黃土丘陵溝壑區(qū)小流域水土流失治理效益評價

摘 要:小流域水土流失治理綜合效益分析與評價是一個多因素、多目標(biāo)、多指標(biāo)綜合效益的系統(tǒng)評價問題。通過科學(xué)分析，建立黃土丘陵溝壑區(qū)水土保持綜合效益評價系統(tǒng)，并確定系統(tǒng)中各評價因子的評價標(biāo)準(zhǔn)和評價指數(shù)。本文根據(jù)高泉小流域?qū)嶋H情況，分別從生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益著手，選擇了16個具有代表性的評價指標(biāo)，構(gòu)建了高泉小流域生態(tài)與經(jīng)濟互動發(fā)展評價模型。運用層次分析法并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計方法，分別對生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益及綜合效益進(jìn)行了初步評價論證。分析結(jié)果表明:小流域綜合治理是黃土丘陵溝壑區(qū)水土流失治理的有效途徑;對小流域綜合治理后，生態(tài)效益最顯著;綜合效益呈倒“U”型。提出了建立有效的制度保障，明確生態(tài)產(chǎn)權(quán)，健全生態(tài)補償機制的建議。

關(guān)鍵詞:黃土丘陵溝壑區(qū);高泉小流域;評價系統(tǒng);指標(biāo)體系

中圖分類號:Z821文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-9107(2010)01-0037-06

黃土丘陵溝壑區(qū)是指年均降水量為250-600毫米、干燥度為1.50-3.99、地表切割破碎、溝壑縱橫且密度較大、植被覆蓋度較小、水土流失嚴(yán)重的黃土低山區(qū)。[1]我國水土保持的長期經(jīng)驗證明，在半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)以小流域為單位的治理是防治水土流失的最佳形式。[2]本文在深入分析前人有關(guān)研究的基礎(chǔ)上[3-11]，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況利用層次分析法對半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)定西高泉小流域水土流失治理綜合效益進(jìn)行分析評價。

一、研究區(qū)域概況

高泉流域位于甘肅定西市團結(jié)鄉(xiāng)，屬黃河祖厲河水系關(guān)川河流域(黃河上游右岸的一個支流)的一級支流，地理位置介于104°31′52″-104°34′1″E，35°22′2″-35°25′27″N之間。流域面積9.168平方公里，人口1 626人，人口密度每平方公里177人。該區(qū)屬中溫帶半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)，年均氣溫6.2℃，年均≥10℃的活動積溫2 075℃，極端最高、最低氣溫為34.3℃和-27.1℃;年均降水415毫米，基礎(chǔ)侵蝕模數(shù)6 120噸/ 平方公里#8226;年。太陽輻射592.1卡/(平方厘米#8226;年)，年日照時數(shù)2 409小時，無霜期141天;蒸發(fā)量1 510毫米。溝壑密度3.14千米/平方公里，土壤為黃綿土，有機質(zhì)含量為0.37%-1.34%，0-200厘米土壤容重平均為1.2克/平方厘米。在隴中半干早黃土丘陵溝壑區(qū)具有典型性和代表性。

1995年流域平均人口密度高達(dá)每平方公里85人，超過國際上規(guī)定的半干旱地區(qū)每平方公里20人的標(biāo)準(zhǔn)，文盲半文盲率高達(dá)32%;流域耕地面積3 231.3公頃，其中山坡地1 168公頃，占42.1%，水平梯田1 652公頃，占48.6%，川臺地284公頃，占9.3%，屬典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。由于自然條件嚴(yán)酷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)，多年平均單產(chǎn)僅400-600公斤/公頃;農(nóng)民人均純收入僅751元，為甘肅省平均水平(1 210元)的60%;恩格爾系數(shù)為58.9%，高于全省平均水平(44.6%)14.3個百分點，接近國際上規(guī)定的臨界點60%。

