綏中縣寬邦鎮大栗小流域綜合治理工程效益評價

任 紅

(綏中縣水利事務服務中心，遼寧 綏中 125200)

目前，我國諸多江河流域仍面臨著不同程度的水土流失問題，土壤侵蝕、土地沙漠化、流域生態功能退化等極大的破壞了人們生存的環境，對區域生態文明建設和經濟可持續發展造成嚴重影響。因此，如何科學、有效地整治水土流失問題越來越引起有關部門的高度重視。文章以綏中縣寬邦鎮大栗小流域，通過構建較為完善的評價體系分析了其綜合治理效益，為高效利用和有效保護有限的水土資源提供科學指導[1-3]。

1 流域概況

1.1 基本情況

大栗小流域位于遼寧省綏中縣寬邦鎮境內，屬于六股河下游，地理位置為E120°3′51″-120°8′43″、N40°32′59″-40°37′10″之間。流域內海撥高程為70-440m，相對高差370m，氣候類型為溫帶大陸性季風氣候，年降水量為620.80mm，平均徑流深為227mm，降水量年季間變化大且年內分配不均勻，多集中在7、8、9三個月，年蒸發量為1650mm。流域包括6個村，現有總人口0.35萬人，農業結構以蔬菜種植和糧食作物播種為主，農業總產值為3043.75萬元。土壤類型以棕壤土為主，土層薄，土壤有機質含量較低，經濟林有白梨、蘋果，林木成材率較低，林草植被覆蓋率為67.13%。

1.2 水土流失情況

該流域總面積31.08km2，平均長度7.39km，平均寬度4.21km，溝壑密度為1.45km/km2，有干溝19條、支溝93條，干溝和支溝平均比降為4%-6%，多為U型溝。調查顯示，大栗小流域屬土石質輕度侵蝕區，主要以水蝕為主。在降水徑流作用下侵蝕溝壑廣泛分布，水土流失總面積592.00hm2，其中輕度和中度侵蝕為370.00hm2、222.00hm2，土壤侵蝕模數為1549t/km2.a。現階段存在的問題有：①土地利用結構不合理，小流域坡耕地占總耕地的35.20%，并導致糧食產量低而不穩，疏林地占有林地的13.00%，荒山占流域總面積的2.00%；②經濟林比例小、收入水平低，現狀農、林、果用地比例為1:2.59:0.24，林果僅占總土地的5.02%，流域內存在未治理的荒山，致使其整體土地產出能力較低，制約了農村經濟的發展；③荒山未得到有效開發利用，其荒地面積62.10hm2，通過合理的改造、栽植經濟林種，可有效的改善區域生態環境，對提高流域土地商品率、增加農村收入都將起到促進作用；④為防止流域到治理期末工程措施管理差，部分工程由于雨水沖刷等造成破壞，需要加強運行期管理，植物措施由于干旱少雨，植物成活率及保存率低。

1.3 水土保持現狀

經過多年治理，流域內的植被不斷增加，生態環境得到明顯改善，群眾生活水平進一步提高。但由于資金投入有限，仍有592.00hm2的土壤侵蝕面積需要治理，且未治理區域多半是難以治理的高山、遠山、石質山，加大了治理難度；加之部分已治理的地塊標準不高，有待修復，部分地區的人為破壞、管護力度不夠問題突出。因此，要持續加大工程投資和監督監管力度，加快小流域綜合治理，切實實現民富糧豐、山川秀美的目標[4]。

綏中縣寬邦鎮大栗小流域綜合治理項目，建設期為2014年10月開始-2015年9月結束，治理水土流失415.00hm2，治理程度不低于70%，水保措施保土和蓄水效率達到70%。全部發揮效應時，小流域土壤侵蝕有效被控制，植被覆蓋率有所提高，生態系統良性循環且水保工程可以安全度汛。流域到治理期末，農村經濟有較大發展，農業總產值增加6.90%，人均基本農田0.133hm2以上，土地利用率不低于80%，人均糧食達到500kg/人。

2 綜合治理效益評價體系

小流域綜合治理應全面考慮社會、經濟、生態三大效益，從而保證小流域整治的科學性與系統性。目前，小流域綜合治理的關鍵問題是如何以最低的成本取得效益的最大化，對此國內外學者從不同角度開展了深入研究，總體上提出綜合與單價評價兩種方法。其中，綜合評價法是對項目區的優化程度和治理效益利用數理統計的方法加以量化，通過量化處理各個影響因子以直觀的反映綜合整治效果，因具有原理清晰、計算簡便、精準度高等優點該方法被廣泛的應用[5-6]。

2.1 評價指標體系

文章全面考慮小流域社會、經濟和社會效益等因素，遵循獨立性、系統性、可獲取性、科學性等原則構建效益評價體系，并結合2014年大栗小流域綜合治理項目方案確定各參評因子數據如表1所示，其標準化值如表2所示。

表1 效益評價體系與參評因子值

2.2 評價指標的優選

主成分法主要是利用數學統計的方法將冗余繁雜的評價指標歸類為少數的幾個指標，其實質就是降維處理。實際計算時可以將單項指標為x1、x2、…、xp綜合為Z1、Z2、…、Zm，其中m≤p。對此，可以利用下式反映兩者間的線性組合關系，即：

