臭里头小流域综合治理效益的定量评价

臭里头小流域综合治理效益的定量评价

韩冰　王哲峰

（本溪市水利电力勘测设计有限责任公司，辽宁本溪１１７０２２）

中图分类号：Ｓ１５７　　文献标志码：Ｂ　　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５３６６．２０１９．０１．０５

摘要：以桓仁满族自治县臭里头小流域为例，利用层次分析法分别从社会、经济、水保生态和防洪减灾等方面建立了指标体系；然后结合该小流域实际状况、治理目标以及灾害特点，运用模糊数学法定量评价了流域综合治理效益。结果表明：所构建的指标体系基本能够反映流域治理的各个方面，在桓仁满族自治县具有良好的适用性；臭里头小流域在２０１０—２０１５年的单项效益与综合治理效益均呈现出一定的上升趋势，并以经济与防洪减灾效益最为显著。研究成果可为该流域水土流失治理和效益评价提供一定的依据和借鉴。关键词：综合治理；模糊数学法；效益评价；臭里头小流域

　　桓仁满族自治县因其特殊的气候条件和地质环境，以及防洪设施较为薄弱等实际状况，致使小流域水土流失、滑坡泥石流和山洪等灾害发生频繁。针对水土流失防治缺乏完整、系统的防治体系和丘陵山区山洪地质灾害等问题，桓仁县委、县政府非常重视，特别是小流域综合治理工作力度逐步加大，取得了可喜成绩，如何合理、科学的评价小流域治理效益已成为目前

１］

。对小流域治理效益的水土保持工作的难点和重点［

方法，目前较为常用的综合定量法主要有层次分析、关联度法、主成分分析、加权或加乘综合指数、模糊综合评价等方法。有学者通过将定量与定性方法相结合运用于水保效益分析，并且通常以生态效益作为最主要的评判依据，而其他效益指标位居其次；也有学者以农民参与水土流失治理的积极性作为关键指标，并重点分析各措施的经济效益；部分研究者利用货币价值估算了治理措施的社会、经济、生态效益，通过纳入国民经济评价或静态分析实现治理效益的科学评价。然而，还未形成较为统一、完善的评价方法、指标体系和评判标准，各研究者的评判方法

４］

。据此，本文和参考依据不具有可比性与普遍性［

综合、客观、合理的评价，不仅可系统反映流域环境质量在各项措施下的改善程度，而且对于鉴定水土保持促进国民经济宏观发展与生态安全、区域可持续发展具有重大意义，并且在检验方法的适用性、治理规划的可行性以及治理措施的有效等方面发挥不可替代的作

２］

用［。另外，效益的综合评价对于总结现有经验、治理

从桓仁满族自治县臭里头小流域治理策略、流程和目标的角度，深入分析了该流域综合治理的措施、成效和特点，并基于流域概况和发展规划选取的典型的指标，并对其综合治理效益利用模糊综合法进行了评价。

模式以及科学指导小流域未来的规划发展更为重要，并有助于小流域治理水平的不断提升和规划决策的规范化、科学化，所以对小流域治理效益的评价为综合治理工作的重要组成内容。

通过分析流域治理措施、现状特征和治理目标等内容，选取能够适用于流域治理效益评价的指标

３］

。目前，定量与定为综合效益分析的核心与关键［

１　臭里头小流域概况

臭里头小流域位于辽宁省桓仁县西部的八里甸

２

６４ｈｍ，水土子镇，流域呈不规则形状，总面积为２６２

流失面积为８１０ｈｍ，境内平均海拔为５７６．９ｍ。流

性评价为治理效益分析常用方法，其发展过程为：由以往的单目标、单因素定性评价，逐渐演化为多指标、多功能和多因素的定量综合评价。定性分析主要是通过对比分析各个效益指标在小流域治理前后的变化状况，以指数或评分进行的科学分析。利用定性分析法往往难以获得较为客观、系统的综合效益值，这给指导水保治理相关部门的决策带来不便。而定量评价法是利用计算结果和指标体系为基础的

域内有侵蚀沟１５条，总长度２２．４６ｋｍ，其中干沟与．２４ｋｍ、１３．２２ｋｍ，沟壑密度１．２５支沟长度分别为９

２ｋｍ／ｋｍ。流域内的土壤主要为暗棕壤土，土壤腐殖

质层较厚，因历年冻结期长，冻土层厚，淋淀粘化弱，有利于林木生长发育，是发展用材林的理想土壤，可栽植需水肥多，材质优良的速生树种。

１４水土保持应用技术　　　　　　　　　　　　　　　２０１９年第１期　

该流域属大陆性湿润季风气候区，主要气候特点是：寒冷期长，温差较大。每年太阳总辐射能１２０

２ｃａｌ／ｃｍ，日照时数２３７６．５ｈ，日照充足，无霜期１１８

Ｂ１）、生态（Ｂ２）、经济（Ｂ３）、社会划分别从水土保持（

Ｂ４）以及防洪减灾的角度对指标进行选取，在遵循可（

比性、系统性、科学性、可行性原则的基础上建立了包含２１项典型指标的评价体系，如表１所示，各指标数据来源于桓仁满族自治县水务局填报资料、项目可行性分析以及公开发布的统计数据等。

