头道砬子生态清洁型小流域水土保持效益评价

杨 微

(新宾满族自治县小流域水土资源开发经营服务公司，辽宁 新宾 113200)

水土流失造成的生态环境破坏、河流湖泊淤积、土地生产力下降等问题日趋突出，对水生态文明建设和国民经济发展带来巨大的威胁[1-2]。水土保持是促进区域发展、抑制水土流失、改善生态环境的重要手段，也是实现水土流失防治目标、维持小流域系统循环的根本途径。对生态环境治理国内学者较早就开始了探究，并提出有效解决水土流失问题的措施和建设性意见，如古丽努尔等以塔里木河为例，采用指标分析法评价了流域整体项目的生态效益；邓胜华等对石碑镇土地整治工程产生的生态效应，运用模数数学模型开展了初步探讨；段威等对北部农业生态环境利用综合分析评价法进行了全面探讨[3-5]。因此，领域内诸多学者开展了大量研究，对推动水土保持工作发挥着积极作用，但现阶段仍存在许多不足，如尚未建立能够客观反映水保效应的模型，对此部分学者虽然有所涉及，但因无法较好的描述评价指标而具有一定局限性[6-7]。文章分析研究了头道砬子生态清洁型小流域，并运用模型系统评价了水土保持产生的经济、生态和社会效益。

1 头道砬子小流域概况

1.1 流域情况

头道砬子小流域行政区划属新宾县永陵镇，地理坐标位于E124°47′12.9″，N41°45′5.5″，总面积3215.87hm2，现有水土流失面积1389.75hm2，全部为轻度侵蚀，平均侵蚀模数为662.86t/(km2·a)，属典型水力侵蚀区域。地貌类型属于辽东中低山区，以长白山系龙岗山脉为主体，境内峰峦叠嶂，山丘起伏，地势由东向西倾斜，沟壑密度0.29km/km2。流域内土壤类型比较复杂，据土壤普查划分6个土类，9个亚类，45个土属，74个土种，其中以棕壤土类面积最大。该小流域属于长白山(龙岗之脉)植被区系，属针阔混交林地带，原始植被不复存，演变为天然次生林。流域内土地利用现状：耕地464.08hm2，其中水田14.29hm2，旱地449.79hm2；林地面积2615.85hm2，其中灌木林地195.05hm2，有林地1332.4hm2，疏幼林地1088.4hm2；城镇村及工矿用地面积为74.11hm2；水域面积52.27hm2；公路面积6.66hm2；荒草地面积2.9hm2。

1.2 治理措施

为促进地方经济生态化、多元化发展，蓄水保土，涵养水源，减少泥沙入库，改善农业生产条件，有效控制面源污染，保护耕地资源、饮水安全和生态环境等，2011年5月-2011年12月对头道砬子生态清洁型小流域实施治理，具体如下：

1)生态保护带：在库区周围主要采取河道清淤、建设垃圾收集池、集粪池和修建生态袋护坡工程、栽植灌木柳等措施，充分发挥库岸防护林的净化防尘作用和排污功能，达到雨水污水分离，河道流水通畅，减少污水、泥沙、沙尘等其他杂质入库；生态袋护坡工程1300m，清淤8777.69m3，垃圾收集池5座，集粪池5座。

2)生态治理带：坡面主要布设面源污染治理工程，在道路和与沟道交叉处布设浆砌石作业路工程，在沟道修建谷坊，并加强水土资源监管，严禁库区周边使用毒性强、毒效长、难降解的农药，最大限度地减少泥沙和其他有毒物质进入水库，确保饮水卫生安全，减轻水质污染。浆砌石作业路50m，面源污染治理工程4.6hm2(水平阶整地3.75 hm2、全面整地0.85 hm2)，柳桩编篱谷坊20座。

3)生态修复带：在水库上游地带实施水源保护围栏工程，通过实行全面封禁，防止人、畜随意进入保护水源；同时禁止新的人为开垦、盲目割灌割草和开山取土采石等人为活动，减少人为活动的干扰，充分发挥大自然的力量提高植被的水源涵养功能。水源保护围栏工程保护面积85.49hm2(双边丝围栏1000m、宣传标志牌4个)。