二、研究方法

(一)建立評價指標(biāo)體系

根據(jù)研究流域干旱缺水、植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、人民生活水平低等實際情況，本文將從如何提高當(dāng)?shù)厝罕娊?jīng)濟收入以及走經(jīng)濟、生態(tài)和社會相互協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展道路的角度出發(fā)，在遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、可比性、層次性和可操作性的原則基礎(chǔ)上，建立如下的評價指標(biāo)體系[12-14](見表1)。

表1 評價指標(biāo)

小流域水土流失治理綜合效益評價

一級指標(biāo)

生態(tài)效益B1經(jīng)濟效益B2社會效益B3

具體指標(biāo)

治理面積率(%)C11

林草覆蓋率(%)C12

減沙率(%)C13

土壤侵蝕模數(shù)(噸/平方公里#8226;年) C14

農(nóng)田降水利用率(%)C15

人均純收入(元)C21

人均糧食占有量(公斤)C22

農(nóng)產(chǎn)品商品率C23

勞動生產(chǎn)率[元(人#8226;年)]C24

人均牲畜存欄量(只)C25

農(nóng)業(yè)技術(shù)人員變化率 (%)C31

恩格爾系數(shù)C32

產(chǎn)投比C33

生活設(shè)施增長率 (%)C34

人口密度(人/平方公里)C35

收入增長率(%)C36

(二)數(shù)據(jù)來源及標(biāo)準(zhǔn)化

通過1985-2007年《甘肅年鑒》和《定西年鑒》及安定區(qū)關(guān)川河流域治理指揮部文件“水土保持扶貧開發(fā)項目規(guī)劃報告(2005年)”和“小流域綜合治理開發(fā)項目竣工報告(2005年)”的資料數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除數(shù)量級、量綱的不同所造成的影響，在標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值的基礎(chǔ)上進(jìn)一步計算計量分值，使每項指標(biāo)均轉(zhuǎn)換為0-100之間的相對值，得標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)(見表2)，以此作為指標(biāo)系統(tǒng)綜合評價的計算數(shù)值。

(三)評價方法

層次分析法(AHP)是一種新的定性分析和定量分析相結(jié)合的決策方法。根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，并最終把系統(tǒng)分析歸結(jié)為最底層(供決策的方案、措施等)相對于最高層(總目標(biāo))的相對重要性權(quán)值的確定和相對優(yōu)劣次序的排序問題。層次分析法基本步驟包括建立層次分析模型、構(gòu)造判斷矩陣、判斷矩陣求解及一致性檢驗。

為了客觀地反映高泉小流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的健康狀況，征求長期在該區(qū)工作的專家意見，采取專家打分的辦法，按小流域水土流失治理綜合效益給各評價指標(biāo)打分，構(gòu)造判斷矩陣，計算各指標(biāo)權(quán)重見表3-6。

表2 評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)表(具體單位見表1)

年份1985199019952000200220032004200520062007

C1139.572.388.197.297.997.998.298.698.296.2

C1245.984.991.493.694.698.699.699.697.692.6

C13095.982.298.598.999.099.299.298.298.0

C1468.061.045.042.041.041.038.038.045.048.0

C1541.381.350.458.360.270.176.172.470.065.2

C217.919.630.460.464.770.474.178.378.171.1

C2255.699.559.168.074.078.082.284.672.772.2

C2326.041.348.056.058.065.066.068.066.756.7

C2495.096.097.098.098.098.098.098.098.097.0

C2540.944.545.148.355.758.362.161.757.756.9

C3174.076.077.079.079.079.580.080.479.579.0

C3276.972.956.949.948.042.139.938.134.529.6

C3347.599.854.260.875.282.585.087.387.487.0

C3470.087.076.081.082.283.260.085.184.386.0

C3544.945.645.649.349.554.160.168.369.270.2

C3670.085.041.040.039.430.924.524.024.023.2

表3 目標(biāo)層權(quán)重

AB1B2B3權(quán)重排序

B11240.5581

B2I/2130.3202

B31/41/310.1223

λmax=3.019，Cl=0.010，Rl=0.58，CR=0.016<0.10

表4 生態(tài)子系統(tǒng)指標(biāo)

