頭道砬子生態(tài)清潔型小流域水土保持效益評(píng)價(jià)

楊 微

(新賓滿族自治縣小流域水土資源開發(fā)經(jīng)營服務(wù)公司，遼寧 新賓 113200)

水土流失造成的生態(tài)環(huán)境破壞、河流湖泊淤積、土地生產(chǎn)力下降等問題日趨突出，對(duì)水生態(tài)文明建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來巨大的威脅[1-2]。水土保持是促進(jìn)區(qū)域發(fā)展、抑制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)水土流失防治目標(biāo)、維持小流域系統(tǒng)循環(huán)的根本途徑。對(duì)生態(tài)環(huán)境治理國內(nèi)學(xué)者較早就開始了探究，并提出有效解決水土流失問題的措施和建設(shè)性意見，如古麗努爾等以塔里木河為例，采用指標(biāo)分析法評(píng)價(jià)了流域整體項(xiàng)目的生態(tài)效益；鄧勝華等對(duì)石碑鎮(zhèn)土地整治工程產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)，運(yùn)用模數(shù)數(shù)學(xué)模型開展了初步探討；段威等對(duì)北部農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境利用綜合分析評(píng)價(jià)法進(jìn)行了全面探討[3-5]。因此，領(lǐng)域內(nèi)諸多學(xué)者開展了大量研究，對(duì)推動(dòng)水土保持工作發(fā)揮著積極作用，但現(xiàn)階段仍存在許多不足，如尚未建立能夠客觀反映水保效應(yīng)的模型，對(duì)此部分學(xué)者雖然有所涉及，但因無法較好的描述評(píng)價(jià)指標(biāo)而具有一定局限性[6-7]。文章分析研究了頭道砬子生態(tài)清潔型小流域，并運(yùn)用模型系統(tǒng)評(píng)價(jià)了水土保持產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。

1 頭道砬子小流域概況

1.1 流域情況

頭道砬子小流域行政區(qū)劃屬新賓縣永陵鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)位于E124°47′12.9″，N41°45′5.5″，總面積3215.87hm2，現(xiàn)有水土流失面積1389.75hm2，全部為輕度侵蝕，平均侵蝕模數(shù)為662.86t/(km2·a)，屬典型水力侵蝕區(qū)域。地貌類型屬于遼東中低山區(qū)，以長白山系龍崗山脈為主體，境內(nèi)峰巒疊嶂，山丘起伏，地勢(shì)由東向西傾斜，溝壑密度0.29km/km2。流域內(nèi)土壤類型比較復(fù)雜，據(jù)土壤普查劃分6個(gè)土類，9個(gè)亞類，45個(gè)土屬，74個(gè)土種，其中以棕壤土類面積最大。該小流域?qū)儆陂L白山(龍崗之脈)植被區(qū)系，屬針闊混交林地帶，原始植被不復(fù)存，演變?yōu)樘烊淮紊帧Ａ饔騼?nèi)土地利用現(xiàn)狀：耕地464.08hm2，其中水田14.29hm2，旱地449.79hm2；林地面積2615.85hm2，其中灌木林地195.05hm2，有林地1332.4hm2，疏幼林地1088.4hm2；城鎮(zhèn)村及工礦用地面積為74.11hm2；水域面積52.27hm2；公路面積6.66hm2；荒草地面積2.9hm2。

1.2 治理措施

為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)生態(tài)化、多元化發(fā)展，蓄水保土，涵養(yǎng)水源，減少泥沙入庫，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，有效控制面源污染，保護(hù)耕地資源、飲水安全和生態(tài)環(huán)境等，2011年5月-2011年12月對(duì)頭道砬子生態(tài)清潔型小流域?qū)嵤┲卫?，具體如下：

