小流域综合治理模式及效益评价研究

［摘要］为检验伊犁阿勒玛勒小流域治理模式可靠性,根据该流域实际情况,采用层次分析法,建立评价指标体系,并为各项指标分配权重,引入模糊评价法,对综合治理模式实施效果进行评价。结果表明,当前针对该流域制定的上游、中游、下游治理模式,能够较为显著地改善生态效益,同时将社会效益和经济效益提升至优秀等级。

［关键词］小流域；综合治理模式；效益评价

新疆水土流失问题的治理是该地区长久规划建设的重要内容之一,尤其是小流域周围遭受侵蚀较为严重[1]。其中,比较有代表性的流域为伊犁阿勒玛勒小流域,该流域覆盖面积较大,位于低山丘陵地区,水土流失情况严重,如何制定科学治理方案,成为了新疆水土流失治理工作开展的首要解决问题[2-3]。为了改善该流域水土流失问题,我国提出了很多综合治理模式,本文对部分治理模式在此地区应用可行性进行探究,通过对治理模式的效益进行评价,从而为该新疆小流域综合治理工作的开展提供指导性参考意见。

1伊犁阿勒玛勒小流域概况

阿勒玛勒小流域位于巩乃斯河谷的中部地带,南部地势偏高,北部地势偏低,流域总面积大约63m2。其中,下游地区为平原区,常年遭受洪水冲击形成冲洪级扇土质,坡度在5%以下；中游地区为丘陵区和低山区,较下游地区坡度高5%左右,最高坡度10%,最低坡度5%；上游地区为水源涵养区,最高坡度为30%。该流域所在地区遭受水力侵蚀强度较大,地表沉积着较多松散物,影响了小流域物理环境,并且该地区大面积开荒,地表面植被覆盖率下降。降雨季节的到来,容易受暴雨的影响,发生泥石流、滑坡等自然灾害。据统计,该流域遭受侵蚀最为严重的地区,土壤侵蚀模数超过了4000t/（km2·a）。为了改善该流域侵蚀问题,于2010年~2020年开始加强对该流域的治理,并为其配备了可行性较高的优化治理模式。

2伊犁阿勒玛勒小流域综合治理模式

2.1流域上游治理模式

该地区上游以低山草地覆盖为主,遭受暴雨等自然因素的影响而引发水土流失问题较轻。由于此区域符合放牧环境需求,所以成为放牧主要区域,导致草场逐渐退化,引发水土流失问题[4]。针对此问题,采用草场围栏封育方法进行治理。按照草场退化情况不同,划分监管区域、封禁区域。其中,监管区域允许放牧动物和人群通行,但是通过加强管理,避免动物啃食区域内的绿植。封禁区域不允许放牧人员及动物通行,作为重点绿化区域,并设立“禁止通行”警示牌。

2.2流域中游坡面及沟道治理模式

关于中游坡面流域的治理,主要采取修水平沟、加大绿植种植面积等方式,在坡地上沿处实施,并配备渠系灌溉设施,在此处修建灌溉工程,将自然环境冲击下来的水资源引入河道,解决泥石流等问题的同时,实现水资源的充分利用[5]。例如,储备此类水资源,根据林木生长需求进行补充灌溉。关于沟道的治理,通过修建谷坊来提高沟底基点,尽可能避免沟底遭受侵蚀,采用浆砌石工艺在边坡位置修建护岸,使得沟道问题得以有效治理。其中,修筑谷坊沿着地表面向下的清基深度大约0.5m,地表面以上高度大约1.0m,背水坡、迎水坡分别为1∶0.8、1∶0.2。

2.3流域下游治理模式

对于流域下游的治理,根据该区域地势平缓特点,以扩大绿植种植面积为主,在流域周边撒播草籽,从而起到水土保持作用。其中,以绿植遭受破坏最为严重的地区作为重点监护区域,设立警示牌,禁止牧民在此处放牧[6]。为了尽可能减少人力资源的耗费,选择比较容易适应该流域环境生长的植被作为种植对象,例如苜蓿。在其周边修建水平沟,任其自然生长。

3综合治理效益评价模型的构建

采用层次分析法,将效益评价对象拆分为3个层次,分别为指标层、准则层、目标层。通过构建判断矩阵,对各个层次的指标采取归一化处理。而后,以实地勘察资料中的数据作为依据,对每一个指标实际值进行标准化处理。最后,建立模糊数学关系。沿着最底层向上逐一评价,直至得到目标层效益评价结果。

