北京市山區小流域生態清潔程度評價指標體系研究

謝 磊，武曉峰，段淑懷

(1.清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084;2.北京市水土保持工作總站，北京 100038)

北京市山區小流域生態清潔程度評價指標體系研究

謝 磊1，武曉峰1，段淑懷2

(1.清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084;2.北京市水土保持工作總站，北京 100038)

小流域;生態清潔程度;指標體系;評價方法;北京

根據北京市山區小流域的發展要求和建設實踐，按照坡面、溝道和村莊3個部分構建了小流域生態清潔程度的評價指標體系，分別確定了各項指標的調查和評價方法。所建立的指標體系及其調查方法已在北京市各區縣應用，為生態清潔小流域的建設工作提供了技術支撐。

小流域作為水源匯集的最小單元，是山區水源保護和水土保持工作的基本要素。國內外對小流域治理的認識和實踐大致可以分為三個階段:第一階段主要為泥石流等災害的防治，第二階段主要是開展水土流失綜合治理，目前已發展到第三階段，即針對小流域生態經濟系統的可持續發展進行管理［1－2］。

結合中國的水土資源現狀，我國近年來提出并大力推進了生態清潔小流域的建設工作［3］，形成了以小流域為單元，對山、水、林、田、路進行統一規劃，科學配置工程措施、植物措施和耕作措施，進而實現生態效益、經濟效益和社會效益統籌兼顧的治理模式［4］。自2003年以來，北京市水務局以水源保護區為重點，開展了以小流域為單元的水土流失綜合防治工作，按照構筑“三道防線”的思路和山區生態涵養發展區功能定位的要求，逐步開展了生態清潔小流域的建設［5］。

為對小流域的生態清潔現狀和建設成果進行客觀的評價，需要建立科學可行的評價指標體系。目前，國內基于河流健康、河流生態系統、水環境質量等方面評價的研究較多，對生態清潔小流域整體評價的研究尚處于起步階段，未建立系統的指標體系及其評價方法［6－7］。我們根據生態清潔小流域的基本理論及建設實踐，建立了符合北京山區特征的綜合評價指標體系，可對小流域的生態清潔程度進行科學的評價研究，希望這一成果能夠充分體現小流域生態環境在綜合治理后的清潔現狀和水平，有效指導山區各級水土保持規劃和工程實施方案的制定，為小流域的綜合治理工作提供依據。

1 小流域生態清潔程度評價指標體系

1.1 指標體系建立的原則

根據北京市對生態清潔小流域的定義，小流域生態清潔程度的評價應充分反映流域內水土資源的保護、配置和利用，溝道的自然生態狀態和行洪安全，以及人類活動對自然的擾動等幾個方面的情況，體現出小流域生態系統良性循環，人與自然和諧，人口、資源、環境協調發展的建設目標。因此，針對小流域的生態清潔程度，評價指標需要滿足以下準則:其一，能夠較為全面地反映小流域的生態清潔現狀，主要包括水土流失、污染負荷(面源污染和點源污染)、生態自然三個方面;其二，具有明確的調查和評價方法，相關數據資料具有可獲取性，能夠結合北京各區縣的水土保持普查工作開展。

1.2 指標體系的內容劃分

從北京市小流域的實際情況出發，基于構筑“生態修復、生態治理、生態保護”三道防線的建設實踐，按照坡面、溝道和村莊三個部分構建指標體系，共包含13項指標，如表1所示。其中，對小流域土壤侵蝕狀況的評價從三個方面進行，包括小流域的平均土壤侵蝕強度、土壤侵蝕面積所占比例和梯田完好的比例。

表1 小流域生態清潔程度評價指標體系

2 指標的調查和評價方法

針對所選擇的各項評價指標，研究建立了切實可行的調查和評價方法，并逐步應用于北京市各區縣的水土保持普查工作。下面，按照小流域的空間位置對各項指標的調查和評價方法分別進行分析和闡述。

2.1 坡面相關指標

(1)土壤侵蝕強度和土壤侵蝕面積比例。利用北京市土壤侵蝕情況遙感調查圖，根據不同土壤侵蝕強度所對應的土地面積，依次計算得到小流域的年平均土壤侵蝕量和土壤侵蝕區域面積(年土壤侵蝕強度＞200 t/km2)占小流域面積的比例。

