黄土高原区废弃窑洞复垦与实施效应研究——以甘肃省西峰区为例

（甘肃省国土资源规划研究院，甘肃 兰州 730000）

从古代原始初的“穴居野处”始，窑洞一直为黄土高原人们居住的主要形式。早在宋代，郑刚中在他的《西征道记》中就有了关于陕北、陇东、晋中和豫西凡大窑洞区的记载。中国窑洞由穴居逐渐演变为简朴的黄土窑洞、寒窑，最后发展到具有高度传统文化内涵的“窑洞居民”。这种“耕读文明”社会背景下生成的民居，称作“原生生态建筑”。其具有原生的绿色建筑思想，是最具有本土文化特色的建筑，是地区建筑文化的“根”，是中华“住文化”的渊源[1]。

目前对于西北黄土高原区窑洞的研究，大部分集中于建筑科学领域，从窑洞施工中土壤稳定性和岩土工程方面研究对窑洞的保护，或者探讨窑洞建筑中的生态和节能理念[2][3][4]；还有一部分集中于从对窑洞历史文化的角度研究窑洞的保护问题[5][6]。然而，在有关土地利用研究方面，对于窑洞的研究相对较少。

土地复垦是指对生产建设活动和自然灾害损毁的土地，采取整治措施，使其达到可供利用状态的活动。例如，在生产建设过程中，因挖损、塌陷、压占等原因造成的土地破坏，采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的活动。已有的研究对象多是在矿区复垦土地[7][8]，也有对其他类型复垦土地的研究[9]，但对北方地区村庄复垦土地的研究却鲜有出现，而对于西北黄土高原区窑洞复垦的相关研究则更少。景生鹏等（2015）以甘肃省西峰区为研究区域，在对研究区域靠崖式窑洞、胡同式窑洞及地坑院窑洞现状进行调查的基础上，运用指数和法与适宜性调查相结合的方法进行适宜性评价，按照潜力系数进行潜力级别划分，进而分析研究区域废弃窑洞的复垦潜力[10]。冯永忠等采用FAO的土地适宜性评价方法，选择了有效土层厚度、土壤质地、土壤盐渍化程度、土壤污染程度、土壤有机质、土壤pH值、坡度和地表稳定性8项指标，对黄土高原沟壑区废弃窑洞土地复垦适宜性进行了评价[11]。陈亚伟等黄土高原不同利用类型废弃窑洞对土壤物理性质的影响，不同窑洞利用方式对土壤质地没有明显的影响，但对土壤容重具有显著影响[12]。缐国敏等对西峰区废弃窑洞中的靠崖式和胡同式废弃窑洞宅基地复垦前后土壤理化性质进行对比研究[13]。

本文尝试在梳理以往研究的基础上，以甘肃省西峰区为例，选取不同类型废弃窑洞的典型地块作为研究区，分类确定复垦技术，并对复垦实施后带来的生态效应、经济效应、社会效应和景观效应做出评价，以期为黄土高原区废弃窑洞复垦，解决建设用地供需矛盾，促进土地节约集约利用提供参考。

一、研究区概况与数据来源

（一）研究区所在区域概况

研究区位于甘肃省西峰区。西峰区位于甘肃省东部庆阳市中部，座落在“北控河套、南屏关中”的董志塬腹地。地质构造为中国北方华北地台大地构造单元，位于鄂尔多斯向斜的东翼，地处关山—六盘山褶皱带以东的鄂尔多斯台区。在地质构造上属于内陆新华夏系统沉积带的构造盆地。西峰区地貌特征为黄土高原沟壑区，地势由东北向西南倾斜，海拔1 421m。地形呈扇形，南北长约47.7km，东西宽约34.8km，地势平坦，土壤肥沃。

2013年全区土地面积99 901.82hm2，其中农用地面积为62 918.61hm2，占土地总面积的62.98%；建设用地面积为14 998.81hm2，占土地总面积的15.01%，其中农村居民点用地11 823.15hm2，占建设用地总量的78.83%；其他土地面积为21 984.40hm2，占土地总面积的22.01%。西峰区窑洞面积占全区农村居民点用地面积的47.09%，其中大部分已废弃，复垦潜力较大。同时，西峰区土地利用面临人均耕地面积少、建设用地不节约的问题：西峰区人均耕地面积为0.09hm2，低于全国人均耕地0.1hm2水平，为世界平均水平的1/3；人均农村居民点用地面积达413.95m2，远超过人均用地150m2的国家控制标准。

