伊犁低山丘陵區小流域綜合治理模式及效益評價
——以阿勒瑪勒小流域為例

李玉生，趙春艷

(新疆水利水電科學研究院，新疆烏魯木齊830049)

伊犁低山丘陵區小流域綜合治理模式及效益評價
——以阿勒瑪勒小流域為例

李玉生，趙春艷

(新疆水利水電科學研究院，新疆烏魯木齊830049)

水土保持;小流域治理模式;效益評價;低山丘陵區;新疆伊犁

根據阿勒瑪勒小流域實際情況，分別從生態效益、經濟效益和社會效益著手，選擇了9個具有代表性的評價指標，構建了阿勒瑪勒小流域生態與經濟、社會互動發展評價模型。運用層次分析法并結合多層次模糊綜合評價方法，分別對生態效益、經濟效益、社會效益及綜合效益進行了初步評價論證。結果表明:“上游以封禁、封育為主進行預防保護;中游以溝道、坡面為重點，在溝道配置谷坊、淤地壩和護坡等工程措施，并結合實際情況適當采取植物措施，在坡面配置水保林并配套灌溉工程措施;下游種草、種植農作物以增加地面覆蓋為主進行生態修復”的水土流失治理模式在伊犁低山丘陵水土流失區是切實可行的，可在同類地區推廣。

新疆水土流失分布范圍廣、面積大，侵蝕類型多［1］，而伊犁地區是新疆主要的水蝕區，水力侵蝕面積1.86萬km2，占全區水力侵蝕面積的21.23%。伊犁地區“四山三谷一盆地一河谷”的獨特地形地貌，加之諸多的沖洪積扇、面積較大的低山丘陵為水蝕提供了條件，使得該區水土流失嚴重。因此，對該區低山丘陵區小流域治理模式及其效益進行系統的分析研究，對于合理利用本區土地資源，加快其治理速度，提高水土保持效益，甚有意義。

為準確評價阿勒瑪勒小流域綜合治理的生態、經濟、社會效益，我們遵循客觀性、科學性、整體性、易獲得性等指標體系建立的基本原則，在采用頻數統計法進行指標篩選的基礎上，構建既能反映小流域生態經濟系統結構和功能，也能反映其持續、高效、循環基本特征的生態效益、經濟效益和社會效益的評價指標體系［2］。在此基礎上，采用層次分析法確定指標權重，并通過多層次模糊評價方法進行小流域綜合治理效益評價［3］，旨在為伊犁低山丘陵區小流域綜合治理工作提供理論依據。

1　小流域概況

阿勒瑪勒小流域行政上屬于伊犁新源縣阿勒瑪勒鄉管轄，位于鞏乃斯河谷中部。流域面積63 km2，地勢南高北低，上游為高山帶水源涵養區，坡度10%～ 30%;中游為低山帶和山前丘陵區，坡度5%～10%;下游為沖洪積扇土質平原區，坡度1%～5%。屬溫帶大陸性半干旱氣候區，年平均氣溫6.1～9.3℃，年平均降水量450～885 mm，年平均積雪天數114～139 d，積雪厚度最深達67 cm。

該流域屬于中度、強度水力侵蝕區，地表沉積物由第四紀松散物形成，物理特性較差，加之長期過度放牧，大面積地毀林、毀草開荒，植被覆蓋率降低，遇季節性陣發降水或暴雨時易發生滑坡、泥石流、崩塌。洪水季節性強，以暴雨洪水和冰雪融水最為普遍，峰高流急，歷時短，沖蝕能力強。流域內土壤侵蝕最嚴重區塊土壤侵蝕模數在4 000 t/(km2·a)左右。該小流域于2003—2006年開展了水土流失生態治理工程，基本實現了各項水土保持措施的優化配置。

2　阿勒瑪勒小流域治理模式

2.1流域上游草場圍欄封育

阿勒瑪勒小流域上游區主要為大面積的低山草地，自然因素造成的水土流失較輕微，過度放牧造成草場退化是引發水土流失的主要因素。該區域采取的封禁治理措施以圍欄封禁為主，將劃定的封禁區和管護區進行封閉，只在出入路口留通行門，并設立警示牌，以保證天然草場全年封禁的有效實施和人工林草地的有效管護。

2.2中游坡面、溝道防護措施配置

(1)水平溝營造水保林。在坡地上沿等高線修水平溝，栽種當地適生樹種楊樹、榆樹、柳樹等，配套建設渠系灌溉工程，在自然降水不能滿足林木生長要求時，給予補充灌溉。

(2)生物谷坊+漿砌石谷坊+漿砌石護岸治理溝道。利用漿砌石護岸防護溝道邊坡，通過谷坊來抬高溝底侵蝕基點，防止溝底下切和溝岸擴張，使溝道得到了全面防護和治理。從溝頭到溝底，以漿砌石谷坊+植物谷坊的方式，逐級修筑。漿砌石谷坊頂寬1.0 m，地面以上高1.0 m，地面以下清基深度0.5 m左右，迎水坡1∶0.2，背水坡1∶0.8。植物谷坊樁料選生長能力強的紅柳，埋樁時牙眼向上，各排樁呈品字形布置。

