翟衛(wèi)軍

(河北省承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000)

1 概 述

隨著環(huán)境問題日益嚴重，生態(tài)安全服務功能研究已經成為人們關注的焦點。水源保護是一項重要的生態(tài)系統功能保障方式[1-2]。對于不同地區(qū)的不同生態(tài)系統，保存水的能力是不同的[3]。一般來說，生態(tài)系統類型可以根據水源保護的功能來確定其重要的程度。水源保護區(qū)是體現生態(tài)系統服務功能的重要區(qū)域。大江源頭和大型水利工程為城市和農村地區(qū)提供了穩(wěn)定的水源，具有較高蓄水能力的地區(qū)都被認定為水資源保護區(qū)[4-5]。目前，張三煥等[6]、吳波等[7]、黃志剛等[8]、薛達元等[9]和段曉峰等[10]分別采用降雨量存儲容量估算法、地下徑流增長法、森林集水區(qū)、區(qū)域年徑流和土壤水分核算法等方法劃分了水源保護區(qū)。這些研究主要集中在突出生態(tài)功能方面，很少考慮水資源保護功能的外部因素。此外，對如何界定水資源保護區(qū)的劃分的研究也很少。本文基于GIS技術，將人為因素作為外部客觀因素評價指標，并運用層次分析法針對所提出的承德市劃分水資源保護分區(qū)的新評價指標體系進行探討。

2 研究區(qū)概況

承德市位于河北省東北部，在內蒙古高原和燕山山脈的邊緣，處于寒溫帶和暖溫帶、干旱和半干旱、森林和草原地區(qū)。承德市地形多樣，土壤類型多樣，植被覆蓋率高。此外，自然資源、森林、草原分布廣泛，這有助于形成多樣化的生態(tài)系統。承德市是灤河和潮河的發(fā)源地，其不僅是當地的水源，也是密云水庫和潘家口水庫上游的重要水源地，并承擔著京津地區(qū)的供水任務。因此，保護承德市的生態(tài)水資源尤為重要。水資源保護的重要性決定了承德市未來的發(fā)展方向。目前，水資源分區(qū)和分類被認為是該地區(qū)的首要問題。因此，為了解決以上問題，本文運用Arcgis軟件和層次分析法，對承德市水資源保護區(qū)生態(tài)系統服務功能進行綜合研究。

3 研究方法

本文采用的層次分析法原理如下:首先，一個復雜的問題應該分解成它的組成部分；然后將這些組成部分分成層狀結構，并將下一級的每個因素與前一級進行比較，即對所有因素進行成對比較；其次是構造判斷矩陣來檢查其一致性，并對其等級進行排序以獲得各因素組合的權重；最后，根據排序結果來分析和評價所研究的問題。本文的分析過程如下[11]：①建立層次結構及評價指標體系，見表1；②判斷矩陣的結構，賦予權重[12]；③計算各元素的相對權重，并進行一致性測試；④總層次的排序；⑤綜合評價。

表1 水資源保護重要性的評價指標體系

區(qū)域水資源保護的重要性通常通過其對整個流域的貢獻以及對徑流調節(jié)的作用來評估。評估要素包括自然因素和人為因素。本研究確定的水源保護區(qū)指標如下:

3.1 自然指數

3.1.1 降雨分布

降雨量的分布是評價水資源量和徑流調節(jié)重要性的重要指標。平均年降水量圖可以用來表征水資源總量的區(qū)域分布。根據承德年平均降水量等值線圖，承德市年平均降水量等值線可以進行分級和賦值，以表征承德市降水量的分布。區(qū)域徑流、植被類型和覆蓋度的分類及分配見表2。

3.1.2 植被類型

植被類型對水源涵養(yǎng)功能的影響主要表現在降雨攔截上。不同的植被類型攔截降雨及控制地表蒸發(fā)的能力不同，對水源保護能力的影響也不同。根據植被類型圖，承德市的植被可分為林地、灌木、草地和農田。根據不同的植被類型對水源保護的功能進行分類和分配，其分類結果見表2。

3.1.3 植被覆蓋率

植被覆蓋度主要影響降雨截留能力。植被覆蓋率越高，攔截降雨的能力就越強，保持水分的能力也越強。承德市的植被覆蓋數據可以通過氣象衛(wèi)星獲得，通過對landsat數據進行歸一化以獲得植被覆蓋圖。NDVI的限值在0.01～0.97之間。植被覆蓋率的范圍見表2。

3.1.4 土壤粗密度

土壤質地對水土保持的影響主要是增加滲透和抑制蒸發(fā)。根據土壤質地，承德市的土壤可分為基巖、礫石、砂土、黏壤土、砂壤土和壤土，土壤標度值的分配見表3。

表2 徑流、植被類型和覆蓋度的分配

表3 承德市土壤質地的分配

3.2 人類指數

3.2.1 水功能區(qū)劃與飲用水水源

人類對水資源的依賴程度越高，對水資源的保護就越重要。各行政區(qū)集中式飲用水水源的分布見表4。水功能區(qū)域劃分與飲用水源的配置見表5。

表4 集中式飲用水水源的分配

表5 水功能區(qū)域劃分與飲用水源的配置

3.2.2 判斷矩陣的確定

基于層次分析法的原理，利用德爾菲法，兩兩比較各指標的相對重要性，根據各指標對水資源保護效果的貢獻來判斷。通過整理專家的評價結果，得到指標矩陣，計算指標權重，然后通過一致性檢查，證明結果具有令人滿意的一致性。判斷矩陣及指標權重的計算結果見表6和表7。