2 水土保持效益评价方法

2.1 确定评价指标

水土保持效益评价指标的确定应遵循以下原则：

1)整体性，为了全面反映小流域治理的整体情况，要考虑各项参评因子的内在关联，从整体的角度合理选择评判指标。

2)科学性，评价指标要科学分析水保措施的作用机理、小流域治理目标及其预期效益。

3)动态性，生态清洁型小流域治理是一项长期的过程，参评指标既要保证治理效益的纵向连续性、横向可比性，还要反映各项措施落实后所发挥的效益情况。

4)目的性，小流域生态治理以改善生态环境，净化径流污水和生活污水，净化水体中有害物质、富营养化物质及减少泥沙，提高水库水量与水质为目的，评价指标的选取应围绕该目的。

5)实用性，参评指标计算要简明清晰、数据易获取、信息不重叠，从生态学和经济学的角度客观反映水保效益。

文章结合小流域自然环境特征和工程治理现状，从生态、经济、社会的角度，遵循上述原则选择18项代表性指标，并考虑参评专家意见确定各项指标评分如表1所示。

表1 生态清洁型头道砬子小流域治理效益评价体系

2.2 评价流程

步骤一：无量纲化。考虑到各项参评指标的数量级或量纲不同无法直接参与计算，为了消除不同指标之间评比的不可通透性，要先利用公式对初始数据进行处理，即：

(1)

式中：xij、yij分别为无量钢化处理前、后的参数值，并且0≤yij≤1。

步骤二：构建判断矩阵。科学计算各指标权重是应用层次分析法的关键，结合相关资料深入分析各指标的内在关联构建判断矩阵，即采用1-9标度法判别不同指标间的相互影响，如表2所示。

表2 标度准则

综合考虑专家意见、层次分析原理和1-9标度准则构建各层级判断矩阵，如经济、社会和生态效益相对于评价目标的判断矩阵如表3所示。

表3 准则层判断矩阵

同理，按照上述原则可以确定指标层相对于准则层的判断矩阵，如表4-表6所示。

表4 生态效益指标的判断矩阵

表5 社会效益指标的判断矩阵

表6 经济效益指标的判断矩阵

步骤三：计算特征向量。以经济、生态和社会效益指标判断矩阵为依据，利用下式计算特征向量，即：

(2)

表7 水土保持效益评价指标特征值与特征向量

(3)

2.3 结果与分析

为确保评价结果的科学合理性，有必要利用特征向量和特征值检验判断矩阵的一致性，通过研究分析头道砬子生态清洁型小流域相关资料，计算确定各参评指标权重。考虑到各参评指标数量级或量纲差异无法直接参与比较，需要利用标准化公式(1)处理各指标初始数据，即确定相应的标准值。然后，依据各指标权重系数及其标准值得到最终的经济、生态、社会效益评价指数，如表8所示。

表8 头道砬子生态清洁型小流域水保效益评价指数

从表7可以看出，2015-2017年经济、社会和生态效益增长速度最快，这反映了通过实施小流域综合治理，各项水保措施逐渐发挥明显的效益，区域经济得到快速发展，生态环境得到极大地改善。结合综合效益评价结果，2011-2020年头道砬子小流域的经济、社会和生态效益均明显提升。

实践表明：①通过建设生态保护带、生态治理带、生态修复带，可进一步控制当地及周边地区的水土流失，保护生态环境，促进生态循环，促使区域水土资源可持续利用。地表植被的增加和恢复不仅有效地减少地表径流、土壤冲刷量，提高了土地生产力，促进了生态环境的良性循环，而且为野生动物的栖息提供了良好场所，也为工程所在地及周边地区生态系统尽快恢复创造了条件。②整地、绿化等措施可以拦蓄地表径流，增加入渗，减少水土流失，涵养水源；新建垃圾收集池和集粪池，减少了垃圾对地表水和地下水的污染；布设面源污染治理措施，减少库区内COD(化学需氧量)、BOD5(生化需氧量)、SS(悬浮物)、TN(总氮)、TP(总磷)等含量，水质将得到改善。③经过各项措施的开发、实施和治理，水土流失得到有效控制，加快了区域经济结构调整和经济发展速度，保障了资源、经济、生活的协调发展[8-12]。

3 结 论

文章以头道砬子生态清洁型小流域为例，结合项目治理特点和自然环境特征，遵循整体性、科学性、动态性、目的性、实用性等原则构建水保效益评价体系，并利用层次分析法评价分析了小流域水保效益。结果显示，通过建设生态保护带、生态治理带、生态修复带，2011-2020年头道砬子小流域的经济、社会和生态效益均明显提升，可为其他类似小流域的水保效益评价及其治理方案设计提供一定指导。