生態(tài)清潔小流域主要評(píng)價(jià)指標(biāo)研究

張 磊，鄭 委

(1.江西省水土保持科學(xué)研究院，江西 南昌 330029； 2.江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330029)

生態(tài)清潔小流域主要評(píng)價(jià)指標(biāo)研究

張 磊1，2，鄭 委1

(1.江西省水土保持科學(xué)研究院，江西 南昌 330029； 2.江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330029)

水土保持；生態(tài)清潔小流域； 評(píng)價(jià)指標(biāo)

基于生態(tài)清潔小流域廣泛的關(guān)注度及其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的稀缺性，為了建立基本、易行的生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，統(tǒng)計(jì)了130余篇前人研究成果和相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，梳理出43個(gè)小流域生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，共計(jì)671項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)。采用頻次分析、相關(guān)性分析法，結(jié)合指標(biāo)的代表性、系統(tǒng)性、差異性和可獲取性，從小流域水環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、土壤狀況、人類社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展4個(gè)方面，篩選出了14個(gè)能夠反映小流域生態(tài)清潔整體狀況的關(guān)鍵性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2003年以來(lái)，我國(guó)相繼開展了生態(tài)清潔小流域研究，并積極推進(jìn)了生態(tài)清潔小流域試點(diǎn)建設(shè)工作。目前，全國(guó)已有30個(gè)省(市)的81條小流域開展了生態(tài)清潔小流域試點(diǎn)工程建設(shè)，重點(diǎn)開展小流域治理、生態(tài)修復(fù)、河道綜合整治、人居環(huán)境綜合整治、生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)、面源污染治理、水土流失和水環(huán)境監(jiān)測(cè)等工程，各試點(diǎn)都取得了良好效果。建立科學(xué)易行的生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為不同類型小流域建立相應(yīng)的治理模式提供依據(jù)，是當(dāng)前研究與實(shí)踐的重點(diǎn)。

目前，從全國(guó)來(lái)看，針對(duì)生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究很少，現(xiàn)有的研究多采用土壤侵蝕、面源污染、植被覆蓋、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物多樣性等生態(tài)環(huán)境指標(biāo)，較少涉及社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)，缺乏對(duì)生態(tài)清潔小流域整體性的評(píng)價(jià)。因此，借鑒已有的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和研究成果建立一套基本的、反映生態(tài)清潔小流域整體狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)迫在眉睫。

本研究在綜合考慮流域內(nèi)的水環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、土壤狀況、人類社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展4個(gè)方面因素的基礎(chǔ)上，對(duì)影響流域清潔的各要素進(jìn)行了定量評(píng)估，選出了具有科學(xué)性、參考性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)(以下簡(jiǎn)稱“主評(píng)指標(biāo)”)。

1 材料與方法

1.1 指標(biāo)選取原則

(1)代表性：選取的指標(biāo)應(yīng)具有代表性，每個(gè)指標(biāo)應(yīng)能反映某一方面的特征，并且要有一定的普遍性。

(2)系統(tǒng)性：充分反映小流域生態(tài)清潔的內(nèi)涵，按照評(píng)價(jià)基本框架，系統(tǒng)地表征小流域生態(tài)系統(tǒng)中水域、土壤、生態(tài)環(huán)境、人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)特征，通過(guò)其綜合效應(yīng)來(lái)全面反映流域生態(tài)清潔狀況。

(3)差異性：指標(biāo)體系應(yīng)涵蓋流域生態(tài)清潔的主要方面，既要簡(jiǎn)明扼要，指標(biāo)數(shù)量又不宜過(guò)多，指標(biāo)間應(yīng)具有明顯的差異性。

(4)可獲取性：指標(biāo)測(cè)度應(yīng)簡(jiǎn)單易行，計(jì)算指標(biāo)所需數(shù)據(jù)應(yīng)易獲得且比較可靠，便于計(jì)算、比較和分析。

1.2 研究方法

在查閱國(guó)內(nèi)130余篇(截至2017年3月)前人研究成果和相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，梳理出43個(gè)小流域生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，共計(jì)參評(píng)指標(biāo)671項(xiàng)。包括最多含有30個(gè)指標(biāo)的喻權(quán)剛等[1]構(gòu)建的黃河小流域可持續(xù)發(fā)展能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，也包括最少含有8個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)的謝頌華等[2]提出的南方典型紅壤侵蝕區(qū)域的土地資源評(píng)價(jià)體系。

