绥中县宽邦镇大栗小流域综合治理工程效益评价

任 红

(绥中县水利事务服务中心，辽宁 绥中 125200)

目前，我国诸多江河流域仍面临着不同程度的水土流失问题，土壤侵蚀、土地沙漠化、流域生态功能退化等极大的破坏了人们生存的环境，对区域生态文明建设和经济可持续发展造成严重影响。因此，如何科学、有效地整治水土流失问题越来越引起有关部门的高度重视。文章以绥中县宽邦镇大栗小流域，通过构建较为完善的评价体系分析了其综合治理效益，为高效利用和有效保护有限的水土资源提供科学指导[1-3]。

1 流域概况

1.1 基本情况

大栗小流域位于辽宁省绥中县宽邦镇境内，属于六股河下游，地理位置为E120°3′51″-120°8′43″、N40°32′59″-40°37′10″之间。流域内海拨高程为70-440m，相对高差370m，气候类型为温带大陆性季风气候，年降水量为620.80mm，平均径流深为227mm，降水量年季间变化大且年内分配不均匀，多集中在7、8、9三个月，年蒸发量为1650mm。流域包括6个村，现有总人口0.35万人，农业结构以蔬菜种植和粮食作物播种为主，农业总产值为3043.75万元。土壤类型以棕壤土为主，土层薄，土壤有机质含量较低，经济林有白梨、苹果，林木成材率较低，林草植被覆盖率为67.13%。

1.2 水土流失情况

该流域总面积31.08km2，平均长度7.39km，平均宽度4.21km，沟壑密度为1.45km/km2，有干沟19条、支沟93条，干沟和支沟平均比降为4%-6%，多为U型沟。调查显示，大栗小流域属土石质轻度侵蚀区，主要以水蚀为主。在降水径流作用下侵蚀沟壑广泛分布，水土流失总面积592.00hm2，其中轻度和中度侵蚀为370.00hm2、222.00hm2，土壤侵蚀模数为1549t/km2.a。现阶段存在的问题有：①土地利用结构不合理，小流域坡耕地占总耕地的35.20%，并导致粮食产量低而不稳，疏林地占有林地的13.00%，荒山占流域总面积的2.00%；②经济林比例小、收入水平低，现状农、林、果用地比例为1:2.59:0.24，林果仅占总土地的5.02%，流域内存在未治理的荒山，致使其整体土地产出能力较低，制约了农村经济的发展；③荒山未得到有效开发利用，其荒地面积62.10hm2，通过合理的改造、栽植经济林种，可有效的改善区域生态环境，对提高流域土地商品率、增加农村收入都将起到促进作用；④为防止流域到治理期末工程措施管理差，部分工程由于雨水冲刷等造成破坏，需要加强运行期管理，植物措施由于干旱少雨，植物成活率及保存率低。

1.3 水土保持现状

经过多年治理，流域内的植被不断增加，生态环境得到明显改善，群众生活水平进一步提高。但由于资金投入有限，仍有592.00hm2的土壤侵蚀面积需要治理，且未治理区域多半是难以治理的高山、远山、石质山，加大了治理难度；加之部分已治理的地块标准不高，有待修复，部分地区的人为破坏、管护力度不够问题突出。因此，要持续加大工程投资和监督监管力度，加快小流域综合治理，切实实现民富粮丰、山川秀美的目标[4]。

绥中县宽邦镇大栗小流域综合治理项目，建设期为2014年10月开始-2015年9月结束，治理水土流失415.00hm2，治理程度不低于70%，水保措施保土和蓄水效率达到70%。全部发挥效应时，小流域土壤侵蚀有效被控制，植被覆盖率有所提高，生态系统良性循环且水保工程可以安全度汛。流域到治理期末，农村经济有较大发展，农业总产值增加6.90%，人均基本农田0.133hm2以上，土地利用率不低于80%，人均粮食达到500kg/人。

2 综合治理效益评价体系

小流域综合治理应全面考虑社会、经济、生态三大效益，从而保证小流域整治的科学性与系统性。目前，小流域综合治理的关键问题是如何以最低的成本取得效益的最大化，对此国内外学者从不同角度开展了深入研究，总体上提出综合与单价评价两种方法。其中，综合评价法是对项目区的优化程度和治理效益利用数理统计的方法加以量化，通过量化处理各个影响因子以直观的反映综合整治效果，因具有原理清晰、计算简便、精准度高等优点该方法被广泛的应用[5-6]。

2.1 评价指标体系

文章全面考虑小流域社会、经济和社会效益等因素，遵循独立性、系统性、可获取性、科学性等原则构建效益评价体系，并结合2014年大栗小流域综合治理项目方案确定各参评因子数据如表1所示，其标准化值如表2所示。

