大凌河流域保护区水土流失生态风险综合评估

王志国

(凌源市水务事务服务中心，辽宁 朝阳 122500)

大凌河保护区依大凌河干流而划建，保护区始于辽宁省喀左县，大凌河于凌海市入渤海。保护区边界划定为：有堤段，以两侧大凌河大堤背水面坡脚以外20m之间所涵盖的区域，并依据防护林带、城镇、村庄等具体情况进行调整；在无堤坝区域，以30年洪水位进行划定，在主要支流汇入口区域，适当向外延伸[1]。大凌河保护区总面积为2652.3km2，干流全长435km，共有33个支流和排干口，流域面积2.38万km[2]。在关注河流资源功能的同时，需要对河流生态功能进行分析，因为水土流失与河流生态影响关联性较大[3]。当前，大凌河保护区内生态环境的基础比较脆弱，生态环境恶化趋势尚未能有效遏制。主要表现为森林植被分布不均衡，维护生态平衡的作用较小，与此同时，一些地方土地沙化严重，造成当地生态失衡[4]。为提高大凌河保护区内的生态功能，需要对区域内水土流失生态风险进行综合评估，从而提出可行性水土保持综合管控措施，提高保护区内的生态功能[5]。近年来，国内对区域内水土流失的生态风险评估取得一些研究成果[6-16]，但评估指标体系都不系统、不全面，未能有效地反映区域水土流失生态的综合风险程度。为提升大凌河保护区内生态保护力度，加强水土保持生态功能，通过分析水土流失生态易损性，构建水土流失生态风险评价指标体系与综合评估模型，从而对大凌河保护区内水土流失生态风险进行综合评估。研究成果对大凌河保护区水土保持综合管理具有一定指导意义。

1 水土流失生态风险综合评估指标体系

大凌河保护区水土流失生态风险评估指标体系构建要结合生态风险评估的理论基础与原则要求。指标体系的结构应充分反映区域单元的自然地理、生态和经济社会的特征，重点考虑水土流失及生态安全的相关影响要素。根据确立水土流失生态风险评估框架模型，确定了评估要素主要包括土壤侵蚀危害性、水土保持功能重要性和水土流失生态易损性，共选取44个指标构建水土流失生态风险综合评估指标体系，如表1所示。

表1 水土流失生态风险评估指标体系

2 评估方法及风险评估模型

2.1 评估方法

结合构建的综合评估指标体系，从土壤侵蚀危害性、水土保持生态功能重要性、水土流失生态易损性3个方面，先进行单层次评价后，再进行综合评价。土壤侵蚀危害性评价，主要借鉴中国土壤流失方程CSLE，分别计算降雨、土壤、地形、植被、水土保持措施、耕作措施侵蚀因子，计算土壤流失，判定侵蚀强度，分析水土流失危害性指数，通过建立水土保持生态重要性评价指标体系来对水土保持生态重要性进行综合评价，分别从水源涵养等10个方面计算研究区水土保持生态重要性，并综合计算评判生态重要性指数。水土流失生态易损性评价依据土地利用类型识别研究区景观类型，通过专家打分法分别从生物多样性、土壤质量、主要作为抗逆性和负熵计算不同景观类型水土流失生态易损程度，评定研究区水土流失生态易损性。

2.2 评估模型

根据风险的定义，风险度量的基本公式：

R=PD

(1)

式中，R—风险评估指数；P—风险概率；D—风险可能造成的损失指数。按照式(1)用不同指标风险进行计算：

R(x)=P(x)D(x)

(2)

在单一风险评估基础上，对其风险进行综合测算，计算公式：

R(xi)=∑P(xi)D(xi)

(3)

式中，x—评估指标；i—评估指标个数。

风险概率和影响都随指标而变化，则这种风险是一种积分形式，计算公式为：

R(xi)=φP(x)D(x)dx

(4)