1)生態(tài)保護(hù)帶：在庫區(qū)周圍主要采取河道清淤、建設(shè)垃圾收集池、集糞池和修建生態(tài)袋護(hù)坡工程、栽植灌木柳等措施，充分發(fā)揮庫岸防護(hù)林的凈化防塵作用和排污功能，達(dá)到雨水污水分離，河道流水通暢，減少污水、泥沙、沙塵等其他雜質(zhì)入庫；生態(tài)袋護(hù)坡工程1300m，清淤8777.69m3，垃圾收集池5座，集糞池5座。

2)生態(tài)治理帶：坡面主要布設(shè)面源污染治理工程，在道路和與溝道交叉處布設(shè)漿砌石作業(yè)路工程，在溝道修建谷坊，并加強(qiáng)水土資源監(jiān)管，嚴(yán)禁庫區(qū)周邊使用毒性強(qiáng)、毒效長、難降解的農(nóng)藥，最大限度地減少泥沙和其他有毒物質(zhì)進(jìn)入水庫，確保飲水衛(wèi)生安全，減輕水質(zhì)污染。漿砌石作業(yè)路50m，面源污染治理工程4.6hm2(水平階整地3.75 hm2、全面整地0.85 hm2)，柳樁編籬谷坊20座。

3)生態(tài)修復(fù)帶：在水庫上游地帶實(shí)施水源保護(hù)圍欄工程，通過實(shí)行全面封禁，防止人、畜隨意進(jìn)入保護(hù)水源；同時(shí)禁止新的人為開墾、盲目割灌割草和開山取土采石等人為活動(dòng)，減少人為活動(dòng)的干擾，充分發(fā)揮大自然的力量提高植被的水源涵養(yǎng)功能。水源保護(hù)圍欄工程保護(hù)面積85.49hm2(雙邊絲圍欄1000m、宣傳標(biāo)志牌4個(gè))。

2 水土保持效益評(píng)價(jià)方法

2.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)

水土保持效益評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定應(yīng)遵循以下原則：

1)整體性，為了全面反映小流域治理的整體情況，要考慮各項(xiàng)參評(píng)因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，從整體的角度合理選擇評(píng)判指標(biāo)。

2)科學(xué)性，評(píng)價(jià)指標(biāo)要科學(xué)分析水保措施的作用機(jī)理、小流域治理目標(biāo)及其預(yù)期效益。

3)動(dòng)態(tài)性，生態(tài)清潔型小流域治理是一項(xiàng)長期的過程，參評(píng)指標(biāo)既要保證治理效益的縱向連續(xù)性、橫向可比性，還要反映各項(xiàng)措施落實(shí)后所發(fā)揮的效益情況。

4)目的性，小流域生態(tài)治理以改善生態(tài)環(huán)境，凈化徑流污水和生活污水，凈化水體中有害物質(zhì)、富營養(yǎng)化物質(zhì)及減少泥沙，提高水庫水量與水質(zhì)為目的，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)圍繞該目的。

5)實(shí)用性，參評(píng)指標(biāo)計(jì)算要簡(jiǎn)明清晰、數(shù)據(jù)易獲取、信息不重疊，從生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度客觀反映水保效益。

文章結(jié)合小流域自然環(huán)境特征和工程治理現(xiàn)狀，從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的角度，遵循上述原則選擇18項(xiàng)代表性指標(biāo)，并考慮參評(píng)專家意見確定各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分如表1所示。

表1 生態(tài)清潔型頭道砬子小流域治理效益評(píng)價(jià)體系

2.2 評(píng)價(jià)流程

步驟一：無量綱化。考慮到各項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)的數(shù)量級(jí)或量綱不同無法直接參與計(jì)算，為了消除不同指標(biāo)之間評(píng)比的不可通透性，要先利用公式對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即：

(1)

式中：xij、yij分別為無量鋼化處理前、后的參數(shù)值，并且0≤yij≤1。

步驟二：構(gòu)建判斷矩陣?？茖W(xué)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重是應(yīng)用層次分析法的關(guān)鍵，結(jié)合相關(guān)資料深入分析各指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)構(gòu)建判斷矩陣，即采用1-9標(biāo)度法判別不同指標(biāo)間的相互影響，如表2所示。

