北京市山区小流域生态清洁程度评价指标体系研究

谢 磊，武晓峰，段淑怀

(1.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084;2.北京市水土保持工作总站，北京 100038)

北京市山区小流域生态清洁程度评价指标体系研究

谢 磊1，武晓峰1，段淑怀2

(1.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084;2.北京市水土保持工作总站，北京 100038)

小流域;生态清洁程度;指标体系;评价方法;北京

根据北京市山区小流域的发展要求和建设实践，按照坡面、沟道和村庄3个部分构建了小流域生态清洁程度的评价指标体系，分别确定了各项指标的调查和评价方法。所建立的指标体系及其调查方法已在北京市各区县应用，为生态清洁小流域的建设工作提供了技术支撑。

小流域作为水源汇集的最小单元，是山区水源保护和水土保持工作的基本要素。国内外对小流域治理的认识和实践大致可以分为三个阶段:第一阶段主要为泥石流等灾害的防治，第二阶段主要是开展水土流失综合治理，目前已发展到第三阶段，即针对小流域生态经济系统的可持续发展进行管理［1－2］。

结合中国的水土资源现状，我国近年来提出并大力推进了生态清洁小流域的建设工作［3］，形成了以小流域为单元，对山、水、林、田、路进行统一规划，科学配置工程措施、植物措施和耕作措施，进而实现生态效益、经济效益和社会效益统筹兼顾的治理模式［4］。自2003年以来，北京市水务局以水源保护区为重点，开展了以小流域为单元的水土流失综合防治工作，按照构筑“三道防线”的思路和山区生态涵养发展区功能定位的要求，逐步开展了生态清洁小流域的建设［5］。

为对小流域的生态清洁现状和建设成果进行客观的评价，需要建立科学可行的评价指标体系。目前，国内基于河流健康、河流生态系统、水环境质量等方面评价的研究较多，对生态清洁小流域整体评价的研究尚处于起步阶段，未建立系统的指标体系及其评价方法［6－7］。我们根据生态清洁小流域的基本理论及建设实践，建立了符合北京山区特征的综合评价指标体系，可对小流域的生态清洁程度进行科学的评价研究，希望这一成果能够充分体现小流域生态环境在综合治理后的清洁现状和水平，有效指导山区各级水土保持规划和工程实施方案的制定，为小流域的综合治理工作提供依据。

1 小流域生态清洁程度评价指标体系

1.1 指标体系建立的原则

根据北京市对生态清洁小流域的定义，小流域生态清洁程度的评价应充分反映流域内水土资源的保护、配置和利用，沟道的自然生态状态和行洪安全，以及人类活动对自然的扰动等几个方面的情况，体现出小流域生态系统良性循环，人与自然和谐，人口、资源、环境协调发展的建设目标。因此，针对小流域的生态清洁程度，评价指标需要满足以下准则:其一，能够较为全面地反映小流域的生态清洁现状，主要包括水土流失、污染负荷(面源污染和点源污染)、生态自然三个方面;其二，具有明确的调查和评价方法，相关数据资料具有可获取性，能够结合北京各区县的水土保持普查工作开展。

1.2 指标体系的内容划分

从北京市小流域的实际情况出发，基于构筑“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线的建设实践，按照坡面、沟道和村庄三个部分构建指标体系，共包含13项指标，如表1所示。其中，对小流域土壤侵蚀状况的评价从三个方面进行，包括小流域的平均土壤侵蚀强度、土壤侵蚀面积所占比例和梯田完好的比例。

表1 小流域生态清洁程度评价指标体系

2 指标的调查和评价方法

针对所选择的各项评价指标，研究建立了切实可行的调查和评价方法，并逐步应用于北京市各区县的水土保持普查工作。下面，按照小流域的空间位置对各项指标的调查和评价方法分别进行分析和阐述。

2.1 坡面相关指标

(1)土壤侵蚀强度和土壤侵蚀面积比例。利用北京市土壤侵蚀情况遥感调查图，根据不同土壤侵蚀强度所对应的土地面积，依次计算得到小流域的年平均土壤侵蚀量和土壤侵蚀区域面积(年土壤侵蚀强度＞200 t/km2)占小流域面积的比例。

