大凌河流域保護區(qū)水土流失生態(tài)風險綜合評估

王志國

(凌源市水務(wù)事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 朝陽 122500)

大凌河保護區(qū)依大凌河干流而劃建，保護區(qū)始于遼寧省喀左縣，大凌河于凌海市入渤海。保護區(qū)邊界劃定為：有堤段，以兩側(cè)大凌河大堤背水面坡腳以外20m之間所涵蓋的區(qū)域，并依據(jù)防護林帶、城鎮(zhèn)、村莊等具體情況進行調(diào)整；在無堤壩區(qū)域，以30年洪水位進行劃定，在主要支流匯入口區(qū)域，適當向外延伸[1]。大凌河保護區(qū)總面積為2652.3km2，干流全長435km，共有33個支流和排干口，流域面積2.38萬km[2]。在關(guān)注河流資源功能的同時，需要對河流生態(tài)功能進行分析，因為水土流失與河流生態(tài)影響關(guān)聯(lián)性較大[3]。當前，大凌河保護區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)比較脆弱，生態(tài)環(huán)境惡化趨勢尚未能有效遏制。主要表現(xiàn)為森林植被分布不均衡，維護生態(tài)平衡的作用較小，與此同時，一些地方土地沙化嚴重，造成當?shù)厣鷳B(tài)失衡[4]。為提高大凌河保護區(qū)內(nèi)的生態(tài)功能，需要對區(qū)域內(nèi)水土流失生態(tài)風險進行綜合評估，從而提出可行性水土保持綜合管控措施，提高保護區(qū)內(nèi)的生態(tài)功能[5]。近年來，國內(nèi)對區(qū)域內(nèi)水土流失的生態(tài)風險評估取得一些研究成果[6-16]，但評估指標體系都不系統(tǒng)、不全面，未能有效地反映區(qū)域水土流失生態(tài)的綜合風險程度。為提升大凌河保護區(qū)內(nèi)生態(tài)保護力度，加強水土保持生態(tài)功能，通過分析水土流失生態(tài)易損性，構(gòu)建水土流失生態(tài)風險評價指標體系與綜合評估模型，從而對大凌河保護區(qū)內(nèi)水土流失生態(tài)風險進行綜合評估。研究成果對大凌河保護區(qū)水土保持綜合管理具有一定指導意義。

1 水土流失生態(tài)風險綜合評估指標體系

大凌河保護區(qū)水土流失生態(tài)風險評估指標體系構(gòu)建要結(jié)合生態(tài)風險評估的理論基礎(chǔ)與原則要求。指標體系的結(jié)構(gòu)應(yīng)充分反映區(qū)域單元的自然地理、生態(tài)和經(jīng)濟社會的特征，重點考慮水土流失及生態(tài)安全的相關(guān)影響要素。根據(jù)確立水土流失生態(tài)風險評估框架模型，確定了評估要素主要包括土壤侵蝕危害性、水土保持功能重要性和水土流失生態(tài)易損性，共選取44個指標構(gòu)建水土流失生態(tài)風險綜合評估指標體系，如表1所示。

表1 水土流失生態(tài)風險評估指標體系

2 評估方法及風險評估模型

2.1 評估方法

結(jié)合構(gòu)建的綜合評估指標體系，從土壤侵蝕危害性、水土保持生態(tài)功能重要性、水土流失生態(tài)易損性3個方面，先進行單層次評價后，再進行綜合評價。土壤侵蝕危害性評價，主要借鑒中國土壤流失方程CSLE，分別計算降雨、土壤、地形、植被、水土保持措施、耕作措施侵蝕因子，計算土壤流失，判定侵蝕強度，分析水土流失危害性指數(shù)，通過建立水土保持生態(tài)重要性評價指標體系來對水土保持生態(tài)重要性進行綜合評價，分別從水源涵養(yǎng)等10個方面計算研究區(qū)水土保持生態(tài)重要性，并綜合計算評判生態(tài)重要性指數(shù)。水土流失生態(tài)易損性評價依據(jù)土地利用類型識別研究區(qū)景觀類型，通過專家打分法分別從生物多樣性、土壤質(zhì)量、主要作為抗逆性和負熵計算不同景觀類型水土流失生態(tài)易損程度，評定研究區(qū)水土流失生態(tài)易損性。

2.2 評估模型

根據(jù)風險的定義，風險度量的基本公式：

R=PD

(1)

式中，R—風險評估指數(shù)；P—風險概率；D—風險可能造成的損失指數(shù)。按照式(1)用不同指標風險進行計算：

R(x)=P(x)D(x)

(2)

在單一風險評估基礎(chǔ)上，對其風險進行綜合測算，計算公式：

R(xi)=∑P(xi)D(xi)

(3)

式中，x—評估指標；i—評估指標個數(shù)。

風險概率和影響都隨指標而變化，則這種風險是一種積分形式，計算公式為：

R(xi)=φP(x)D(x)dx

(4)