表2 標(biāo)度準(zhǔn)則

綜合考慮專家意見、層次分析原理和1-9標(biāo)度準(zhǔn)則構(gòu)建各層級(jí)判斷矩陣，如經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益相對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)的判斷矩陣如表3所示。

表3 準(zhǔn)則層判斷矩陣

同理，按照上述原則可以確定指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的判斷矩陣，如表4-表6所示。

表4 生態(tài)效益指標(biāo)的判斷矩陣

表5 社會(huì)效益指標(biāo)的判斷矩陣

表6 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)的判斷矩陣

步驟三：計(jì)算特征向量。以經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益指標(biāo)判斷矩陣為依據(jù)，利用下式計(jì)算特征向量，即：

(2)

表7 水土保持效益評(píng)價(jià)指標(biāo)特征值與特征向量

(3)

2.3 結(jié)果與分析

為確保評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)合理性，有必要利用特征向量和特征值檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，通過研究分析頭道砬子生態(tài)清潔型小流域相關(guān)資料，計(jì)算確定各參評(píng)指標(biāo)權(quán)重。考慮到各參評(píng)指標(biāo)數(shù)量級(jí)或量綱差異無法直接參與比較，需要利用標(biāo)準(zhǔn)化公式(1)處理各指標(biāo)初始數(shù)據(jù)，即確定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。然后，依據(jù)各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)值得到最終的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益評(píng)價(jià)指數(shù)，如表8所示。

表8 頭道砬子生態(tài)清潔型小流域水保效益評(píng)價(jià)指數(shù)

從表7可以看出，2015-2017年經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益增長速度最快，這反映了通過實(shí)施小流域綜合治理，各項(xiàng)水保措施逐漸發(fā)揮明顯的效益，區(qū)域經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境得到極大地改善。結(jié)合綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果，2011-2020年頭道砬子小流域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益均明顯提升。

實(shí)踐表明：①通過建設(shè)生態(tài)保護(hù)帶、生態(tài)治理帶、生態(tài)修復(fù)帶，可進(jìn)一步控制當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)的水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)循環(huán)，促使區(qū)域水土資源可持續(xù)利用。地表植被的增加和恢復(fù)不僅有效地減少地表徑流、土壤沖刷量，提高了土地生產(chǎn)力，促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，而且為野生動(dòng)物的棲息提供了良好場(chǎng)所，也為工程所在地及周邊地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)盡快恢復(fù)創(chuàng)造了條件。②整地、綠化等措施可以攔蓄地表徑流，增加入滲，減少水土流失，涵養(yǎng)水源；新建垃圾收集池和集糞池，減少了垃圾對(duì)地表水和地下水的污染；布設(shè)面源污染治理措施，減少庫區(qū)內(nèi)COD(化學(xué)需氧量)、BOD5(生化需氧量)、SS(懸浮物)、TN(總氮)、TP(總磷)等含量，水質(zhì)將得到改善。③經(jīng)過各項(xiàng)措施的開發(fā)、實(shí)施和治理，水土流失得到有效控制，加快了區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，保障了資源、經(jīng)濟(jì)、生活的協(xié)調(diào)發(fā)展[8-12]。

3 結(jié) 論

文章以頭道砬子生態(tài)清潔型小流域?yàn)槔?，結(jié)合項(xiàng)目治理特點(diǎn)和自然環(huán)境特征，遵循整體性、科學(xué)性、動(dòng)態(tài)性、目的性、實(shí)用性等原則構(gòu)建水保效益評(píng)價(jià)體系，并利用層次分析法評(píng)價(jià)分析了小流域水保效益。結(jié)果顯示，通過建設(shè)生態(tài)保護(hù)帶、生態(tài)治理帶、生態(tài)修復(fù)帶，2011-2020年頭道砬子小流域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益均明顯提升，可為其他類似小流域的水保效益評(píng)價(jià)及其治理方案設(shè)計(jì)提供一定指導(dǎo)。