2.3下游農作物+水平溝種草

小流域下游段為較平緩地帶，繼續搞好農作物種植，主要水土保持措施是撒播草籽，增加植被覆蓋度，配置措施為水平溝種植苜蓿，不需額外配套灌溉措施，只需修建水平溝，靠自然降水即可生長。

3　阿勒瑪勒小流域綜合治理效益評價

應用層次分析法和多層次模糊評價法對阿勒瑪勒小流域綜合治理效益進行分析評價。

層次分析法簡要步驟為:①將要評價的對象劃分為目標層(A)、準則層(C)、指標層(M)。除目標層外，準則層(C)和指標層(M)包含若干個評價指標，以此構建縱向網絡結構。②構造判斷矩陣，確定各指標的歸一化權重(即一個指標層相對于上一個目標層的權重值之和為1)。③根據基礎資料和實地調查的數據，將各個指標的實際值標準化，并與權重因子建立模糊數學關系。④對評價過程進行分析，由指標層(M)到準則層(C)，再由準則層(C)收縮至目標層(A)，整個評價過程基本結束。

3.1基礎資料收集

(1)查閱小流域歷年綜合治理情況統計表，以2004年和2011年為主的有關阿勒瑪勒鄉的統計年鑒資料，小流域水土保持工程資料等。內容涉及小流域自然地理概況、社會經濟狀況的各項指標。

(2)根據小流域基本情況，把農戶劃分為富裕、中等、貧困3個層次。在每個層次上隨機選擇一定數量的典型農戶，采用半結構式調查方式進行實地調查，以這些典型農戶的調查平均值結合行政村、鄉的統計年鑒資料作為基礎調查數據。調查資料涉及:①人均糧食、耕地面積、糧食總產量、果園面積、人口、勞力;②農作物產量和果品產量;③勞動生產率、土地生產率、家庭主要經濟來源、人均純收入、勞動力利用率;④農產品價格，農作物總投入(包括農藥、地膜、種子、肥料、管護、收割和稅費等費用)、總收入(包括果品、糧食及勞務收入);⑤對實施小流域綜合治理、退耕還林(草)等的看法。

3.2綜合效益評價的層次結構模型［4-6］

阿勒瑪勒小流域綜合治理效益評價的層次結構模型為:

(1)目標層(A)。小流域綜合治理效益。

(2)準則層(C)。評價指標包括經濟效益(C1)、生態效益(C2)、社會效益(C3)。

(3)指標層(M)。具體評價指標包括治理程度(M1)、林草覆蓋率(M2)、土壤侵蝕模數(M3)、勞動生產率(M4)、土地生產率(M5)、人均純收入(M6)、人均產糧(M7)、人均基本農田(M8)、勞動力利用率(M9)等9個方面。

目標層、準則層及指標層中各元素所構成的層次結構關系如圖1。

圖1　阿勒瑪勒小流域綜合治理效益評價層次結構

3.3評價指標的權重

在阿勒瑪勒小流域綜合治理效益評價過程中，各指標要素權重的確定是事關評價成敗的關鍵。本研究運用層次分析法確定權重，根據層次分析模型結構，在專家咨詢的基礎上，確定效益評價權重。構造了A—C判斷矩陣、C—M判斷矩陣，并進行層次單排序，結果分別見表1—4(λmax為最大特征根;CI為一致性指標;CR為隨機一致性比率;RI為平均隨機一致性指標)。

表1　A—C判斷矩陣及排序

表2　C1—M判斷矩陣及排序

表3　C2—M判斷矩陣及排序

表4　C3—M判斷矩陣及排序

通過一致性檢驗，CR均小于0.1。這說明生態、經濟和社會效益層次單排序具有滿意的一致性，效益評價的層次單排序是正確的。由此可知小流域各評價指標權重的總排序(表5)。

表5　小流域綜合治理評價指標權重排序

據表5數據計算可知，層次總排序為0.038 1＜0.1，符合一致性要求，各個因素評價指標所得權重符合評價要求，指標的總排序是正確的。這說明在阿勒瑪勒小流域綜合治理過程中，首先應考慮的是生態效益，其次是經濟效益，最后才是社會效益。由各指標權重排序可知，在阿勒瑪勒小流域綜合治理中，小流域治理程度、人均純收入、人均基本農田和勞動力利用率是該地區效益評價的主要影響因子，在今后小流域綜合治理效益評價體系中應主要針對這幾項指標開展研究。