表6 判斷矩陣

注：λ=4.010 2,CI=0.003 4,RI=0.90,CI=0.003 8<0.10

表7 指數權重

4 分區(qū)結果和發(fā)展方向

承德市水資源保護區(qū)評價結果見圖1。

圖1 承德市水資源保護區(qū)分布圖

具體分析如下：

4.1 承德市極其重要的水資源保護區(qū)

承德最重要的水源保護區(qū)位于承德的中南部和北部。從行政上來說，它包括豐寧下游、圍場大部分地區(qū)、興隆中東部、寬城和平泉中西部。主要分布在潮白河上游、灤河上游、潵河上游、柳河上游、柴白河上游、暖河河上游、灤河干流、興洲河上游、伊遜河上游、武烈河上游、瀑河上游和老牛河上游，總面積19 939.8 km2，占整個流域面積的52.4%。該地區(qū)的主要環(huán)境問題如下:森林生態(tài)系統功能相對薄弱，林型和樹木的幼齡單一[13]。嚴重的森林砍伐和過度放牧導致嚴重的植被退化和土壤侵蝕。一些地區(qū)發(fā)生的采礦破壞導致大量土地被固體廢物占據，這反過來加劇了土壤侵蝕，同時礦物篩選清洗的廢水又導致了土壤及地下水的污染。承德地區(qū)未來的發(fā)展方向應為:通過植樹造林和封山育林來保護水源、涵養(yǎng)林地，以提高植被覆蓋率，恢復生態(tài)系統的生態(tài)功能；限制或禁止不利于節(jié)水功能的社會或經濟活動。應該做好水土流失控制和水土保持工程任務，以避免水土流失加劇，并以此保證下游水庫的供水。有必要在禁止陡坡耕作、砍伐森林和過度放牧的同時，將耕地歸還給林地或草地。應將發(fā)展和保護并重，積極開展環(huán)境恢復工作，以盡快恢復該地區(qū)的自然生態(tài)系統。

4.2 承德市中等重要的節(jié)水區(qū)

中度重要的水源保護區(qū)位于承德的中部，大部分水源主要分布在兩側的主要河流上。主要分布于灤河、興洲河、伊遜河、瀑河、老牛河下游、遼河南部和潮河干流，總面積11 946.7 km2，占整個流域的31.4 %。該地區(qū)的主要環(huán)境問題包括：城市地區(qū)人民生活和工業(yè)的發(fā)展帶來了一系列環(huán)境問題，如河流污染、土壤侵蝕、植被退化、生態(tài)系統惡化等。這一地區(qū)未來的發(fā)展方向應為:在進行城市開發(fā)建設的同時，重視生態(tài)環(huán)境建設；保護現有的森林資源，同時進行植樹、退耕還林和植被重建；促進采礦后的生態(tài)保護和恢復，建設“綠色礦業(yè)”。

4.3 承德市較重要的水資源保護區(qū)

較重要的水源保護區(qū)位于七老圖山以南，行政上包括平泉以東和圍場東北。主要分布在遼河以及青龍河，總面積3 989.28 km2，占整個流域的10.5 %。該地區(qū)的主要環(huán)境問題如下:嚴重的土壤侵蝕；缺乏水資源；該地區(qū)部分地區(qū)的土壤為重黏土。這一地區(qū)未來的發(fā)展方向是:沿河流兩岸進行植樹造林；繼續(xù)加強小型農田水利建設，增加攔截降雨和灌溉土地的種植面積。提高植被覆蓋率以減少土壤侵蝕。加強生態(tài)環(huán)境建設。

4.4 承德市普通水資源保護區(qū)

主要位于壩上以西，分散在平泉西北、遼河以北、寬城東南、興隆西南，總面積2 146.9 km2，占整個流域的5.7%。該地區(qū)的主要環(huán)境問題包括：過度耕種和過度放牧導致草原退化、嚴重荒漠化和水土流失。該地區(qū)未來的發(fā)展方向應為：調整耕地比例，大力推進退耕還林工程；禁止開墾現有牧場，改造退化的牧場，以保護植被草原。嚴格控制草地使用承載力，禁止過度放牧；加強荒漠化的綜合治理，盡可能減少水土流失；建設防護林發(fā)展生態(tài)農業(yè)，推進自然保護區(qū)管理，開展生態(tài)旅游。

5 結 論

承德市特殊的地理環(huán)境形成了脆弱的生態(tài)系統，不僅無法承受自然災害的影響，也無法承受劇烈發(fā)展帶來的影響。一旦森林、草地或其他植被被破壞，生態(tài)系統很難在短期內恢復。因此，必須重視和保護該地區(qū)重要的水源地。為了實現經濟發(fā)展和環(huán)境保護的雙贏目的，有必要優(yōu)先發(fā)展一般地區(qū)和次要地區(qū)，保護極其重要的節(jié)水地區(qū)。并堅持綠色發(fā)展的理念，在保護當地生態(tài)系統的前提下，追求人與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。