式中，φ—风险概率指数。

根据式(1)～(4)及区域水土流失生态风险评价的概念，得出区域水土流失生态风险评价的基本公式：

R′=E·Z·S

(5)

式中，R′—区域水土流失生态风险指数；E—土壤侵蚀危害性指数；Z—侵蚀危害性指数；S—水土流失生态易损性指数。在模型构建中，考虑各个指数的权重的不同，最终得出大凌河保护区水土流失生态风险评价的框架模型为：

(6)

3 生态风险综合评估

3.1 土壤侵蚀危害性评价

利用土壤侵蚀因子计算值，结合中国土壤流失方程CSLE对土壤侵蚀危害性评价因子进行计算，侵蚀危害程度按照土壤侵蚀分级分类标准划分为6级，不同级别危害性指数如表2所示。

3.2 水土保持生态功能重要性指数

按照水土保持生态功能重要性指标体系，以大凌河水系内的县级行政区为评价单元，对各单元水土保持生态功能重要性进行计算，每个单元得分最高的一项功能该区域内主导水土保持生态功能。计算结果见表3。

表3 典型区域水土保持生态功能重要性评价结果

大凌河保护区典型区域水土保持生态功能重要性评价结果：水土保持生态功能重要性空间分布总体为从东向西逐步递增；东部的水土保持生态功能重要性要低于西部，东部的抚顺、本溪地区由于植被较多，水土保持生态功能重要性指数相对较低，而西部的锦州和阜新地区由于植被较为稀少，且水土流失较为严重。因此，水土保持生态功能的重要性指数均较高。在大凌河保护区各区域内，彰武县的水土流失最为严重。因此，水土保持生态功能的重要性指数最高，达到0.68。

3.3 水土流失生态易损性评价

参照大凌河保护区土地利用现状图，将区域内主要景观分为耕地等8种用地类型，对各类用地的水土流失易损性指数进行计算。对景观4个指标采用专家打分法，赋值后进行标准化处理，得到水土流失易损性指数，结果如表4所示。

由表4可以看出，水土流失易损性指数与主要景观类型有关。城镇村及工矿用地和交通运输地的易损性指数最高，达到1.00；林地和草地由于具有较好的水土保持功能，水土流失易损性指数较低；耕地和园地等农村用地水土流失相对较高，易损性指数要高于林地和草地。

3.4 水土流失生态风险综合评估

采用专家打分法，综合确定土壤侵蚀危害性、生态功能重要性、水土流失生态易损性的权重，见表5。结合水土流失生态风险综合评估方法对大凌河保护区典型区域水土流失生态风险进行综合评估，结果见表6。

表5 水土流失生态风险评估要素权重表

表6 典型区域水土流失生态风险综合评估结果

由表6可以看出，大凌河流域保护区水土流失生态风险评估指数从东到西逐步递增，凌海综合指数最高，为0.892，达到高风险。这主要和区域水土流失生态功能重要性指数有关，即区域水土流失生态功能重要性指数越高其生态风险综合指数越大。土壤侵蚀危害程度，其权重值为0.41。辽西的锦州和阜新地区，属于辽宁省水土流失较为严重的区域，近年，虽然水土流失得到一定的治理，但其对于区域生态风险影响程度总体高于东部地区。

4 结论

(1)在建立水土保持生态功能排序指标体系时，通过分析筛选出定量和定性的指标，对指标信息进行收集和提取。建议采用特尔菲法和综合指标法等对各水土保持功能进行排序，从而合理界定水土保持生态主导功能。

(2)为降低大凌河保护区水土流失生态风险指数，可按照“适地适树”的原则选择水保林种植，尽量采用乡土树种，如落叶松、刺槐等。落叶松耐干旱瘠薄，对土壤要求不高，在黏土、沙土、石砾土等土上都可生长，成为水源涵养林而保持水土，减少土壤流失。

(3)文中综合指标权重，主要采用专家法进行设置，存在一定主观性，在后续研究中，还需对其权重计算方法进行深入分析与探讨。