（二）研究区概况

研究区涉及不同类型的废弃窑洞，位于西峰区罗航村、夏刘村和冉李村，研究面积483.26hm2，区内人口3 490人，现状人均耕地面积为0.09hm2，人均农村居民点面积为380m2。

（三）数据来源

本文中遥感影像数据来源于2009年、2012年和2016年的变更影像，矢量数据来源于2010年和2013年第二次全国土地调查变更数据库，其他数据主要来源于西峰区县级和乡级统计数据，以及实地踏勘调研数据。

二、废弃窑洞复垦技术

（一）窑洞的类型

黄土高原区窑洞可分为三类：一是靠崖式窑洞，多出现在黄土土坡、土塬边缘地带，以及沟壑的两侧面[14-15]；二是胡同式窑洞，该类窑洞先用砖石、土坯砌出拱形窑洞结构，再覆土掩盖而成，也叫做覆土窑洞或掩土窑洞[13]；三是地坑式窑洞，有学者称之为“下沉式窑洞”或“地坑院”，是位于地面以下的窑洞，坑院院主要由主体窑洞和院落组成，分布较为分散，一片平地中间一户地坑院，外形类似四合院[16-17]。

（二）废弃窑洞复垦技术

本文确定的研究区包含以上三类窑洞。废弃窑洞的复垦要根据不同的窑洞类型，选择不同复垦技术。

1.靠崖式废弃窑洞复垦技术。靠崖式窑洞分布于研究区的A片区，面积245.62hm2，涉及农户550户。该类窑洞依山而建，复垦时采用“挖一半，填一半”的技术，重点在于根据上层塬面与窑洞底面高差合理确定梯田高度和后退宽度，将其整理为阶梯型，配套相应的田坎、生产道路和沟头防护，以防止水土流失，提高田块蓄水能力，便于农民耕种。

2. 胡同式废弃窑洞复垦技术。胡同式窑洞分布于研究区的B片区，面积174.34hm2，涉及农户430户。该类窑洞以集中连片为主，复垦时结合地形地貌和原有地势的不同，因地制宜设计不同高程的田块。窑洞拆除时，用推土机把旧宅基地房前屋后、老墙、窑背有机土分片集中堆放，再用推土机、装载机拆除项目区内的旧宅，清理旧建筑中的砖块等废弃物，拆除后结合土地平整综合利用。配套相应的生产道路和田间防护林，以防止水土流失，提高田块蓄水能力，便于农民耕种。

3.地坑院废弃复垦技术。地坑院窑洞分布于研究区的C片区，面积63.3hm2，涉及农户101户。地坑院较为独立，且在西峰区较为少见，此类窑洞复垦整理模式有两种，一种是将其保留，作为蔬菜大棚或者养殖基地；一种是将其充填、与周围地块形成台地模式，对于充填平整的复垦技术共包括土方开挖工程、土方回填工程、道路建设等阶段。首先，开挖地坑院工程施工前，必须对各个地坑院的分布、数量和地坑院内窑洞数量做详细勘察。土方回填阶段，地坑院挖塌填实时，中间不得出现漏斗状，院中原有集雨窖也必须填实。在挖塌填实过程中，需考虑侧压力的影响。土地平整后，需要进一步考虑排水问题，应该将田间排水与村落排水相结合，形成完整的排水系统。

三、废弃窑洞复垦实施效应评价

项目区废弃窑洞复垦受国土资源部公益性行业科研专项项目（编号201111015）支持，已在2014年12月完成复垦，本文就项目区的实施情况作出效应评价，客观评判项目实施所产生的生态、经济、社会和景观等方面的影响。

（一）评价指标体系构建

土地复垦实施效应评价是一项系统性、综合性、技术性很强的工作[18]。废弃窑洞复垦关乎当地的生态、经济、社会和景观等多个方面，且各个方面互为影响、互为制约，因此对其进行实施后影响评价的指标选取涉及多个方面。本文将废弃窑洞复垦实施效应分为生态效应、经济效应、社会效应和景观效应。生态效应是指废弃窑洞复垦后产生的生态条件的变化对其产生的影响。经济效应是指复垦后耕地的变化引起的对收入和生产规模的影响。社会效应是指复垦后产生的农民生活满意度、基础设施用地的变化对居民产生的影响。景观效应是指复垦后土地利用景观类型的数量、结构等的变化对农村景观产生的影响。遵循科学性、综合性和可操作性的原则，在参考已有研究的基础上，构建废弃窑洞复垦实施效应评价指标体系，详见表1。

