西大峪小流域综合治理效益评价

曹 波 ，张 芳 ，王黎明 ，孙保平 ，王德成

（1.北京林业大学水土保持学院，水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京100083；2.蓟县水务局水土保持工作站，天津蓟县301900）

小流域一般是指范围比较小且完整而又独立的自然集水区域。我国所指的小流域面积一般为10～30 km2[1]。水土保持学上，小流域一般是指一个完整的土壤侵蚀单元；水文学上把级别最高的支流称为小流域；而在实际治理中，小流域往往指山丘区小流域[1]。

我国是世界上较早开展小流域治理的国家之一，早在20世纪50年代，就开始探索有关小流域的有效治理方法。在总结以往防治水土流失成功经验的基础上，我国于1980年提出了水土保持小流域综合治理的思想，在全国范围内试点并推广以小流域为单元进行综合治理的水土保持工作。20世纪末以来，我国实施了大规模的生态恢复工程，小流域综合治理从此进入了快速发展时期。

伴随着小流域水土流失综合治理实践的不断深入，我国一些学者对其治理模式、措施，尤其是效益评价等方面进行了较为深入的研究。我国小流域治理共经历了4个阶段：

（1）20世纪70年代，实行的是山水田林路的小流域综合治理模式。1970年，我国制定了山水田林路的小流域综合治理模式，即按照“水利成套，山林成片，田土成型，公路成网”的要求，进行综合治理[2]。

（2）20世纪90年代，流域生态经济系统综合治理模式。流域生态系统是通过地理特征对流域进行划分，采用景观生态学、区域生态学与全球生态学等宏观生态学的方法，研究流域内的结构与功能[3]，而由流域生态系统和流域经济系统相互交织而成的复合系统称为流域生态经济系统[4]。

（3）21世纪初，引入信息系统对小流域综合治理进行决策管理。流域管理信息系统以3S技术为基础，根据流域管理的要求，应具备流域资源信息管理、流域评价分析、流域土地规划、流域治理效益分析、流域监测、综合信息管理等功能[4]，通过这些功能对小流域进行综合治理，规范流域管理工作，服务于水土保持建设，服务于科学研究，为政府决策与水土保持监督执法提供迅速可靠的依据。

（4）把流域作为能量循环体系来进行综合治理。流域既然是一个独立的生态经济系统，它就要维持系统的平衡，而流域生态经济系统的平衡实际上就是流域内生态系统与经济系统有机结合、相互渗透的矛盾统一体，这个平衡是相对的，只有维护其物质循环、能量流动、信息传递、价值增殖等各种平衡功能，才能促进生态经济系统的进化，实现生态经济的良性循环，因此，把流域作为一个能量循环体系来对其进行综合治理，就是维持了其自身系统的平衡。

为了对治理后的小流域进行系统的评价，专家、学者们开始研究小流域综合治理评价指标体系，以期更好地了解治理成效，为决策者提供依据。段文标等[5]提出了由目标层、类目指标层、项目指标层和指标变量层构成的层次分析法指标体系，并通过逐层依次计算各项指标值，最终得出小流域综合治理可持续发展的指标值，并对不同年度的石匣小流域可持续发展进行了科学评价与分析。可以肯定，小流域综合治理可持续发展的着眼点，首先在于它是小流域多种功能的有机结合和综合体现[6]。

1 研究地自然概况

西大峪小流域综合治理工程位于天津市蓟县县城北21 km的下营镇境内，津围公路西侧。地理坐标为东经117°22′31″～117°22′37″，北纬40°10′54″～40°10′55″。流域东西长约5 km，南北最宽3.5 km。流域内涉及下营镇西大峪1个行政村9个自然村，总共268户，近千口人。该流域属低山丘陵地带。西大峪小流域总土地面积为10.87 km2。

西大峪小流域地处燕山南麓、蓟县北部山丘区，属半湿润半干旱地区，温带大陆性季风气候，冬春干旱多风，夏季炎热多雨，年平均日照时数2 754.6 h，太阳辐射年总热量为523.754 kJ/cm2，≥10℃的有效积温为4153℃，无霜期195 d。年平均气温11.5℃，较全县平均气温低。因春季雨水少，大风多，蒸发量300～350mm，为同期降水量的6～7倍，几乎年年发生春旱，在暖温带气流的影响下，年平均降水692mm，并表现出降水集中且多暴雨的特征，其中夏季降水约占全年降水量的76.8%，暴雨降雨量一般可占总降水量的1/3～1/2，光热资源丰富且雨热同季，有利于植物生长。

