāng)部分區(qū)域，流域面積274.82 km2。流域內(nèi)地形以低中山、低山、丘陵為主。地勢北高南低，水系發(fā)育，形成的水系蜿蜒曲折，區(qū)內(nèi)主要3條支流自西向東分別為長合水、小滾水和帶田水，呈扇形分布，流向自北向南，并最終匯流于瑤安鄉(xiāng)。該區(qū)山陡坡峭，河谷切割較深，區(qū)內(nèi)工程巖組以寒武系砂頁巖、白堊系砂礫巖、燕山期花崗巖為主，大部分山體基巖裸露，坡積覆蓋層較薄，水土流失輕微—中等。近年來，由于該流域上游森林過度開發(fā)等原因，水土流失嚴(yán)重，河道泥沙淤積，使河道調(diào)洪排洪能力降低，且流域內(nèi)的水利設(shè)施老化，鄉(xiāng)村堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)低，水利設(shè)施不配套，洪澇災(zāi)害嚴(yán)重。針對瑤安小流域的水土流失和災(zāi)害問題，自2007年以來廣東省水利廳通過村莊、農(nóng)田防護(hù)、攔砂壩、格柵壩、河道整治清淤等多種形式進(jìn)行防洪工程開展小流域綜合治理試點(diǎn)[14-15]，使區(qū)域的防洪減災(zāi)能力得到顯著提升，流域生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。
2 評價(jià)過程
2.1評價(jià)技術(shù)路線
廣東省小流域綜合治理的目的是解決流域內(nèi)存在的洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、水土流失、人居環(huán)境惡化等問題。本研究考慮到小流域治理效益評價(jià)具有影響因素不確定性的特點(diǎn)，是一個(gè)涉及社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)等多目標(biāo)、多層次極其復(fù)雜的系統(tǒng)過程，而且評價(jià)指標(biāo)還存在內(nèi)涵模糊、關(guān)系復(fù)雜、層次不清晰等問題。模糊綜合評價(jià)法以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，對概念無明顯分界線且受到多種因素制約的事物進(jìn)行綜合評價(jià)。模糊綜合評價(jià)法能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合解決各種非確定性的問題，且結(jié)果清晰，對多因素、多層次的復(fù)雜問題評判效果比較好。因此，廣東省小流域綜合治理的效益評價(jià)采用模糊綜合評價(jià)法，通過模糊數(shù)學(xué)運(yùn)算得出的定量評價(jià)結(jié)果，可以為相關(guān)部門正確決策提供科學(xué)依據(jù)。故本研究決定運(yùn)用層次分析法與模糊綜合評判相結(jié)合的方法進(jìn)行小流域綜合治理效益綜合評價(jià)，以層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，將其用于模糊綜合評判中，從而使評價(jià)結(jié)果更客觀、更準(zhǔn)確。本研究以小流域綜合治理目的為著力點(diǎn)，以粵北山區(qū)的清遠(yuǎn)市連州瑤安小流域?yàn)榈湫蛥^(qū)域，對小流域綜合治理工程的綜合效益進(jìn)行全面、科學(xué)的評價(jià)。評價(jià)流程為： (1) 通過對小流域地區(qū)開展野外和資料調(diào)查，甄別廣東省小流域的特點(diǎn)、問題和治理重點(diǎn)，然后結(jié)合文獻(xiàn)綜述開展研究方法和指標(biāo)體系的對比研究，初步擬定了研究方法和評價(jià)指標(biāo)體系。 (2) 對廣東該省小流域進(jìn)行摸查，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)法建立較為完善、科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)體系。(3) 利用專家咨詢和層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。(4) 對瑤安小流域進(jìn)行野外和工程施工資料調(diào)研，統(tǒng)計(jì)小流域綜合治理效益評價(jià)的指標(biāo)現(xiàn)狀值，并依據(jù)規(guī)劃資料和專家咨詢法確定指標(biāo)理想值，將指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化處理。 (5) 在文獻(xiàn)綜述基礎(chǔ)上，總結(jié)目前在小流域綜合治理效益研究中采用評判方法的和適用性，選擇模糊綜合評判法作為小流域綜合評價(jià)的評價(jià)方法，并對瑤安小流域展開綜合評價(jià)，為廣東省小流域綜合治理決策提供參考。
2.2評價(jià)指標(biāo)體系的建立
小流域綜合治理是一項(xiàng)復(fù)雜的生態(tài)工程，涉及到自然、經(jīng)濟(jì)、社會和人文等一系列的因素[16]。在廣東省的小流域綜合治理工程規(guī)劃中，為了覆蓋該省的主要小流域類型，將治理小流域的面積從國標(biāo)的50 km2提高到200 km2，治理對象為山洪災(zāi)害和水土流失綜合治理，治理措施包括防洪工程、地質(zhì)災(zāi)害防治工程、水土流失防治工程、人居環(huán)境整治等類型。在這些小流域中，面臨的一個(gè)重大問題就是山洪災(zāi)害，因此“安全、生態(tài)、發(fā)展、和諧”做為廣東小流域綜合治理的總體目標(biāo)，而安全也是排在目標(biāo)的首位。因此本研究的效益評價(jià)從防洪減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等4個(gè)方面進(jìn)行綜合評價(jià)。在評價(jià)指標(biāo)選擇時(shí)既考慮清遠(yuǎn)瑤安小流域自身區(qū)域環(huán)境特征和主要治理工程和治理對象，也分析該省小流域的現(xiàn)狀、綜合規(guī)劃和治理工程措施，確立了指標(biāo)篩選的5大原則：科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、通用可比性、主效益和直接效益，通過參照國標(biāo)法、文獻(xiàn)頻數(shù)法、實(shí)例選取法、理論推導(dǎo)法、專家選取法等5種方法的綜合，經(jīng)歷由下而上、由上而下等3輪篩選，最終確定2級共21個(gè)小流域綜合治理效益評價(jià)指標(biāo)體系(表1)?，幇残×饔虻闹笜?biāo)數(shù)值來自清遠(yuǎn)連州市公開的統(tǒng)計(jì)資料、項(xiàng)目可研和初設(shè)報(bào)告及水務(wù)局填報(bào)資料。
2.3評價(jià)方法計(jì)算
根據(jù)小流域綜合治理的特點(diǎn)和前人的研究成果[9,16]，運(yùn)用層次分析法與模糊綜合評判相結(jié)合的方法進(jìn)行小流域綜合治理效益綜合評價(jià)。
2.3.1權(quán)重的確定權(quán)值的確定就是一種對于不同評價(jià)因子重要程度的分析過程。利用層次分析法確定評估因子的權(quán)值。層次分析法確定權(quán)重的基本過程是：首先,以小流域治理綜合效益為總目標(biāo)，分析影響目標(biāo)的各個(gè)因素，并把各個(gè)因子按照相互之間存在的支配關(guān)系建立層次結(jié)構(gòu)模型(表2)，將評價(jià)的要素劃分為3個(gè)層次，分別為第一層次為綜合效益評價(jià)層(即總目標(biāo)層A)；第二層包括防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益4個(gè)子體系(即綜合評價(jià)層B)；第三層次為各子體系具體的評價(jià)指標(biāo)(即指標(biāo)層C)。然后，采用專家咨詢打分法，構(gòu)造判斷矩陣，邀請5位專家對指標(biāo)體系開展相對于上一層評價(jià)目標(biāo)的重要性程度的兩兩比較打分，打分標(biāo)準(zhǔn)采用1～9標(biāo)度法(表2)，并取打分結(jié)果平均值，構(gòu)造判斷矩陣(因篇幅限制,判斷矩陣略)，第三，按照層次分析法的基本原理，對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，利用特征根法將判斷矩陣進(jìn)行層次排序，求得判斷矩陣的最大特征值及對應(yīng)的特征向量，并將特征向量進(jìn)行歸一化后即得評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，本研究的各個(gè)因子的權(quán)重值計(jì)算結(jié)果詳見表3—4。
表2 1-9標(biāo)度法判斷矩陣標(biāo)度及含義
表3 瑤安小流域治理效益評價(jià)指標(biāo)的現(xiàn)狀值、標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重
