辽宁建昌石洞子小流域水土保持治理综合效益分析

2017-12-20

地下水 2017年5期

(辽宁省葫芦岛市水土保持办公室，辽宁葫芦岛 125000)

郭艳娜

(辽宁省葫芦岛市水土保持办公室，辽宁葫芦岛 125000)

以建昌石洞子小流域为研究对象，结合当地的实际水土保持治理状况，利用DPSIR模型建立一套科学合理的水土保持综合效益评价指标体系，运用灰色关联投影法对其展开定量评价。结果表明：石洞子小流域第一到第三阶段的水土保持综合治理效益的投影值分别为 0.155 1，0.183 0，0.221 4。第三阶段的水土保持综合效益最高，措施结构比例逐渐趋于合理化，其相应的治理措施能够更加有效的遏制水土流失状况，改善生态环境。

水土保持；灰色关联投影法；综合效益；措施结构

水土保持不仅是修复生态环境的重要途径，也是促进社会经济可持续发展的主要因素。辽宁建昌石洞子小流域虽林草覆盖率高，但是由于自然条件制约和人为因素影响，导致该地区的水土流失状况十分严峻[1]。据相关资料统计，该流域土壤侵蚀强烈，水土流失面积已占流域总面积的30.62%。严重的水土流失现象导致生态环境失衡，农业生产水平降低，自然灾害频发。频繁的自然灾害，致使土地蓄水保土能力降低，自我发展和抗御自然灾害能力有限而且导致该读取农业结构调整缓慢，严重地制约着流域的经济发展和社会进步[2]。

目前，众多学者针对建昌石洞子小流域的水土保持问题进行了大量的研究，研究成果较为丰富，但大多数的研究仅是从单一效益评价角度进行探索，针对建昌石洞子小流域水土保持的综合效益评价方面研究的不够深入，已有的评价指标也存在一些值得商榷之处。所以，本文以建昌石洞子小流域为研究对象，结合当地的实际水土保持治理状况，利用DP

-SIR模型建立一套科学合理的水土保持综合效益评价指标体系，运用灰色关联投影法对建昌石洞子小流域展开定量评价[3]。

1 研究区概况

石洞子小流域坐落于辽宁建昌县南部的杨树湾子乡境内，地理位置十分优越，东与兴城市接壤，西与凌源市为邻，南连绥中县，北靠朝阳市喀左县，整个区域面积到达47.21 km2，相对高差为460 m。石洞子小流域丘陵、低山连绵，山势较为陡峭，属于典型的低山丘陵地貌，河谷大多为河漫滩和超河漫滩。该地区处于半干旱、半湿润大陆性季风带，雨热同期，全年降水量季间变化大且分配不均，多集中于7、8月份，年平均气温为9℃，土壤类型主要为褐土，土壤通透性差，抗侵蚀性差，极易引起水土流失。土地开发利用结构严重不合理(见表1)，经济林比例偏低、荒山面积较大，严重制约该地区经济的发展。

表1 石洞子小流域土地利用状况表

表2 石洞子小流域水土流失状况表

1.1 水土流失状况

由于自然因素和人为因素的影响，该流域内生态环境失衡，土壤自我发展和抵御自然灾害的能力下降，土壤侵蚀状况强烈。石洞子小流域的主要的侵蚀类型是土石质中度侵蚀，以水侵蚀为主要侵蚀方式，流域内大面积存在侵蚀沟壑，水土流失面积约占流域总面积的三分之一，约为1 289.4 hm2。石洞子小流域的水土流失类型可依次划分为轻度、中度、强烈、极强烈侵蚀(见表2)，其中中度和强烈侵蚀最为严重[4]。

1.2 水土流失治理状况

根据石洞子小流域的实际状况，因地制宜，采取水土保持综合治理措施，治理保护和开发水土资源，工程措施与生物措施并举，对流域内的土地利用和产业机构进行调整，坚持分年规划，分阶段实施，将治理工作分为三个阶段[5]。第一阶段：以兴修农田，保护和开发坡耕地为主，修筑水平梯田、保土耕作；第二阶段：以荒山、荒坡及疏林地的治理为主，大力营造水土保持林和经济林，提高区域的植被覆盖率，实施生态修复工程；第三阶段：以治理沟壑为主，强调治理与开发，建造侵蚀沟坡防护林，修筑谷坊。经过三个阶段的工程与生物建设，水土流失现象得到了有效控制，生态环境改善明显，水土流失面积治理程度达到70%以上，植被覆盖率提高了32%。石洞子小流域三个阶段的综合治理措施面积统计如表3所示。

表3 石洞子小流域综合治理措施面积统计表

表4 流域水土保持综合效益评价指标体系表

2 综合效益评价

2.1 构建评价指标体系

DPSIR模型能够综合衡量和和分析环境问题及其可持续发展，根据目的性、科学性、客观性、系统性、动态可比性的原则，综合考虑石洞子小流域水土流失现象严重、土地利用结构不合理、农业生产水平低的等因素，将石洞子小流域水土保持综合治理效益评价作为目标，驱动力、压力、状态和响应作为准则层，将涉及到经济(A)、社会(B)、环境(C)效益的因素列为指标层的基础上，构建了评价指标体系[6]。