(2)梯田完好比例。现场测量小流域内的梯田总面积和破损田坎所控制的梯田面积，进而计算梯田完好部分所占的比例，可以直接指导梯田修复措施的制定。

(3)林草覆盖率。利用小流域的遥感数据资料，选取归一化植被指数NDVI近似估算植被覆盖率，反映小流域内植物生长状态及其空间分布密度。

(4)化肥施用强度。调查统计小流域的主要作物种类，以及相应的施肥时间、施肥种类、施肥量和施用面积，进而计算得到折纯后的化肥施用强度，即将化肥中的主要养分折算成氮(N)、五氧化二磷(P2O5)和氧化钾(K2O)的含量。

2.2 沟道相关指标

(1)沟道水文形态。水文形态的概念最早由欧洲标准化委员会(CEN)发布的《水架构指令(WFD)》提出［8］，将河道按自然属性进行划分，现已在北京山区予以应用。其中，水文形态需要从沟道的水文条件、河流连续性、形态条件等方面进行评价，结合北京山区现状，共划分为极好、较好、一般、较差、极差5个级别，分别对应了不同的水文形态特征描述，在实际工作中还会按照等级评估标准图进行校核。

(2)流域出口断面水质。在有水的小流域出口处进行水质调查:采集沟床中心的水样，若沟宽、水深，则使用标准采样器采样;若沟窄、水浅，则使用水舀等工具采样，由专业水质检测机构对 COD、NH3－N、TP、TN等指标进行检测。

(3)沿村沟道行洪能力。对小流域内的村庄，取沟道最小断面处进行测量，得到相应的沟宽、沟深、边坡率和沟底纵坡率等，通过水力计算并结合当地的水文资料得到沿村沟道的行洪能力，即可防御几年一遇的洪水。

2.3 村庄相关指标

(1)污水状况。调查内容为村庄及沿村沟道的污水排放情况，包括污水坑、排污口、明显污水遗留痕迹等。

(2)垃圾状况。调查内容包括小流域内的垃圾堆放、丢弃情况，垃圾分类收集和清运的实施等，需要特别关注村庄及沿村沟道部分的情况。

(3)浅层地下水水质。在村庄内选取一处地表水井，在水井中心处使用标准采样器采样，由专业水质检测机构对COD、BOD5、TP、TN、SS、DO 等指标进行检测。

(4)绿化美化状况。调查内容为村庄的绿化美化情况，包括房前屋后的植树种草(作物等不予考虑)、景观营造、空闲地利用等。

(5)养殖污染状况。调查小流域内存在的规模养殖状况，包括畜禽种类和相应的养殖规模，根据畜禽养殖排污系数计算得到养殖产污量;同时，调查各养殖区的粪便堆放和处理方式。

3 小流域生态清洁程度评价

北京山区小流域的生态清洁建设还处于起步阶段，现有数据资料尚不足以支持形成各项指标的分级标准，因此当前小流域的生态清洁程度评价可分两个部分进行:首先，确定生态清洁小流域应该达到的标准，对小流域生态清洁与否进行判断;其次，以实际获取的数据资料为基础，对小流域的相对生态清洁程度进行评价。

结合北京山区小流域的实际情况和各项指标的特征，选取土壤侵蚀强度等10项指标作为关键性指标，将生态清洁小流域的评价标准列入表2。此外，由于土壤侵蚀面积比例、梯田完好比例、绿化美化状况等3项指标区域差异较大，无法确定普遍适用的标准限值，此处仅按辅助性指标进行考虑。

表2 生态清洁小流域的评价标准

在上述基础上，可根据各项指标的实测值对小流域的局部和整体生态清洁程度进行排序，判断小流域间的相对生态清洁状况，并从以下几个方面进行分析:

(1)生态清洁小流域且排序靠前。小流域各项指标达到基本要求并且整体情况良好，可以作为生态清洁示范性小流域。

(2)生态清洁小流域且排序靠后。小流域各项指标合格，但大部分指标仅仅达到基本要求，级别较低，还有进一步提升的空间，一般建议适当采取措施予以改善。

(3)非生态清洁小流域且排序靠前。小流域存在未达到基本要求的指标，但属个别现象，类似于单因子评价中的“短板因素”，其他指标合格且整体情况良好，需针对未达标指标及时采取治理和修复措施，建设成为生态清洁小流域。

(4)非生态清洁小流域且排序靠后。存在未达到基本要求的指标，并且大部分指标情况较差，需要针对流域整体采取综合性治理和修复措施，通过长期努力才能予以改善。

4 结论

(1)生态清洁小流域的建设尚处于探索和发展阶段，需要建立科学的评价指标体系用于小流域生态清洁程度的评价和分级，为各地确立合理的建设目标、采取适宜的建设措施提供科学的依据，有效评估各小流域的建设成效。

(2)本研究结合北京市山区生态清洁小流域建设的基本情况，按照坡面、沟道和村庄三个部分构建了指标体系，能够较为系统全面地反映各小流域的综合生态清洁程度，且指标体系所涉及的各项数据资料及其调查和评价方法在实际工作中易于实现。

(3)选取了关键性指标作为生态清洁小流域的判断依据，并且确定了相应的评价标准。同时，结合各项指标的实测值对小流域的相对生态清洁程度进行评价，能全面反映小流域整体状况。

(4)目前对小流域生态清洁程度的建设和评价工作还处于起步阶段，随着研究的深入和数据资料的不断完善，将能够确定科学的指标分级标准，从而进行更为准确的定量化评价。研究所建立的指标体系和调查方法已在实际中应用，所获取的数据资料将支持评价工作的不断开展和完善。

［1］祁生林.生态清洁小流域建设理论及实践［D］.北京:北京林业大学，2006:3－16.

［2］Chen L D，Tian H Y，Fu B J，et al.Development of a new index for integrating landscape patterns with ecological processes at watershed scale ［J］.Chinese Geographical Science，2009，19(1):37 －45.

［3］刘宁.认真贯彻中央水利工作会议精神 扎实推进生态清洁型小流域建设［J］.中国水土保持，2012(1):1 －3，23.

［4］段巧甫.小流域综合治理开发是加快生态环境建设的有效途径［J］.中国水土保持，2000(6):16－18.

［5］杨进怀，吴敬东，祁生林，等.北京市生态清洁小流域建设技术措施研究［J］.中国水土保持科学，2007(4):18－21.

［6］吴敬东，叶芝菡，梁延丽，等.生态清洁小流域水生态环境监测指标体系初探［J］.中国水土保持，2007(9):8－9.

［7］马丰丰，田育新，罗佳，等.生态清洁小流域评价指标体系的构建［J］.湖南林业科技，2010(3):82－84.

［8］Boon P J，Holmes N T H，Raven P J.Developing standard approaches for recording and assessing river hydromorphology:the role of the European Committee for Standardization(CEN)［J］.Aquatic Conservation:Marine and Freshwater Ecosystems，2010，20(z1):55 －61.

(责任编辑 张培虎)

Evaluation Index System of Ecological Cleaning Degree of Small Watershed in Mountainous Areas of Beijing

XIE Lei1，WU Xiao-feng1，DUAN Shu-huai2

(1.State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China;2.Beijing General Working Station of Soil and Water Conservation，Beijing 100038，China)(1)

According to development requirements and building practice of small watersheds in the mountainous area of Beijing，it established evaluation index system of ecological cleaning degree of small watersheds based on three components of slope，gully and village and decided survey and evaluation methods of each index respectively.The established index system and its survey methods had been applied by each district/county of Beijing，providing technical support for the building of ecologic and clean-type small watersheds.

small watershed;ecological cleaning degree;index system;evaluation method;Beijing

S157.2

A

1000－0941(2012)10－0001－03

谢磊(1986—)，男，新疆伊宁市人，硕士，主要研究方向为水资源与水环境保护。

2012－07－02