小流域經濟-環境-社會系統協調發展評價研究

張 欣，郭建英，張鐵鋼，楊振奇

(水利部 牧區水利科學研究所，內蒙古 呼和浩特 010020)

水源和土壤使流域這一地理單元成為人類文明發育的搖籃[1]，但自工業時代以來，以經濟利益最大化為發展目標，資源掠奪式的開采以及過度的工農業活動使流域環境問題不斷顯現，反過來制約了經濟社會的發展。伴隨著不合理的社會活動的開展，水源、土壤兩大環境要素不斷被破壞，大小流域普遍出現水土流失、生態系統退化等生態環境問題，開展流域治理刻不容緩。

目前，關于可持續流域治理的研究多集中于較大流域，如黃河流域[2]、金沙江流域[3]等。相比之下，對于小流域經濟-環境-社會系統協調發展的研究較少，且缺少系統化分析。從全國來看，小流域治理成效顯著，各省、市、自治區開展重點治理的小流域多達0.7萬條[4]，而對小流域治理工程評價體系的構建并未跟進，如何對經濟-環境-社會系統的協調發展狀況進行合理的評價和度量成為當前緊迫的研究課題。內蒙古克什克騰旗大東溝小流域，是典型的受社會生產生活活動影響的區域，生態環境惡化、水土流失嚴重，已嚴重影響當地經濟的發展和人民生活質量，當地政府及水行政部門長期堅持對大東溝小流域進行治理，取得了一定成效。本研究以克什克騰旗大東溝小流域為研究對象，通過現狀調查，選取反映經濟-環境-社會協調發展的主要指標，采用主成分分析與回歸分析相結合的綜合評價方法，對大東溝小流域經濟-環境-社會系統協調發展進行評價。

1 研究區概況

大東溝小流域位于克什克騰旗的東南部，總面積720 hm2，屬中溫帶大陸性季風氣候區，冬季寒冷干旱，夏季炎熱多雨。年均氣溫3.4 ℃，無霜期110 d，年日照時數約3 100 h；年均降水量380 mm，降水集中在夏季，年均蒸發量約1 620 mm；年均風速2.4 m/s，大風日數70 d，其中沙塵暴日數大約30 d[5]。該區域土壤多為輕壤及砂壤土，有機質含量為5%～8%，土壤非常貧瘠。根據資料，2012年小流域中度以上侵蝕面積為489.9 hm2，截至2020年水土流失治理率達73%。

2 評價指標體系

大東溝小流域屬低山丘陵區，自然條件復雜，在對其生態環境及經濟社會現狀進行調查的基礎上，分別從經濟、環境和社會三方面進行綜合分析，并從中選取有代表性、全面性、整體性、科學性、可操作性、獨立性的量化指標，構建大東溝小流域經濟-環境-社會系統協調發展評價指標體系，見圖1。

圖1 大東溝小流域經濟-環境-社會系統協調發展評價指標體系

3 評價方法

本研究評價方法為主成分分析法及回歸分析法，具體計算過程如下：

(1)根據指標選取原則，選取大東溝小流域經濟發展指標以及環境改善指標。

按照方差累計貢獻率≥85%的原則，求出某指標i前m個主成分的發展水平Fi，其計算公式為

(1)

則經濟或環境系統綜合發展水平F的計算公式為

(2)

(3)協調度的計算。對經濟、環境系統的綜合發展水平進行回歸分析，得出兩者之間的擬合方程，然后將經濟、環境系統各年份的綜合發展水平值代入相應的擬合方程，得到經濟、環境系統各年份的協調值F′。評價這兩個子系統的狀態協調度U的計算公式為

(3)

式中：s2為經濟、環境系統綜合發展水平的方差。

反映經濟系統(i)與環境系統(j)間協調發展程度的靜態協調度Cs(i,j)計算公式為

Cs(i，j)=min[U(i/j)，U(j/i)]/max[U(i/j)，U(j/i)]

(4)

其中，Cs(i，j)取值(0，1]。

反映經濟、環境兩系統間協調發展程度的動態協調度Cd(t)計算公式為

(5)

