曹 波 ，張 芳 ，王黎明 ，孫保平 ，王德成

（1.北京林業(yè)大學水土保持學院，水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室，北京100083；2.薊縣水務局水土保持工作站，天津薊縣301900）

小流域一般是指范圍比較小且完整而又獨立的自然集水區(qū)域。我國所指的小流域面積一般為10～30 km2[1]。水土保持學上，小流域一般是指一個完整的土壤侵蝕單元；水文學上把級別最高的支流稱為小流域；而在實際治理中，小流域往往指山丘區(qū)小流域[1]。

我國是世界上較早開展小流域治理的國家之一，早在20世紀50年代，就開始探索有關(guān)小流域的有效治理方法。在總結(jié)以往防治水土流失成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我國于1980年提出了水土保持小流域綜合治理的思想，在全國范圍內(nèi)試點并推廣以小流域為單元進行綜合治理的水土保持工作。20世紀末以來，我國實施了大規(guī)模的生態(tài)恢復工程，小流域綜合治理從此進入了快速發(fā)展時期。

伴隨著小流域水土流失綜合治理實踐的不斷深入，我國一些學者對其治理模式、措施，尤其是效益評價等方面進行了較為深入的研究。我國小流域治理共經(jīng)歷了4個階段：

（1）20世紀70年代，實行的是山水田林路的小流域綜合治理模式。1970年，我國制定了山水田林路的小流域綜合治理模式，即按照“水利成套，山林成片，田土成型，公路成網(wǎng)”的要求，進行綜合治理[2]。

（2）20世紀90年代，流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)綜合治理模式。流域生態(tài)系統(tǒng)是通過地理特征對流域進行劃分，采用景觀生態(tài)學、區(qū)域生態(tài)學與全球生態(tài)學等宏觀生態(tài)學的方法，研究流域內(nèi)的結(jié)構(gòu)與功能[3]，而由流域生態(tài)系統(tǒng)和流域經(jīng)濟系統(tǒng)相互交織而成的復合系統(tǒng)稱為流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)[4]。

（3）21世紀初，引入信息系統(tǒng)對小流域綜合治理進行決策管理。流域管理信息系統(tǒng)以3S技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)流域管理的要求，應具備流域資源信息管理、流域評價分析、流域土地規(guī)劃、流域治理效益分析、流域監(jiān)測、綜合信息管理等功能[4]，通過這些功能對小流域進行綜合治理，規(guī)范流域管理工作，服務于水土保持建設，服務于科學研究，為政府決策與水土保持監(jiān)督執(zhí)法提供迅速可靠的依據(jù)。

（4）把流域作為能量循環(huán)體系來進行綜合治理。流域既然是一個獨立的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)，它就要維持系統(tǒng)的平衡，而流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的平衡實際上就是流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)有機結(jié)合、相互滲透的矛盾統(tǒng)一體，這個平衡是相對的，只有維護其物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞、價值增殖等各種平衡功能，才能促進生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的進化，實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟的良性循環(huán)，因此，把流域作為一個能量循環(huán)體系來對其進行綜合治理，就是維持了其自身系統(tǒng)的平衡。

為了對治理后的小流域進行系統(tǒng)的評價，專家、學者們開始研究小流域綜合治理評價指標體系，以期更好地了解治理成效，為決策者提供依據(jù)。段文標等[5]提出了由目標層、類目指標層、項目指標層和指標變量層構(gòu)成的層次分析法指標體系，并通過逐層依次計算各項指標值，最終得出小流域綜合治理可持續(xù)發(fā)展的指標值，并對不同年度的石匣小流域可持續(xù)發(fā)展進行了科學評價與分析。可以肯定，小流域綜合治理可持續(xù)發(fā)展的著眼點，首先在于它是小流域多種功能的有機結(jié)合和綜合體現(xiàn)[6]。

1 研究地自然概況

西大峪小流域綜合治理工程位于天津市薊縣縣城北21 km的下營鎮(zhèn)境內(nèi)，津圍公路西側(cè)。地理坐標為東經(jīng)117°22′31″～117°22′37″，北緯40°10′54″～40°10′55″。流域東西長約5 km，南北最寬3.5 km。流域內(nèi)涉及下營鎮(zhèn)西大峪1個行政村9個自然村，總共268戶，近千口人。該流域?qū)俚蜕角鹆甑貛?。西大峪小流域總土地面積為10.87 km2。