表1 废弃窑洞复垦实施效应评价指标体系

（二）评价指标权重确定

本文使用层次分析法（AHP法）确定评价指标权重。以废弃窑洞复垦实施效应作为目标层，以生态效应、经济效应、社会效应和景观效应作为准则层，将四大效应中所选取的具体评价因子作为指标层。本文采用1～9的标度来衡量两个因子之间的相对重要性，笔者邀请相关专家对因子间的相对重要性给出标度值，最终取各专家所给标度值的几何平均数形成各准则层的判断矩阵。分别计算权重向量，并进行一致性检验。经计算，各层级之间CR均小于0.10，满足一致性检验要求。最后经过层次总排序，得到A—C，Bi—C的权重，详见表2。

（三）指标隶属度的确定

本位将评价指标分为A、B+、B、B-、C等5个等级来评判废弃窑洞复垦的效果，首先邀请7位专家对于研究区各指标复垦前、复垦后的状况分别进行评判，然后根据各位专家的评语，做出模糊统计分析，通过计算得到指标的隶属度，建立模糊评价矩阵。

复垦前评价指标的隶属度矩阵：

表2 废弃窑洞复垦实施效应评价指标权重

表3 废弃宅基地复垦前后专家评价模糊统计

根据表3，可以构建废弃窑洞复垦项目实施前后各评价指标的隶属度矩阵：

复垦后评价指标的隶属度矩阵：

（四）多层次模糊综合评判模型应用

通过计算，各指标权重已知，分别为：

根据上述各指标隶属度矩阵，可以建立生态效应、经济效应、社会效应、景观效应及综合效益的模糊综合评级Bi=Ai×Ri、B=A×R，并进行模糊运算。

复垦前后生态效应评价模型：

复垦前后经济效应评价模型：

复垦前后社会效应评价模型：

复垦前后景观效应评价模型：

综合效应评价是在以上准则层评价结果的基础上进行的，由以上四效应评价结果组合构成综合效应评价的判断矩阵，废弃窑洞复垦实施前后综合效益评价的判断矩阵是：

因此，复垦前后综合效应评价模型为：

（五）评价计算结果

为了对项目区整理前后的效应进行比较，真实客观的反映土地整理所产生的综合效益，在运用多层次模糊综合评价法对废弃窑洞复垦综合效益从低层到高层逐层进行评价，得到各层次模糊运算结果的基础上，再引入等差法设定效益评价扥及标准，建立评价标准分值函数：

以此计算出项目区复垦前后的生态效应、经济效应、社会效应、景观效应的评价分值，即：

（1）生态效应

复垦前：Z1=B1×F=35.27

复垦后：Z' 1=B' 1×F=86.61

（2）经济效应

复垦前：Z2=B2×F=39.58

复垦后：Z' 2=B' 2×F=74.20

（3）社会效应

复垦前：Z3=B3×F=43.88

复垦后：Z' 3=B' 3×F=76.29

（4）景观效应

复垦前：Z4=B4×F=42.20

复垦后：Z' 4=B' 4×F=72.10

（5）综合效应

复垦前：Z=B×F=39.54

复垦后：Z'=B'×F=78.16

由计算结果可看出，复垦前的生态、经济、社会、景观和综合效应均小于60分，所有条件均处于C的级别，都不利于项目区生态经济社会环境的稳定发展；项目的实施，为项目区带来了巨大的生态、经济、社会和景观效应，整理后，生态效应在85分以上，达到了B+的级别，其余三项和综合效益在70—80之间，达到了B的级别。

四、结论

第一，通过对废弃窑洞的分类复垦，有效增加了耕地面积，改善了农业生产条件，提高了土地利用率，从而提高了劳动生产率，在农民增产增收方面切实发了重要作用，为当地的经济发展做出了应有的贡献。项目区土地垦殖率、农田抵御灾害能力都有明显提高，对项目区生态环境的改善起到了显著作用。

第二，通过方法计算得出项目区的生态效益、经济效益、社会效益和景观效应都得到了良好的改善，分值分别从整理前的35.27、39.58、43.88、42.20分提高到整理后的86.61、74.20、76.29、72.10分，综合效益分值也从整理前的39.54分提高到了78.16分，从分值前后的变化可以看出，该项目的实施总体上是成功的，整理后都在70分以上，达到了良的程度，取得了较为满意的效果。

第三，在评价过程中首先运用层次分析法和专家打分法相结合确定指标权重，其次运用多层次模糊综合评价法对整理前后项目区的各项效益分别进行评价，考虑各因素对土地整理总体效益的影响，综合了多个专家的评价意见，将定性和定量的分析有机地结合起未，既能够充分体现评价因素和评价过程的模糊性，又尽量减少个人主观臆断所带来的弊端，比一般的评比打分等方法更符合客观实际。