）

表１　臭里头小流域综合治理效益评价指标及相关数值１

。多年平均降水量为８００～９００ｍｍ，雨量多～１５１ｄ８月，夏季降水占全年的６１％，春、秋季集中在７～

干旱少雨，冬季寒冷，降雪稀少。该流域水土流失类型以水蚀为主，分鳞片状面蚀和细沟切蚀，以鳞片状

２

面蚀为主。现有水土流失面积８１０ｈｍ，占流域总

面积的３０．４％，其中：轻度侵蚀为３５５ｈｍ，主要分布在地形缓、林草覆盖度较低的坡耕地及疏林地上；

２

目标指标层Ａ层Ｂ　评价指标Ｃ１２０１０年现状值标准化５０．２２０１５年现状值标准化１００．４２权重值０．０８０中度侵蚀为３

４９ｈｍ２

，主要分布在坡度较陡的坡耕地及荒山上；强烈侵蚀为１０６ｈｍ２

，主要分布在林草

覆盖度低的荒山荒沟上。

水土流失危害在该流域主要表现有：耕地表土流失，土壤肥力下降，地力减退；部分侵蚀沟发育，耕地被切割得支离破碎；林草覆被度逐年下降，生态环境日益恶化，资源减少，干旱和洪涝灾害日益频繁；当地社会经济的可持续发展受到制约，人民生活水平提高受到限制。自该流域水保相关部门实施农田防护、格栅坝、拦砂坝以及河道整治清淤等小流域综合治理防洪试点工程以来，流域内生态环境和防洪减灾能力得到了显著的改善

［５］

。

２综合治理效益评价

２．１　技术路线

本文以臭里头小流域治理目标为根本出发点，利用模糊数学与层次分析法对其治理效益进行综合评价，技术路线为：根据臭里头小流域野外实地考察资料，甄别该区域小流域治理特点、存在的主要问题和特征，并通过指标体系的对比研究和文献综述分析初步拟定评价方法与评价指标；然后结合专家经验法和小流域实际状况构建科学、系统的指标体系，并对各指标权重利用层次分析与专家咨询相结合的

方法确定［６］

；根据小流域规划资料、野外实地调研

数据和治理现状，分别确定各指标现状值与理想值，并进行归一化处理；在系统分析各文献综述的基础上，考虑所采用的方法在该流域治理效益分析中的可行性与适用性，并利用模糊数学法对流域治理效益进行评价，以期为桓仁满族自治县水土流失治理提供一定决策依据和参考。２．２　建立指标体系

小流域综合治理是一项涉及人文、社会、经济与自然等方面的复杂生态工程，据此本文结合流域治理规

　　Ｃ２

５０．１２１００．４２０．２８１　　Ｂ１

Ｃ３５０．１２２５１．０００．１１４　　Ｃ４／（％）２１．８００．３１４２．１６０．８１０．４４５　Ｃ　５／（％）３２０．０４８５０．８６０．０８０　Ｃ６／（％）８５．５６０．６１８７．２６０．６６０．２５１　　Ｃ７／（％）５２０．２２８６０．８４０．２９６综合ＢＣ８

／（％）３．７１０．６５２．６００．７５０．１８７２

治Ｃ９

／［ｔ／（ｋｍ·ａ）］１０３２．７５０．４８１０３２．６００．４２０．２６６理Ｃ１０／（元／人）１９８６．４２０．５６２３８８．４６０．７８０．１２２效益Ｃ１１

／（万元／ｋｍ２

）９６００．３０１０３３０．３５０．１０２Ｃ１２

／［元／（人·ａ）］２７０００．４２３８０００．６４０．１５４Ｃ１３

／（ｔ／ｈｍ２

）０．４６０．０７０．５０．２６０．１１０Ｂ３

Ｃ１４／（％）７３．８５０．４６９８．５２０．９８０．５１１Ｃ１５／（％）８５０．８１８６０．８１０．２２２Ｃ１６／（％）２．８００．５７２．９１０．６２０．１５１Ｃ１７

／（％）０．８７０．８２０．８８０．８００．０９２Ｃ１８

／（ｈｍ２

／人）０．０５０．８００．０６０．８７０．１６３Ｂ４

Ｃ１９／（％）９２．１８０．４６９３．１５０．６２０．１９２Ｃ２０

／（％）０．０２０．０５０．０８０．６７０．０８３Ｃ２１

０．４６０．２３０．４６０．２２０．０９３１）Ｃ１，Ｃ２…Ｃ２１

分别为农田防洪能力；村庄防洪能力；堤围防洪能力；人口防洪比例；耕地防护比例；林地覆盖率；水土流失治理率；水土流失面积比；侵蚀模数；人均ＧＤＰ；土地产出率；人均纯收入；粮食单产；灾害防护率；灌溉保证率；水田占比；水利设施占比；人均耕地面积；土地利用率；技术人员占比；恩格尔系数。２．３　计算方法