依據(jù)各參評(píng)指標(biāo)反映的流域特征，將其分為4類：水資源保護(hù)、配置和利用指標(biāo)，土壤資源保護(hù)、配置和利用指標(biāo)，小河、溝道的自然生態(tài)指標(biāo)，人類活動(dòng)對(duì)自然的擾動(dòng)情況指標(biāo)。參考“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)”三道防線的建設(shè)實(shí)踐，將各項(xiàng)指標(biāo)歸納為“水、土、生、人”4個(gè)方面，作為篩選生態(tài)清潔小流域主評(píng)指標(biāo)的基礎(chǔ)。

計(jì)算各個(gè)指標(biāo)在43個(gè)評(píng)價(jià)體系中的出現(xiàn)頻次，初步確定出現(xiàn)頻次高、能綜合體現(xiàn)流域各方面特征的指標(biāo)，形成生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)的初選指標(biāo)。根據(jù)指標(biāo)選取原則，對(duì)初選指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，對(duì)差異性不大的指標(biāo)進(jìn)行合并、歸類，對(duì)代表性不強(qiáng)、不具有可獲取性的指標(biāo)予以篩除，最終形成生態(tài)清潔小流域的主評(píng)指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水環(huán)境指標(biāo)分析

2.1.1 頻次分析

水環(huán)境指標(biāo)：主要包括水文、水資源、泥沙、水質(zhì)、供用水情況等5類，反映了河流的水文狀況、水環(huán)境質(zhì)量，以及小流域水資源的開發(fā)利用情況，43個(gè)評(píng)價(jià)體系中共有水環(huán)境參評(píng)指標(biāo)136項(xiàng)，將重復(fù)的指標(biāo)合并后實(shí)際采用的備選指標(biāo)有61項(xiàng)。通過(guò)對(duì)備選指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析得出：有35個(gè)指標(biāo)僅被1個(gè)評(píng)價(jià)體系認(rèn)同，占比超過(guò)指標(biāo)總數(shù)的57%，有26個(gè)指標(biāo)分別被2～9個(gè)評(píng)價(jià)體系認(rèn)同，表明水環(huán)境指標(biāo)的選取較為分散；分析以上具有一定認(rèn)同度的評(píng)價(jià)指標(biāo)所揭示的水環(huán)境特征，認(rèn)為采用率超過(guò)10%的9個(gè)指標(biāo)加上采用率達(dá)7%的3個(gè)指標(biāo)(輸沙模數(shù)、徑流量變化率、飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率)能反映徑流、輸沙、水資源利用和水質(zhì)4個(gè)方面的水環(huán)境情況(表1)，為此，將表1中所列的12個(gè)指標(biāo)作為小流域生態(tài)清潔評(píng)價(jià)中水環(huán)境狀況的初選指標(biāo)。

