莫明浩 ，謝頌華 *，張磊，涂安國

生態(tài)清潔小流域建設(shè)開始于 2006年，由水利部在全國30個?。▍^(qū)、市）的81個小流域開展試點工程。在2010年中央1號文件和新修訂的《水土保持法》中均提出開展清潔小流域建設(shè)，并在此后幾年的中央1號文件中多次提及“加強清潔小流域建設(shè)”（陽文興等，2014）。自此，作為水土保持和水環(huán)境保護的一項重要舉措，生態(tài)清潔小流域建設(shè)進入大規(guī)模的實踐應(yīng)用階段。經(jīng)過各地多年的探索實踐，清潔小流域建設(shè)取得了明顯成效，建設(shè)內(nèi)容和技術(shù)措施也日益豐富（劉震，2010）。

自試點工程以來，生態(tài)清潔小流域建設(shè)已實施了 10余年時間，許多小流域建設(shè)已經(jīng)完成，而且近期的國家水土保持重點建設(shè)工程的小流域治理大多要求按照清潔小流域的標準進行設(shè)計和實施。大部分生態(tài)清潔小流域建設(shè)參照的是北京市的“三道防線”理論和實踐（畢小剛，2011；毛華平等，2014；馬文鵬等，2014），效果評價則對照水利部的行業(yè)標準《生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》（以下簡稱《導(dǎo)則》）（中華人民共和國水利部，2013）的 10個指標，判定其是否合格。然而生態(tài)清潔小流域內(nèi)涵豐富，涉及指標面廣，且在中國南、北方有差異，如何評價合格的小流域效果，是水利和水保部門面臨的一個重要的現(xiàn)實問題，尤其在南方紅壤侵蝕區(qū)。本文在文獻查詢、實地調(diào)研和專家咨詢的基礎(chǔ)上，以江西省為例，通過主評指標篩選法建立了江西省紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)清潔小流域的評價指標體系，探討了模糊綜合評價法的評價方法，以期為南方紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)清潔小流域建設(shè)的效果評價提供依據(jù)，為科學決策提供參考。

1 評價指標體系

目前，針對小流域生態(tài)評價指標方面的研究，多從小流域生態(tài)清潔程度（馬文鵬等，2014；謝磊等，2012）、小流域治理效益（蘇春麗等，2011；張平倉等，2009）、河流健康（張平倉等，2009；黃藝等，2010；馮彥等，2012）、流域生態(tài)系統(tǒng)健康（徐志嬙等，2011；龍笛等，2006）、生態(tài)清潔小流域建設(shè)措施及評價體系（張錦娟等，2010；馬豐豐等，2010）等方面進行，根據(jù)不同研究對象和研究尺度，指標體系各有側(cè)重，指標獲取方法多樣。本文在前人研究基礎(chǔ)上，以小流域為單元，綜合考慮流域內(nèi)水環(huán)境、土壤、生態(tài)、人類社會與經(jīng)濟發(fā)展等四方面因素，對影響流域生態(tài)清潔的各要素進行定量或定性評估，以建立流域整體生態(tài)清潔程度評價的指標體系。

1.1 指標分析與篩選

指標選取以代表性、系統(tǒng)性、差異性、可獲取性為原則，采用馮彥等（2012）的主評指標篩選法。查閱了國內(nèi)截至2017年的130余篇前人研究成果、法規(guī)標準等，共計參評指標671項，梳理出了小流域生態(tài)評價指標系統(tǒng) 43個（張磊等，2017a）。依據(jù)各參評指標所側(cè)重反映的流域特征，參照《導(dǎo)則》，將各項指標歸納整理為“土、生、水、人”4個方面，作為構(gòu)建生態(tài)清潔小流域的評價指標體系基礎(chǔ)。計算各個指標在 43個評價系統(tǒng)中的出現(xiàn)頻次，結(jié)合指標所側(cè)重反映的流域特征，初步確定出現(xiàn)頻次高、能綜合體現(xiàn)流域各方面特征的指標，作為生態(tài)清潔小流域的初選指標。根據(jù)指標體系建立原則，對初選主評指標進行相關(guān)性分析，對差異性不大的指標進行合并、歸類，對代表性不強、不具有可獲取性的指標予以篩除，最終組成生態(tài)清潔小流域的主評指標，以期能夠反映南方紅壤侵蝕區(qū)小流域生態(tài)清潔的基本狀況。

表1 江西省紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)清潔小流域評價指標分級標準Table 1 Each indicator’s different level standard of eco-clean small watershed in the red soil eroded area of Jiangxi Province