2.3.2效益評價(jià)指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)化對小流域綜合治理效益的評價(jià)首先要對各評價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣狀況進(jìn)行評價(jià)，由于各評價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣具有模糊性和連續(xù)性，因此，本文利用模糊數(shù)學(xué)原理，建立治理效益與指標(biāo)體系的具有連續(xù)性質(zhì)的隸屬函數(shù)，并從因子與效益之間的正負(fù)性，確定隸屬度函數(shù)分布的升降性。隸屬度函數(shù)實(shí)際上是評價(jià)指標(biāo)與治理效益之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式，由于評價(jià)指標(biāo)單位、量綱各不相同，因此，各個(gè)指標(biāo)的實(shí)際觀測值不能直接相加，必須首先通過隸屬函數(shù)將其無量綱化，轉(zhuǎn)化為小流域治理效益評價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。本文根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)和對效益評價(jià)指標(biāo)性質(zhì)的分析，本研究采用升降半梯型隸屬函數(shù)。
(1) 升半梯形函數(shù)。這類函數(shù)表達(dá)的是在一定范圍內(nèi)評價(jià)因素指標(biāo)值與治理效益之間呈正相關(guān)，低于或高于此范圍評價(jià)指標(biāo)值的變化對治理效益的影響很小。屬于這類函數(shù)的評價(jià)因素包括：C1農(nóng)田防洪能力，C2村莊防洪能力，C3堤圍防洪能力，C4人口防護(hù)比例(%)，C5耕地防護(hù)比例(%)，C6林草覆蓋率(%)，C7水土流失治理率(%)，C10人均GDP(元/人)，C11土地產(chǎn)出率(萬元/km2)，C12人均純收入(元/人·a)，C13糧食單產(chǎn)(t/hm2)，C14災(zāi)害防護(hù)率(%)，C15灌溉保證率(%)，C16水田占耕地比例(%)，C17水利設(shè)施用地比例(%)，C18人均耕地面積(hm2/人)，C19土地利用率(%)，C20水利技術(shù)人口比例(%)。隸屬函數(shù)表達(dá)式為：
式中：x——指標(biāo)的實(shí)際值；a，b——評價(jià)指標(biāo)的上限和下限即基準(zhǔn)值和理想值。理想值為小流域綜合治理應(yīng)達(dá)到的理想水平，基準(zhǔn)值為小流域治理前的基準(zhǔn)水平。
(2) 降半梯形函數(shù)。這類函數(shù)表達(dá)的是在一定范圍內(nèi)評價(jià)因素指標(biāo)值與治理效益之間呈負(fù)相關(guān)，低于或高于此范圍評價(jià)指標(biāo)值的變化對治理效益的影響很小。其中C8水土流失面積比例(%)、C9侵蝕模數(shù)t/(km2·a)和C21恩格爾系數(shù)采用降半梯形標(biāo)準(zhǔn)化類型，其函數(shù)表達(dá)式為：
本研究綜合考慮廣東省小流域治理的現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，將理想值確定方法采用目標(biāo)值法、摸底調(diào)查、專家咨詢法相結(jié)合的方法進(jìn)行。 ① 目標(biāo)值法。結(jié)合小流域綜合治理規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃，在分析小流域治理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，參考水利部頒發(fā)的開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目和生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等規(guī)范文件，確定指標(biāo)理想值； ② 摸底調(diào)查法。將廣東省的小流域進(jìn)行了小流域治理效益指標(biāo)的現(xiàn)狀調(diào)查，基本摸清該省各小流域的小流域治理效益情況，參考省內(nèi)先進(jìn)水平，指導(dǎo)確定指標(biāo)基準(zhǔn)值和理想值； ③ 專家咨詢法。選擇熟悉小流域發(fā)展現(xiàn)狀和小流域治理狀況的專家，提供相關(guān)材料，咨詢確定指標(biāo)基準(zhǔn)值和理想值。
根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算瑤安小流域綜合治理效益評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值，按照如上所述標(biāo)準(zhǔn)值確定方法，計(jì)算各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)際值和標(biāo)準(zhǔn)化值詳見表3。
2.3.3效益評價(jià)值的計(jì)算根據(jù)上述各層次指標(biāo)權(quán)重和各評價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，運(yùn)用模糊綜合評價(jià)的基本模型對治理前后的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、防災(zāi)減實(shí)和水保生態(tài)效益和綜合效益進(jìn)行模糊評價(jià)，將評價(jià)結(jié)果乘以100轉(zhuǎn)換為百分制(表4)。模型表達(dá)式為：
p=Mi·Ri
式中：Mi——C層中對應(yīng)于防災(zāi)減實(shí)和水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量； Ri——C層防災(zāi)減實(shí)和水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的單因素評價(jià)矩陣。
表4 瑤安小流域治理效益評價(jià)結(jié)果
3 結(jié)果與分析
為了使評價(jià)結(jié)果等級化，將防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和綜合效益評價(jià)結(jié)果按百分制得分劃分為5個(gè)等級(表5)?，幇残×饔蛑卫硇б嬖u價(jià)等級劃分結(jié)果詳見表6。
根據(jù)計(jì)算和評價(jià)結(jié)果(表4，6)，2007—2013年瑤安小流域的防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都有了不同程度的提高。在綜合治理工程實(shí)施前瑤安小流域的防災(zāi)效益為極差，水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)和社會效益評價(jià)分值均較低，屬于“中等”，綜合效益為“差”等，嚴(yán)重威脅流域的生態(tài)和人居安全，極大制約流域的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展；而小流域綜合治理工程完成后，治理工程中的防洪工程實(shí)施起到了較好的安全防護(hù)和蓄水減沙效果，因此防災(zāi)減災(zāi)效益得到極大提高，經(jīng)濟(jì)效益、水保生態(tài)效益也顯著提高，綜合效益顯著提高到“良好”等級。這與實(shí)地調(diào)查所得結(jié)果是吻合的。2008年瑤安小流域被列入廣東省小流域綜合治理省級試點(diǎn)，2011年完工后，工程效益日益凸顯。據(jù)南方日報(bào)[17]2013年8月，受臺風(fēng)“尤特”和“潭美”影響，連州市發(fā)生兩次大洪水，該市受災(zāi)人口12.69萬人；農(nóng)作物受災(zāi)面積4 440.6 hm2，倒塌房屋106間，全市因洪澇災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失2.181 3億元。而地處暴雨中心的瑤安鄉(xiāng)小流域內(nèi)(8月15—18日三水鄉(xiāng)降雨量為378.1 mm，8月22日8時(shí)至24日14時(shí)三水茶坪站降雨量287 mm)，在這兩次特大暴雨中沒有任何損失，沿岸群眾、村莊和農(nóng)田都安然無恙，無一人傷亡。
表5 小流域治理效益評價(jià)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)
表6 瑤安小流域治理效益評價(jià)等級劃分
根據(jù)表3—4和表6，各效益等級的提高，表現(xiàn)在其下各個(gè)指標(biāo)的變化。如防災(zāi)減災(zāi)效益值2013年為69，比2007年的19增加了263%，主要體現(xiàn)在農(nóng)田、村莊防護(hù)能力由5年一遇提高到10年一遇；堤圍防護(hù)提高到20年一遇；人口防護(hù)比例從21.9%提高到42.15%；耕地防護(hù)比例由61%提高到86%。水保生態(tài)效益值2013年為68，比2007年的46增加了48%，表現(xiàn)在水土流失治理率由51%提高到87%；水土流失面積比例小幅減少，而林草覆蓋率也有小幅提升。經(jīng)濟(jì)效益值2013年為76，比2007年的42增加了81%，人均年純收入由2 800元增加到3 900元，提高1100元；人均GDP增加400元，災(zāi)害防護(hù)率由73.84%提高到98.57%。社會效益值2013年為68，比2007年的59增加了15%；主要是水利技術(shù)人口比例得到大幅提升，土地利用率和水利設(shè)施用地比例、水田比例均有一定程度增加。而各效益提高的整體表現(xiàn)為，綜合效益值2013年為69，比2007年的31增加了122%。