B1C11C12C13C14C15權(quán)重組合權(quán)重

C1115351/30.2680.150

C121/31151/70.1070.060

C131/31161/60.1170.066

C141/51/51/611/70.0350.020

C15345710.4720.263

λmax=5.423，Cl=0.106，Rl=0.12，CR=0.094<0.10

表5 經(jīng)濟子系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重

B2C21C22C23C24C25權(quán)重組合權(quán)重

C21155440.4890.156

C221/5131/21/30.0930.030

C231/51/311/51/40.0470.015

C241/42511/30.1420.046

C251/434310.2290.073

λmax=5.392，Cl=0.098，Rl=0.12，CR=0.087<0.10

表6 社會子系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重

B3C31C32C33C34C35C36權(quán)重組合權(quán)重

C3111/61/35450.4180.018

C326128670.4440.054

C3331/217250.2420.029

C341/41/81/711/520.0370.005

C351/41/61/25140.0960.012

C361/51/71/31/21/410.0330.004

λmax=6.601，Cl=0.120，Rl=0.24，CR=0.097<0.10

由此可知，由于CR<0.10，可知該矩陣具有滿意的一致性。總排序符合一致性要求，各個評價指標(biāo)專家所賦權(quán)值符合科學(xué)要求，所以總的排序可以認(rèn)為是成功的。

采用加權(quán)平均模型X=Σni=1WXi計算綜合效益，式中W為生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益指標(biāo)所對應(yīng)的權(quán)重向量，Xi為生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。計算得出綜合評價得分值(見表7)。

表7 生態(tài)-經(jīng)濟-社會效益評價結(jié)果分值表

年份1985199019952000200220032004200520062007

生態(tài)效益37.3780.1968.3776.5877.7882.8985.8384.1982.8779.61

經(jīng)濟效益10.6514.3314.9920.3421.7623.0624.0624.7824.0922.72

社會效益7.759.186.966.887.207.167.087.287.687.82

綜合效益25.2150.4543.8050.0851.2454.5156.4655.8054.8152.52

三、小流域水土流失治理效益評價

(一)水土流失基本得到控制，生態(tài)環(huán)境明顯改善

生態(tài)效益選擇的指標(biāo)農(nóng)田潛力實現(xiàn)率的權(quán)重值(0.263)最大， 由1985年41.3%增加到2007年62.5%。其次為治理面積率(0.150) 全流域內(nèi)綜合治理面積由1985年39.5%增加到2007年96.2%;年土壤侵蝕模數(shù)由1985年的68.0%降低到2007年的48.0%，坡耕地得到了一定整治，人工重建植被初見成效。林草覆蓋率由1985年45.9%增加到2007年92.6%，水土流失基本得到控制。

生態(tài)效益變化趨勢線為y=33.33+13.70x-0.96x2(R2=0.696)(見圖1)，1985-2004年，生態(tài)效益總的變化趨勢呈遞增趨勢，2005年后，生態(tài)效益總的變化趨勢呈遞減趨勢。黃土高原陵溝壑區(qū)屬于半干早氣候類型，降雨稀少，據(jù)小流域調(diào)查資料，在黃土高原造林的多年保存率一般為30%左右，農(nóng)作物如玉米高粱春季因干早等，出苗率僅占60%，伏天無水澆灌，作物大片枯死，畝僅50公斤;據(jù)調(diào)查了解，該村的梯田補修、壩改造和水井修建等工程已迫在眉睫，但由于資金建設(shè)的不足，嚴(yán)重限制了該村水利設(shè)施的建設(shè)。