结合已有研究成果和流域综合治理特点，对臭里头小流域综合治理效益利用模糊综合与层次分析相结合的方法进行评价。不同指标对评价结果的重要程度分析即为指标权重计算过程，本文对指标权值利用层次分析法确定，其基本流程为：选择评价总目标为综合治理效益，然后通过分析各影响因素之间的相互支配关系建立层次结构模型，如表１所示；对各指标相对于上一层的重要程度利用专家打分结果进行两两对比分析，采用１～９标度法作为打分标准并构造判断矩阵，然后对判断矩阵利用层次分析原理进行一致性检验并根据特征根进行层次排序，求得最大特征根及其对应的向量，通过归一化处理得到最终的指标权值。

　２０１９年第１期　　　　　　　　　　韩冰等：臭里头小流域综合治理效益的定量评价１５

本文通过分析各效益指标的内涵特征并结合已有研究经验，选择升降半梯型隶属函数进行各指标要素与治理效益的相关性分析。该函数是对治理效益与评价因素指标值在一定范围内的正相关特征进行分析，并且处于该范围以外的指标值变化对治理效益的影响作用较低。

出，影响综合治理效益最大的指标为人口防护与灾害防护率，并且水土流失治理率、林草覆盖率、侵蚀

８］

模数等也可对治理效益造成明显的影响［。

４　结论

本文以臭沟里小流域为研究对象，针对该治理工程规划目标和灾害特点，利用模糊数学、分析和专３　结果分析

本文综合考虑桓仁满族自治县臭里头小流域治理现状和规划目标，分别采用专家咨询、摸底调查和目标值相结合的方法确定各指标理想值［７］

。然后结合野外实地勘察资料确定各效益指标的实际值，并确定相应的标准值，各指标值详见表１。然后根据各指标标准化值和层次指标权重，对臭里头小流域综合治理前后的水保生态效益、防灾减灾效益、社会、经济和综合效益利用模糊数学法进行评价，并采用百分值作为最终的评判依据，模糊数学评价计算公式为：

ｐ＝Ｍｉ·Ｒｉ

（１）

式中：

Ｍｉ为各评价指标对应于防灾减灾、生态、经济、社会效益的权重向量；Ｒｉ为水土保持单因素评价矩阵。

然后根据流域实际状况和已有研究成果将得分进行等级划分，水保效益得分在０～１９、２０～４０、４１～５９、６０～７９、８０～１００分区间时所对应的等级分别为水保效益极差、差、中等、良好、优秀水平。利用上述计算公式和指标权重、向量计算结果进行臭里头小流域综合效益评价，结果如表２所示。

表２　臭里头小流域综合治理效益评价

１）

项目

Ｂ１

Ｂ２

Ｂ３

Ｂ４

Ａ权重０．５７０．２８４０．０７６０．０７２０１０年１８４７４３５８３１

极差中等中等中等差２０１５年７０６８７５６８６８良好良好良好良好良好增加比例

２８８．９

４４．７

７４．４

１７．２

１１９．４

　１）Ａ为综合效益。

　　由上表计算结果可知，在２０１０—２０１５年期间该流域各方面效益均得到了一定程度的改善，在治理前的防灾减灾和综合效益整体处于较低水平，而其他方面也属于中等，对流域内的人居环境和生态健康造成不利影响。而治理后的综合效益得到明显改善，其中防灾减灾方面的改善作用最为显著，增加率达到２８８．９％，综合效益由之前的３１分提高至６８分，增加率为１１９．４％，由此表明各项治理措施均发挥了其功能作用。根据指标权重计算结果可以看

家经验法从生态、社会、经济、防灾减灾等方面建立了包含２１项典型指标的评价体系，得出的主要结论如下：

（１）在２０１０—２０１５年期间该流域各方面效益均得到了一定程度的改善，治理后的综合效益得到明显改善，其中防灾减灾方面的改善作用最为显著，增加率达到２８８．９％，综合效益由之前的３１分提高至６８分，增加率为１１９．４％，由此表明各项治理措施均发挥了其功能作用。

（２）流域治理不仅可提高该流域的防灾减灾能力，而且在改善水土流失和提高土地资源利用率等方面具有显著作用，同时可增加群众经济收入和粮食产量。该评价结果与流域实际状况基本相符，由此表明本文所建立的指标体系和评价方法具有良好的可行性与可靠性。

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作者简介：韩冰（１９８７—），河南项城人，汉族，工程师，硕士，毕业于沈阳农业大学，主要从事水土保持、水资源等方面的研究。

（责任编辑　赵旭珍　责任校对　郑娟）