在瑤安小流域綜合治理效益的評價(jià)指標(biāo)中，通過權(quán)重的計(jì)算(表3)可以看出,災(zāi)害防護(hù)率和人口防護(hù)比例的權(quán)重最高，對綜合治理效益的貢獻(xiàn)最大；其次是水土流失治理率、村莊防洪能力、侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率。4大效益中，防災(zāi)減災(zāi)效益和水保生態(tài)效益的權(quán)重也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于經(jīng)濟(jì)和社會效益，這充分說明瑤安小流域治理工程主要通過提高防災(zāi)減災(zāi)能力和水土流失治理來發(fā)揮綜合效益，因此雖然大量定量評價(jià)主要圍繞生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會等3個(gè)效益進(jìn)行評價(jià)[6-7,10]，但本研究效益評價(jià)增加了防災(zāi)減災(zāi)效益，因?yàn)檫@與廣東省小流域面臨的主要是災(zāi)害問題，而綜合治理的主要目標(biāo)是安全與生態(tài)，瑤安的實(shí)際情況，就是廣東的一個(gè)典型。在國標(biāo)2008中小流域水土保持綜合治理效益中也包含4部分：調(diào)水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，社會效益中包含減輕自然災(zāi)害(包括洪澇災(zāi)害、泥沙危害和滑坡泥石流的危害)，如于泳[18]，張文普[19]按國標(biāo)方法計(jì)算生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，但社會效益基本只有文字表述，無法獲得小流域總體效益結(jié)果，不同小流域的效益結(jié)果也無法進(jìn)行比較。有學(xué)者嘗試將各指標(biāo)量化成經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但一些無法量化的生態(tài)指標(biāo)如土壤侵蝕模數(shù)和植被覆蓋度就只能剔除，不能參與綜合評價(jià)[12]。而模糊綜合法很好地解決了不同類型指標(biāo)的量化問題，指標(biāo)種類更加全面，評價(jià)結(jié)果非常直觀，由于采用統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不同小流域的評價(jià)結(jié)果還可以進(jìn)行對比研究。
4 結(jié) 論
本研究針對廣東省小流域的災(zāi)害特點(diǎn)和治理目標(biāo)，將專家經(jīng)驗(yàn)法、層次分析法和模糊綜合評價(jià)法有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建包括21個(gè)指標(biāo)的評價(jià)體系，涵蓋了防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的4個(gè)方面，能較為全面地反映廣東省小流域水土保持的綜合效益，具有一定的區(qū)域適宜性；選取的指標(biāo)大部分可以定量且能在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取，盡可能減少需要估算的指標(biāo)，避免由不同人員估算產(chǎn)生的隨機(jī)誤差。
通過對瑤安小流域進(jìn)行綜合治理效益的評價(jià)，可以看出，流域綜合治理之后，防災(zāi)減災(zāi)能力得到了顯著的改善，有效提高了居民和村莊的防護(hù)等級，減少了災(zāi)害損失，同時(shí)改善了水土流失狀況，適當(dāng)提高了土地資源利用率，增加了糧食產(chǎn)量，增加群眾的經(jīng)濟(jì)收入，提高了經(jīng)濟(jì)和社會效益，這與當(dāng)?shù)貙?shí)際的抗災(zāi)實(shí)踐效果相吻合。因此該效益評價(jià)方法在瑤安小流域應(yīng)用良好，證明該方法是實(shí)用和可行。
本研究指標(biāo)體系選擇側(cè)重廣東省小流域存在的問題和特點(diǎn)，參考廣東省小流域綜合治理的規(guī)劃和目標(biāo)，結(jié)合該省的治理措施配置情況而做出的選擇，瑤安小流域水土流失和山洪災(zāi)害問題嚴(yán)重，在廣東具有一定的代表性，因此該方法理論上在廣東省內(nèi)也是適合的；后續(xù)將在廣東其他小流域開展應(yīng)用研究，以期得到更多的實(shí)際驗(yàn)證。對全國范圍內(nèi)以災(zāi)害防治和生態(tài)效益為主要目標(biāo)的小流域綜合治理效益評價(jià)也具有一定的適應(yīng)性。但全國各地小流域面臨的問題差異極大，治理目標(biāo)各不相同，因此本文指標(biāo)選取和指標(biāo)值的計(jì)算能否在更多小流域使用，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。
致謝：本文在數(shù)據(jù)收集過程中得到清遠(yuǎn)連州市水務(wù)局成國棟、李雅博、黃文基、黃永金和瑤安鄉(xiāng)水利所吳錦華等同仁的大力協(xié)助，謹(jǐn)在此致以誠摯的謝意！
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Quantitative Evaluation of Benefits from Comprehensive Watershed Harness-A Case Study of Yao’an Small Watershed of Qingyuan City in Guangdong Province
ZHENG Guoquan1, YANG Xianjie1, WEN Meili2, GONG Qinghua2, YANG Long2, TIAN Tian1
(1.GuangdongHydropowerPlanning&DesignInstitute,Guangzhou，Guangdong510635，China; 2.GuangdongOpenLaboratoryofGeospatialInformationTechnologyandApplication,GuangzhouInstituteofGeography,Guangzhou,Guangdong510070，China)
[Objective] Through a case study in quantitative evaluation of benefits from comprehensive watershed harness of Yao’an small watershed of Qingyuan City in Guangdong Province, we expected that some
for the watershed harness and benefit evaluation. [Methods] According to the disaster characteristics of small watershed in the province, the harness destination and actual situation of Yao’an small watershed, 4 benefit types(flood protection and disaster reduction, soil and water conservation and ecological, economic and social benefit ) and 21 indices were chosen to evaluate the benefits from comprehensive harness of watershed. Methods of data standardization, fuzzy comprehensive evaluation model and analytic hierarchy process were used. [Results] (1) The indices system and evaluation model presented well the comprehensive benefit of soil and water conservation of small watershed, and were suitable in the region of Guangdong Province. (2) The comprehensive benefit and the above four benefit items were all improved with different percentages from 2007 to 2013 in Yao’an small watershed, among them, the disaster reduction benefits from flood protection and economic benefit were remarkable. [Conclusion] The indices and method used in quantitative benefit evaluation for comprehensive control were practical and suitable in the watershed of Guangdong Province. After comprehensive harness been conducted, the withstanding ability to disaster was signally enhanced and the situation of soil loss was moderated.
