定西市安定區不同水土保持措施結構下綜合效益評價

劉彬彬，邸 利，馬曉燕，王 樂，邢軼蘭

（1.甘肅農業大學 資源與環境學院，蘭州730070；2.甘肅農業大學 林學院，蘭州730070）

隨著水土保持綜合治理工作的不斷深入，水土保持綜合治理效益評價應運而生，且在水土流失綜合治理科學研究工作中發揮著愈來愈重要的作用。我國眾多學者在這方面做出了研究，系統地選取綜合效益評價指標，確定每個指標因子在系統的貢獻率，建立了完善的評價體系，并運用遺傳算法對丹東市水土保持效益進行了測量［1－2］；史海靜等對陜西省“長治”工程在生態效益、社會效益、經濟成果等方面進行了綜合分析，對“長治”工程進行了科學的評價［3］。在水土保持綜合治理工作中植樹造林、種草和修建水平梯田是應用最為廣泛的措施，這三項措施構成了治理區防治架構的基本框架，也是水土保持治理措施能夠生效的基本前提［4］。但由于主客觀條件的差異，這三項治理措施的布局和結構比例在各地區各個時期存在很大差異，進而使得水土保持綜合治理效益在不斷改變。位于隴中黃土高原丘陵溝壑區的定西市安定區，是我國水土流失最為嚴重的地區之一，也是水土保持綜合治理的先進典型之一。在國家水土流失治理有限的資源投入條件下，研究和討論該地區水土保持措施結構比例與綜合效益之間的關系，能從一定程度上反映已有治理措施的合理性和已產生效益價值的大小，對調整和優化各種治理措施的結構，以及對國家各級政府單位水保工作策略的決定和實施都具有非常顯著的指導意義。

1 研究區概況

定西市安定區位于我國黃土高原西部、甘肅省的中部，屬黃土丘陵溝壑區第五副區。全區總面積約為3 638.7km2，人口47萬，境內地形多為黃土長梁，呈溝壑谷地起伏景觀，地面坡度陡峭，自然植被覆蓋率極低，以結構松散的黃綿土為主，干旱少雨，降水多集中在夏末秋初的7—9月3個月，且暴雨頻繁，年均降雨量僅約420mm，而蒸發量高達1 526mm。

1.1 研究區水土流失治理狀況

按照水土保持綜合治理的目標，定西市安定區的水土保持綜合治理工作大致可分為以下三個階段［5］。各個階段治理措施數量詳見表1。第一階段：1942—1982年，以植樹造林為重點，栽植綠化樹種，建立各種林場。從20世紀60年代開始，又主要以改土造田為重點。第二階段：1983—1996年，實施小流域綜合治理的綱領式模式，即以小流域為單元，生物措施與工程措施相結合，山、水、田、林、路綜合治理。該治理階段主要以發展畜牧業，脫貧致富為主要目標。第三階段：1997年至今。以當地社會經濟條件為基礎，堅持治理與開發相結合，大力發展各類徑流集流工程，著重實行水土保持林草措施。經過多年的艱苦努力，全區的水土保持生態建設取得了顯著的成效。

定西市安定區不同階段綜合治理措施配置面積數據詳見表1。

截至2010年底，全區累計治理水土流失面積2 961.1km2，其中興修梯田9.21萬hm2、人均0.27 hm2以上，造林保存面積8.24萬hm2，使治理程度達到了54.63%。僅2010年就完成水土流失治理面積60km2，新修梯田0.35萬hm2。完成“三北”四期防護林和荒山造林0.11萬hm2，建成農村戶用沼氣池3 279座。

表1 安定區研究期水土保持措施面積

1.2 研究區不同研究期水土保持措施結構布局

根據定西市安定區的地形地貌特點，土地生態系統的建設以保證糧食生產的農林牧綜合發展為方向，該區域進行水土保持綜合治理關鍵措施優化組合［6－7］。要優化土地利用結構，以水平梯田為主，大力發展基本農田，滿足糧食自給自足，對不宜耕種的低產田還林還草，增加植被覆蓋度，控制水土流失，不斷改善生態環境，提高系統功能；同時結合溝頭營造防沖林、修筑防護圍埂，以防匯水下溝、防治溝頭前進，大力發展經濟作物，不斷提高經濟效益。