圖1 生態(tài)-經(jīng)濟-社會效益變化圖

(二)經(jīng)濟效益顯著，生活水平明顯提高

土地利用結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)趨于合理。從2000年到2007年，通過綜合治理和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，全流域農(nóng)、林、牧、荒及其他地比例由41∶19∶7∶23∶14調(diào)整為27∶39∶18∶4∶17，農(nóng)業(yè)用地減少38.5%，林牧業(yè)用地增137.5%。土地利用率達(dá)到81.3%，比治理初提高18.8%;農(nóng)、林、牧、副產(chǎn)值結(jié)構(gòu)由62∶4∶24∶10轉(zhuǎn)變?yōu)?2∶8∶35∶29，林業(yè)、牧和副業(yè)產(chǎn)值比重分別增長4%、7%、15%，從根本上改變了以農(nóng)為主的單一生產(chǎn)狀況;土地生產(chǎn)率由760.5元/公頃提高到3 015.45元/公頃，提高了68.77%，農(nóng)民人均年純收入由430元提高到1 650元，提高了98.7%，人均純收入的權(quán)重值(0.156)最大。

經(jīng)濟效益的變化趨勢線為y=5.86+4.58x-0.28x2(R2=0.974)，1985-2004年，經(jīng)濟效益總的變化趨勢呈遞增趨勢，2005年后，經(jīng)濟效益總的變化趨勢呈遞減速趨。2004年經(jīng)濟效益分值為24.74，2007年又跌至22.72，總體變化幅動大。究其原因可歸結(jié)為影響經(jīng)濟主導(dǎo)因素人均純收入、人均畜牧存欄量和勞務(wù)輸出收入因不同年份而差異顯著。

(三)社會效益呈“U”變化

社會效益選擇農(nóng)業(yè)技術(shù)人員變化率、恩格爾系數(shù)、產(chǎn)投比、生活設(shè)施增長率、人口密度、收入增長率六個指標(biāo)，從權(quán)重分配來看，恩格爾系數(shù)的權(quán)重值(0.054)最大，產(chǎn)投比的權(quán)重值(0.029)，是反映社會效益的最重要因素。

社會效益的線性擬合方程為y=8.87-0.59x+0.05x2(R2=0.376)，1985-2004年，社會效益總的變化趨勢呈遞減趨勢，2005年后，社會效益總的變化趨勢呈遞增趨勢。社會效益基本上都處在較差與差的起跑線上。

從實際調(diào)查中了解到，由于歷史、自然等因素影響該村文盲、半文盲人數(shù)比例較高，這是制約該區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵因素，此外，食物支出也在總支出占有相當(dāng)?shù)姆至?，隨著耕地面積的減少，大量農(nóng)村勞動力剩余，由于文化素養(yǎng)和勞動技能低下，閑置的勞動力就業(yè)出路狹窄，勞動利用率低。

(四)綜合效益呈“U”變化

綜合效益的線性擬合方程為y=22.73+9.06x-0.62x2(R2=0.768)，1985-2004年，綜合效益指數(shù)從25.21增加到56.46，變化呈遞增趨勢，2004-2007年，綜合效益指數(shù)從56.46下降到52.52，變化呈遞減趨勢。

高泉小流域理論上屬于村集體所有，但在實行農(nóng)村土地改革后，村集體已經(jīng)由原來的經(jīng)濟組織單元變化為行政管理單元，生態(tài)保護(hù)的的投入能力十分有限;農(nóng)民作為事實上的使用者，并不具有對農(nóng)業(yè)資源的所有權(quán)，缺乏投入產(chǎn)出的合理預(yù)期，導(dǎo)致對農(nóng)業(yè)資源的掠奪式經(jīng)營，從而影響了農(nóng)業(yè)生態(tài)的持續(xù)性發(fā)展。1985-2004年，科研機構(gòu)出于研究的需要，承擔(dān)了絕大部分的管護(hù)義務(wù)，出現(xiàn)了生態(tài)產(chǎn)權(quán)模糊和虛置問題。2005年后，科研項目終止后，管護(hù)經(jīng)費不到位，已經(jīng)治理的小流域又遭受破壞。同時，由于種種原因其效益的發(fā)揮沒有得到合理的補償，從而難以得到持續(xù)的保護(hù)和有效的管理，近5年來治理效益下降趨勢明顯。因此對綜合效益進(jìn)行全面科學(xué)的評價，有待于進(jìn)一步研究。