small watershed; comprehensive control of soil and water conservation; quantitative benefit evaluation; Guangdong Province
2015-08-30
2015-10-15
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于3D激光掃描技術(shù)的風(fēng)化花崗巖崩崗侵蝕泥沙來源空間分布研究”(41301301)； 廣東省水利廳政府采購項(xiàng)目(GPCGD132197FG076F)； 廣東省水利科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2012-14)； 廣東省科學(xué)院科研平臺環(huán)境與能力建設(shè)專項(xiàng)(2016GDAsPTO301)； 廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012A030200010)
鄭國權(quán)(1972—),男(漢族),甘肅省定西市人,碩士,高級工程師,主要從事水土保持設(shè)計(jì)方面的工作。E-mail：zheng.gq@gpdiwe.com。
溫美麗(1976—),女(漢族),山西省陽高縣人,博士,副研究員,主要從事水土資源保護(hù)利用方面的研究。E-mail：wenml@gdas.ac.cn。
綜合研究
A
1000-288X(2016)04-0237-07
S157.1
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鄭國權(quán), 楊憲杰, 溫美麗, 宮清華, 楊 龍, 田 甜
(1.廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510635;2.廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實(shí)驗(yàn)室 廣州地理研究所, 廣東 廣州 510070)
?
廣東省小流域綜合治理效益的定量評價(jià)
——以清遠(yuǎn)市瑤安小流域?yàn)槔?/p>
鄭國權(quán)1, 楊憲杰1, 溫美麗2, 宮清華2, 楊 龍2, 田 甜1
(1.廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510635;2.廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實(shí)驗(yàn)室 廣州地理研究所, 廣東 廣州 510070)
[目的] 以廣東省清遠(yuǎn)市瑤安小流域?yàn)槔?，對廣東省小流域綜合治理的效益進(jìn)行定量評價(jià)，為該省小流域綜合治理和效益評價(jià)工作提供借鑒和依據(jù)。 [方法] 根據(jù)廣東省小流域的災(zāi)害特點(diǎn)和治理目標(biāo)及瑤安小流域的實(shí)際情況，利用層次分析法確立防洪減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等4個(gè)效益類型，選擇21個(gè)具有代表性的評價(jià)指標(biāo)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后利用模糊數(shù)學(xué)綜合評判法構(gòu)建小流域綜合治理效益評價(jià)模型。 [結(jié)果] (1) 構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)方法能較為全面地反映小流域治理的綜合效益，適合廣東省使用。 (2) 2007—2013年瑤安小流域的綜合效益和4個(gè)單項(xiàng)效益均有不同程度的提高，其中防災(zāi)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。 [結(jié)論] 提出的效益評價(jià)指標(biāo)體系和方法在廣東省是實(shí)用可行的。綜合治理后瑤安小流域防災(zāi)減災(zāi)能力得到顯著提高，水土流失狀況得到改善。
小流域; 水土保持綜合治理; 效益定量評價(jià); 廣東省
文獻(xiàn)參數(shù)： 鄭國權(quán), 楊憲杰, 溫美麗, 等.廣東省小流域綜合治理效益的定量評價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(4)：237-243.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.042
廣泛分布于廣東省大江大河及其支流山區(qū)的小流域，因其特殊的地質(zhì)環(huán)境條件和高溫多雨的氣候條件，加上防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等問題，導(dǎo)致小流域地區(qū)不斷出現(xiàn)山洪、滑坡泥石流災(zāi)害及水土流失危害。廣東省自20世紀(jì)80年代開展小流域地區(qū)水土流失治理及災(zāi)害防治方面的不斷探索和實(shí)踐，使得東江、韓江和北江流域中上游地區(qū)的水土流失得到有效治理[1]。但針對丘陵山區(qū)山洪及其引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害和水土流失的防治工程缺乏較系統(tǒng)和完整的防治，遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，災(zāi)害仍時(shí)有發(fā)生，如2006年6月18日連州市暴發(fā)突發(fā)性特大山洪，造成瑤安、三水等4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，損失達(dá)1.7億元；2007年6月7日，連州瑤安鄉(xiāng)再次暴發(fā)特大山洪，造成直接經(jīng)濟(jì)損失8.244×107元；2次洪水共有4人被洪水奪去生命。2008年廣東省發(fā)改委啟動清遠(yuǎn)連州瑤安兩條小流域的綜合治理試點(diǎn)工作，以期為廣東省山區(qū)小流域綜合治理探索經(jīng)驗(yàn)。在瑤安小流域試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同年廣東省完成《廣東省小流域綜合治理規(guī)劃》編制導(dǎo)則，將“安全、生態(tài)、發(fā)展、和諧”確定為廣東小流域綜合治理的總體目標(biāo)，小流域治理工作開始由單項(xiàng)治理轉(zhuǎn)向流域系統(tǒng)治理[2]。在《廣東省小流域綜合治理工程規(guī)劃(2011—2020年)》中提出，未來10 a廣東將投入96億元綜合治理500條小流域，主要分布在粵東、粵西和粵北山區(qū)。該省各地陸續(xù)啟動小流域綜合治理項(xiàng)目，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2013年廣東已經(jīng)治理小流域163條。各地的治理工程取得一定的治理成效，如何科學(xué)、客觀地評價(jià)小流域綜合治理的效益，已成為當(dāng)前工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)?？茖W(xué)、客觀、合理地評價(jià)小流域綜合治理的效益，既反映治理措施對環(huán)境質(zhì)量的改善，又客觀鑒定治理活動對生態(tài)安全、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)宏觀發(fā)展的提升意義，也有助于檢驗(yàn)治理規(guī)劃和方法的適用性、治理措施的有效性和可靠性。更為重要地是，開展效益評價(jià)研究可總結(jié)現(xiàn)有治理模式的經(jīng)驗(yàn)，對未來長期的小流域綜合治理具有科學(xué)指導(dǎo)，將進(jìn)一步促進(jìn)規(guī)劃決策的科學(xué)化、治理實(shí)施的規(guī)范化并不斷提升小流域治理水平，因此小流域綜合效益評價(jià)是小流域治理工作中不可或缺的組成部分。