定西市安定區水土保持措施結構在不斷的調整和優化中，研究階段的結構比例見表2。

表2 安定區水土保持措施面積統計

根據表2可知，2000年各項措施面積比1993年減少28km2；2010年措施面積較2000年增加559.6 km2；2010年較1993年增加了531.6km2。定西市安定區面積為3 638.7km2。由此可見，1993—2010年各項措施增加的總面積占到流域面積的11.3%，這也說明定西市安定區水土保持措施的建設實施力度很大。因此，對定西市安定區不同水土保持措施配置模式下的治理效益進行客觀的評價是非常有必要的。

2 綜合效益評價

2.1 建立評價指標體系

DPSIR （Driving force－Pressure－State－Impact－Response）概念框架有助于全面分析水土保持的“驅動力”、“壓力”、“狀態”、“影響”和“響應”，有助于理解水土保持社會、經濟和環境各因素的作用過程以及彼此之間的因果關系［8］。根據區域生態經濟等實際情況，本文以水土保持綜合治理效益評估為目的，在遵循：（1）目的性與科學性；（2）實用性與可操作性；（3）重點性與客觀性；（4）系統性與政策導向性；（5）動態可比性原則的基礎上［9］，建立如下的評價指標體系（表中S代表社會屬性，Ec代表經濟屬性，En代表環境屬性）。

2.2 數據來源

評價體系中水土保持措施保存率及蓄水保土效益的計算參照華榮祥等在《甘肅省水土保持措施的綜合效益分析》中所確定的相應數值；植被覆蓋率和土壤侵蝕模數通過遙感影像（1993年6月、2000年8月和2010年8月）獲取；其余各指標均通過計算得到，原始數據主要來自年《甘肅年鑒》（1994年和2001年）、《甘肅發展年鑒》（2011年）、《定西統計年鑒》（2005年和2006年）和2009年甘肅省水土保持統計年報，以及甘肅省水土保持統計資料匯編（甘肅省水利廳水保局，1979—2005年）和定西市水利局、定西市水土保持科學研究所的一些統計結果。

2.3 評價方法

灰色關聯度法具有對數據要求不高、評價過程簡單、可操作性強等優點，能在數據少而離散的情況下避免單方向誤差［10］，且評價是以指標間相互關聯比對結果為基礎的，評價結果較為客觀，也更符合實際，因而被廣泛應用于生態恢復環境效應評價（表3）。

表3 安定區水土保持綜合效益評價指標體系

灰色關聯投影法基本步驟包括選取最佳決策方案、數據的初值化、建立多目標灰色關聯判斷矩陣、構建加權灰色關聯決策矩陣和計算灰色關聯投影值。

（1）指標標準化處理。從表4可以看出，該區域水土保持綜合效益的大多數指標隨時間呈現出上升趨勢，這說明該區域的水土保持綜合效益在逐步提高，呈良性循環的態勢。

（2）指標權重的確定用均方差法，計算結果見表5。

表4 安定區水土保持綜合效益評價指標標準化數值

表5 安定區水土保持綜合效益各評價指標權重系數

（3）本研究中水土保持綜合效益的最佳決策方案。

AS0＝（0.43，2696.16，609.7，392.1，3075.6，84.02，4646.34，37.33，79.42，2654.062，37.26，6659.85，2.02，3.34，35.38，71.64，88.41，45.83，0.35，79.54）

于是得到方案對指標集的屬性矩陣Y

（6）本研究根據均方差法得到了一組加權系數W：

W＝（0.0493，0.0486，0.0484，0.0515，0.0495，0.0512，0.0499，0.0546，0.0540，0.0486，0.0492，0.0484，0.0482，0.0484，0.0509，0.0508，0.0514，0.0481，0.0507，0.0483），則加權向量W 作用下的加權灰色關聯決策矩陣為：

（7）最后，求得各研究期水土保持綜合效益的投影值為：

Dj＝ （0.1661，0.1903，0.2184）

根據投影的大小，對定西市安定區水土保持綜合效益從大到小排序為：2010年＞2000年＞1993年。

3 結果與分析

3.1 研究結果

研究對定西市安定區1993—2010年各評價期水土保持綜合效益指數值、關聯度和綜合效益投影值等進行計算，結果見圖1。由圖1可以看出，綜合效益指數值隨時間變化呈增大的趨勢，2000年該指數值增加幅度最大，達269.6%；除壓力、影響和相應分項指標效益指數外，其他分項指標的效益指數值均隨時間呈現增加的趨勢，且增加幅度都比較顯著。2000年壓力分項效益指數值較其他研究期為最小，但1993年該指數值最大，并且，在三個研究期中也是最大的。除此之外，1993年各因素的綜合效益指數值均較小。