式中，φ—風險概率指數(shù)。

根據(jù)式(1)～(4)及區(qū)域水土流失生態(tài)風險評價的概念，得出區(qū)域水土流失生態(tài)風險評價的基本公式：

R′=E·Z·S

(5)

式中，R′—區(qū)域水土流失生態(tài)風險指數(shù)；E—土壤侵蝕危害性指數(shù)；Z—侵蝕危害性指數(shù)；S—水土流失生態(tài)易損性指數(shù)。在模型構(gòu)建中，考慮各個指數(shù)的權(quán)重的不同，最終得出大凌河保護區(qū)水土流失生態(tài)風險評價的框架模型為：

(6)

3 生態(tài)風險綜合評估

3.1 土壤侵蝕危害性評價

利用土壤侵蝕因子計算值，結(jié)合中國土壤流失方程CSLE對土壤侵蝕危害性評價因子進行計算，侵蝕危害程度按照土壤侵蝕分級分類標準劃分為6級，不同級別危害性指數(shù)如表2所示。

3.2 水土保持生態(tài)功能重要性指數(shù)

按照水土保持生態(tài)功能重要性指標體系，以大凌河水系內(nèi)的縣級行政區(qū)為評價單元，對各單元水土保持生態(tài)功能重要性進行計算，每個單元得分最高的一項功能該區(qū)域內(nèi)主導水土保持生態(tài)功能。計算結(jié)果見表3。

表3 典型區(qū)域水土保持生態(tài)功能重要性評價結(jié)果

大凌河保護區(qū)典型區(qū)域水土保持生態(tài)功能重要性評價結(jié)果：水土保持生態(tài)功能重要性空間分布總體為從東向西逐步遞增；東部的水土保持生態(tài)功能重要性要低于西部，東部的撫順、本溪地區(qū)由于植被較多，水土保持生態(tài)功能重要性指數(shù)相對較低，而西部的錦州和阜新地區(qū)由于植被較為稀少，且水土流失較為嚴重。因此，水土保持生態(tài)功能的重要性指數(shù)均較高。在大凌河保護區(qū)各區(qū)域內(nèi)，彰武縣的水土流失最為嚴重。因此，水土保持生態(tài)功能的重要性指數(shù)最高，達到0.68。

3.3 水土流失生態(tài)易損性評價

參照大凌河保護區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖，將區(qū)域內(nèi)主要景觀分為耕地等8種用地類型，對各類用地的水土流失易損性指數(shù)進行計算。對景觀4個指標采用專家打分法，賦值后進行標準化處理，得到水土流失易損性指數(shù)，結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，水土流失易損性指數(shù)與主要景觀類型有關(guān)。城鎮(zhèn)村及工礦用地和交通運輸?shù)氐囊讚p性指數(shù)最高，達到1.00；林地和草地由于具有較好的水土保持功能，水土流失易損性指數(shù)較低；耕地和園地等農(nóng)村用地水土流失相對較高，易損性指數(shù)要高于林地和草地。

3.4 水土流失生態(tài)風險綜合評估

采用專家打分法，綜合確定土壤侵蝕危害性、生態(tài)功能重要性、水土流失生態(tài)易損性的權(quán)重，見表5。結(jié)合水土流失生態(tài)風險綜合評估方法對大凌河保護區(qū)典型區(qū)域水土流失生態(tài)風險進行綜合評估，結(jié)果見表6。

表5 水土流失生態(tài)風險評估要素權(quán)重表

表6 典型區(qū)域水土流失生態(tài)風險綜合評估結(jié)果

由表6可以看出，大凌河流域保護區(qū)水土流失生態(tài)風險評估指數(shù)從東到西逐步遞增，凌海綜合指數(shù)最高，為0.892，達到高風險。這主要和區(qū)域水土流失生態(tài)功能重要性指數(shù)有關(guān)，即區(qū)域水土流失生態(tài)功能重要性指數(shù)越高其生態(tài)風險綜合指數(shù)越大。土壤侵蝕危害程度，其權(quán)重值為0.41。遼西的錦州和阜新地區(qū)，屬于遼寧省水土流失較為嚴重的區(qū)域，近年，雖然水土流失得到一定的治理，但其對于區(qū)域生態(tài)風險影響程度總體高于東部地區(qū)。

4 結(jié)論

(1)在建立水土保持生態(tài)功能排序指標體系時，通過分析篩選出定量和定性的指標，對指標信息進行收集和提取。建議采用特爾菲法和綜合指標法等對各水土保持功能進行排序，從而合理界定水土保持生態(tài)主導功能。

(2)為降低大凌河保護區(qū)水土流失生態(tài)風險指數(shù)，可按照“適地適樹”的原則選擇水保林種植，盡量采用鄉(xiāng)土樹種，如落葉松、刺槐等。落葉松耐干旱瘠薄，對土壤要求不高，在黏土、沙土、石礫土等土上都可生長，成為水源涵養(yǎng)林而保持水土，減少土壤流失。

(3)文中綜合指標權(quán)重，主要采用專家法進行設(shè)置，存在一定主觀性，在后續(xù)研究中，還需對其權(quán)重計算方法進行深入分析與探討。