小流域治理綜合效益分析評價(jià)是是通過科學(xué)分析小流域現(xiàn)狀特征、小流域治理措施、和小流域治理的目標(biāo)要求等，建立衡量小流域治理成效的綜合評價(jià)體系。通過檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在小流域綜合治理效益評價(jià)過程中所采用的方法主要有定性評價(jià)和定量評價(jià)兩種，總體發(fā)展趨勢為:從過去以定性為主的單因素、單目標(biāo)評價(jià)，逐步演化到多因素、多功能和多指標(biāo)的綜合定量評價(jià)。定性評價(jià)主要是對小流域治理前后的各個(gè)效益指標(biāo)進(jìn)行簡單的對比分析，以評分或指數(shù)為評價(jià)尺度而進(jìn)行的評價(jià)。許多學(xué)者采用定性分析[3]，但定性評價(jià)無法獲得一個(gè)綜合效益值，不利于相關(guān)部門決策[4]。定量評價(jià)是一種通過數(shù)值形式的指標(biāo)體系，以計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)的一種評價(jià)方法。在當(dāng)前應(yīng)用較多的綜合定量評價(jià)方法有加權(quán)或加乘綜合指數(shù)法[5]、關(guān)聯(lián)度分析法[5]、層次分析法[6-8]、主成分分析法[7]、、模糊綜合評判方法[9]等。部分學(xué)者則將定性分析與定量分析結(jié)合起來進(jìn)行評價(jià)，也有少數(shù)學(xué)者將幾種定量評價(jià)方法綜合起來使用[5-8]。對于效益，多數(shù)學(xué)者[6-7,10]強(qiáng)調(diào)以生態(tài)效益為首要評價(jià)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益位居其次。也有少數(shù)學(xué)者[10]強(qiáng)調(diào)為提高治理區(qū)農(nóng)民的參與積極性，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)效益為首要指標(biāo)。還有部分學(xué)者將生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會效益的各個(gè)指標(biāo)均進(jìn)行貨幣價(jià)值的估算，通過靜態(tài)分析法[11-12]或納入國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)[13]，實(shí)現(xiàn)綜合效益的經(jīng)濟(jì)評估。但因缺乏統(tǒng)一的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)體系和評價(jià)方法，不同研究者的評價(jià)結(jié)果都不具備普適性和可比性。為此，本研究從廣東省小流域治理的目標(biāo)、流程和策略出發(fā)，通過深入分析小流域廣東省小流域的特征、小流域治理措施和取得的成效，考慮到《廣東省小流域綜合治理規(guī)劃導(dǎo)則》是該省小流域綜合治理的實(shí)踐指導(dǎo)，治理措施體系比較全面，基本能覆蓋該省的主要情況，因此以上述規(guī)劃導(dǎo)則為基準(zhǔn)，篩選具有代表性和可操作性的評價(jià)指標(biāo)體系，探索采用模糊綜合評判方法，建立廣東省小流域綜合治理效益評價(jià)方法。連州瑤安小流域是廣東省小流域綜合治理的試點(diǎn)工程，也是已完成治理工程并準(zhǔn)備驗(yàn)收的為數(shù)不多的幾個(gè)小流域之一，資料比較完整，效益評價(jià)非常迫切，因此以瑤安小流域的綜合治理實(shí)踐為例，檢驗(yàn)指標(biāo)體系和評價(jià)方法的可行性和適應(yīng)性，以期為廣東省小流域綜合治理和效益評價(jià)工作提供借鑒和依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
廣東省在地貌上從北到南形成山地、丘陵、臺地、平原等類型，地勢逐級遞向南海傾斜，其中以山地丘陵為主，山地和丘陵面積占該省總面積62%，小流域地區(qū)自然環(huán)境好，植被覆蓋率高。因高溫多雨的氣候環(huán)境和小流域獨(dú)特的山區(qū)地質(zhì)環(huán)境，以及坡地開發(fā)等人為活動影響，使得小流域地區(qū)面臨洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、水土流失等問題，廣東省針對以上問題，自2008年開始開展小流域綜合治理工作?，幇残×饔蛭挥谇暹h(yuǎn)市連州北部山區(qū)，包括瑤安鄉(xiāng)及三水鄉(xiāng)部分區(qū)域，流域面積274.82 km2。流域內(nèi)地形以低中山、低山、丘陵為主。地勢北高南低，水系發(fā)育，形成的水系蜿蜒曲折，區(qū)內(nèi)主要3條支流自西向東分別為長合水、小滾水和帶田水，呈扇形分布，流向自北向南，并最終匯流于瑤安鄉(xiāng)。該區(qū)山陡坡峭，河谷切割較深，區(qū)內(nèi)工程巖組以寒武系砂頁巖、白堊系砂礫巖、燕山期花崗巖為主，大部分山體基巖裸露，坡積覆蓋層較薄，水土流失輕微—中等。近年來，由于該流域上游森林過度開發(fā)等原因，水土流失嚴(yán)重，河道泥沙淤積，使河道調(diào)洪排洪能力降低，且流域內(nèi)的水利設(shè)施老化，鄉(xiāng)村堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)低，水利設(shè)施不配套，洪澇災(zāi)害嚴(yán)重。針對瑤安小流域的水土流失和災(zāi)害問題，自2007年以來廣東省水利廳通過村莊、農(nóng)田防護(hù)、攔砂壩、格柵壩、河道整治清淤等多種形式進(jìn)行防洪工程開展小流域綜合治理試點(diǎn)[14-15]，使區(qū)域的防洪減災(zāi)能力得到顯著提升，流域生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。
2 評價(jià)過程
2.1評價(jià)技術(shù)路線
廣東省小流域綜合治理的目的是解決流域內(nèi)存在的洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、水土流失、人居環(huán)境惡化等問題。本研究考慮到小流域治理效益評價(jià)具有影響因素不確定性的特點(diǎn)，是一個(gè)涉及社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)等多目標(biāo)、多層次極其復(fù)雜的系統(tǒng)過程，而且評價(jià)指標(biāo)還存在內(nèi)涵模糊、關(guān)系復(fù)雜、層次不清晰等問題。模糊綜合評價(jià)法以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，對概念無明顯分界線且受到多種因素制約的事物進(jìn)行綜合評價(jià)。模糊綜合評價(jià)法能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合解決各種非確定性的問題，且結(jié)果清晰，對多因素、多層次的復(fù)雜問題評判效果比較好。因此，廣東省小流域綜合治理的效益評價(jià)采用模糊綜合評價(jià)法，通過模糊數(shù)學(xué)運(yùn)算得出的定量評價(jià)結(jié)果，可以為相關(guān)部門正確決策提供科學(xué)依據(jù)。故本研究決定運(yùn)用層次分析法與模糊綜合評判相結(jié)合的方法進(jìn)行小流域綜合治理效益綜合評價(jià)，以層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，將其用于模糊綜合評判中，從而使評價(jià)結(jié)果更客觀、更準(zhǔn)確。本研究以小流域綜合治理目的為著力點(diǎn)，以粵北山區(qū)的清遠(yuǎn)市連州瑤安小流域?yàn)榈湫蛥^(qū)域，對小流域綜合治理工程的綜合效益進(jìn)行全面、科學(xué)的評價(jià)。評價(jià)流程為： (1) 通過對小流域地區(qū)開展野外和資料調(diào)查，甄別廣東省小流域的特點(diǎn)、問題和治理重點(diǎn)，然后結(jié)合文獻(xiàn)綜述開展研究方法和指標(biāo)體系的對比研究，初步擬定了研究方法和評價(jià)指標(biāo)體系。 (2) 對廣東該省小流域進(jìn)行摸查，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)法建立較為完善、科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)體系。(3) 利用專家咨詢和層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。(4) 對瑤安小流域進(jìn)行野外和工程施工資料調(diào)研，統(tǒng)計(jì)小流域綜合治理效益評價(jià)的指標(biāo)現(xiàn)狀值，并依據(jù)規(guī)劃資料和專家咨詢法確定指標(biāo)理想值，將指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化處理。 (5) 在文獻(xiàn)綜述基礎(chǔ)上，總結(jié)目前在小流域綜合治理效益研究中采用評判方法的和適用性，選擇模糊綜合評判法作為小流域綜合評價(jià)的評價(jià)方法，并對瑤安小流域展開綜合評價(jià)，為廣東省小流域綜合治理決策提供參考。