西大峪小流域地處燕山南麓、薊縣北部山丘區(qū)，屬半濕潤半干旱地區(qū)，溫帶大陸性季風氣候，冬春干旱多風，夏季炎熱多雨，年平均日照時數(shù)2 754.6 h，太陽輻射年總熱量為523.754 kJ/cm2，≥10℃的有效積溫為4153℃，無霜期195 d。年平均氣溫11.5℃，較全縣平均氣溫低。因春季雨水少，大風多，蒸發(fā)量300～350mm，為同期降水量的6～7倍，幾乎年年發(fā)生春旱，在暖溫帶氣流的影響下，年平均降水692mm，并表現(xiàn)出降水集中且多暴雨的特征，其中夏季降水約占全年降水量的76.8%，暴雨降雨量一般可占總降水量的1/3～1/2，光熱資源豐富且雨熱同季，有利于植物生長。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 研究內(nèi)容

本研究主要以現(xiàn)有的小流域綜合治理研究為基礎(chǔ)，根據(jù)薊縣西大峪的地理位置，結(jié)合自然環(huán)境因子與社會經(jīng)濟因子調(diào)查，采用層次分析法，對小流域綜合治理工程進行綜合效益評價。主要研究內(nèi)容包括：小流域內(nèi)植被調(diào)查，土壤有機質(zhì)、氮磷鉀含量及土壤含水量測定，社會經(jīng)濟狀況問卷調(diào)查；小流域綜合治理工程生態(tài)、經(jīng)濟及社會效益指數(shù)計算與評價；小流域綜合治理工程綜合效益指數(shù)計算與評價。

2.2 研究方法

本研究采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）對小流域綜合治理效益進行評價，它是將決策有關(guān)的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進行定性和定量分析的決策方法[7]，是一種層次權(quán)重決策分析方法。通過層次分析法得出各項指標的權(quán)重，對不同量綱的指標進行標準化處理后，使其具有可比性，然后通過各自的權(quán)重計算出效益指數(shù)，對小流域綜合治理進行評價。

2.3 指標體系

通過小流域統(tǒng)計分析與調(diào)查，并結(jié)合其他社會科學相關(guān)統(tǒng)計資料，采用層次分析法，劃分了目標層（A）、準則層（B）、指標層（C）和措施層（D）4個層次，其中，指標層（C）共確定了16個指標，措施層（D）主要采取了具有攔蓄水功能的塘壩、谷坊壩和水窖3項；同層因子間進行比較和判斷，上層因子支配下層因子，下層因子是上層因子的體現(xiàn)。層次模型如圖1所示。

層次模型建成之后，各層因子的隸屬關(guān)系均確定，就可在各層因子中兩兩進行比較，構(gòu)造出比較判斷矩陣，并引入合適的標度（表1）將判斷定量化，通過數(shù)學運算即可計算出最低層相對于最高總目標相對優(yōu)劣的排序權(quán)值[8-10]。

表1 標度及含義

3 結(jié)果與分析

本研究邀請10位專家打分，通過專家的一致意見，構(gòu)建了層次分析體系的判斷矩陣（表2～5）。

經(jīng)過數(shù)據(jù)的標準化處理與計算，得出各自的權(quán)重，然后再進行一致性檢驗。檢驗比率≤0.1，說明一致性較好。

經(jīng)過計算得出，小流域內(nèi)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的權(quán)重均為0.43，而社會效益的權(quán)重僅為0.14（表2），可見，生態(tài)效益與經(jīng)濟效益在小流域綜合效益中占據(jù)優(yōu)勢地位。

表2 判斷矩陣及權(quán)重Ⅰ

從表3可以看出，在生態(tài)效益指標層中，C1～C6指標的權(quán)重排序為：C2＞C1＞C3＞C4＞C5＞C6。

在社會效益指標層中，5個指標的權(quán)重排序為：C7＞C8＞C9＞C10＞C11（表4）。

表3 判斷矩陣及權(quán)重Ⅱ

表4 判斷矩陣及權(quán)重Ⅲ

由表5可知，在經(jīng)濟效益指標層中，5項指標的權(quán)重排序為：C13＞C12＞C14＞C15＞C16。

表5 判斷矩陣及權(quán)重Ⅳ

小流域綜合治理指標的實測數(shù)據(jù)與標準值數(shù)據(jù)列于表6～8。

表6 生態(tài)效益指標實測值與標準值

表7 社會效益指標實測值及標準值

表8 經(jīng)濟效益指標實測值及標準值

評價指標體系中各指標的單位不同，數(shù)量間差異較大，無法比較，所以在分析前要對各項指標值進行標準化處理，使其落在一個統(tǒng)一的區(qū)間內(nèi)，便于進行比較。利用表6～8中各類指標的標準化值及所求出的對應權(quán)重，分別計算出2004—2010年7 a的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益評價指數(shù)，并得出綜合效益評價指數(shù)（表9）。

表9 綜合效益評價指數(shù)

通過比較不同時間段流域綜合效益評價指數(shù)的高低，來判斷流域在不同時間段生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)部效益的變化，從而達到綜合計量和評價小流域綜合治理效益的目的。

