朝阳县下洼小流域治理工程水土保持效益评价

鲁秀杰

(朝阳县乌兰河硕蒙古族乡水利水保站，辽宁 朝阳 122632)

0 引 言

生态环境的持续恶化和经济社会的快速发展，使得石漠化地区的土地退化及水土流失问题日趋突出，严重制约着当地生态文明建设。近年来，小流域治理和生态环境的恢复取得了明显效果，在工程实践和研究中水保效益评价体系得以不断完善[1-3]。实质上，水土流失为导致石漠化的关键因素，因此水土保持为治理石漠化的核心，而最直接、最客观的体现石漠化地区水土流失治理成效的依据为水保效益评价。随着水土保持工作和石漠化治理的不断开展，小流域治理综合效益日趋显露，为进一步完善和修订水保治理方案有必要开展效益评价研究。诸多学者深入研究了水土保持和石漠化等内容，例如冯莹等监测分析了小流域不同治理措施的产沙产流作用机理；孟广涛等系统评价了几种典型治理模式的效益水平；颜萍、李昂等结合石漠化地区实际情况，选取出典型评价因子构建了适用于当地的效益评价体系[4-7]。综上分析，现有研究所构造的评价体系存在多样化特征，且侧重于自然生态方面。北方土石质山区的土壤侵蚀存在特殊性，开展荒漠化地区水保效益评价和水土流失治理研究，对于改善生态环境、治理方案优化及减少水土流失危害等具有重要意义。鉴于此，文章结合朝阳地区林草、工程措施及下洼小流域多种治理模式，参照近3年水土保持监测数据和小流域综合治理相关资料，对小流域荒漠化效益评价体系进一步优化研究，以期为治理措施的适宜性分析和提高效益评价结果的准确性提供一定指导。

1 数据与方法

1.1 流域概况

下洼小流域位于朝阳县乌兰河硕乡境内，占地面积430.23hm2，地处E119°53′53″-119°56′9″，N41°20′45″-41°22′6″之间，属大凌河水系。流域内海拨高程105m-370m，相对高差265m，气候类型为大陆性季风气候，年均降水量为515mm，相对湿度52%，年均径流深112mm。受地理条件和季风气候影响降水量年季间变化大，年内分配不均匀，多集中在7、8、9三个月。项目区属于土石质中度侵蚀区，土流失面积340.76hm2，土壤侵蚀主要以中度水蚀为主。在降水冲刷影响下流域内沟壑侵蚀问题显著，轻度、中度和强烈侵蚀面积为41.79、285.71、13.26hm2，土壤侵蚀模数为1989t/km2·a。经实地勘察朝阳县水保部门对下洼小流域实施了一系列的工程治理措施。另外，小流域水土保持治理受人为、自然等因素的综合影响，对其综合治理属于一项复杂庞大的长期过程，为保证各项功能效应的发挥要采取综合防治措施。为了能够更加客观、准确的揭示水土流失发展特征，有必要科学分析治理工程效果及其影响范围、强度等，为水土流失管理决策、监督、防治及生态建设提供依据[8]。

1.2 水土保持监测

结合每个监测点监测目的和指标的不同，选取调查监测、地面观测为主要监测方法。其中地，面观测包括土壤、降雨与植被因子，坡面侵蚀观测，小流域径流泥沙观测等，通过现地试验、测量、分析的方法掌握项目所在地的水土流失情况、植被生长情况等方面数据；调查包括询问调查、收集资料、重点和典型调查等，用于系统了解和接触与水保治理相关的各类因素条件，工程与生物防治措施等，水土保持项目管理、执法监督情况，群众认知度等各方面内容。结合治理措施布置状况和水土流失特点，结合“初步设计”要求共布设固定监测点位5个(表1)，以朝阳县东大道径流场观测数据作为径流试验数据。

表1 水土保持动态监测点位布置

监测结果显示，2018年8月-12月共完成治理面积250.00hm2，其中经济林(水平槽)、保土耕作、封育治理分别为50.00、108.96、91.04hm2，围栏2965m，作业路 4.06km，沟道治理1条，工程总用工1.39万工日。各项工程措施的实施可显著降低土壤流失量和促进生态环境的良性循环，能够有效遏制水土流失的发展态势，在很大程度上推动农村地区经济发展，且具有显著的生态和经济效益。

1.3 选取评价指标与监测指标值

保证评价结果和指标体系科学合理为指标选取的总体原则，为了能够从复杂的信息中选取具有主导作用且相互独立的评价因子，指标的筛选应遵循如下原则：①代表性：评价指标应具有显著的贡献度和明显的影响作用，能够综合体现小流域治理的整体状况；②独立性：选取的评价指标应尽可能的避免重复处理数据，防止信息重叠和交叉，保证评价要素内涵明确且彼此独立；③可行性：评价指标应便于数据的获取、计算和分析，满足可数值化和长期有效监测要求，参数值大小能够准确的体现小流域治理效益水平。

根据工程治理实际情况和2018年4月-12月下洼小流域水土保持监测结果，从经济收入、产流产沙量、作物产量、土壤理化性质、降雨、植被覆盖度、土壤侵蚀量等方面评估分析治理状况，参考水利、林业等领域专家意见和国家技术规范，将实地监测资料和理论知识相结合选取13项代表性评价因子，依据AHP法构建多层次、多要素水保效益评价体系并获得实际监测指标值，如表2所示。