表1 水環(huán)境狀況指標(biāo)頻次分析

2.1.2 主評(píng)指標(biāo)分析

分析水環(huán)境的12個(gè)初選指標(biāo)，可以得出：①體現(xiàn)河流水文情勢(shì)特征的指標(biāo)有4個(gè)，即水域面積率、河流年徑流深、輸沙模數(shù)和徑流量變化率。其中，河流年徑流深和徑流量變化率都反映了徑流量，一般流域水文情勢(shì)的變化主要通過(guò)徑流變化產(chǎn)生的影響實(shí)現(xiàn)，徑流變化受氣候因素和人類對(duì)流域水土資源利用的影響[3]，因此徑流變化率能夠反映降水和流域開發(fā)利用、水利工程建設(shè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水的共同作用對(duì)水環(huán)境的影響。同時(shí)許多研究表明，徑流量的變化是河流和濕地的植物、無(wú)脊椎動(dòng)物和魚類生命循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)力[4]，故將徑流量變化率確定為影響水文情勢(shì)、河流動(dòng)植物的主評(píng)指標(biāo)。輸沙模數(shù)與年徑流量之間存在一定相關(guān)關(guān)系[5]，可篩除。水域面積受徑流量、泥沙淤積、人類圍湖墾殖和興修水利工程的綜合影響[6]，不作單獨(dú)考慮。②體現(xiàn)水生態(tài)壓力的指標(biāo)是水資源開發(fā)利用率，由于徑流量變化率能夠反映流域的開發(fā)利用情況，故篩除。③溝道水文形態(tài)主要從溝道的水文條件、河流連續(xù)性、形態(tài)條件等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，涵蓋了河道連通性，因此將溝道水文形態(tài)確定為主評(píng)指標(biāo)。④水質(zhì)狀況、河流斷面水質(zhì)、小流域出口地表水環(huán)境質(zhì)量、飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率均揭示了河流水質(zhì)狀況。前3個(gè)指標(biāo)反映了水環(huán)境的清潔程度，相比而言，水質(zhì)狀況過(guò)于籠統(tǒng)，河流斷面水質(zhì)沒(méi)有明確斷面位置，僅小流域出口地表水環(huán)境質(zhì)量是評(píng)價(jià)小流域出水水質(zhì)的重要指標(biāo)，因此研究確定小流域出口地表水環(huán)境質(zhì)量為判斷水質(zhì)狀況的主評(píng)指標(biāo)。飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率是農(nóng)村飲水安全的重要指標(biāo)，因此將飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率確定為主評(píng)指標(biāo)。⑤水源涵養(yǎng)功能指數(shù)反映了生態(tài)系統(tǒng)攔蓄降水、調(diào)節(jié)徑流量的能力，與植被類型、蓋度、枯落物組成、土層厚度及土壤物理性質(zhì)等因素密切相關(guān)[7-8]，在生態(tài)和土壤指標(biāo)里均有相關(guān)指標(biāo)詳細(xì)論述，故此處篩除。

綜上所述，從水環(huán)境狀況方面篩選出了徑流量變化率、溝道水文形態(tài)、小流域出口地表水環(huán)境質(zhì)量和飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率4個(gè)主評(píng)指標(biāo)。

2.2 土壤狀況指標(biāo)分析

2.2.1 頻次分析

土壤狀況指標(biāo)主要包括水土流失、土壤肥力、化肥農(nóng)藥施用3類，反映了土壤的侵蝕狀況、水土保持情況、土壤自身?xiàng)l件和受人為影響程度的總體情況，43個(gè)評(píng)價(jià)體系中共有參評(píng)指標(biāo)129項(xiàng)，將重復(fù)的指標(biāo)合并后實(shí)際采用的備選指標(biāo)共36項(xiàng)。通過(guò)對(duì)各指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析得出：有12個(gè)指標(biāo)僅被1個(gè)評(píng)價(jià)體系認(rèn)同，占指標(biāo)總數(shù)的33%，有24個(gè)指標(biāo)分別被2～16個(gè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)認(rèn)同，表明土壤指標(biāo)選取的認(rèn)同性較水環(huán)境指標(biāo)要好得多。分析以上具有一定認(rèn)同度的評(píng)價(jià)指標(biāo)所揭示的土壤特征，認(rèn)為采用率超過(guò)10%的8個(gè)指標(biāo)加上采用率達(dá)9%以上的2個(gè)指標(biāo)(水土流失率、水土流失治理度)能反映水土流失、土壤肥力、化肥農(nóng)藥施用3個(gè)方面的土壤狀況(表2)，為此，將表2中所列的10個(gè)指標(biāo)作為小流域生態(tài)清潔評(píng)價(jià)的土壤狀況初選指標(biāo)。

表2 土壤狀況指標(biāo)頻次分析

2.2.2 主評(píng)指標(biāo)分析

對(duì)初選指標(biāo)進(jìn)行分析，認(rèn)為：①反映水土流失方面的有年土壤侵蝕強(qiáng)度、土壤侵蝕模數(shù)、土壤侵蝕指數(shù)、水土流失率、水土流失治理率、水土流失治理度6個(gè)指標(biāo)。其中，土壤侵蝕模數(shù)可以代表年土壤侵蝕強(qiáng)度的大小，土壤侵蝕指數(shù)是量化分級(jí)和權(quán)重變換后的綜合指標(biāo)數(shù)值，不如土壤侵蝕模數(shù)更為常用和可獲，故在這3個(gè)土壤侵蝕程度的指標(biāo)中保留土壤侵蝕模數(shù)；水土流失治理率和水土流失治理度內(nèi)涵相同，可合二為一；據(jù)相關(guān)研究，水土流失率與土壤侵蝕模數(shù)相關(guān)性很好[9]，且比水土流失治理率獲取簡(jiǎn)單、易操作，故從差異性和可獲取性上確定水土流失率為主評(píng)指標(biāo)。②反映人為造成的土壤壓力指標(biāo)有化肥施用強(qiáng)度、農(nóng)藥施用強(qiáng)度，兩者均表征農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，且沒(méi)有相關(guān)性，故均確定為主評(píng)指標(biāo)。③反映土壤條件的指標(biāo)有土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤厚度，有機(jī)質(zhì)含量的主要影響因子為坡位、土壤含水量、海拔及林分類型[10]，兩者沒(méi)有相關(guān)性，但考慮到這兩個(gè)指標(biāo)為土壤自身的理化性質(zhì)，不能直接反映土壤清潔狀況，故予以篩除。