圖1 安定區水土保持效益空間動態

根據表3中評價指標屬性及相應公式，可得定西市安定區水土保持三大效益綜合指數值（表6）。

表6 安定區水土保持三大效益綜合指數值

據表6可知，定西市安定區社會、經濟和生態三大效益綜合指數隨時間均呈現上升的趨勢，其中，生態效益最為突出，經濟效益最小。2000年三大效益指數值較1993年增長了53.23%，303.25%和378.91%，綜合效益指數值增長了269.59%；2010年三大效益較2000年分別增長了7.49%，26.75%和50.48%，綜合效益值增長了23.49%。

3.2 結果分析

（1）1993年、2000年和2010年水土保持綜合效益投影值分別為0.116 1，0.190 3和0.218 4。所以，水土保持綜合效益值在2010年達到最大，其相對應的措施結構宜為較優的比例結構。

（2）1993年之前。該治理期內的水土保持措施三大效益及綜合效益相對較低，究其原因在于，水土保持綜合治理各項措施的結構比例不夠合理，其中，水土保持林草措施所占的比例過高，而“三田”面積較少，由此造成的經濟、社會效益有限。

（3）1993—2000年，盡管該治理期內水土保持生物措施的數量有所減少，但較上一階段，水土保持綜合效益仍呈現出較大的增長幅度，這主要取決于水土保持措施總體結構比例逐步趨向合理。

（4）2000—2010年，從該結構下的綜合效益來看，不論是社會、經濟效益，還是生態效益都優于其他兩種水土保持措施結構，其三大效益指數較上一研究期分別增長了7.49%，26.75%和50.48%；達到1993年的0.65倍、4倍和6倍。該結構下治理效果之所以顯著，最主要的原因在于水土保持綜合治理措施的配置較為合理，“三田”、水土保持林地和牧草地面積比例達到1∶0.94∶0.48。

4 結論

定西市安定區多年來主要通過興修梯田、退耕還林草、營造水保林、經濟林、種草和封育等措施來恢復重建該區生態系統，并不斷調整水土保持措施中農林牧用地的結構比例，以使水土保持三大效益達到最大。通過建立合理的評價指標對研究區的不同水土保持效益進行科學的、定量的綜合評價。由該研究結論可以看出，其措施結構的調整和優化已見成效，方法是科學和正確的。

水土保持綜合治理措施結構需要在實踐中不斷地優化和調整，這主要取決于當地的社會經濟條件和水土保持的目的。若不對水土保持措施進行加強和補充，水土保持綜合效益將會逐年下降，進而導致土地生產力下降、土壤侵蝕加劇等負面效應。因此，結合水土保持工程措施和生物措施，優化生態系統農業、林業和牧業結構，同時加大投資力度，為區域發展生態經濟提供良好條件，形成適宜本地的水土保持綜合治理措施配置體系，是促進生態—社會—經濟三者協調發展的根本出路。

［1］ 吳高偉，王瑄.遺傳算法在水土保持綜合效益評價中的應用初探［J］.水土保持研究，2008，15（3）：223－225.

［2］ 卜貴賢，李凱榮，周俊，等.陜南秦巴山區小流域水土保持治理綜合效益評價［J］.水土保持研究，2011，18（6）：231－235.

［3］ 史海靜，李銳.水土保持工程綜合效益評價研究：以陜西省長江流域水土流失綜合治理工程為例［J］.水土保持研究，2008，15（2）：40－43.

［4］ 張富，趙守德，許富珍.小流域水土保持綜合治理模式及其效益對比研究［J］.中國水土保持，1994（8）：49－51，56.

［5］ 董俊天.定西市安定區水土保持生態環境建設的成效與經驗［J］.甘肅農業科技，2004（5）：27－29.

［6］ 張富，余新曉，景亞安，等.黃土高原水土保持防治措施對位配置研究［M］.鄭州：黃河水利出版社，2007.

［7］ 姚文藝，李占斌，康玲玲.黃土高原土壤侵蝕治理的生態環境效應［M］.北京：科學出版社，2005.

［8］ 韋杰，賀秀斌，汪涌，等.基于DPSIR概念框架的區域水土保持效益評價新思路［J］.中國水土保持科學，2007，5（4）：66－69.

［9］ 林斌，邸利，張富，等.黃土丘陵小流域生態系統健康評價指標體系研究：以安家溝小流域為例［J］.干旱區資源與環境，2010，24（5）：31－36.

［10］ 馬騫，楊子峰，于興修，等.基于多目標決策灰色關聯投影法的水土保持生態修復生態效益動態評價［J］.水土保持研究，2009，16（4）：100－103.