2 研究内容和方法

2.1 研究内容

本研究主要以现有的小流域综合治理研究为基础，根据蓟县西大峪的地理位置，结合自然环境因子与社会经济因子调查，采用层次分析法，对小流域综合治理工程进行综合效益评价。主要研究内容包括：小流域内植被调查，土壤有机质、氮磷钾含量及土壤含水量测定，社会经济状况问卷调查；小流域综合治理工程生态、经济及社会效益指数计算与评价；小流域综合治理工程综合效益指数计算与评价。

2.2 研究方法

本研究采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）对小流域综合治理效益进行评价，它是将决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法[7]，是一种层次权重决策分析方法。通过层次分析法得出各项指标的权重，对不同量纲的指标进行标准化处理后，使其具有可比性，然后通过各自的权重计算出效益指数，对小流域综合治理进行评价。

2.3 指标体系

通过小流域统计分析与调查，并结合其他社会科学相关统计资料，采用层次分析法，划分了目标层（A）、准则层（B）、指标层（C）和措施层（D）4个层次，其中，指标层（C）共确定了16个指标，措施层（D）主要采取了具有拦蓄水功能的塘坝、谷坊坝和水窖3项；同层因子间进行比较和判断，上层因子支配下层因子，下层因子是上层因子的体现。层次模型如图1所示。

层次模型建成之后，各层因子的隶属关系均确定，就可在各层因子中两两进行比较，构造出比较判断矩阵，并引入合适的标度（表1）将判断定量化，通过数学运算即可计算出最低层相对于最高总目标相对优劣的排序权值[8-10]。

表1 标度及含义

3 结果与分析

本研究邀请10位专家打分，通过专家的一致意见，构建了层次分析体系的判断矩阵（表2～5）。

经过数据的标准化处理与计算，得出各自的权重，然后再进行一致性检验。检验比率≤0.1，说明一致性较好。

经过计算得出，小流域内生态效益与经济效益的权重均为0.43，而社会效益的权重仅为0.14（表2），可见，生态效益与经济效益在小流域综合效益中占据优势地位。

表2 判断矩阵及权重Ⅰ

从表3可以看出，在生态效益指标层中，C1～C6指标的权重排序为：C2＞C1＞C3＞C4＞C5＞C6。

在社会效益指标层中，5个指标的权重排序为：C7＞C8＞C9＞C10＞C11（表4）。

表3 判断矩阵及权重Ⅱ

表4 判断矩阵及权重Ⅲ

由表5可知，在经济效益指标层中，5项指标的权重排序为：C13＞C12＞C14＞C15＞C16。

表5 判断矩阵及权重Ⅳ

小流域综合治理指标的实测数据与标准值数据列于表6～8。

表6 生态效益指标实测值与标准值

表7 社会效益指标实测值及标准值

表8 经济效益指标实测值及标准值

评价指标体系中各指标的单位不同，数量间差异较大，无法比较，所以在分析前要对各项指标值进行标准化处理，使其落在一个统一的区间内，便于进行比较。利用表6～8中各类指标的标准化值及所求出的对应权重，分别计算出2004—2010年7 a的生态效益、经济效益、社会效益评价指数，并得出综合效益评价指数（表9）。

表9 综合效益评价指数

通过比较不同时间段流域综合效益评价指数的高低，来判断流域在不同时间段生态经济系统内部效益的变化，从而达到综合计量和评价小流域综合治理效益的目的。

效益指数代表了流域治理效益的优劣程度。应用层次分析法对小流域综合治理效益评价的结果显示，通过7 a的治理工作，流域治理综合效益有了明显的提高。2004年综合效益评价指数为 0.43，2010年为 0.60，比 2004年增加了39.5%。从三大效益评价结果看，生态效益提高最为明显，经济效益次之，社会效益提高较慢，仅提高了16.2%。

4 结论

本研究通过层次分析法分别计算出各项指标的权重，得出生态效益、经济效益、社会效益以及综合效益评价指数，对西大峪小流域7 a的综合治理效益进行了分析和评价。

4.1 生态效益

小流域综合治理工程产生的生态效益显著。计算结果显示，2010年的生态效益评价指数为0.51，比2004年（0.30）增加了70%，说明经过7 a的研究、示范与综合治理，有效地控制了流域内的水土流失，使小流域内的生态环境得到了明显的改善。

