基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)的青島市水土流失易發(fā)區(qū)評價指標(biāo)體系研究

孫 琳，徐佳佳，李昌研，徐曉飛

(1.青島市水利勘測設(shè)計研究院有限公司，山東 青島 266071； 2.青島市水務(wù)管理局，山東 青島 266071； 3.青島市嶗山區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 青島 266061)

1 研究背景

青島市地處山東半島東南部沿海、膠東半島東部，瀕臨黃海，為海濱丘陵城市，地勢東高西低、南北兩側(cè)隆起、中間低凹，地形以山地、平原、洼地為主，其面積分別約占總面積的15.5%、37.7%、21.7%。根據(jù)青島市2015年遙感普查結(jié)果，全市有輕度以上水土流失面積1 274 km2，約占全市總面積的11.3%。

在《全國水土保持區(qū)劃(試行)》中，國家層面已經(jīng)將青島市全部行政區(qū)域以區(qū)市(縣級行政區(qū)域，下同)為單位劃入“膠東半島丘陵蓄水保土區(qū)”；在《山東省水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》中，結(jié)合全國區(qū)劃成果和山東省地形特點(diǎn)，將青島市全部行政區(qū)域以區(qū)市為單位劃入“山丘區(qū)”。從全國、省級劃分情況來看，根據(jù)水保法的相關(guān)要求，青島市境內(nèi)全部生產(chǎn)建設(shè)項目開展水土保持方案編制有明確的法律支撐。但是基層水行政監(jiān)督管理部門在具體執(zhí)法過程中發(fā)現(xiàn)，一些生產(chǎn)建設(shè)單位對水土保持專業(yè)法律法規(guī)不了解，對位于平原區(qū)的生產(chǎn)建設(shè)項目是否需要編制水土保持方案存在異議，增加了基層執(zhí)法的工作難度。修訂后的水保法賦予了水土保持規(guī)劃法律層面的權(quán)力，同時第二十五條規(guī)定“在山區(qū)、丘陵區(qū)、風(fēng)沙區(qū)以及水土保持規(guī)劃確定的容易發(fā)生水土流失的其他區(qū)域開辦可能造成水土流失的生產(chǎn)建設(shè)項目，生產(chǎn)建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)編制水土保持方案”。因此，青島市在市級水土保持規(guī)劃編制的過程中，充分考慮基層執(zhí)法需求，以更細(xì)致的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道為行政單元對“容易發(fā)生水土流失的其他區(qū)域”進(jìn)行了劃分和確定。本研究采用改進(jìn)的層次分析法建立評價指標(biāo)體系模型，對劃入水土流失易發(fā)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和探討。

2 研究方法、過程與結(jié)論

2.1 研究方法

在《青島市水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》中，將除劃入青島市級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)全部劃入青島市水土流失易發(fā)區(qū)，其面積占全市土地總面積的54.9%，主要分布在中部平原洼地和城市建成區(qū)內(nèi)。

結(jié)合青島市實際情況，打破以往定性為主、定量為輔的原則，采用改進(jìn)的層次分析法(AHP法)，在充分考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)行政單元級別能采集到的自然和經(jīng)濟(jì)社會數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地確定評價指標(biāo)，構(gòu)建青島市水土流失易發(fā)區(qū)評價指標(biāo)體系模型，采用改進(jìn)的9標(biāo)度法確定指標(biāo)權(quán)重，對各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，并將其劃分為Ⅰ～Ⅴ級進(jìn)行賦分，最終根據(jù)綜合評價等級分析評價水土流失易發(fā)性。

2.2 指標(biāo)確定

江蘇、江西等省份開展過通過建立評價模型對水土流失易發(fā)區(qū)劃分成果的合理性進(jìn)行探討的研究[1-2]，但這些研究均是基于縣級行政單元進(jìn)行評價的，對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)行政級別的研究尚無先例可循。本次針對青島市水土流失易發(fā)區(qū)的研究，在充分調(diào)研、收集相關(guān)研究成果和鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)資料的基礎(chǔ)上，篩選適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的評價指標(biāo)，保證選取指標(biāo)具有科學(xué)性、系統(tǒng)性和合理性，并考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取的可操作性、可比性和民眾可接受程度。

水土流失的誘因有自然因素和社會因素。

(1)自然因素指標(biāo)確定。降雨、坡度、坡長、植被覆蓋度、土壤物理化學(xué)性質(zhì)等是主要的自然因素影響因子。在青島市水土保持規(guī)劃開展過程中，采用資源三號衛(wèi)星數(shù)字遙感影像作為原始解譯圖件，輔助高分二號衛(wèi)星影像，利用“3S”技術(shù)對全市水土流失現(xiàn)狀進(jìn)行了遙感解譯普查。將鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的行政邊界信息與通過數(shù)字地形模型(DTM)獲得的高程、坡度、坡長和溝谷密度信息，通過不同光譜獲得的植被覆蓋度和土地利用類型信息，以及全市歷年平均年降水量分布等信息進(jìn)行疊加計算，獲得以鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)為單元的各項自然因素數(shù)據(jù)。考慮微地形變化對水土流失強(qiáng)度的直接影響，以及土壤可蝕性和土壤侵蝕模數(shù)的綜合影響，最終選取平均坡度、土壤可蝕性K值和土壤侵蝕模數(shù)作為自然因素的3項評價指標(biāo)。