2.2 数据来源

水土流失治理前的各项数据主要来源于查阅相关文献资料、建昌县水利局的统计结果、遥感影像、土壤图以及走访调查；水土流失治理后的石洞子小流域各项数据来源于现场的实地勘察、取样、测量、计算、收集数据以及居民和相关部门的走访座谈等形式[7]。

表5 流域水土保持综合效益评价指标权重系数表

2.3 评价方法

灰色关联度法是根据指标间的发展趋势相似程度，来评价指标间相互关联比的系统分析和评价方法[8]。灰色关联度发能深入的定性和定量分析复杂决策问题本质、影响因素和内在关系，利用少而离散的数据，将整个评价过程简易化，评价结果比较客观，目前被广泛应用于生态环境系统恢复发展变化态势的评价工作。建立石洞子小流域水土保持综合效益评价指标体系如表4所示。

(1)指标标准化处理。

(2)利用均方差法确定评价指标的权重，最终的指标权重如表5所示。

(3)石洞子小流域水土保持治理综合效益最佳决策方案的选取。

对各项评价标进行初步处理，并采用均差法求得加权系数：

通过计算得出在加权向量W下灰色关联决策矩阵：

最后，经过相应公式得出石洞子小流域水土保持综合治理效益的投影值：

D=(0.1551，0.1830，0.2214)

通过投影值的大小，对建昌县石洞子小流域水土保持治理综合效益从小到达排序是：第一阶段<第二阶段<第三阶段[9]。

3 结果与分析

利用灰色关联投影法对石洞子小流域水土保持综合治理效益的关联度、投影值等进行计算，并结合评价指标及相关公式，最后得出建昌县石洞子小流域三个治理阶段经济、社会、环境三大效益的指数值(见表6)[10]。

表6 流域经济、社会、环境三大效益指数值表

通过表6可知，随着治理时间的不断推移，石洞子小流域三个不同治理阶段的经济、社会、环境三大效益的指数值均是呈现不同幅度的上升趋势，上升幅度最大的是环境效益，经济效益的上升幅度最小。第二治理阶段的三大效益指数值与第一治理阶段相比分别增长了279.49%，71.12%和316.32%。第三治理阶段的三大效益指数值与第二治理阶段相比分别增长了25.58%，9.61%和34.15%。总体来说，三个治理阶段过后，石洞子小流域水土流失得到有效遏制，水土保持措施结构比例逐渐趋于合理化，生态环境大有改观。

4 结语

(1)本次研究工作参考了大量建昌县石洞子小流域的有关资料，并通过现场实地考察、调查问卷等方式利用建立一套科学合理的水土保持综合效益评价指标体系，整个评价指标体系涵盖了经济、社会、环境三个方面的19个量化评价指标，基本上能够全面的反映出石洞子小流域的水土保持治理的综合效益。

(2)石洞子小流域的水土保持治理工作根据石洞子小流域的实际状况，因地制宜，采取水土保持综合治理措施，治理保护和开发水土资源，工程措施与生物措施并举，对流域内的土地利用和产业结构进行调整，通过兴修基本农田、保护和改造坡耕地，兴修谷坊、营造水土保持林等措施改善生态条件，为石洞子小流域内的生态环境恢复创造条件。通过研究结果能够看出，石洞子小流域的治理措施已经初见效果，治理思路和方式是正确的。

(3)石洞子小流域的治理工作结束时间不长，各项经济、社会、环境指标效益仍处于初始增长阶段，随着治理年限的推移，各项指标将不断持续增长，整个小流域的水土保持治理综合效益将发挥至最大值。

[1]卜贵贤,李凯荣,周俊,等.陕南秦巴山区小流域水土保持治理综合效益评价[J].水土保持研究.2011.18(6): 231-235.

[2]王春玲,李世明.小流域综合治理效益评价管理信息系统的研究与应用[J].北京林业大学学报.2001.23(2): 53-56.

[3]张传磕.多目标决策灰色投影发在水土保持综合效益评价中的应用[J].中国农学通报.2013.29(11): 164-167.

[4]马骞,杨子峰,于兴修,等.基于多目标决策灰色关联投影法的水土保持生态修复生态效益动态评价[J].水土保持研究.2009.16(4): 100-103.

[5]林斌,邸利,张富,等. 黄土丘陵小流域生态系统健康评价指标体系研究：以安家沟小流域为例[J].干旱区资源与环境.2010.24(5):31-36.

[6]肖辉杰,魏自刚,王庆,等. 北京山区小流域生态经济效益评价—以雁栖河小流域为例[J].应用生态学报.2012.23(12): 3479.-3487.

[7]段威.新民市梁山小流域综合治理分析[J].水利规划与设计.2015(1):7,8+15.

[8]王黎萍.水利工程水土保持应对措施浅析[J].水利技术监督.2013(4)：29-30+36.

[9]傅世锋,查轩. 土壤侵蚀危险性综合评判的物元模型[J]. 中国水土保持科学.2005.12:81-86.

[10]陈光松.东北黑土区水土流失综合防治技术体系[J]水土保持应用技术.2008(1):33-34.

S157