3.4多層次模糊綜合評價［7-9］

多層次模糊綜合評價的方程可以表示為

式中:B為評價結果即判決子集;A為模糊集中的權重分配;“·”為模糊算子;R為各評價因素的單因素評價矩陣。

依據升半梯形和降半梯形兩類函數對評價指標實際值進行標準化處理，其中土壤侵蝕模數指標采用降半梯形標準化，其余指標采用升半梯形標準化。

根據多層次模糊評價方法、獲取的指標及計算的權重，經過對阿勒瑪勒小流域治理前后綜合治理效益利用公式分別進行合成運算，可得如下結果:治理前后阿勒瑪勒小流域的生態效益B1=A1·R1=(0.254 7，0.745 3)，經濟效益B2=A2·R2=(0.623 2，0.876 8)，社會效益B3=A3·R3=(0.627 0，0.732 1)，綜合效益B=A·R=(0.623 9，0.772 5)。

為了直接明示小流域綜合治理評價結果，將效益評價值通過公式Bi=int(100bi+0.50)換算成百分制(表6)。

表6　小流域綜合治理效益評價分值

根據阿勒瑪勒生態經濟發展現狀，經廣泛征求專家和科研人員的意見，把全流域的生態效益、經濟效益、社會效益和綜合效益評價結果按得分劃分為4個等級:80～100分為優秀;70～79分為良好;60～69分為中;59分以下為差。按照這4個等級，將阿勒瑪勒小流域治理前后綜合治理效益進行評價，結果見表7。

表7　小流域綜合治理效益評價結果

4　結論

阿勒瑪勒小流域是伊犁低山丘陵區小流域治理典型示范小流域，經過治理，極大地改善了脆弱的生態環境。在治理過程中積累的一些經驗，可供類似低山丘陵區小流域借鑒。

(1)從阿勒瑪勒小流域治理的水土保持措施運用上分析，2003—2006年所運用的各項水土保持措施總體上較為合理，具有一定的針對性和適宜性。實施水土保持措施后，流域治理綜合效益指標值由2004年的0.623 9提高到2011年的0.772 5，提高了23.82%，這表明，在伊犁低山丘陵水土流失區實施小流域綜合治理是促進生態、經濟和社會協調發展的重要途徑。

(2)對阿勒瑪勒小流域措施配置模式的效益評價分析表明:2004年，實施生態型治理的阿勒瑪勒小流域生態效益和社會效益較差，說明水土保持措施配置不夠完善;治理后，截至2011年，小流域經濟效益最好，生態效益和社會效益較好。這表明在該流域實施的水土保持措施是正確的、配置是合理的，完善了治理格局。

(3)“上游以封禁、封育為主進行預防保護;中游以溝道、坡面為重點，在溝道配置谷坊、淤地壩和護坡等工程措施，并結合實際情況適當采取植樹種草等植物措施，在坡面配置水保林并配套灌溉工程措施;下游種草、種植農作物以增加地面覆蓋為主進行生態修復”的水土流失治理模式在伊犁低山丘陵水土流失區是切實可行的，可在類似區推廣。

［1］何建村，李玉生，洪傳勛，等.新疆水土流失特征及其治理模式［J］.中國水土保持科學，2013(11):11-19.

［2］劉子剛，蔡飛.區域生態承載力評價指標體系研究［J］.環境污染與防治，2012，34(9):73-77.

［3］孫艷紅.延慶縣小流域綜合治理模式及效益評價研究［D］.北京:北京林業大學，2011:1-5.

［4］王兵，吳斌.小流域水土保持生態經濟效益綜合評價模型的研究［J］.水土保持學報，1994，8(3):59-63.

［5］蔡國軍，張仁陟，柴春山.安家溝小流域綜合治理效益評價［J］.草業學報，2009，18(6):23-30.

［6］孫立達，孫保平，李中魁.小流域綜合治理的動態監測與效益評價研究進展［J］.水土保持學報，1993，7(4):84-96.

［7］聞珺，劉興華，周建波，等.多層次模糊綜合評價法在黑河中游項目后評價中的應用［J］.南水北調與水利科技，2006，4(4):50-52，64.

［8］王梅，王濤.水土保持項目綜合評價的模糊層次分析法［J］.水利經濟，1996(4):61-66.

［9］錢翌，王靈，陳敬鋒.烏魯木齊城市生態系統健康模糊綜合評價［J］.水土保持研究，2008，15(6):128-132.

(責任編輯張培虎)

S157.2

A

1000-0941(2016)03-0025-04

新疆維吾爾自治區財政專項資助項目;新疆維吾爾自治區公益性科研院所基本科研業務經費資助項目(KY2014046)

李玉生(1964—)，男，河南通許縣人，高級工程師，學士，主要從事水土保持研究工作;通信作者趙春艷(1979—)，女，新疆烏魯木齊市人，高級工程師，碩士，主要從事農田節水、水土保持研究工作。

2015-07-27