2.2評價(jià)指標(biāo)體系的建立
小流域綜合治理是一項(xiàng)復(fù)雜的生態(tài)工程，涉及到自然、經(jīng)濟(jì)、社會和人文等一系列的因素[16]。在廣東省的小流域綜合治理工程規(guī)劃中，為了覆蓋該省的主要小流域類型，將治理小流域的面積從國標(biāo)的50 km2提高到200 km2，治理對象為山洪災(zāi)害和水土流失綜合治理，治理措施包括防洪工程、地質(zhì)災(zāi)害防治工程、水土流失防治工程、人居環(huán)境整治等類型。在這些小流域中，面臨的一個(gè)重大問題就是山洪災(zāi)害，因此“安全、生態(tài)、發(fā)展、和諧”做為廣東小流域綜合治理的總體目標(biāo)，而安全也是排在目標(biāo)的首位。因此本研究的效益評價(jià)從防洪減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等4個(gè)方面進(jìn)行綜合評價(jià)。在評價(jià)指標(biāo)選擇時(shí)既考慮清遠(yuǎn)瑤安小流域自身區(qū)域環(huán)境特征和主要治理工程和治理對象，也分析該省小流域的現(xiàn)狀、綜合規(guī)劃和治理工程措施，確立了指標(biāo)篩選的5大原則：科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、通用可比性、主效益和直接效益，通過參照國標(biāo)法、文獻(xiàn)頻數(shù)法、實(shí)例選取法、理論推導(dǎo)法、專家選取法等5種方法的綜合，經(jīng)歷由下而上、由上而下等3輪篩選，最終確定2級共21個(gè)小流域綜合治理效益評價(jià)指標(biāo)體系(表1)?，幇残×饔虻闹笜?biāo)數(shù)值來自清遠(yuǎn)連州市公開的統(tǒng)計(jì)資料、項(xiàng)目可研和初設(shè)報(bào)告及水務(wù)局填報(bào)資料。
2.3評價(jià)方法計(jì)算
根據(jù)小流域綜合治理的特點(diǎn)和前人的研究成果[9,16]，運(yùn)用層次分析法與模糊綜合評判相結(jié)合的方法進(jìn)行小流域綜合治理效益綜合評價(jià)。
2.3.1權(quán)重的確定權(quán)值的確定就是一種對于不同評價(jià)因子重要程度的分析過程。利用層次分析法確定評估因子的權(quán)值。層次分析法確定權(quán)重的基本過程是：首先,以小流域治理綜合效益為總目標(biāo)，分析影響目標(biāo)的各個(gè)因素，并把各個(gè)因子按照相互之間存在的支配關(guān)系建立層次結(jié)構(gòu)模型(表2)，將評價(jià)的要素劃分為3個(gè)層次，分別為第一層次為綜合效益評價(jià)層(即總目標(biāo)層A)；第二層包括防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益4個(gè)子體系(即綜合評價(jià)層B)；第三層次為各子體系具體的評價(jià)指標(biāo)(即指標(biāo)層C)。然后，采用專家咨詢打分法，構(gòu)造判斷矩陣，邀請5位專家對指標(biāo)體系開展相對于上一層評價(jià)目標(biāo)的重要性程度的兩兩比較打分，打分標(biāo)準(zhǔn)采用1～9標(biāo)度法(表2)，并取打分結(jié)果平均值，構(gòu)造判斷矩陣(因篇幅限制,判斷矩陣略)，第三，按照層次分析法的基本原理，對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，利用特征根法將判斷矩陣進(jìn)行層次排序，求得判斷矩陣的最大特征值及對應(yīng)的特征向量，并將特征向量進(jìn)行歸一化后即得評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，本研究的各個(gè)因子的權(quán)重值計(jì)算結(jié)果詳見表3—4。
表2 1-9標(biāo)度法判斷矩陣標(biāo)度及含義
表3 瑤安小流域治理效益評價(jià)指標(biāo)的現(xiàn)狀值、標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重
2.3.2效益評價(jià)指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)化對小流域綜合治理效益的評價(jià)首先要對各評價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣狀況進(jìn)行評價(jià)，由于各評價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣具有模糊性和連續(xù)性，因此，本文利用模糊數(shù)學(xué)原理，建立治理效益與指標(biāo)體系的具有連續(xù)性質(zhì)的隸屬函數(shù)，并從因子與效益之間的正負(fù)性，確定隸屬度函數(shù)分布的升降性。隸屬度函數(shù)實(shí)際上是評價(jià)指標(biāo)與治理效益之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式，由于評價(jià)指標(biāo)單位、量綱各不相同，因此，各個(gè)指標(biāo)的實(shí)際觀測值不能直接相加，必須首先通過隸屬函數(shù)將其無量綱化，轉(zhuǎn)化為小流域治理效益評價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。本文根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)和對效益評價(jià)指標(biāo)性質(zhì)的分析，本研究采用升降半梯型隸屬函數(shù)。
(1) 升半梯形函數(shù)。這類函數(shù)表達(dá)的是在一定范圍內(nèi)評價(jià)因素指標(biāo)值與治理效益之間呈正相關(guān)，低于或高于此范圍評價(jià)指標(biāo)值的變化對治理效益的影響很小。屬于這類函數(shù)的評價(jià)因素包括：C1農(nóng)田防洪能力，C2村莊防洪能力，C3堤圍防洪能力，C4人口防護(hù)比例(%)，C5耕地防護(hù)比例(%)，C6林草覆蓋率(%)，C7水土流失治理率(%)，C10人均GDP(元/人)，C11土地產(chǎn)出率(萬元/km2)，C12人均純收入(元/人·a)，C13糧食單產(chǎn)(t/hm2)，C14災(zāi)害防護(hù)率(%)，C15灌溉保證率(%)，C16水田占耕地比例(%)，C17水利設(shè)施用地比例(%)，C18人均耕地面積(hm2/人)，C19土地利用率(%)，C20水利技術(shù)人口比例(%)。隸屬函數(shù)表達(dá)式為：
式中：x——指標(biāo)的實(shí)際值；a，b——評價(jià)指標(biāo)的上限和下限即基準(zhǔn)值和理想值。理想值為小流域綜合治理應(yīng)達(dá)到的理想水平，基準(zhǔn)值為小流域治理前的基準(zhǔn)水平。
(2) 降半梯形函數(shù)。這類函數(shù)表達(dá)的是在一定范圍內(nèi)評價(jià)因素指標(biāo)值與治理效益之間呈負(fù)相關(guān)，低于或高于此范圍評價(jià)指標(biāo)值的變化對治理效益的影響很小。其中C8水土流失面積比例(%)、C9侵蝕模數(shù)t/(km2·a)和C21恩格爾系數(shù)采用降半梯形標(biāo)準(zhǔn)化類型，其函數(shù)表達(dá)式為：
本研究綜合考慮廣東省小流域治理的現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，將理想值確定方法采用目標(biāo)值法、摸底調(diào)查、專家咨詢法相結(jié)合的方法進(jìn)行。 ① 目標(biāo)值法。結(jié)合小流域綜合治理規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃，在分析小流域治理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，參考水利部頒發(fā)的開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目和生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等規(guī)范文件，確定指標(biāo)理想值； ② 摸底調(diào)查法。將廣東省的小流域進(jìn)行了小流域治理效益指標(biāo)的現(xiàn)狀調(diào)查，基本摸清該省各小流域的小流域治理效益情況，參考省內(nèi)先進(jìn)水平，指導(dǎo)確定指標(biāo)基準(zhǔn)值和理想值； ③ 專家咨詢法。選擇熟悉小流域發(fā)展現(xiàn)狀和小流域治理狀況的專家，提供相關(guān)材料，咨詢確定指標(biāo)基準(zhǔn)值和理想值。