1.2 指標體系

通過對指標的篩選，得出“土、生、水、人”4個方面的14個主評指標，建立評價指標體系及各指標評價分級標準，如表1所示。

為了使各評價指標具有可比性和下一步典型小流域評價具有簡便、可操作性，將指標劃分為 3個等級。等級劃分主要有兩種方法：（1）以國家有關(guān)行業(yè)、地方標準為依據(jù)，對各指標進行量化分級，如C13、C14指標；（2）以前人研究成果或研究區(qū)的實際情況為依據(jù)，綜合分析各等級限值和賦值情況來劃分評價等級，如 C8、C11等指標（張磊等，2017b）。

2 評價方法

生態(tài)清潔小流域是各個小流域構(gòu)成因素綜合作用的表現(xiàn)，對其進行綜合評價，不能僅僅考察各個因素水平的高低，將多個因素聯(lián)系起來進行綜合評定，才可得出科學合理的評價結(jié)果（秦鵬等，2011；高宇婷等，2012）。本文采用模糊綜合評價法，根據(jù)模糊數(shù)學的觀點，基于生態(tài)清潔小流域的復(fù)雜性和動態(tài)變化性，以及由此導(dǎo)致的模糊性，在評價中引入模糊集的概念，將經(jīng)典的“非此即彼”的二值邏輯擴展至“亦此亦彼”的模糊邏輯（王鴻杰等，2005），在模糊論域中研究生態(tài)清潔小流域各影響因素，從而達到綜合評價的目的。采用的生態(tài)清潔小流域評價指標體系如表1所示，將指標體系分為目標層、準則層和指標層，共14個指標。

2.1 評價指標權(quán)重的確定

本文在參考大量相關(guān)文獻和經(jīng)過多名專家學者打分評價的基礎(chǔ)上，采用層次分析法（AHP法，采用1～9標度）和特爾菲法計算出各指標的權(quán)重（高宇婷等，2012；韓美等，2006）。

按照建設(shè)目標的不同，將江西省清潔小流域分為水源保護型、生態(tài)宜居型、生態(tài)農(nóng)業(yè)型和生態(tài)旅游型，因功能的不同，其指標權(quán)重也有所不同。在實踐中，將其分為兩類，并賦以權(quán)重進行評價，將水源保護型、生態(tài)宜居型歸為一類，將生態(tài)農(nóng)業(yè)型、生態(tài)旅游型歸為一類。其中，水源保護型、生態(tài)宜居型生態(tài)清潔小流域，對于水環(huán)境的權(quán)重有偏重；生態(tài)農(nóng)業(yè)型、生態(tài)旅游型生態(tài)清潔小流域，對于土壤、人與社會的權(quán)重有偏重。

2.2 指標隸屬度評價矩陣的構(gòu)造

構(gòu)造評價矩陣的關(guān)鍵是確定各個指標的隸屬度，可將其進行模糊化處理（高宇婷等，2012）。因?qū)⑸鷳B(tài)清潔小流域劃分為好、較好、差3個等級（標準見表1），故分為3個區(qū)間V1、V2、V3。原則上，對于V2區(qū)間，令指標值落在區(qū)間中點，此時隸屬度最大，由中點向兩側(cè)按線性進行遞減處理；對于V1、V3兩個區(qū)間，則令距離臨界值越遠，屬兩側(cè)區(qū)間的隸屬度越大，所構(gòu)造的隸屬度函數(shù)見式（1）～（3）（韓美等，2006）。同時，針對不同的生態(tài)清潔等級進行賦分，構(gòu)造等級評分向量C，即：好為1，較好為0.67，差為0.33。

式中，k1為等級 V1、V2的臨界值；k2為等級V2區(qū)間的中點值；k3為等級V2、V3的臨界值。

定量指標 C4、C8、C9、C11、C12、C14為正向指標，是越大越優(yōu)型，隸屬度可直接采取以上公式計算；定量指標 C1、C5、C6、C7、C10為負向指標，是越小越優(yōu)型，隸屬度計算需要將條件中的“＜”和“＞”、“≤”和“≥”分別互換（韓美等，2006）。對于 C2、C3、C13等定性描述或類似定性描述的評價指標，其評價等級隸屬度的確定參見表2。

表2 定性指標評價因素的隸屬度評價矩陣Table 2 Matrix of membership grade of qualitative index

2.3 綜合評價

考慮到各個因素對評價結(jié)果都有影響，矩陣模糊復(fù)合運算中采用加權(quán)求和模型：B=A×R，即：然后，求出生態(tài)清潔度指數(shù)的值W（W=BCT）。

