王建輝

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

0 引言

黃土高原屬于干旱和半干旱氣候區(qū)，是全國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，區(qū)域內(nèi)土壤質(zhì)地大部分為質(zhì)地較輕、遇水立即分散、抗蝕力低的黃土母質(zhì)。具有寒冷、干旱、沙化特點(diǎn)的地區(qū)主要包括山西省的西北和相鄰的陜、蒙、寧、甘的廣大地區(qū)，該地區(qū)高速公路邊坡植被生長(zhǎng)條件差[1]，普通植被不易成活，通過(guò)種植耐寒、耐旱的檸條，建立簡(jiǎn)易徑流小區(qū)，進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)，探討檸條在該地區(qū)高速公路邊坡植被防護(hù)中的調(diào)水保土效益對(duì)于寒、旱、沙化地區(qū)高速公路生態(tài)恢復(fù)和景觀綠化具有重要意義。

調(diào)水保土效益是水土保持綜合治理效益的基礎(chǔ)，雖然《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法》（GB/T 15774—2008）中把調(diào)水保土效益分為多項(xiàng)計(jì)算內(nèi)容和相對(duì)應(yīng)的具體計(jì)算項(xiàng)目，但是對(duì)于特定地區(qū)和特定項(xiàng)目，應(yīng)該選取哪些指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算沒(méi)有明確的規(guī)定，而且選取不同的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算得到的結(jié)果相差較大。本文在總結(jié)水土保持綜合治理效益和水土保持基礎(chǔ)效益研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)指標(biāo)體系、層次結(jié)構(gòu)的調(diào)整和具體指標(biāo)的補(bǔ)充與剔除，對(duì)大同至呼和浩特高速公路山西省右玉段種植檸條后邊坡調(diào)水保土效益進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)研究，以期得到量化的評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 綜合評(píng)價(jià)方法概述

評(píng)價(jià)是決策的前提，目前國(guó)內(nèi)外常用的綜合評(píng)價(jià)方法有專家評(píng)價(jià)法、經(jīng)濟(jì)分析法、運(yùn)籌學(xué)和其他數(shù)學(xué)方法[2]，其中水土保持綜合治理效益評(píng)價(jià)一般采用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，具體為評(píng)分法、層次分析法、關(guān)聯(lián)矩陣法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等[3]。本文選用層次分析法對(duì)大同至呼和浩特高速公路山西省右玉段種植檸條后邊坡調(diào)水保土效益進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2 建立指標(biāo)體系

指標(biāo)體系和計(jì)算方法的確定對(duì)于綜合評(píng)價(jià)十分重要[4]，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)遵循系統(tǒng)性和層次性、科學(xué)性與實(shí)用性相統(tǒng)一的原則以及宏觀與微觀分析、定性與定量分析相結(jié)合的原則，同時(shí)把握主導(dǎo)要素原則，抓住可以真實(shí)反映效益特征的因素進(jìn)行分析[5]。在緊扣上述原則的基礎(chǔ)上，通過(guò)已有的研究成果和現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)大呼高速公路種植檸條邊坡實(shí)際情況和區(qū)域氣候特征，適當(dāng)考慮指標(biāo)量化難易程度，本文選用16項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成調(diào)水保土效益綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

3 分項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算與量化

參照國(guó)標(biāo)本文中有關(guān)指標(biāo)的含義解釋及計(jì)算方法如下[6]：

3.1 就地入滲措施的效益計(jì)算

計(jì)算項(xiàng)目包括兩方面，一是減少地表徑流量，以m3計(jì)，二是減少土壤侵蝕量，以t計(jì)。計(jì)算按兩個(gè)步驟進(jìn)行，第一步先求得減少?gòu)搅髋c侵蝕的模數(shù)，第二步再計(jì)算減少?gòu)搅髋c減少侵蝕的總量。

表1 檸條調(diào)水保土效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.2 就地?cái)r蓄措施的效益計(jì)算

計(jì)算項(xiàng)目包括兩方面，一是減少的徑流量，以m3計(jì)，二是減少的泥沙量，以t計(jì)。對(duì)不同特點(diǎn)的措施應(yīng)采取不同的計(jì)算方法，計(jì)算方法主要有典型推算法和具體量算法兩種。

a)典型推算法 對(duì)于數(shù)量較多，而每個(gè)容量較小的水窖、澇池、谷坊、塘壩、小型淤地壩等措施，可采用此法。通過(guò)典型調(diào)查，求得有代表性的單個(gè)攔蓄量，再乘上水保措施的數(shù)量，即得總量。

b)具體量算法 對(duì)數(shù)量較少，而每個(gè)容量較大的大型淤地壩、治溝骨干工程和小型以上小水庫(kù)等措施，應(yīng)采用此法。其攔蓄量，應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)逐座具體量算求得。

3.3 減輕溝蝕的效益計(jì)算

減輕溝蝕效益包括4個(gè)方面，可按式（1）計(jì)算：

式中：∑ΔG為減輕溝蝕效益，單位為m3；ΔG1為溝頭防護(hù)工程制止溝頭前進(jìn)的保土量，單位為m3；ΔG2為谷坊淤地壩等制止溝底下切的保土量，單位為m3；ΔG3為穩(wěn)定溝坡制止溝岸擴(kuò)張的保土量，單位為m3；ΔG4為塬面、坡面水不下溝（或少下溝）而減輕溝蝕的保土量，單位為m3。