林草覆盖率由治理前的11%提高到2010年的50%，提高了约3.5倍。土壤侵蚀模数由治理前2 230 t/（hm2·a）下降到2010年的1280 t/（hm2·a），降低了950 t/（hm2·a），治理前的侵蚀程度为轻度，但已经很接近中度，非常不稳定，水土流失严重；治理后，虽然也为轻度，但是很稳定，而且可能发生的潜在水土流失得到了治理。水土保持总治理度得到了大幅度提升，由治理前的不足60%达到了现有的98%，说明小流域内的水土保持工程措施与植物措施发挥效益显著。牲畜圈养率在2010年达到99%，基本上全部实现圈养，有效地保护了生态环境，减少了水土流失。土壤有机质含量随着综合治理措施的实施，不断提高，比治理前提高了5倍，达0.06mg/kg。土壤含水量呈现出先增加后减少的趋势，这主要是由于小流域治理后期，人工扰动造成土壤含水量下降，比2004年下降了44%。

4.2 经济效益

小流域综合治理后，2010年经济效益指数为0.74，比治理前提高了25.4%，成效显著。治理后，收入结构多样化，打工经商的收入比例正逐渐增大，2010年农民人均纯收入比2004年翻了1番，达到了2 500元；农业总产值增长迅速，2005年为流域经济增长的转折点，增幅达30%，之后，以平均每年3%的速度递增，截至2010年，小流域农业总产值已达到169万元，比治理前提高了69%；投入产出比由最初的持平状态，降低到了2010年的0.70，降低了25百分点，实现了低投入，高回报；流域劳动生产率比2004年提高了30%，由于随着小流域综合治理措施的不断开展，彻底解放了劳动生产力，导致劳动生产率的直线上升；土地生产率比治理前提高了75%。

4.3 社会效益

小流域综合治理提高了当地的社会效益，治理后，小流域社会效益指数为0.43，比治理前提高了16.2%。治理后小流域内的恩格尔系数降低了26百分点，由治理前的温饱水平达到了现在的相对富裕水平；教育水平比治理前提高了1倍；农产品商品率比治理前提高了6百分点，这是由于流域内的劳动生产率与土地生产率共同提高导致的；基础设施增长率提高了2百分点；小流域治理7 a来，不仅改善了生态环境，而且提高了人民的环保意识，治理后比治理前提高了1倍。

4.4 综合效益

小流域综合治理后，综合效益指数为0.60，比治理前提高了39.5%，可见，小流域综合治理7 a来的综合效益显著，由生态效益、经济效益与社会效益的成效共同导致了综合效益的提升。

总之，西大峪小流域经过7 a的治理，建立了完善的水土保持生态治理体系，使流域内生态经济系统和谐统一，为其他小流域的治理提供了示范推广经验，同时，当地的农村产业结构得到了优化，农村能源结构得到了调整，农民环保意识得到了提高，新农村建设的步伐得到了加快，从而促使了经济健康发展，为当地小流域综合治理工程及京津风沙源治理工程的成果巩固提供了科学有力的决策依据。

［1］王礼先.小流域综合治理的概念与原则 [J].中国水土保持，2006（2）：16-17.

［2］刘行悌.谈谈山水田林路的综合治理 [J].自然辩证法通讯，1979（1）：28-29，96.

［3］尚宗波，高琼.流域生态学——生态学研究的一个新领域[J].生态学报，2001，21（3）：468-473.

［4］王礼先.流域管理学[M].北京：中国林业出版社，1999.

［5］段文标，余新晓，侯旭峰.北京山区石匣小流域综合治理可持续发展评价与分析[J].水土保持学报，2002，16（4）：86-90.

［6］段文标，陈立新，余新晓.北京山区蒲洼小流域综合治理可持续发展评价与分析 [J].中国水土保持科学，2004，2（4）：53-57，72.

［7］赵焕臣，许树柏，和金生.层次分析法[M].北京：科学出版社，1986.

［8］T.L.Saaty.The Analytic Hierarchy Process[M].New York：Mc-Graw Hill Inc，1980.

［9］云宝庆，李德增，王宝春，等.用层次分析法评价草坪质量的研究[J].天津农业科学，2010，16（4）：57-59，62.

［10］杨强胜，张化珍，乔埃虎，等.26种园林树木观赏性综合评价[J].内蒙古农业科技，2008（2）：69-71.