綜上所述，土壤狀況方面確定水土流失率、化肥施用強(qiáng)度、農(nóng)藥施用強(qiáng)度3個(gè)主評(píng)指標(biāo)。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)分析

2.3.1 頻次分析

在43個(gè)指標(biāo)體系中，主要有陸域植被、岸邊帶景觀、生態(tài)功能及河流生物4類共175項(xiàng)生態(tài)狀況指標(biāo)作為參評(píng)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)重復(fù)指標(biāo)合并歸類，剔除重復(fù)后的備選指標(biāo)有77個(gè)。對(duì)指標(biāo)采用率統(tǒng)計(jì)與分析后，得出：其中37個(gè)指標(biāo)(約占48%)為單次使用，40個(gè)指標(biāo)(約占52%)能被2～12個(gè)系統(tǒng)認(rèn)可，表明各個(gè)指標(biāo)的集中關(guān)注度較為分散，低于土壤指標(biāo)的認(rèn)同度。從出現(xiàn)頻次2次以上指標(biāo)反映的生態(tài)特征來(lái)看，認(rèn)為采用率超過(guò)10%的7個(gè)指標(biāo)加上河岸帶植被覆蓋率(采用率9%)能夠反映流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境、生物特征和生態(tài)功能(表3)，為此，將表3中所列的8個(gè)指標(biāo)作為小流域生態(tài)清潔評(píng)價(jià)的生態(tài)狀況初選指標(biāo)。

表3 生態(tài)指標(biāo)頻次分析

2.3.2 主評(píng)指標(biāo)分析

根據(jù)相關(guān)性分析，可以得出：①用于體現(xiàn)陸地植被情況的4個(gè)指標(biāo)有植被覆蓋度、林草覆蓋率、森林覆蓋率、林草面積占宜林宜草面積比。植被覆蓋度和森林覆蓋率多用于流域生態(tài)健康評(píng)價(jià)，生態(tài)清潔小流域和小流域綜合治理評(píng)價(jià)方面認(rèn)同度高的是林草覆蓋率和林草面積占宜林宜草面積比，從水土保持常用指標(biāo)及可獲取性上，確定林草覆蓋率為主評(píng)指標(biāo)。②河岸帶植被覆蓋率對(duì)岸邊帶結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用，河岸帶植被的覆蓋可以改善水體水質(zhì)、維持魚類數(shù)量、沉降泥沙[11]，故確定河岸帶植被覆蓋率為反映岸邊帶生態(tài)的主評(píng)指標(biāo)。③生物多樣性指數(shù)體現(xiàn)生物多樣性，該指標(biāo)是包括陸生和水生生物的綜合性指標(biāo)，評(píng)價(jià)有一定難度，而林草覆蓋率和河岸帶植被覆蓋率(已列入主評(píng)指標(biāo))對(duì)陸生和水生生物均有重要影響，故不采用此指標(biāo)。④生物彈性度指數(shù)反映特定生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的緩沖與調(diào)節(jié)能力，有研究表明，其受地類的影響較大，林地=水體>草地>耕地>建筑用地[12]，考慮到該指標(biāo)獲取有困難而林草面積已列為主評(píng)指標(biāo)，故篩除。⑤生物第一潛在生產(chǎn)力表征流域內(nèi)的活力狀況，很少用于小流域治理研究，不具有代表性，故篩除。