(2)梯田完好比例。現場測量小流域內的梯田總面積和破損田坎所控制的梯田面積，進而計算梯田完好部分所占的比例，可以直接指導梯田修復措施的制定。

(3)林草覆蓋率。利用小流域的遙感數據資料，選取歸一化植被指數NDVI近似估算植被覆蓋率，反映小流域內植物生長狀態及其空間分布密度。

(4)化肥施用強度。調查統計小流域的主要作物種類，以及相應的施肥時間、施肥種類、施肥量和施用面積，進而計算得到折純后的化肥施用強度，即將化肥中的主要養分折算成氮(N)、五氧化二磷(P2O5)和氧化鉀(K2O)的含量。

2.2 溝道相關指標

(1)溝道水文形態。水文形態的概念最早由歐洲標準化委員會(CEN)發布的《水架構指令(WFD)》提出［8］，將河道按自然屬性進行劃分，現已在北京山區予以應用。其中，水文形態需要從溝道的水文條件、河流連續性、形態條件等方面進行評價，結合北京山區現狀，共劃分為極好、較好、一般、較差、極差5個級別，分別對應了不同的水文形態特征描述，在實際工作中還會按照等級評估標準圖進行校核。

(2)流域出口斷面水質。在有水的小流域出口處進行水質調查:采集溝床中心的水樣，若溝寬、水深，則使用標準采樣器采樣;若溝窄、水淺，則使用水舀等工具采樣，由專業水質檢測機構對 COD、NH3－N、TP、TN等指標進行檢測。

(3)沿村溝道行洪能力。對小流域內的村莊，取溝道最小斷面處進行測量，得到相應的溝寬、溝深、邊坡率和溝底縱坡率等，通過水力計算并結合當地的水文資料得到沿村溝道的行洪能力，即可防御幾年一遇的洪水。

2.3 村莊相關指標

(1)污水狀況。調查內容為村莊及沿村溝道的污水排放情況，包括污水坑、排污口、明顯污水遺留痕跡等。

(2)垃圾狀況。調查內容包括小流域內的垃圾堆放、丟棄情況，垃圾分類收集和清運的實施等，需要特別關注村莊及沿村溝道部分的情況。

(3)淺層地下水水質。在村莊內選取一處地表水井，在水井中心處使用標準采樣器采樣，由專業水質檢測機構對COD、BOD5、TP、TN、SS、DO 等指標進行檢測。

(4)綠化美化狀況。調查內容為村莊的綠化美化情況，包括房前屋后的植樹種草(作物等不予考慮)、景觀營造、空閑地利用等。

(5)養殖污染狀況。調查小流域內存在的規模養殖狀況，包括畜禽種類和相應的養殖規模，根據畜禽養殖排污系數計算得到養殖產污量;同時，調查各養殖區的糞便堆放和處理方式。

3 小流域生態清潔程度評價

北京山區小流域的生態清潔建設還處于起步階段，現有數據資料尚不足以支持形成各項指標的分級標準，因此當前小流域的生態清潔程度評價可分兩個部分進行:首先，確定生態清潔小流域應該達到的標準，對小流域生態清潔與否進行判斷;其次，以實際獲取的數據資料為基礎，對小流域的相對生態清潔程度進行評價。

結合北京山區小流域的實際情況和各項指標的特征，選取土壤侵蝕強度等10項指標作為關鍵性指標，將生態清潔小流域的評價標準列入表2。此外，由于土壤侵蝕面積比例、梯田完好比例、綠化美化狀況等3項指標區域差異較大，無法確定普遍適用的標準限值，此處僅按輔助性指標進行考慮。

表2 生態清潔小流域的評價標準

在上述基礎上，可根據各項指標的實測值對小流域的局部和整體生態清潔程度進行排序，判斷小流域間的相對生態清潔狀況，并從以下幾個方面進行分析:

(1)生態清潔小流域且排序靠前。小流域各項指標達到基本要求并且整體情況良好，可以作為生態清潔示范性小流域。

(2)生態清潔小流域且排序靠后。小流域各項指標合格，但大部分指標僅僅達到基本要求，級別較低，還有進一步提升的空間，一般建議適當采取措施予以改善。

(3)非生態清潔小流域且排序靠前。小流域存在未達到基本要求的指標，但屬個別現象，類似于單因子評價中的“短板因素”，其他指標合格且整體情況良好，需針對未達標指標及時采取治理和修復措施，建設成為生態清潔小流域。

(4)非生態清潔小流域且排序靠后。存在未達到基本要求的指標，并且大部分指標情況較差，需要針對流域整體采取綜合性治理和修復措施，通過長期努力才能予以改善。

4 結論

(1)生態清潔小流域的建設尚處于探索和發展階段，需要建立科學的評價指標體系用于小流域生態清潔程度的評價和分級，為各地確立合理的建設目標、采取適宜的建設措施提供科學的依據，有效評估各小流域的建設成效。

(2)本研究結合北京市山區生態清潔小流域建設的基本情況，按照坡面、溝道和村莊三個部分構建了指標體系，能夠較為系統全面地反映各小流域的綜合生態清潔程度，且指標體系所涉及的各項數據資料及其調查和評價方法在實際工作中易于實現。

(3)選取了關鍵性指標作為生態清潔小流域的判斷依據，并且確定了相應的評價標準。同時，結合各項指標的實測值對小流域的相對生態清潔程度進行評價，能全面反映小流域整體狀況。

(4)目前對小流域生態清潔程度的建設和評價工作還處于起步階段，隨著研究的深入和數據資料的不斷完善，將能夠確定科學的指標分級標準，從而進行更為準確的定量化評價。研究所建立的指標體系和調查方法已在實際中應用，所獲取的數據資料將支持評價工作的不斷開展和完善。

［1］祁生林.生態清潔小流域建設理論及實踐［D］.北京:北京林業大學，2006:3－16.

［2］Chen L D，Tian H Y，Fu B J，et al.Development of a new index for integrating landscape patterns with ecological processes at watershed scale ［J］.Chinese Geographical Science，2009，19(1):37 －45.

［3］劉寧.認真貫徹中央水利工作會議精神 扎實推進生態清潔型小流域建設［J］.中國水土保持，2012(1):1 －3，23.

［4］段巧甫.小流域綜合治理開發是加快生態環境建設的有效途徑［J］.中國水土保持，2000(6):16－18.

［5］楊進懷，吳敬東，祁生林，等.北京市生態清潔小流域建設技術措施研究［J］.中國水土保持科學，2007(4):18－21.

［6］吳敬東，葉芝菡，梁延麗，等.生態清潔小流域水生態環境監測指標體系初探［J］.中國水土保持，2007(9):8－9.

［7］馬豐豐，田育新，羅佳，等.生態清潔小流域評價指標體系的構建［J］.湖南林業科技，2010(3):82－84.

［8］Boon P J，Holmes N T H，Raven P J.Developing standard approaches for recording and assessing river hydromorphology:the role of the European Committee for Standardization(CEN)［J］.Aquatic Conservation:Marine and Freshwater Ecosystems，2010，20(z1):55 －61.

(責任編輯 張培虎)

Evaluation Index System of Ecological Cleaning Degree of Small Watershed in Mountainous Areas of Beijing

XIE Lei1，WU Xiao-feng1，DUAN Shu-huai2

(1.State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China;2.Beijing General Working Station of Soil and Water Conservation，Beijing 100038，China)(1)

According to development requirements and building practice of small watersheds in the mountainous area of Beijing，it established evaluation index system of ecological cleaning degree of small watersheds based on three components of slope，gully and village and decided survey and evaluation methods of each index respectively.The established index system and its survey methods had been applied by each district/county of Beijing，providing technical support for the building of ecologic and clean-type small watersheds.

small watershed;ecological cleaning degree;index system;evaluation method;Beijing

S157.2

A

1000－0941(2012)10－0001－03

謝磊(1986—)，男，新疆伊寧市人，碩士，主要研究方向為水資源與水環境保護。

2012－07－02