根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算瑤安小流域綜合治理效益評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值，按照如上所述標(biāo)準(zhǔn)值確定方法，計(jì)算各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)際值和標(biāo)準(zhǔn)化值詳見表3。
2.3.3效益評價(jià)值的計(jì)算根據(jù)上述各層次指標(biāo)權(quán)重和各評價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，運(yùn)用模糊綜合評價(jià)的基本模型對治理前后的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、防災(zāi)減實(shí)和水保生態(tài)效益和綜合效益進(jìn)行模糊評價(jià)，將評價(jià)結(jié)果乘以100轉(zhuǎn)換為百分制(表4)。模型表達(dá)式為：
p=Mi·Ri
式中：Mi——C層中對應(yīng)于防災(zāi)減實(shí)和水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量； Ri——C層防災(zāi)減實(shí)和水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的單因素評價(jià)矩陣。
表4 瑤安小流域治理效益評價(jià)結(jié)果
3 結(jié)果與分析
為了使評價(jià)結(jié)果等級化，將防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和綜合效益評價(jià)結(jié)果按百分制得分劃分為5個(gè)等級(表5)?，幇残×饔蛑卫硇б嬖u價(jià)等級劃分結(jié)果詳見表6。
根據(jù)計(jì)算和評價(jià)結(jié)果(表4，6)，2007—2013年瑤安小流域的防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都有了不同程度的提高。在綜合治理工程實(shí)施前瑤安小流域的防災(zāi)效益為極差，水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)和社會效益評價(jià)分值均較低，屬于“中等”，綜合效益為“差”等，嚴(yán)重威脅流域的生態(tài)和人居安全，極大制約流域的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展；而小流域綜合治理工程完成后，治理工程中的防洪工程實(shí)施起到了較好的安全防護(hù)和蓄水減沙效果，因此防災(zāi)減災(zāi)效益得到極大提高，經(jīng)濟(jì)效益、水保生態(tài)效益也顯著提高，綜合效益顯著提高到“良好”等級。這與實(shí)地調(diào)查所得結(jié)果是吻合的。2008年瑤安小流域被列入廣東省小流域綜合治理省級試點(diǎn)，2011年完工后，工程效益日益凸顯。據(jù)南方日報(bào)[17]2013年8月，受臺風(fēng)“尤特”和“潭美”影響，連州市發(fā)生兩次大洪水，該市受災(zāi)人口12.69萬人；農(nóng)作物受災(zāi)面積4 440.6 hm2，倒塌房屋106間，全市因洪澇災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失2.181 3億元。而地處暴雨中心的瑤安鄉(xiāng)小流域內(nèi)(8月15—18日三水鄉(xiāng)降雨量為378.1 mm，8月22日8時(shí)至24日14時(shí)三水茶坪站降雨量287 mm)，在這兩次特大暴雨中沒有任何損失，沿岸群眾、村莊和農(nóng)田都安然無恙，無一人傷亡。
表5 小流域治理效益評價(jià)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)
表6 瑤安小流域治理效益評價(jià)等級劃分
根據(jù)表3—4和表6，各效益等級的提高，表現(xiàn)在其下各個(gè)指標(biāo)的變化。如防災(zāi)減災(zāi)效益值2013年為69，比2007年的19增加了263%，主要體現(xiàn)在農(nóng)田、村莊防護(hù)能力由5年一遇提高到10年一遇；堤圍防護(hù)提高到20年一遇；人口防護(hù)比例從21.9%提高到42.15%；耕地防護(hù)比例由61%提高到86%。水保生態(tài)效益值2013年為68，比2007年的46增加了48%，表現(xiàn)在水土流失治理率由51%提高到87%；水土流失面積比例小幅減少，而林草覆蓋率也有小幅提升。經(jīng)濟(jì)效益值2013年為76，比2007年的42增加了81%，人均年純收入由2 800元增加到3 900元，提高1100元；人均GDP增加400元，災(zāi)害防護(hù)率由73.84%提高到98.57%。社會效益值2013年為68，比2007年的59增加了15%；主要是水利技術(shù)人口比例得到大幅提升，土地利用率和水利設(shè)施用地比例、水田比例均有一定程度增加。而各效益提高的整體表現(xiàn)為，綜合效益值2013年為69，比2007年的31增加了122%。
在瑤安小流域綜合治理效益的評價(jià)指標(biāo)中，通過權(quán)重的計(jì)算(表3)可以看出,災(zāi)害防護(hù)率和人口防護(hù)比例的權(quán)重最高，對綜合治理效益的貢獻(xiàn)最大；其次是水土流失治理率、村莊防洪能力、侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率。4大效益中，防災(zāi)減災(zāi)效益和水保生態(tài)效益的權(quán)重也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于經(jīng)濟(jì)和社會效益，這充分說明瑤安小流域治理工程主要通過提高防災(zāi)減災(zāi)能力和水土流失治理來發(fā)揮綜合效益，因此雖然大量定量評價(jià)主要圍繞生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會等3個(gè)效益進(jìn)行評價(jià)[6-7,10]，但本研究效益評價(jià)增加了防災(zāi)減災(zāi)效益，因?yàn)檫@與廣東省小流域面臨的主要是災(zāi)害問題，而綜合治理的主要目標(biāo)是安全與生態(tài)，瑤安的實(shí)際情況，就是廣東的一個(gè)典型。在國標(biāo)2008中小流域水土保持綜合治理效益中也包含4部分：調(diào)水保土效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，社會效益中包含減輕自然災(zāi)害(包括洪澇災(zāi)害、泥沙危害和滑坡泥石流的危害)，如于泳[18]，張文普[19]按國標(biāo)方法計(jì)算生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，但社會效益基本只有文字表述，無法獲得小流域總體效益結(jié)果，不同小流域的效益結(jié)果也無法進(jìn)行比較。有學(xué)者嘗試將各指標(biāo)量化成經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但一些無法量化的生態(tài)指標(biāo)如土壤侵蝕模數(shù)和植被覆蓋度就只能剔除，不能參與綜合評價(jià)[12]。而模糊綜合法很好地解決了不同類型指標(biāo)的量化問題，指標(biāo)種類更加全面，評價(jià)結(jié)果非常直觀，由于采用統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不同小流域的評價(jià)結(jié)果還可以進(jìn)行對比研究。
4 結(jié) 論