3 模糊綜合評價法的應(yīng)用案例

以江西省贛縣枧田小流域和江西省上猶縣園村小流域為例，其分別為生態(tài)農(nóng)業(yè)型生態(tài)清潔小流域和生態(tài)旅游型生態(tài)清潔小流域，計算各指標相應(yīng)的權(quán)重，結(jié)果如表3所示。

相對于目標層和準則層的一級權(quán)重矩陣為：

A1=[0.1026 0.0500 0.4237 0.4237]

A2=[0.6000 0.2000 0.2000]

A3=[0.6667 0.3333]

A4=[0.0304 0.3501 0.2065 0.2065 0.2065]

A=[0.2087 0.2951 0.2481 0.2481]

枧田小流域位于貢水一級支流平江下游，地處贛南山地丘陵區(qū)，治理前有水土流失面積 1854.2 hm2，占土地總面積的 40.8%，屬于中度侵蝕區(qū)；2014—2016年，枧田小流域以生態(tài)清潔小流域標準實施綜合治理，以生態(tài)農(nóng)業(yè)型治理模式為主，累計治理水土流失面積 1736.4 hm2，綜合治理程度達93.6%，各項水保工程質(zhì)量均達到國家一級標準。園村小流域地處江西省上猶縣梅水鄉(xiāng)，距上猶縣城14 km，位于2013—2017年上猶縣國家水土保持重點建設(shè)工程童川項目區(qū)內(nèi)，土地總面積49.88 km2，其中水土流失面積12.32 km2；水土流失致使河道淤積堵塞較為嚴重，沿線大部分河道狹窄，影響了河道的行洪泄洪能力；通過生態(tài)旅游型治理模式，采取“三治同步”（治山、治水、治污）和“五水共建”（治山保水、疏河理水、產(chǎn)業(yè)護水、生態(tài)凈水、宣傳愛水）措施，實現(xiàn)了“產(chǎn)業(yè)發(fā)展、功能完善、村容整潔、環(huán)境優(yōu)美”的目標。兩個小流域均屬亞熱帶濕潤性季風氣候，年均降雨量分別為 1476.7 mm和1519.6 mm，土壤均為主要由花崗巖、紅色砂礫巖發(fā)育而成的地帶性紅壤。兩個小流域在江西省紅壤侵蝕區(qū)均具有一定的代表性，其治理模式具有典型性。生態(tài)清潔小流域建設(shè)實施前和實施后的各指標情況如表4所示。

表4 贛縣枧田和上猶縣園村生態(tài)清潔小流域建設(shè)實施前后各指標值Table 4 Value of each indicator of Jiantian small watershed in Ganxian County and Yuanchun small watershed in Shangyou County

以贛縣枧田小流域?qū)嵤┖鬄槔?，根?jù)上述方法和模糊綜合評價模型，最終得到的等級評分向量和隸屬評價矩陣如下：

表3 生態(tài)農(nóng)業(yè)型、生態(tài)旅游型生態(tài)清潔小流域指標權(quán)重Table 3 Index weight of eco-clean small watershed of ecological agriculture type and ecological tourism type

按照上述評價方法，分別計算其他情況，得出最終評價結(jié)果。

贛縣枧田小流域?qū)嵤┣霸u價結(jié)果如下：

B=AR=A(B1, B2, B3)T=[0.151 0.408 0.441]

W=BCT=0.570

上猶縣園村小流域?qū)嵤┣霸u價結(jié)果如下：

B=AR=A(B1, B2, B3)T=[0.298 0.577 0.125]

W=BCT=0.726

贛縣枧田小流域?qū)嵤┖笤u價結(jié)果如下：

B=AR=A(B1, B2, B3)T=[0.559 0.418 0.023]

W=BCT=0.847

上猶縣園村小流域?qū)嵤┖笤u價結(jié)果如下：

B=AR=A(B1, B2, B3)T=[0.603 0.397 0]

W=BCT=0.869

從最終評價結(jié)果看，贛縣枧田小流域在生態(tài)清潔小流域建設(shè)實施后的生態(tài)清潔度指數(shù)為 0.847。結(jié)合圖1可知，枧田小流域在0.559程度上屬于“好”狀態(tài)，在0.418程度上屬于“較好”狀態(tài)，在0.023程度上屬于“差”狀態(tài)。根據(jù)最大隸屬度原則，贛縣枧田生態(tài)清潔小流域評價為“好”。