1.4 权重的确定

采用层次分析法计算各评价因子权重，其基本原理是依据各要素具体内涵将评价对象划分为多个层级，通过两两对比和数学计算获取各要素权重。主要流程为：①对于指标权重利用YAAHP6.0法求解，将各项评价要素采用1-9标度法赋予相应的数值，从而构造各层级指标的判断矩阵。②然后根据专家意见和标度准则构造判断矩阵并不一定满足合理性要求，因此可选用方根法求解特征值，经检验后构造满足合理性要求的矩阵。其中，满足一致性的判别准则为CR<0.10，满足该标准则认为权重值可以用于单排序，能够评价分析水保效益水平；如果不符合以上要求则重新调整，直至达到检验要求停止运算。③最终获取梯阶层次结构中的各项指标权重，确定相对于总目标系统的各层次要素的组合权重。

2 结果与分析

2.1 构造判断矩阵

根据以上方法和基本流程，对效益评价体系中各层级指标两两比较，从而构造相应的判断矩阵如表3-表6所示，经一致性检验求出最终权重。从表3-表6可知，评价体系中各层级要素的一致性比例CR值均<0.1，排序结果符合一致性要求。可见，依据该运算结果可进一步求解出各因子权重，并用于水保效益的评价。

表2 小流域治理水保效益评价体系及实际监测指标值

表3 判断矩阵A-B及其一致性

表4 判断矩阵B1-C及其一致性

表5 判断矩阵B2-C及其一致性

表6 判断矩阵B3-C及其一致性

2.2 指标权重及其贡献

根据表3计算结果，准则层中权重最大的为生态效益，对效益评价的贡献率达到0.572，其次为经济和社会效益，相应的权重为0.285、0.273。生态效益为发挥社会和经济效益的基本条件，只有提高了生态效益方可带动社会和经济效益的泰山，因此在小流域治理效益评价中生态效益占据重要地位。

小流域治理水保效益评价指标权重见表7。

表7 小流域治理水保效益评价指标权重

根据表7可知，土壤肥力和植被覆盖率对生态效益的影响较为显著，相应的权重值为0.1378、0.2365，植被覆盖率为反映小流域治理效果的关键参数，其值越高则蓄水保土效果越好，因此在生态效益指标中林草覆盖率占比较高；土壤肥力为影响生态效益的另一关键要素，它与农作物的生长密切相关。水土保持生态效益受面源污染输出、水质等级的影响较弱，二者的权重值均为0.0772。土壤侵蚀强度为体现水土保持监测的重要因子，在生态效益评价时应引起注意。农业总产值对经济效益评价的影响较为突出，它是小流域治理工程的最终目标和衡量经济产值的重要指标，权重值最大为0.1375。人均收入、恩格尔系数和作物产量权重为0.0561、0.0308、0.0616，这些指标在一定程度上体现了小流域治理成效，因此赋予相应的权重。土地利用率为社会效益子系统中权重最大的参数，权重值为0.764，为提升治理效果可采取增大土地面积的措施。劳动力文化程度、人口密度和人均基本农田权重依次为0.0155、0.0187、0.0324，这些要素在一定程度上体现了社会发展进步程度，但通常需要较长的时间方可实现，因此综合评价中的占比较低。

2.3 效益分析

根据下洼小流域2018年4月-12月监测结果，小流域治理工程的社会、经济和生态效益如下：①生态效益：采取的林草措施可提升降水常流量和地表水利用率，骨干工程能够削减洪峰、减少泥沙淤积、调节径流以及拦蓄泥沙等功能，为提升防洪排涝和农业生产能力提供重要保障，工程发挥效益后每年可以增加保土量0.43万t，增加蓄水量17.14 万m3；疏林地和荒坡荒山采取的封育治理措施，有助于改善植物立地条件和林草覆盖率。治理后的林草面积为218.80hm2，林草覆盖率可达 5086%，可以吸收空气中的有害气 体和灰尘，达到净化空气的作用。同时，增加的森林覆盖范围还具有美化环境和净化空气等功能。②经济效益：计算价格按照有关文件规定取2017年四季度单价，封育治理和经济林措施的生效年分别为4、3年，估算结果表明各项措施发挥效应后可增加秸秆8.72万kg、薪柴18.21万kg，木材0.05万kg，可增果品5.00万kg；增加直接经济效益73.85万元。③社会效益：项目的实施大大减少的自然灾害损失，恩格尔系数显著降低，这也进一步体现了人们生活水平、生活质量的提升，人与自然更加和谐，劳动生产率和土地利用率均得到显著提升。另外，在治理项目过程中培训了一大批具有专业技术农民参与工作，熟练掌握多项实用技术并提升流域内的管理水平与生产能力，有助于现代化农业转变和生产技能水平的提升。

3 结 论

文章结合现有研究资料和小流域水土保持监测成果，从社会、经济和生态3个子系统中选取13项典型指标构建评价体系，然后以朝阳县下洼下流域治理工程为例，对评价体系和权重计算结果的可靠性进行实证分析。监测结果显示，治理工程可明显降低土壤流失量和遏制水土流失的发展，能够促进生态环境的良性循环和农村经济发展，其经济、社会和生态效益显著，可为小流域水土保持防治体系建设和脆弱的生态环境保护提供一种新的途径。因此，所构建的评价体系能够基本反映小流域治理的实际情况，具有一定的系统性和科学合理性，可用于水保效益的评价研究。

当前，关于荒漠化地区水土流失治理和治理效益的评价研究还处于初始阶段，随着科技的发展和效益评价研究的深入，还可以进一步将效益评价划分为树状结构，不断完善和扩充评价体系。对各个评价指标权重和效益状况依据专家意见、监测结果进行量化分析，保证了评价结果的可靠性和客观性。在实际生产中所构建的指标体系具有一定的适用性和指导性，能够为小流域治理措施适宜性分析和同类地区治理效益评价提供科学依据，为水土保持规划建设和水土流失治理提供科学指导。