本研究針對廣東省小流域的災(zāi)害特點(diǎn)和治理目標(biāo)，將專家經(jīng)驗(yàn)法、層次分析法和模糊綜合評價(jià)法有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建包括21個(gè)指標(biāo)的評價(jià)體系，涵蓋了防災(zāi)減災(zāi)效益、水保生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的4個(gè)方面，能較為全面地反映廣東省小流域水土保持的綜合效益，具有一定的區(qū)域適宜性；選取的指標(biāo)大部分可以定量且能在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取，盡可能減少需要估算的指標(biāo)，避免由不同人員估算產(chǎn)生的隨機(jī)誤差。
通過對瑤安小流域進(jìn)行綜合治理效益的評價(jià)，可以看出，流域綜合治理之后，防災(zāi)減災(zāi)能力得到了顯著的改善，有效提高了居民和村莊的防護(hù)等級，減少了災(zāi)害損失，同時(shí)改善了水土流失狀況，適當(dāng)提高了土地資源利用率，增加了糧食產(chǎn)量，增加群眾的經(jīng)濟(jì)收入，提高了經(jīng)濟(jì)和社會效益，這與當(dāng)?shù)貙?shí)際的抗災(zāi)實(shí)踐效果相吻合。因此該效益評價(jià)方法在瑤安小流域應(yīng)用良好，證明該方法是實(shí)用和可行。
本研究指標(biāo)體系選擇側(cè)重廣東省小流域存在的問題和特點(diǎn)，參考廣東省小流域綜合治理的規(guī)劃和目標(biāo)，結(jié)合該省的治理措施配置情況而做出的選擇，瑤安小流域水土流失和山洪災(zāi)害問題嚴(yán)重，在廣東具有一定的代表性，因此該方法理論上在廣東省內(nèi)也是適合的；后續(xù)將在廣東其他小流域開展應(yīng)用研究，以期得到更多的實(shí)際驗(yàn)證。對全國范圍內(nèi)以災(zāi)害防治和生態(tài)效益為主要目標(biāo)的小流域綜合治理效益評價(jià)也具有一定的適應(yīng)性。但全國各地小流域面臨的問題差異極大，治理目標(biāo)各不相同，因此本文指標(biāo)選取和指標(biāo)值的計(jì)算能否在更多小流域使用，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。
致謝：本文在數(shù)據(jù)收集過程中得到清遠(yuǎn)連州市水務(wù)局成國棟、李雅博、黃文基、黃永金和瑤安鄉(xiāng)水利所吳錦華等同仁的大力協(xié)助，謹(jǐn)在此致以誠摯的謝意！
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Quantitative Evaluation of Benefits from Comprehensive Watershed Harness-A Case Study of Yao’an Small Watershed of Qingyuan City in Guangdong Province
ZHENG Guoquan1, YANG Xianjie1, WEN Meili2, GONG Qinghua2, YANG Long2, TIAN Tian1
(1.GuangdongHydropowerPlanning&DesignInstitute,Guangzhou，Guangdong510635，China; 2.GuangdongOpenLaboratoryofGeospatialInformationTechnologyandApplication,GuangzhouInstituteofGeography,Guangzhou,Guangdong510070，China)
[Objective] Through a case study in quantitative evaluation of benefits from comprehensive watershed harness of Yao’an small watershed of Qingyuan City in Guangdong Province, we expected that some
for the watershed harness and benefit evaluation. [Methods] According to the disaster characteristics of small watershed in the province, the harness destination and actual situation of Yao’an small watershed, 4 benefit types(flood protection and disaster reduction, soil and water conservation and ecological, economic and social benefit ) and 21 indices were chosen to evaluate the benefits from comprehensive harness of watershed. Methods of data standardization, fuzzy comprehensive evaluation model and analytic hierarchy process were used. [Results] (1) The indices system and evaluation model presented well the comprehensive benefit of soil and water conservation of small watershed, and were suitable in the region of Guangdong Province. (2) The comprehensive benefit and the above four benefit items were all improved with different percentages from 2007 to 2013 in Yao’an small watershed, among them, the disaster reduction benefits from flood protection and economic benefit were remarkable. [Conclusion] The indices and method used in quantitative benefit evaluation for comprehensive control were practical and suitable in the watershed of Guangdong Province. After comprehensive harness been conducted, the withstanding ability to disaster was signally enhanced and the situation of soil loss was moderated.
small watershed; comprehensive control of soil and water conservation; quantitative benefit evaluation; Guangdong Province
2015-08-30
2015-10-15
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于3D激光掃描技術(shù)的風(fēng)化花崗巖崩崗侵蝕泥沙來源空間分布研究”(41301301)； 廣東省水利廳政府采購項(xiàng)目(GPCGD132197FG076F)； 廣東省水利科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2012-14)； 廣東省科學(xué)院科研平臺環(huán)境與能力建設(shè)專項(xiàng)(2016GDAsPTO301)； 廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012A030200010)
鄭國權(quán)(1972—),男(漢族),甘肅省定西市人,碩士,高級工程師,主要從事水土保持設(shè)計(jì)方面的工作。E-mail：zheng.gq@gpdiwe.com。
溫美麗(1976—),女(漢族),山西省陽高縣人,博士,副研究員,主要從事水土資源保護(hù)利用方面的研究。E-mail：wenml@gdas.ac.cn。
綜合研究
A
1000-288X(2016)04-0237-07
S157.1
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