圖1 贛縣枧田小流域生態(tài)清潔隸屬度Fig. 1 Eco-clean membership of Jiantian small watershed in Ganxian County

從子系統(tǒng)層面上看，枧田小流域在實施前，水環(huán)境子系統(tǒng)在最大程度（0.531）上屬于“較好”狀態(tài)，土壤子系統(tǒng)在最大程度（0.477）上屬于“差”狀態(tài)，生態(tài)子系統(tǒng)在最大程度（0.583）上屬于“較好”狀態(tài)，人與社會子系統(tǒng)在最大程度（0.777）上屬于“差”狀態(tài)（圖1）。這說明，小流域水環(huán)境、生態(tài)條件尚好，土壤、人與社會因子嚴重影響了小流域的生態(tài)清潔狀況。生態(tài)清潔小流域建設(shè)實施后，小流域由“差”提高到“好”的狀態(tài)，水環(huán)境子系統(tǒng)由“較好”提高到“好”，土壤子系統(tǒng)由“差”提高到“好”，人與社會子系統(tǒng)由“差”提高到“較好”，生態(tài)清潔度指數(shù)也由實施前的 0.570提高到0.847，說明贛縣枧田小流域?qū)嵤┥鷳B(tài)清潔小流域建設(shè)取得了理想的效果。若要將小流域建設(shè)得更加生態(tài)清潔，則應(yīng)改善人與社會子系統(tǒng)和生態(tài)子系統(tǒng)中的各因子，使其由“較好”提高到“好”的狀態(tài)。

上猶縣園村小流域目前的生態(tài)清潔度指數(shù)為0.869。從以上計算結(jié)果和圖2可知，園村小流域在0.603程度上屬于“好”狀態(tài)，在0.397程度上屬于“較好”狀態(tài)。根據(jù)最大隸屬度原則，上猶縣園村生態(tài)清潔小流域評價為“好”。

從子系統(tǒng)層面上看，園村小流域在實施生態(tài)清潔小流域建設(shè)前，水環(huán)境子系統(tǒng)在最大程度（0.523）上屬于“較好”狀態(tài)，土壤子系統(tǒng)在最大程度（0.703）上屬于“較好”狀態(tài)，生態(tài)子系統(tǒng)在最大程度（0.5）上屬于“好”或“較好”狀態(tài)，人與社會子系統(tǒng)在最大程度（0.548）上屬于“較好”狀態(tài)（圖 2），說明其生態(tài)清潔小流域建設(shè)的基礎(chǔ)條件較好。實施后，小流域由“較好”提高到“好”的狀態(tài)，水環(huán)境子系統(tǒng)、人與社會子系統(tǒng)均由“較好”提高到“好”，生態(tài)清潔度指數(shù)也由實施前的0.726提高到0.869，且除土壤子系統(tǒng)評價為“較好”外，各子系統(tǒng)均為“好”，說明上猶縣園村小流域?qū)嵤┥鷳B(tài)清潔小流域建設(shè)效果良好。

贛縣枧田小流域與上猶縣園村小流域相比，實施生態(tài)清潔小流域后，園村小流域的生態(tài)清潔度指數(shù)（0.869）高于枧田小流域（0.847），說明園村小流域的生態(tài)清潔狀況優(yōu)于枧田小流域；實施生態(tài)清潔小流域前，園村小流域的生態(tài)清潔度指數(shù)（0.726）同樣高于枧田小流域（0.570），說明園村小流域進行生態(tài)清潔流域建設(shè)的基礎(chǔ)條件更好；而枧田小流域?qū)嵤┣昂螅鷳B(tài)清潔度的提高幅度更大。

4 討論

本文指標選取以《導(dǎo)則》中的“評價”內(nèi)容為基礎(chǔ)，除其規(guī)定的合格評價外，本文還探討了小流域生態(tài)清潔的等級評價?！秾?dǎo)則》內(nèi)容主要針對規(guī)劃與建設(shè)內(nèi)容需注意的方面，監(jiān)測包括污染源監(jiān)測、水土流失監(jiān)測、水質(zhì)水量監(jiān)測和治理效果監(jiān)測，評價則主要從水土流失綜合治理、面源污染防治、村莊人居環(huán)境整治和小流域出口水質(zhì)等方面的 10個指標進行；缺少水量評價和人居環(huán)境中的河道監(jiān)測指標，且與管理內(nèi)容的匹配有欠缺。而本文評價的四大方面14個指標覆蓋了其中的9個，只有工業(yè)廢水達標排放未納入其中，但將流域出口地表水水質(zhì)和飲用水源水質(zhì)達標率納入了評價體系，契合度很高；同時，增加了河道保護管理恢復(fù)、植被景觀要求、農(nóng)民生活水平等指標，對生態(tài)清潔小流域環(huán)境監(jiān)測、社會和管理等方面的評價進行了補充，更加系統(tǒng)，在南方紅壤區(qū)評價中具有可操作性。