表1 效益评价体系与参评因子值

2.2 评价指标的优选

主成分法主要是利用数学统计的方法将冗余繁杂的评价指标归类为少数的几个指标，其实质就是降维处理。实际计算时可以将单项指标为x1、x2、…、xp综合为Z1、Z2、…、Zm，其中m≤p。对此，可以利用下式反映两者间的线性组合关系，即：

(1)

式中：l为系数变量；x为单项因子；Zi为降维处理后的综合因子。

根据大栗小流域综合治理项目的各参评因子数据，将初始数据利用标准化公式处理，如表2所示。然后将处理后的数据输入SPSS操作系统，经运算输出相关系数矩阵、特征值、主成分及其累积贡献率，如表3所示。

表2 参评因子标准化值

表3 主成分贡献率

结合表3可知，前3个主成分的累积贡献率已超过95%，利用这三个主成分能够系统、全面的反映大栗小流域综合治理项目的整体效益，能够开展进一步的分析。然后利用主成分值可以构造荷载矩阵，如表4所示。研究表明，第一主成分与X1、X2、X4、X5存在较高的相关性，第二主成分与X7、X11、X12存在较高的相关性，第三主成分与X16、X17、X18、X19存在较高的相关性。所以，针对大栗小流域综合治理效益，可以选择经济、社会、生态3个效益影响因素进行评价。

表4 荷载矩阵

3 综合治理效益评价

文章结合专家意见和流域治理实际状况构建判断矩阵，并利用层次分析法构建综合评价模型，然后运用模型明确各参评因子间的模糊数学关系，由此实现综合效益评价，详细流程如下：

3.1 构造层次模型

根据梯阶层次框架体系，综合考虑指标层C、准则层B、目标层A构造小流域综合治理效益评价模型，各层次所包含的内容以及不同层级间的关系如图1所示。

3.2 确定判断矩阵

大量的数据和信息是评价与分析系统问题的重要基础，判断矩阵就是考虑各因素的重要程度赋予相应的权值所构造的判断式。现阶段，较为常用的权重赋值法有层次分析法、专家经验法两类。文章利用原理清晰、运算简便的层次分析法，将多层次复杂的系统性问题利用专家经验进行数学化，把不同量级的多种因素综合转化至具体的评价值或评判值，以更直观的形式反映小流域治理实际情况[7-8]。

一般条件下，多选用1-9的倒数或1-9的数字来构造判断矩阵，若两个因素的重要度相同则用1描述，若一个因素较另一个因素十分、相当、较为、略微重要则用3、5、7、9描述，而达到相邻重要度时则用2、4、6、8来描述。

图1 小流域综合治理效益评价模型

3.3 一致性检验

目前，大多利用计算机软件求解层次单排序中的权重值A，为最大程度的降低评价结果受主观因素的干扰，必须实行一致性检验，各参评因子的一致性指标和单项权重利用一致性检验法、层次单排序来确定，如表5所示。

表5 一致性指标值

由表5可知，所有参评因子的随机一致性比率CR均符合小于0.1的要求，可见所构造的判断矩阵符合一致性要求，可以用于下一步的权重计算。同理，与最高层相比相同层次中所有参评因子的重要度即为层次总排序，按照相同的方法计算确定总排序，如表6所示。

表6 层次总排序

同理，可以确定层次总排序的也符合一致性检验要求，即目标层判断矩阵的随机一致性比率CR=0.031<0.10，由此确定的权重W1可以用于综合治理效益评价。

3.4 计算标准值

一般地，不同参评因子的量纲和数量级一定差异，为保证指标的精准度及减少评判误差，必须对所有参评因子初始值实行标准化处理。设定各参评因子基准值与理想值，其中基准值作为参考标准用于既定时段内的小流域治理效益评价，理想值各期望各种措施在既定时间内所达到的最优值。根据参评专家意见和相关规范，充分考虑大栗小流域综合治理情况合理的确标准值，如表7所示。

表7 各参评因子标准化值

3.5 结果分析

采用加权求和法全面评析大栗小流域近5a的综合治理情况，其表达式如下：

B=A•R

(2)

式中：A为各参评因子权重；B为综合评判子集；R为评判矩阵。根据以上运算结果，综合评价大栗小流域2016-2020年的效益水平。为了更加直观的反映评价结果，利用公式bi=int(100bj+0.5)将B与A进行百分制转换，如表8所示。

表8 综合治理效益得分

从表8可知，综合治理项目的实施显著提升了大栗小流域的经济、社会和生态效益，2016-2020年小流域综合效益得到明显提升，为促进流域经济发展、改善区域生态环境以及农业产业结构优化提供了强有力的保障。

4 结 论

文章以大栗小流域为例，结合小流域综合治理实际情况，全面考虑社会、经济、生态等因素构建了较为系统完善的效益评价体系，并对所有参评因子利用主成分分析法加以优选和归类，从而保证了评价体系的实用性与全面性，以优选的11项独立性好、代表性强的指标和模糊层次分析法全面评价了大栗小流域治理效益，研究成果可为流域治理方案的优化设计及其效益评价提供科学参考。