圖2 生態(tài)-經(jīng)濟-社會效益變化圖

四、結(jié)論與對策

(一)以小流域綜合治理是黃土丘陵溝壑區(qū)水土流失治理的有效途徑

黃土高原丘陵溝壑區(qū)生態(tài)重建不可能依靠自然恢復(fù)，形成自然生態(tài)系統(tǒng)，也不可能恢復(fù)到原始的森林草原狀態(tài)，必須面對現(xiàn)實，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上， 以經(jīng)濟效益和生態(tài)效益相結(jié)合，建立起農(nóng)田、林草、果畜人工生態(tài)經(jīng)濟復(fù)合系統(tǒng)， 通過能量的多級轉(zhuǎn)化循環(huán)利用，實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟緊密結(jié)合的可持續(xù)發(fā)展模式。高泉小流域經(jīng)過集中綜合治理，形成了一個科學(xué)完善的多功能、多目標(biāo)的水土保持綜合防御體系，控制了水土流失，改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件，改善了生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的的良性互動發(fā)展。

(二)對小流域綜合治理后， 生態(tài)效益最顯著

從1985年到2007年，綜合效益中各項評價指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行分析，結(jié)果為生態(tài)效益上升了32.24個百分點;其次是經(jīng)濟效益上升了12.17個百分點;社會效益上升了0.7個百分點，這與實施目的基本符合，說明分析結(jié)果與實際情況基本一致，證明此評價體系是正確的，可行的。

(三)山地果園建設(shè)為主的種植業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的一個增長點

小流域綜合治理將水土流失治理與流域開發(fā)相結(jié)合不僅直接增加了農(nóng)民的收入，而且推動了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在水土流失嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)大量發(fā)展以山地果園建設(shè)為主的種植業(yè)，取代原有的糧食作物生產(chǎn)為主的模式，已經(jīng)成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的一個增長點。

(四)建立有效的制度保障，明確生態(tài)產(chǎn)權(quán)，健全生態(tài)補償機制

按照新制度經(jīng)濟學(xué)的思路，只要明確界定生態(tài)產(chǎn)權(quán)，市場必然會形成合理的生態(tài)資源的配置。在黃土丘陵溝壑區(qū)，生態(tài)價值的潛在提供者是千家萬戶的小生產(chǎn)者，但生態(tài)產(chǎn)品的受益者除了本地以外，還有黃河中下游的廣大地區(qū)。這就要求宏觀管理部門采取措施，建立規(guī)范的生態(tài)轉(zhuǎn)移支付制度來解決生態(tài)補償問題，退耕還林還草政策是一種有益的嘗試。

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Benefit Evaluation of Soil Erosion Control of Small Watershed in Loess Hilly and Gully Regions

——Taking Gaoquan Small Watershed in Dingxi of Gansu as an Example

WANG Ye-li

(Department of Geography，Dingxi Teachers’ College，Dingxi，Gansu 743000，China)

Abstract:Analysis and evaluation of the comprehensive benefits of small watershed soil erosion control are systematical assessments of multi-factor，multi-objective，multi-index evaluation of its effectiveness.This study is to establish an integrated evaluation system through scientific analysis for the effectiveness of the loess plateau soil and water conservation and to determine the evaluation criteria and evaluation index of each factor in the system.Based on the actual situation of Gaoquan small watershed，viewing from the ecological，economic and social benefits respectively and selecting 16 typical evaluation indicators，we have built a small watershed evaluation model for the interaction between ecological preservation and economic development.By using AHP in combination with methods of mathematical statistics，a preliminary evaluation of argumentation was made of the ecological，economic and social benefits as well as the overall efficiency of it. The results show that small basin water-soil loss control is one of the effective approaches in the loess hilly and gulley areas;Comprehensive management of small watershed has the most significant benefit in ecology;Its comprehensive benefits are inverted “U” type.A proposal is put for ward for the establishment of an effective system of institutional guarantee，clear ecological property rights and ecological compensation mechanism.

Key words: loess hilly and gulley area;Gaoquan small watershed;evaluation system;index system