綜上所述，生態(tài)狀況方面可確定林草覆蓋率、河岸帶植被覆蓋率2個(gè)主評(píng)指標(biāo)。

2.4 人與經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)分析

2.4.1 頻次分析

在43個(gè)指標(biāo)體系中共歸納出人口、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)(耕地、糧食、灌溉)、污染、災(zāi)害、村容村貌6類反映人類活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)與村莊生態(tài)環(huán)境的相關(guān)指標(biāo)231項(xiàng)，進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的剔除與合并后，獲得實(shí)際備選指標(biāo)87項(xiàng)，指標(biāo)總數(shù)和備選指標(biāo)均為最多。統(tǒng)計(jì)與分析指標(biāo)出現(xiàn)頻次得出：其中50個(gè)指標(biāo)(占57%)為單次使用，表明這類指標(biāo)的關(guān)注度較為分散。分析認(rèn)同度較高的指標(biāo)所反映的評(píng)價(jià)內(nèi)容，認(rèn)為采用率超過(guò)15%(出現(xiàn)8次及以上)的8個(gè)指標(biāo)能夠反映流域內(nèi)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展程度與村莊人居環(huán)境的整治能力(表4)，為此，將表4中所列的8個(gè)指標(biāo)作為小流域生態(tài)清潔評(píng)價(jià)中人與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的初選指標(biāo)。

表4 人與經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)頻次分析

2.4.2 主評(píng)指標(biāo)分析

對(duì)初選指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，得出：①人口密度是流域內(nèi)人口密集程度的指標(biāo)，可列為反映人口壓力的主評(píng)指標(biāo)。②農(nóng)民人均純收入、人均區(qū)域生產(chǎn)總值、恩格爾系數(shù)3個(gè)指標(biāo)反映經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平，考慮到相關(guān)指標(biāo)的可獲取性，最后采用農(nóng)民人均純收入作為主評(píng)指標(biāo)。③反映村莊人居環(huán)境整治的指標(biāo)有生活污水處理率、工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放率、規(guī)模養(yǎng)殖污水處理率和生活垃圾無(wú)害化處理率。其中，生活、工業(yè)、養(yǎng)殖污水處理率反映了人在生產(chǎn)生活中保護(hù)流域水環(huán)境的對(duì)策，小流域所在地一般很少涉及工業(yè)，故從代表性上篩除工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放率；生活垃圾無(wú)害化處理率關(guān)注了村莊及沿村溝道的垃圾處理情況，是整治村容村貌、保護(hù)生活環(huán)境的主要指標(biāo)。因此，將生活污水處理率、規(guī)模養(yǎng)殖污水處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率列入村莊環(huán)境與人協(xié)調(diào)發(fā)展的主評(píng)指標(biāo)。

綜上所述，人與經(jīng)濟(jì)社會(huì)方面的主評(píng)指標(biāo)確定為人口密度、農(nóng)民人均純收入、生活污水處理率、規(guī)模養(yǎng)殖污水處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率5個(gè)。

3 結(jié) 論

本研究采用統(tǒng)計(jì)、歸納、相關(guān)性分析方法，結(jié)合指標(biāo)的可獲取性，確定了生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)，得到以下主要結(jié)論：

(1)在統(tǒng)計(jì)了130余篇前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等，梳理出小流域生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系43個(gè)，參評(píng)指標(biāo)671項(xiàng)。

(2)確定了生態(tài)清潔小流域評(píng)價(jià)在“水、土、生、人”4個(gè)方面的14個(gè)主評(píng)指標(biāo)：徑流量變化率、溝道水文形態(tài)、小流域出口地表水環(huán)境質(zhì)量、飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、水土流失率、化肥施用強(qiáng)度、農(nóng)藥施用強(qiáng)度、林草覆蓋率、河岸帶植被覆蓋率、人口密度、農(nóng)民人均純收入、生活污水處理率、規(guī)模養(yǎng)殖污水處理率、生活垃圾無(wú)害化處理率。

(3)14個(gè)指標(biāo)基本能夠揭示小流域水土資源保護(hù)、面源污染防治、農(nóng)村垃圾及污水處理、生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)和人水協(xié)調(diào)發(fā)展等基本狀況；指標(biāo)間具有明顯的差異性，且均容易量化和獲取，具有較強(qiáng)的可操作性。

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S157

A

1000-0941(2017)12-0023-04

江西省水利廳重大課題(KT201310)

張磊(1984—)，女，甘肅武威市人，工程師，碩士，主要從事水土保持與水資源環(huán)境研究。

2017-06-09

(責(zé)任編輯 張培虎)