3.4 坡面排水

治理前后被面排水能力的變化可按式（2）計(jì)算：

式中：ΔQ為治理前后坡面排水能力的變化值，單位為m3/s；Qa為治理后坡面排水能力，單位為m3/s；Qb為治理前坡面排水能力，單位為m3/s。

3.5 調(diào)節(jié)小流域徑流

式中：ΔRi為治理前后年徑流量、旱季徑流量和雨季徑流量變化值，單位為mm；Ria為治理后年徑流量、旱季徑流量和雨季徑流量，單位為mm；Rib為治理前年徑流量、旱季徑流量和雨季徑流量，單位為mm。

4 綜合評(píng)價(jià)

4.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

在評(píng)價(jià)過(guò)程中，各指標(biāo)要素權(quán)重的確定是事關(guān)評(píng)價(jià)成敗的關(guān)鍵，目前常用的方法主要有專家評(píng)分法、層次分析法、主層次分析法、模糊綜合評(píng)判法等。本文運(yùn)用層次分析法確定權(quán)重[7]，各指標(biāo)判斷矩陣見表 2、表 3。

表2 調(diào)水保土效益的準(zhǔn)則層與領(lǐng)域?qū)右蜃又匾耘袛嗑仃?/p>

表3 調(diào)水保土效益的各指標(biāo)層因子重要性判斷矩陣

4.2 指標(biāo)計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)化處理

a）指標(biāo)的量化 定量指標(biāo)根據(jù)基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查出或計(jì)算出指標(biāo)值；定性指標(biāo)量化方法是首先給定性指標(biāo)以明確定義，再根據(jù)指標(biāo)定義和實(shí)際情況將它們分層后按統(tǒng)一分制及正向約定打分，從而將其定量化。

b）指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化 各指標(biāo)值經(jīng)過(guò)量化以后都是正值，指標(biāo)值越大，效益越高。指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化本文采用兩種方法。方法一為構(gòu)造每一個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)函數(shù)法[8]；方法二為利用指標(biāo)質(zhì)量離散刻度對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[9]。指標(biāo)質(zhì)量離散刻度是結(jié)合國(guó)家、地方標(biāo)準(zhǔn)或者比較公認(rèn)量化值限定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，在刻度范圍以內(nèi)插的形式確定指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。以往由于一些指標(biāo)難以確定參照值，標(biāo)準(zhǔn)化比較困難，有的甚至舍棄了一些難以標(biāo)準(zhǔn)化的重要指標(biāo)，這種方法避免了這種情況，而且易于實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化，見表4。

表4 調(diào)水保土效益指標(biāo)離散刻度

4.3 調(diào)水保土效益計(jì)算結(jié)果

選取一個(gè)種植檸條的邊坡和一個(gè)無(wú)檸條且條件相似的高速公路邊坡，建立簡(jiǎn)易徑流小區(qū)，計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，計(jì)算結(jié)果見表5。

5 評(píng)價(jià)結(jié)論及分析

5.1 調(diào)水效益分析

調(diào)水效益無(wú)檸條邊坡評(píng)價(jià)得分值0.403 8，有檸條得分值0.624 7，指數(shù)增量為0.220 9，可見種植檸條坡面的水土保持調(diào)水效益明顯。其中，有檸條邊坡調(diào)節(jié)小流域徑流得分值最高，評(píng)價(jià)得分值為0.678 8，說(shuō)明坡面種植檸條后調(diào)節(jié)小流域徑流效果最為明顯，其次為攔蓄地表徑流，改善坡面排水，增加土壤入滲。

表5 調(diào)水保土效益計(jì)算結(jié)果

5.2 保土效益分析

保土效益無(wú)檸條邊坡評(píng)價(jià)得分值0.408 8，有檸條得分值0.645 5，指數(shù)增量為0.236 7，可見種植檸條坡面的水土保持保土效益明顯。其中，有檸條坡面減輕面蝕得分值最高，評(píng)價(jià)得分值為0.753 8，說(shuō)明坡面種植檸條后減輕面蝕效果最為明顯，其次為攔蓄坡溝泥沙，減輕溝蝕。

5.3 調(diào)水保土效益分析

調(diào)水保土效益種植檸條邊坡綜合評(píng)價(jià)得分值為0.625 5，無(wú)檸條邊坡得分值為0.408 8，指數(shù)增量為0.236 7，可見通過(guò)在高速公路邊坡種植耐寒、耐旱的檸條，可以明顯地提高邊坡防護(hù)效果，起到調(diào)水保土作用，有很好的水土保持效益。

5.4 檸條的推廣應(yīng)用價(jià)值

檸條在形態(tài)和生理上的抗寒、抗熱、抗旱性使其成為一種非常適宜在寒、旱、沙化地區(qū)種植的綠化植被。通過(guò)對(duì)大同至呼和浩特高速公路山西省右玉段邊坡種植檸條調(diào)水保土效益評(píng)價(jià)的應(yīng)用研究，證明檸條適用性強(qiáng)，值得在寒、旱、沙化地區(qū)高速公路邊坡綠化中推廣。