效益指數(shù)代表了流域治理效益的優(yōu)劣程度。應用層次分析法對小流域綜合治理效益評價的結(jié)果顯示，通過7 a的治理工作，流域治理綜合效益有了明顯的提高。2004年綜合效益評價指數(shù)為 0.43，2010年為 0.60，比 2004年增加了39.5%。從三大效益評價結(jié)果看，生態(tài)效益提高最為明顯，經(jīng)濟效益次之，社會效益提高較慢，僅提高了16.2%。

4 結(jié)論

本研究通過層次分析法分別計算出各項指標的權(quán)重，得出生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益以及綜合效益評價指數(shù)，對西大峪小流域7 a的綜合治理效益進行了分析和評價。

4.1 生態(tài)效益

小流域綜合治理工程產(chǎn)生的生態(tài)效益顯著。計算結(jié)果顯示，2010年的生態(tài)效益評價指數(shù)為0.51，比2004年（0.30）增加了70%，說明經(jīng)過7 a的研究、示范與綜合治理，有效地控制了流域內(nèi)的水土流失，使小流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境得到了明顯的改善。

林草覆蓋率由治理前的11%提高到2010年的50%，提高了約3.5倍。土壤侵蝕模數(shù)由治理前2 230 t/（hm2·a）下降到2010年的1280 t/（hm2·a），降低了950 t/（hm2·a），治理前的侵蝕程度為輕度，但已經(jīng)很接近中度，非常不穩(wěn)定，水土流失嚴重；治理后，雖然也為輕度，但是很穩(wěn)定，而且可能發(fā)生的潛在水土流失得到了治理。水土保持總治理度得到了大幅度提升，由治理前的不足60%達到了現(xiàn)有的98%，說明小流域內(nèi)的水土保持工程措施與植物措施發(fā)揮效益顯著。牲畜圈養(yǎng)率在2010年達到99%，基本上全部實現(xiàn)圈養(yǎng)，有效地保護了生態(tài)環(huán)境，減少了水土流失。土壤有機質(zhì)含量隨著綜合治理措施的實施，不斷提高，比治理前提高了5倍，達0.06mg/kg。土壤含水量呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，這主要是由于小流域治理后期，人工擾動造成土壤含水量下降，比2004年下降了44%。

4.2 經(jīng)濟效益

小流域綜合治理后，2010年經(jīng)濟效益指數(shù)為0.74，比治理前提高了25.4%，成效顯著。治理后，收入結(jié)構(gòu)多樣化，打工經(jīng)商的收入比例正逐漸增大，2010年農(nóng)民人均純收入比2004年翻了1番，達到了2 500元；農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增長迅速，2005年為流域經(jīng)濟增長的轉(zhuǎn)折點，增幅達30%，之后，以平均每年3%的速度遞增，截至2010年，小流域農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值已達到169萬元，比治理前提高了69%；投入產(chǎn)出比由最初的持平狀態(tài)，降低到了2010年的0.70，降低了25百分點，實現(xiàn)了低投入，高回報；流域勞動生產(chǎn)率比2004年提高了30%，由于隨著小流域綜合治理措施的不斷開展，徹底解放了勞動生產(chǎn)力，導致勞動生產(chǎn)率的直線上升；土地生產(chǎn)率比治理前提高了75%。

4.3 社會效益

小流域綜合治理提高了當?shù)氐纳鐣б?，治理后，小流域社會效益指?shù)為0.43，比治理前提高了16.2%。治理后小流域內(nèi)的恩格爾系數(shù)降低了26百分點，由治理前的溫飽水平達到了現(xiàn)在的相對富裕水平；教育水平比治理前提高了1倍；農(nóng)產(chǎn)品商品率比治理前提高了6百分點，這是由于流域內(nèi)的勞動生產(chǎn)率與土地生產(chǎn)率共同提高導致的；基礎(chǔ)設施增長率提高了2百分點；小流域治理7 a來，不僅改善了生態(tài)環(huán)境，而且提高了人民的環(huán)保意識，治理后比治理前提高了1倍。

4.4 綜合效益

小流域綜合治理后，綜合效益指數(shù)為0.60，比治理前提高了39.5%，可見，小流域綜合治理7 a來的綜合效益顯著，由生態(tài)效益、經(jīng)濟效益與社會效益的成效共同導致了綜合效益的提升。

總之，西大峪小流域經(jīng)過7 a的治理，建立了完善的水土保持生態(tài)治理體系，使流域內(nèi)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，為其他小流域的治理提供了示范推廣經(jīng)驗，同時，當?shù)氐霓r(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整，農(nóng)民環(huán)保意識得到了提高，新農(nóng)村建設的步伐得到了加快，從而促使了經(jīng)濟健康發(fā)展，為當?shù)匦×饔蚓C合治理工程及京津風沙源治理工程的成果鞏固提供了科學有力的決策依據(jù)。

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