伊犁阿勒瑪勒小流域綜合治理模式及效益評(píng)價(jià)研究

彭 濤

（伊犁水文勘測(cè)局,新疆 伊寧 835000）

新疆水土流失問題的治理是該地區(qū)長(zhǎng)久規(guī)劃建設(shè)的重要內(nèi)容之一,尤其是小流域周圍遭受侵蝕較為嚴(yán)重[1]。其中,比較有代表性的流域?yàn)橐晾绨⒗宅斃招×饔?該流域覆蓋面積較大,位于低山丘陵地區(qū),水土流失情況嚴(yán)重,如何制定科學(xué)治理方案,成為了新疆水土流失治理工作開展的首要解決問題[2-3]。為了改善該流域水土流失問題,我國(guó)提出了很多綜合治理模式,本文對(duì)部分治理模式在此地區(qū)應(yīng)用可行性進(jìn)行探究,通過對(duì)治理模式的效益進(jìn)行評(píng)價(jià),從而為該新疆小流域綜合治理工作的開展提供指導(dǎo)性參考意見。

1 伊犁阿勒瑪勒小流域概況

阿勒瑪勒小流域位于鞏乃斯河谷的中部地帶,南部地勢(shì)偏高,北部地勢(shì)偏低,流域總面積大約63 m2。其中,下游地區(qū)為平原區(qū),常年遭受洪水沖擊形成沖洪級(jí)扇土質(zhì),坡度在5%以下；中游地區(qū)為丘陵區(qū)和低山區(qū),較下游地區(qū)坡度高5%左右,最高坡度10%,最低坡度5%；上游地區(qū)為水源涵養(yǎng)區(qū),最高坡度為30%。

該流域所在地區(qū)遭受水力侵蝕強(qiáng)度較大,地表沉積著較多松散物,影響了小流域物理環(huán)境,并且該地區(qū)大面積開荒,地表面植被覆蓋率下降。降雨季節(jié)的到來,容易受暴雨的影響,發(fā)生泥石流、滑坡等自然災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì),該流域遭受侵蝕最為嚴(yán)重的地區(qū),土壤侵蝕模數(shù)超過了4000 t/（km2·a）。為了改善該流域侵蝕問題,于2010 年~2020 年開始加強(qiáng)對(duì)該流域的治理,并為其配備了可行性較高的優(yōu)化治理模式。

2 伊犁阿勒瑪勒小流域綜合治理模式

2.1 流域上游治理模式

該地區(qū)上游以低山草地覆蓋為主,遭受暴雨等自然因素的影響而引發(fā)水土流失問題較輕。由于此區(qū)域符合放牧環(huán)境需求,所以成為放牧主要區(qū)域,導(dǎo)致草場(chǎng)逐漸退化,引發(fā)水土流失問題[4]。針對(duì)此問題,采用草場(chǎng)圍欄封育方法進(jìn)行治理。按照草場(chǎng)退化情況不同,劃分監(jiān)管區(qū)域、封禁區(qū)域。其中,監(jiān)管區(qū)域允許放牧動(dòng)物和人群通行,但是通過加強(qiáng)管理,避免動(dòng)物啃食區(qū)域內(nèi)的綠植。封禁區(qū)域不允許放牧人員及動(dòng)物通行,作為重點(diǎn)綠化區(qū)域,并設(shè)立“禁止通行”警示牌。

2.2 流域中游坡面及溝道治理模式

關(guān)于中游坡面流域的治理,主要采取修水平溝、加大綠植種植面積等方式,在坡地上沿處實(shí)施,并配備渠系灌溉設(shè)施,在此處修建灌溉工程,將自然環(huán)境沖擊下來的水資源引入河道,解決泥石流等問題的同時(shí),實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用[5]。例如,儲(chǔ)備此類水資源,根據(jù)林木生長(zhǎng)需求進(jìn)行補(bǔ)充灌溉。

關(guān)于溝道的治理,通過修建谷坊來提高溝底基點(diǎn),盡可能避免溝底遭受侵蝕,采用漿砌石工藝在邊坡位置修建護(hù)岸,使得溝道問題得以有效治理。其中,修筑谷坊沿著地表面向下的清基深度大約0.5 m,地表面以上高度大約1.0 m,背水坡、迎水坡分別為1∶0.8、1∶0.2。

2.3 流域下游治理模式

對(duì)于流域下游的治理,根據(jù)該區(qū)域地勢(shì)平緩特點(diǎn),以擴(kuò)大綠植種植面積為主,在流域周邊撒播草籽,從而起到水土保持作用。其中,以綠植遭受破壞最為嚴(yán)重的地區(qū)作為重點(diǎn)監(jiān)護(hù)區(qū)域,設(shè)立警示牌,禁止牧民在此處放牧[6]。為了盡可能減少人力資源的耗費(fèi),選擇比較容易適應(yīng)該流域環(huán)境生長(zhǎng)的植被作為種植對(duì)象,例如苜蓿。在其周邊修建水平溝,任其自然生長(zhǎng)。