圖2 上猶縣園村小流域生態(tài)清潔隸屬度Fig. 2 Eco-clean membership of Yuanchun small watershed in Shangyou County

本文的評價指標并非主觀選取，而是在前人研究的指標基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計、相關(guān)性分析等數(shù)學篩選方法而得出，與前人研究相比，其結(jié)果具有合理性。針對中國北方，多是對北京市生態(tài)清潔小流域評價的研究。彭海燕等（2017）以北京市上水溝小流域為例，分別評價了其建設(shè)后植被、水文形態(tài)和水質(zhì)狀況，而未評價生態(tài)清潔小流域的整體狀況。本文的指標與馬文鵬等（2014）提出的北京山區(qū)生態(tài)清潔小流域評價的 10個標準和謝磊等（2012）提出的北京山區(qū)小流域生態(tài)清潔程度評價指標體系中的指標基本一致，但“淺層地下水水質(zhì)”在南方紅壤區(qū)不是嚴重的問題，可以不列入紅壤區(qū)的評價體系。與中國南方的評價指標相比，馬豐豐等（2010）提出的生態(tài)清潔小流域評價的20個指標中“景觀類型多樣性指數(shù)”、“年森林消長比率”、“河流生物完整性系數(shù)”等指標很難獲取，可獲取性方面不如本文采用的指標；本文評價指標涉及了張錦娟等（2010）提出的生態(tài)清潔小流域建設(shè)措施體系的各方面，與李雙喜等（2017）指出的生態(tài)清潔小流域后評價指標體系也基本一致，故能夠體現(xiàn)出南方紅壤侵蝕區(qū)的特點。

本文提出了生態(tài)清潔小流域模糊綜合評價方法，并通過兩個典型小流域案例進行了評價過程和結(jié)果的分析；贛縣枧田小流域與上猶縣園村小流域均通過了生態(tài)清潔小流域建設(shè)的驗收，各項水保工程質(zhì)量均達到國家一級標準，與評價結(jié)果“好”具有一致性，表明該評價方法具有可行性。與馬文鵬等（2014）、李雙喜等（2017）的“打分”法相比，均考慮了各項參數(shù)在流域生態(tài)清潔程度中的作用差異并給予不同權(quán)重，采用模數(shù)綜合評價方法具有比可用隸屬函數(shù)描述各指標分界線、通過隸屬度判別指標程度、使評價結(jié)果更客觀的優(yōu)點。通過該評價方法，可以對同一小流域不同時期情況進行縱向評價，也可以對同一時期不同小流域情況進行橫向評價，可為生態(tài)清潔小流域建設(shè)的考核提供參考，供決策者靈活采用；決策者可根據(jù)實際情況，按照小流域建設(shè)目標，賦以不同的權(quán)重或?qū)?quán)重予以修正，以達到評價和考核的目的。然而，仍需要在今后的工作中，將評價方法不斷運用于實踐，并將評價結(jié)果與實際效果進行擬合（李雙喜等，2017），才能更加準確、科學地評價生態(tài)清潔小流域的建設(shè)效果。

5 結(jié)論

（1）通過主評指標篩選，建立了江西省紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)清潔小流域的評價指標體系，包括水環(huán)境、土壤、生態(tài)、人與社會等四方面的 14個評價指標，可為南方紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)清潔小流域評價提供參考。

（2）以江西省贛縣枧田小流域和上猶縣園村小流域為例，提出了模糊綜合評價的評價方法；評價結(jié)果可反映小流域的生態(tài)清潔程度，可進行生態(tài)清潔小流域建設(shè)的橫縱向?qū)Ρ龋粚π×饔虼嬖诘膯栴}，應(yīng)及時采取治理和修復(fù)措施，提高其生態(tài)清潔程度。

（3）提出了“指標選取-評價方法-評價結(jié)果分析”的生態(tài)清潔小流域評價的全過程，該評價過程可為中國生態(tài)清潔小流域建設(shè)效果的評價提供參考。

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