3.1评价指标的选取及评价层次结构的构建

通过查阅小流域2010年、2020年相关工程修建、水土保持效果、流域自然灾害状况等资料,选择劳动力利用率（记为M1）、土地生产率（记为M5）、人均产粮（记为M3）、土壤侵蚀模数（记为M7）、人均纯收入（记为M4）、林草覆盖率（记为M8）、人均基本农田（记为M2）、治理程度（记为M9）、劳动生产率（记为M6）作为评价指标,布设指标层。位于其上方,布设准则层,选择社会效益、经济效益、生态效益作为准则层指标,分别记为C1、C2、C3。关于小流域的综合治理效益设定为目标层指标,记为A。评价层次结构见图1。

3.2权重值

3.2.1判断矩阵的构建本研究采用层次分析法,建立表1、表2、表3、表4判断矩阵,确定效益评价权重,得到单层排序结果。3.2.2一致性检验关于一致性的判断,主要涉及4项数据,分别是平均一致性指标（RI）、随机一致性比率（CR）、一致性指标（CI）、最大特征根（max）,结果见表5。表5中,各个矩阵一致性检验结果中,CR结果均小于0.1,通过检验。3.2.3评价指标权重排序经过前文计算可知,评价体系中单层次排序正确,由此推算各项指标的总权重排序情况,结果见表6。表6中,计算CI结果为0.038,该数值小于0.1,通过检验。因此,表6中的排序结果是正确的。

3.3模糊综合评价

依据模糊综合评价理论,构建以下评价方程：（1）式中：R代表评价因素对应的评价矩阵；A代表权重分配数值；B代表判决子集,也就是评价结果；“·”代表模糊算子。分别对各项评价指标采取标准化处理,按照指标类别不同,采用不同类型函数进行处理。其中,大部分指标均选择半梯形标准化方法,仅有土壤侵蚀模数指标不同,选择降半梯形标准化方法作为处理手段。

4评价模型应用分析

采用模糊综合评价法,逐层对各项指标的治理效益进行打分,利用公式（1）计算中间层效益情况,即生态、经济、社会3个方面的治理效益,根据指标打分情况、权重分配情况计算结果,得到B1、B2、B3,而后计算综合经济效益,B=A·R（0.624,0.773）。为了更加直观地分析结果,将结果换算为百分制（结果见表7）,换算公式如下：（2）另外,将评价结果划分为4个等级：1级,优秀,分值区间80分～100分；2级,良好,分值区间70分～79分；3级,中等,分值区间60分～69分；4级,差,分值区间59分及以下。评价结果见表7。表7中,经过多年开展小流域治理工作,有效改善了流域的生态环境,提升了经济效益和社会效益。其中,生态效益改善幅度最大。

5结语

小流域综合治理问题是改善生态环境,为地区创造经济效益和社会效益的重要工作。由于地理环境和治理问题存在一定差异,所以治理策略侧重点不同,在评价时需要体现侧重点。本文以伊犁阿勒玛勒小流域为例,采用层次分析法设计综合治理指标评价体系,合理分配权重。应用模糊综合评价法,逐层评价并且计算。评价结果显示,该流域经过多年的治理,综合效益改善显著。

参考文献

[1]杨恒,刘永强.基于PP-云模型的河道治理工程效益评价研究[J].水利水电技术,2020,559（5）:121-128.

[2]符素华,张志兰,蒋光毅,等.三峡库区水土流失综合治理优先小流域识别方法[J].水土保持学报,2020,168（3）:81-85,199.

[3]侯贻菊,李倩,崔迎春,等.喀斯特区石漠化治理对土壤水分-物理性状的影响——以黔中杠寨小流域为例[J].中南林业科技大学学报,2020,227（5）:116-132.

[4]李化萍.生态清洁型小流域综合治理效益评价研究[J].黑龙江水利科技,2019（5）:241-244.

[5]高清震.庄河市桂云花乡头道岭小流域综合治理效益评价[J].黑龙江水利科技,2020,48（5）:206-210.

[6]黄艳霞,梁志鑫,王玉杰,等.广西西林县非石质山区小流域水土保持综合治理效益评价[J].人民珠江,2019,40（9）:56-61,86.

作者：彭涛 单位：伊犁水文勘测局