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        小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)研究

        2023-03-06 01:54:40郭建英張鐵鋼楊振奇
        中國(guó)水土保持 2023年1期
        關(guān)鍵詞:東溝靜態(tài)流域

        張 欣,郭建英,張鐵鋼,楊振奇

        (水利部 牧區(qū)水利科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

        水源和土壤使流域這一地理單元成為人類文明發(fā)育的搖籃[1],但自工業(yè)時(shí)代以來(lái),以經(jīng)濟(jì)利益最大化為發(fā)展目標(biāo),資源掠奪式的開(kāi)采以及過(guò)度的工農(nóng)業(yè)活動(dòng)使流域環(huán)境問(wèn)題不斷顯現(xiàn),反過(guò)來(lái)制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。伴隨著不合理的社會(huì)活動(dòng)的開(kāi)展,水源、土壤兩大環(huán)境要素不斷被破壞,大小流域普遍出現(xiàn)水土流失、生態(tài)系統(tǒng)退化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,開(kāi)展流域治理刻不容緩。

        目前,關(guān)于可持續(xù)流域治理的研究多集中于較大流域,如黃河流域[2]、金沙江流域[3]等。相比之下,對(duì)于小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的研究較少,且缺少系統(tǒng)化分析。從全國(guó)來(lái)看,小流域治理成效顯著,各省、市、自治區(qū)開(kāi)展重點(diǎn)治理的小流域多達(dá)0.7萬(wàn)條[4],而對(duì)小流域治理工程評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建并未跟進(jìn),如何對(duì)經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)和度量成為當(dāng)前緊迫的研究課題。內(nèi)蒙古克什克騰旗大東溝小流域,是典型的受社會(huì)生產(chǎn)生活活動(dòng)影響的區(qū)域,生態(tài)環(huán)境惡化、水土流失嚴(yán)重,已嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量,當(dāng)?shù)卣八姓块T長(zhǎng)期堅(jiān)持對(duì)大東溝小流域進(jìn)行治理,取得了一定成效。本研究以克什克騰旗大東溝小流域?yàn)檠芯繉?duì)象,通過(guò)現(xiàn)狀調(diào)查,選取反映經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要指標(biāo),采用主成分分析與回歸分析相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法,對(duì)大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        1 研究區(qū)概況

        大東溝小流域位于克什克騰旗的東南部,總面積720 hm2,屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),冬季寒冷干旱,夏季炎熱多雨。年均氣溫3.4 ℃,無(wú)霜期110 d,年日照時(shí)數(shù)約3 100 h;年均降水量380 mm,降水集中在夏季,年均蒸發(fā)量約1 620 mm;年均風(fēng)速2.4 m/s,大風(fēng)日數(shù)70 d,其中沙塵暴日數(shù)大約30 d[5]。該區(qū)域土壤多為輕壤及砂壤土,有機(jī)質(zhì)含量為5%~8%,土壤非常貧瘠。根據(jù)資料,2012年小流域中度以上侵蝕面積為489.9 hm2,截至2020年水土流失治理率達(dá)73%。

        2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

        大東溝小流域?qū)俚蜕角鹆陞^(qū),自然條件復(fù)雜,在對(duì)其生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)社會(huì)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上,分別從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)三方面進(jìn)行綜合分析,并從中選取有代表性、全面性、整體性、科學(xué)性、可操作性、獨(dú)立性的量化指標(biāo),構(gòu)建大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,見(jiàn)圖1。

        圖1 大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

        3 評(píng)價(jià)方法

        本研究評(píng)價(jià)方法為主成分分析法及回歸分析法,具體計(jì)算過(guò)程如下:

        (1)根據(jù)指標(biāo)選取原則,選取大東溝小流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)以及環(huán)境改善指標(biāo)。

        按照方差累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85%的原則,求出某指標(biāo)i前m個(gè)主成分的發(fā)展水平Fi,其計(jì)算公式為

        (1)

        則經(jīng)濟(jì)或環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展水平F的計(jì)算公式為

        (2)

        (3)協(xié)調(diào)度的計(jì)算。對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平進(jìn)行回歸分析,得出兩者之間的擬合方程,然后將經(jīng)濟(jì)、環(huán)境系統(tǒng)各年份的綜合發(fā)展水平值代入相應(yīng)的擬合方程,得到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境系統(tǒng)各年份的協(xié)調(diào)值F′。評(píng)價(jià)這兩個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)協(xié)調(diào)度U的計(jì)算公式為

        (3)

        式中:s2為經(jīng)濟(jì)、環(huán)境系統(tǒng)綜合發(fā)展水平的方差。

        反映經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)(i)與環(huán)境系統(tǒng)(j)間協(xié)調(diào)發(fā)展程度的靜態(tài)協(xié)調(diào)度Cs(i,j)計(jì)算公式為

        Cs(i,j)=min[U(i/j),U(j/i)]/max[U(i/j),U(j/i)]

        (4)

        其中,Cs(i,j)取值(0,1]。

        反映經(jīng)濟(jì)、環(huán)境兩系統(tǒng)間協(xié)調(diào)發(fā)展程度的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度Cd(t)計(jì)算公式為

        (5)