式中：t為年份；T為年限；Cs(t-n)為系統在t-n時刻的靜態協調度；Cd(t)取值(0，t]。

經濟與社會系統間的協調度、環境與社會系統間的協調度計算同上。

4 經濟-環境-社會系統協調發展評價

4.1 發展水平

通過對大東溝小流域的經濟-環境-社會現狀進行調查，其各項評價指標原始數據見表1，綜合發展水平見表2。

表1 經濟-環境-社會系統協調發展評價指標原始數據

表2 經濟、環境、社會系統綜合發展水平

由表1知，大東溝小流域植被覆蓋率、水土流失治理率逐年增加，土壤侵蝕模數逐年下降，水土流失面積逐漸減少；人均產值、人均純收入以及單位面積糧食產量逐年增加，土地利用結構逐漸趨于合理；小流域內生產生活條件得到明顯改善。

由表2知，2012—2020年的經濟綜合發展水平先呈“V”形發展、后呈水平發展；2012—2020年環境綜合發展水平呈上升發展態勢，只是2020年有所下降；2012—2020年社會綜合發展水平呈起伏狀態，但整體上是呈上升趨勢。

4.2 靜態協調度評價

計算大東溝小流域經濟-環境-社會系統的靜態協調度，其結果見圖2。

圖2 經濟-環境-社會系統靜態協調度

參考已有的協調度的劃分等級[6]，定義Cs(i,j)<0.5為不協調，0.5≤Cs(i,j) <0.8為基本不協調，0.8≤Cs(i,j) <0.9為基本協調，Cs(i,j) ≥0.9為協調，對大東溝小流域經濟-環境系統、經濟-社會系統、環境-社會系統靜態協調度進行劃分，結果見表3。

表3 經濟-環境系統、經濟-社會系統、環境-社會系統靜態協調度等級

由圖2及表3可知，大東溝小流域經過9 a的水土流失綜合治理，其經濟-環境系統已由不協調逐漸發展成基本協調，但在2020年，也就是小流域水土流失治理的末期，其經濟-環境系統并沒有達到協調發展。大東溝小流域經濟-社會系統由2012年的不協調發展為2020年的基本不協調，雖其協調狀況整體上稍有好轉，但依舊較差。也就是說，經過9 a的水土流失治理，該流域的經濟發展狀況與整個小流域的社會狀況依然處于不協調的狀況。大東溝小流域環境-社會系統在小流域治理初期為不協調發展，到治理末期達到基本協調，未達到協調發展。2015年，雖采取了大規模的水土流失治理措施，但其治理效果并沒有及時顯現，因此在經濟-社會系統及環境-社會系統中，靜態協調度均出現了下降的趨勢，但是隨著治理措施的實施以及資金的投入，其協調發展狀況逐漸好轉。

4.3 動態協調度評價

大東溝小流域經濟-環境-社會系統動態協調發展曲線見圖3。由圖3可知，大東溝小流域經濟-環境-社會系統動態協調度的變化幅度在0.3～0.7，且該系統2012—2020年協調發展趨勢基本呈波動性遞增，這說明該小流域經濟-環境-社會系統正逐漸趨向于協調發展的狀態。設t2>t1，若Cd(t2)≥Cd(t1)，則表示系統一直處于協調發展的軌跡上，大東溝小流域的經濟-環境系統動態協調度從大到小依次為Cd(2020)、Cd(2018)、Cd(2015)、Cd(2012)，說該小流域經濟-環境系統處在協調發展的軌跡上；大東溝小流域經濟-社會系統的動態協調度從大到小依次為Cd(2020)、Cd(2012)、Cd(2018)、Cd(2015)，說明該小流域經濟-社會系統并未總處在協調發展的軌跡上；大東溝小流域環境-社會系統的動態協調度從大到小依次為Cd(2020)、Cd(2018)、Cd(2012)、Cd(2015)，說明該小流域環境-社會系統的動態協調度也沒有總處在協調發展的軌跡上。

圖3 經濟-環境-社會系統動態協調發展曲線

5 結 論

大東溝小流域經濟-環境-社會系統協調發展狀態，在9 a的綜合治理中呈波動性遞增趨勢，但到治理末期(2020年)也沒完全實現協調發展，這表明以大東溝小流域為代表的克什克騰旗低山丘陵區要實現生態的徹底恢復、經濟社會的協調發展，在今后的社會經濟建設以及水土流失治理工作方面仍需長期不懈的努力。