(1)

式中：l為系數變量；x為單項因子；Zi為降維處理后的綜合因子。

根據大栗小流域綜合治理項目的各參評因子數據，將初始數據利用標準化公式處理，如表2所示。然后將處理后的數據輸入SPSS操作系統，經運算輸出相關系數矩陣、特征值、主成分及其累積貢獻率，如表3所示。

表2 參評因子標準化值

表3 主成分貢獻率

結合表3可知，前3個主成分的累積貢獻率已超過95%，利用這三個主成分能夠系統、全面的反映大栗小流域綜合治理項目的整體效益，能夠開展進一步的分析。然后利用主成分值可以構造荷載矩陣，如表4所示。研究表明，第一主成分與X1、X2、X4、X5存在較高的相關性，第二主成分與X7、X11、X12存在較高的相關性，第三主成分與X16、X17、X18、X19存在較高的相關性。所以，針對大栗小流域綜合治理效益，可以選擇經濟、社會、生態3個效益影響因素進行評價。

表4 荷載矩陣

3 綜合治理效益評價

文章結合專家意見和流域治理實際狀況構建判斷矩陣，并利用層次分析法構建綜合評價模型，然后運用模型明確各參評因子間的模糊數學關系，由此實現綜合效益評價，詳細流程如下：

3.1 構造層次模型

根據梯階層次框架體系，綜合考慮指標層C、準則層B、目標層A構造小流域綜合治理效益評價模型，各層次所包含的內容以及不同層級間的關系如圖1所示。

3.2 確定判斷矩陣

大量的數據和信息是評價與分析系統問題的重要基礎，判斷矩陣就是考慮各因素的重要程度賦予相應的權值所構造的判斷式。現階段，較為常用的權重賦值法有層次分析法、專家經驗法兩類。文章利用原理清晰、運算簡便的層次分析法，將多層次復雜的系統性問題利用專家經驗進行數學化，把不同量級的多種因素綜合轉化至具體的評價值或評判值，以更直觀的形式反映小流域治理實際情況[7-8]。

一般條件下，多選用1-9的倒數或1-9的數字來構造判斷矩陣，若兩個因素的重要度相同則用1描述，若一個因素較另一個因素十分、相當、較為、略微重要則用3、5、7、9描述，而達到相鄰重要度時則用2、4、6、8來描述。

圖1 小流域綜合治理效益評價模型

3.3 一致性檢驗

目前，大多利用計算機軟件求解層次單排序中的權重值A，為最大程度的降低評價結果受主觀因素的干擾，必須實行一致性檢驗，各參評因子的一致性指標和單項權重利用一致性檢驗法、層次單排序來確定，如表5所示。

表5 一致性指標值

由表5可知，所有參評因子的隨機一致性比率CR均符合小于0.1的要求，可見所構造的判斷矩陣符合一致性要求，可以用于下一步的權重計算。同理，與最高層相比相同層次中所有參評因子的重要度即為層次總排序，按照相同的方法計算確定總排序，如表6所示。

表6 層次總排序

同理，可以確定層次總排序的也符合一致性檢驗要求，即目標層判斷矩陣的隨機一致性比率CR=0.031<0.10，由此確定的權重W1可以用于綜合治理效益評價。

3.4 計算標準值

一般地，不同參評因子的量綱和數量級一定差異，為保證指標的精準度及減少評判誤差，必須對所有參評因子初始值實行標準化處理。設定各參評因子基準值與理想值，其中基準值作為參考標準用于既定時段內的小流域治理效益評價，理想值各期望各種措施在既定時間內所達到的最優值。根據參評專家意見和相關規范，充分考慮大栗小流域綜合治理情況合理的確標準值，如表7所示。

表7 各參評因子標準化值

3.5 結果分析

采用加權求和法全面評析大栗小流域近5a的綜合治理情況，其表達式如下：

B=A?R

(2)

式中：A為各參評因子權重；B為綜合評判子集；R為評判矩陣。根據以上運算結果，綜合評價大栗小流域2016-2020年的效益水平。為了更加直觀的反映評價結果，利用公式bi=int(100bj+0.5)將B與A進行百分制轉換，如表8所示。

表8 綜合治理效益得分

從表8可知，綜合治理項目的實施顯著提升了大栗小流域的經濟、社會和生態效益，2016-2020年小流域綜合效益得到明顯提升，為促進流域經濟發展、改善區域生態環境以及農業產業結構優化提供了強有力的保障。

4 結 論

文章以大栗小流域為例，結合小流域綜合治理實際情況，全面考慮社會、經濟、生態等因素構建了較為系統完善的效益評價體系，并對所有參評因子利用主成分分析法加以優選和歸類，從而保證了評價體系的實用性與全面性，以優選的11項獨立性好、代表性強的指標和模糊層次分析法全面評價了大栗小流域治理效益，研究成果可為流域治理方案的優化設計及其效益評價提供科學參考。