(2)社會因素指標(biāo)確定。經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展帶來的大規(guī)模開發(fā)建設(shè)活動是加劇水土流失的決定性因素，城鎮(zhèn)化進(jìn)程越快、建設(shè)用地比例越高、人口越密集、經(jīng)濟(jì)社會越發(fā)達(dá)，人為活動對原有地表破壞的程度就越嚴(yán)重。社會因素指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一般只能通過官方發(fā)布的經(jīng)濟(jì)社會統(tǒng)計信息取得，與自然因素相比，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級別的經(jīng)濟(jì)社會資料收集獲取難度較大。參考各省份研究成果中選取的社會因素指標(biāo)，結(jié)合青島當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)(街道)經(jīng)濟(jì)社會數(shù)據(jù)采集的實際情況，最終選取國民生產(chǎn)總值(GDP)、建設(shè)用地比例和人口密度作為社會因素的3項評價指標(biāo)。

2.3 評價體系建立

在綜合考慮自然和社會因素對水土流失影響的基礎(chǔ)上，采用層次分析法構(gòu)建青島市水土流失易發(fā)區(qū)評價指標(biāo)體系模型，最終提出包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層的模型構(gòu)架(見表1)。

表1 青島市水土流失易發(fā)區(qū)評價指標(biāo)體系構(gòu)架

2.4 指標(biāo)權(quán)重的確定

傳統(tǒng)的AHP方法在構(gòu)建判斷矩陣時，采用1～9比率標(biāo)度，判斷矩陣的一致性需要重復(fù)計算進(jìn)行驗證，本次研究借鑒劉洋等[3]對傳統(tǒng)9標(biāo)度法的改進(jìn)成果，采用改進(jìn)后的標(biāo)度定義和更新的隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值，對各指標(biāo)層指標(biāo)通過征求專家意見的方式進(jìn)行兩兩判斷，最終計算獲得滿足一致性要求的判斷矩陣，具體見表2。

表2 指標(biāo)層判斷矩陣

2.5 量化分級

由于指標(biāo)層各個指標(biāo)的量綱、數(shù)據(jù)性質(zhì)等均不相同，需要進(jìn)行歸一化處理。參考劉康等[4]的研究成果，結(jié)合青島市當(dāng)?shù)厮亮魇ё匀缓蜕鐣绊懸蛩氐膶嶋H情況，將各指標(biāo)劃分為Ⅰ～Ⅴ級，并對各等級進(jìn)行賦分，具體見表3。

表3 青島市水土流失易發(fā)區(qū)綜合評價指標(biāo)量化賦分

2.6 綜合評價

青島市水土流失易發(fā)區(qū)劃分的綜合評價采用加權(quán)求和的方法進(jìn)行，綜合評價公式為

式中：S為指標(biāo)綜合評價得分；Wi為各指標(biāo)權(quán)重；Fi為各指標(biāo)分值。

參考吳穎超等[5]對江蘇省水土流失易發(fā)區(qū)的研究成果，結(jié)合青島市實際情況，將最終的評價結(jié)果劃分為5個等級，綜合評價等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

4 綜合評價等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.7 評價結(jié)論

經(jīng)計算，青島市被劃入水土流失易發(fā)區(qū)的58個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)評價單元綜合評價打分在3.71～8.27之間，平均綜合得分為5.85分，其中萊西市夏格莊鎮(zhèn)綜合得分最低，為3.71分，黃島區(qū)辛安街道綜合得分最高，為8.27分。根據(jù)各評價單元的綜合得分可以看出，除最高值和最低值之外，青島市水土流失易發(fā)區(qū)的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)均為Ⅲ級和Ⅳ級，其中Ⅲ級的最多。根據(jù)青島市水土流失易發(fā)區(qū)綜合評價等級，Ⅲ級和Ⅳ級為在現(xiàn)有條件下或者可預(yù)見的未來若存在一定的或較大的自然或人為擾動，則容易或較易發(fā)生水土流失。

3 分析與討論

本研究從青島市水土流失和監(jiān)督管理的實際情況出發(fā)，建立青島市水土流失易發(fā)區(qū)評價指標(biāo)體系模型，通過改進(jìn)的層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，利用多級加權(quán)求和的方法，最終評價各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的水土流失易發(fā)等級，為《青島市水土保持規(guī)劃(2016—2020年)》中被劃入水土流失易發(fā)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的確定提供了有力的技術(shù)支撐。

本研究對以鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)為評價單元的水土流失易發(fā)區(qū)研究提供了一種操作性較強(qiáng)的量化評價手段，為同類城市開展水土流失易發(fā)區(qū)研究提供了可借鑒的經(jīng)驗，未來應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合“3S”技術(shù)與水土保持規(guī)劃同期開展水土流失易發(fā)區(qū)的研究。但是，本研究在指標(biāo)層指標(biāo)選取時，受到鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政單元基礎(chǔ)資料收集困難等現(xiàn)實條件的影響，對某些社會因素和自然因素因子未能全面考慮；在各個指標(biāo)的等級劃分方面，因未有本地區(qū)同類研究的先例，主要參考江蘇省、陜西省、太湖流域[6]等的研究成果，等級劃分的準(zhǔn)確性有待論證，未來還需要進(jìn)一步研究。