3 綜合治理效益評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

采用層次分析法,將效益評(píng)價(jià)對(duì)象拆分為3 個(gè)層次,分別為指標(biāo)層、準(zhǔn)則層、目標(biāo)層。通過構(gòu)建判斷矩陣,對(duì)各個(gè)層次的指標(biāo)采取歸一化處理。而后,以實(shí)地勘察資料中的數(shù)據(jù)作為依據(jù),對(duì)每一個(gè)指標(biāo)實(shí)際值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。最后,建立模糊數(shù)學(xué)關(guān)系。沿著最底層向上逐一評(píng)價(jià),直至得到目標(biāo)層效益評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取及評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

通過查閱小流域2010年、2020年相關(guān)工程修建、水土保持效果、流域自然災(zāi)害狀況等資料,選擇勞動(dòng)力利用率（記為M1）、土地生產(chǎn)率（記為M5）、人均產(chǎn)糧（記為M3）、土壤侵蝕模數(shù)（記為M7）、人均純收入（記為M4）、林草覆蓋率（記為M8）、人均基本農(nóng)田（記為M2）、治理程度（記為M9）、勞動(dòng)生產(chǎn)率（記為M6）作為評(píng)價(jià)指標(biāo),布設(shè)指標(biāo)層。位于其上方,布設(shè)準(zhǔn)則層,選擇社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益作為準(zhǔn)則層指標(biāo),分別記為C1、C2、C3。關(guān)于小流域的綜合治理效益設(shè)定為目標(biāo)層指標(biāo),記為A。評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 小流域綜合治理效益評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)

3.2 權(quán)重值

3.2.1 判斷矩陣的構(gòu)建

本研究采用層次分析法,建立表1、表2、表3、表4判斷矩陣,確定效益評(píng)價(jià)權(quán)重,得到單層排序結(jié)果。

表1 判斷矩陣A-C

表2 判斷矩陣C1-M

表3 判斷矩陣C2-M

表4 判斷矩陣C3-M

3.2.2 一致性檢驗(yàn)

關(guān)于一致性的判斷,主要涉及4項(xiàng)數(shù)據(jù),分別是平均一致性指標(biāo)（RI）、隨機(jī)一致性比率（CR）、一致性指標(biāo)（CI）、最大特征根（max）,結(jié)果見表5。

表5 一致性檢驗(yàn)結(jié)果

表5中,各個(gè)矩陣一致性檢驗(yàn)結(jié)果中,CR結(jié)果均小于0.1,通過檢驗(yàn)。

3.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重排序

經(jīng)過前文計(jì)算可知,評(píng)價(jià)體系中單層次排序正確,由此推算各項(xiàng)指標(biāo)的總權(quán)重排序情況,結(jié)果見表6。

表6 小流域綜合治理情況評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重排序結(jié)果

表6中,計(jì)算CI結(jié)果為0.038,該數(shù)值小于0.1,通過檢驗(yàn)。因此,表6中的排序結(jié)果是正確的。

3.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)理論,構(gòu)建以下評(píng)價(jià)方程：

式中：R代表評(píng)價(jià)因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)矩陣；A代表權(quán)重分配數(shù)值 ；B代表判決子集,也就是評(píng)價(jià)結(jié)果；“·”代表模糊算子。

分別對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)采取標(biāo)準(zhǔn)化處理,按照指標(biāo)類別不同,采用不同類型函數(shù)進(jìn)行處理。其中,大部分指標(biāo)均選擇半梯形標(biāo)準(zhǔn)化方法,僅有土壤侵蝕模數(shù)指標(biāo)不同,選擇降半梯形標(biāo)準(zhǔn)化方法作為處理手段。

4 評(píng)價(jià)模型應(yīng)用分析

采用模糊綜合評(píng)價(jià)法,逐層對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的治理效益進(jìn)行打分,利用公式（1）計(jì)算中間層效益情況,即生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3個(gè)方面的治理效益,根據(jù)指標(biāo)打分情況、權(quán)重分配情況計(jì)算結(jié)果,得到B1、B2、B3,而后計(jì)算綜合經(jīng)濟(jì)效益,B = A·R（0.624,0.773）。為了更加直觀地分析結(jié)果,將結(jié)果換算為百分制（結(jié)果見表7）,換算公式如下：

另外,將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為4個(gè)等級(jí)：1級(jí),優(yōu)秀,分值區(qū)間80分～100分；2級(jí),良好,分值區(qū)間70分～79分；3級(jí),中等,分值區(qū)間60分～69分；4級(jí),差,分值區(qū)間59分及以下。評(píng)價(jià)結(jié)果見表7。

表7中,經(jīng)過多年開展小流域治理工作,有效改善了流域的生態(tài)環(huán)境,提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其中,生態(tài)效益改善幅度最大。

表7 小流域綜合治理情況下效益評(píng)價(jià)結(jié)果

5 結(jié)語

小流域綜合治理問題是改善生態(tài)環(huán)境,為地區(qū)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的重要工作。由于地理環(huán)境和治理問題存在一定差異,所以治理策略側(cè)重點(diǎn)不同,在評(píng)價(jià)時(shí)需要體現(xiàn)側(cè)重點(diǎn)。本文以伊犁阿勒瑪勒小流域?yàn)槔?采用層次分析法設(shè)計(jì)綜合治理指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,合理分配權(quán)重。應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法,逐層評(píng)價(jià)并且計(jì)算。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,該流域經(jīng)過多年的治理,綜合效益改善顯著。