        式中:t為年份;T為年限;Cs(t-n)為系統(tǒng)在t-n時(shí)刻的靜態(tài)協(xié)調(diào)度;Cd(t)取值(0,t]。

        經(jīng)濟(jì)與社會(huì)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度、環(huán)境與社會(huì)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度計(jì)算同上。

        4 經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)

        4.1 發(fā)展水平

        通過(guò)對(duì)大東溝小流域的經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,其各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表1,綜合發(fā)展水平見(jiàn)表2。

        表1 經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

        表2 經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)系統(tǒng)綜合發(fā)展水平

        由表1知,大東溝小流域植被覆蓋率、水土流失治理率逐年增加,土壤侵蝕模數(shù)逐年下降,水土流失面積逐漸減少;人均產(chǎn)值、人均純收入以及單位面積糧食產(chǎn)量逐年增加,土地利用結(jié)構(gòu)逐漸趨于合理;小流域內(nèi)生產(chǎn)生活條件得到明顯改善。

        由表2知,2012—2020年的經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展水平先呈“V”形發(fā)展、后呈水平發(fā)展;2012—2020年環(huán)境綜合發(fā)展水平呈上升發(fā)展態(tài)勢(shì),只是2020年有所下降;2012—2020年社會(huì)綜合發(fā)展水平呈起伏狀態(tài),但整體上是呈上升趨勢(shì)。

        4.2 靜態(tài)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)

        計(jì)算大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)的靜態(tài)協(xié)調(diào)度,其結(jié)果見(jiàn)圖2。

        圖2 經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)靜態(tài)協(xié)調(diào)度

        參考已有的協(xié)調(diào)度的劃分等級(jí)[6],定義Cs(i,j)<0.5為不協(xié)調(diào),0.5≤Cs(i,j) <0.8為基本不協(xié)調(diào),0.8≤Cs(i,j) <0.9為基本協(xié)調(diào),Cs(i,j) ≥0.9為協(xié)調(diào),對(duì)大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)-社會(huì)系統(tǒng)、環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)靜態(tài)協(xié)調(diào)度進(jìn)行劃分,結(jié)果見(jiàn)表3。

        表3 經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)-社會(huì)系統(tǒng)、環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)靜態(tài)協(xié)調(diào)度等級(jí)

        由圖2及表3可知,大東溝小流域經(jīng)過(guò)9 a的水土流失綜合治理,其經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)已由不協(xié)調(diào)逐漸發(fā)展成基本協(xié)調(diào),但在2020年,也就是小流域水土流失治理的末期,其經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)并沒(méi)有達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展。大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-社會(huì)系統(tǒng)由2012年的不協(xié)調(diào)發(fā)展為2020年的基本不協(xié)調(diào),雖其協(xié)調(diào)狀況整體上稍有好轉(zhuǎn),但依舊較差。也就是說(shuō),經(jīng)過(guò)9 a的水土流失治理,該流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r與整個(gè)小流域的社會(huì)狀況依然處于不協(xié)調(diào)的狀況。大東溝小流域環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)在小流域治理初期為不協(xié)調(diào)發(fā)展,到治理末期達(dá)到基本協(xié)調(diào),未達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展。2015年,雖采取了大規(guī)模的水土流失治理措施,但其治理效果并沒(méi)有及時(shí)顯現(xiàn),因此在經(jīng)濟(jì)-社會(huì)系統(tǒng)及環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)中,靜態(tài)協(xié)調(diào)度均出現(xiàn)了下降的趨勢(shì),但是隨著治理措施的實(shí)施以及資金的投入,其協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r逐漸好轉(zhuǎn)。

        4.3 動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)

        大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展曲線見(jiàn)圖3。由圖3可知,大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度的變化幅度在0.3~0.7,且該系統(tǒng)2012—2020年協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢(shì)基本呈波動(dòng)性遞增,這說(shuō)明該小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)正逐漸趨向于協(xié)調(diào)發(fā)展的狀態(tài)。設(shè)t2>t1,若Cd(t2)≥Cd(t1),則表示系統(tǒng)一直處于協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上,大東溝小流域的經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度從大到小依次為Cd(2020)、Cd(2018)、Cd(2015)、Cd(2012),說(shuō)該小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)處在協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上;大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-社會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度從大到小依次為Cd(2020)、Cd(2012)、Cd(2018)、Cd(2015),說(shuō)明該小流域經(jīng)濟(jì)-社會(huì)系統(tǒng)并未總處在協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上;大東溝小流域環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度從大到小依次為Cd(2020)、Cd(2018)、Cd(2012)、Cd(2015),說(shuō)明該小流域環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)度也沒(méi)有總處在協(xié)調(diào)發(fā)展的軌跡上。

        圖3 經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展曲線

        5 結(jié) 論

        大東溝小流域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài),在9 a的綜合治理中呈波動(dòng)性遞增趨勢(shì),但到治理末期(2020年)也沒(méi)完全實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展,這表明以大東溝小流域?yàn)榇淼目耸部蓑v旗低山丘陵區(qū)要實(shí)現(xiàn)生態(tài)的徹底恢復(fù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及水土流失治理工作方面仍需長(zhǎng)期不懈的努力。

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