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Evaluation of sustainable development of typical small watershed in mountainous area—A case study from Sanduhe small watershed in Beijing

山区典型小流域可持续发展评价——以北京三渡河小流域为例



全 文 :* 东北林业大学优秀青年教师创新项目和“十五”国家科技攻关项目“都市重要水源区水源涵养型植被建设技术研究与示范”资助
收稿日期:2004-09-23 改回日期:2004-10-30
山区典型小流域可持续发展评价*
———以北京三渡河小流域为例
段文标 任翠梅
(东北林业大学林学院 哈尔滨 150040)
摘 要 以三渡河小流域为研究对象,提出适用的、可操作的、简化的小流域综合治理可持续发展指标体系,该指
标体系由目标层、类目指标层、项目指标层和指标变量层构成。依照从低到高次序逐层计算各项指标值,最终得出
小流域综合治理可持续发展度指标值。并对不同年度三渡河小流域可持续发展进行科学评价。
关键词 典型小流域 指标体系 可持续发展 评价
EvaluationofsustainabledevelopLentoftypicalsLalwatershedinLountainousarea—AcasestudyfroLSanduhesLal
watershedinBeijing.DUAN Wen-Biao,RENCui-Mei(SchoolofForestry,NortheastForestryUniversity,Harbin
150040,China),CJEA,2005,13(4):187~190
Abstract Anapplicable,operative,andsimplifiedindicatorsystemframeforsustainabledevelopmentofcomprehensive
managementofSanduhesmalwatershedisbroughtforward.Thisindicatorsystemiscomposedofgoallayer,categoryin-
dicatorlayer,itemindicatorlayer,andindicatorvariablelayer.Accordingtothesequencefromindicatorvariablelayer,item
indicatorlayer,categoryindicatorlayertogoallayer,everyindicatorvalueineverylayeriscalculatedout,theindicator
valueofsustainabledevelopmentdegreeofcomprehensivemanagementofsmalwatershediseventualycomputed.Sanduhe
smalwatershedsustainabledevelopmentindiferentyearsisscientificalyevaluatedandanalyzed.
Keywords Typicalsmalwatershed,Indicatorsystem,Sustainabledevelopment,Evaluation
(ReceivedSept.23,2004;revisedOct.30,2004)
以小流域为单元进行综合治理已成为当今世界各国治理水土流失的主要形式,目前小流域综合治理方式
已由单一防护型转变为综合开发、利用和保护型[1~3],而构建小流域综合治理可持续发展指标体系是实现小流
域综合治理可持续发展目标的关键[4]。本研究以北京市山区三渡河小流域为例,构建了小流域综合治理可持
续发展简化指标体系,并对其可持续发展能力进行评价,为寻求小流域综合治理有效途径提供理论依据。
1 研究区域概况与研究方法
研究区三渡河小流域位于怀柔水库上游,属渤海镇管辖,涉及怀柔镇、桥梓镇、渤海镇3镇的郭家坞、口
头、三渡河、马道峪和苇店5个行政村,小流域总面积25.08km2。该小流域为山前暖区,年均气温10~
12࠷,年降雨量差异较大,6~8月份平均降雨量为597.4mm,占全年降雨量的80%以上,且多以暴雨形式出
现,水土流失和下游淤积严重,农业生产低而不稳,水质发生污染,严重威胁着首都人民生活用水安全。该
区植被主要以人工林为主,天然植被主要有辽东栎(Quercusliaotungensis)、山杏(Prunussibirica)、酸枣
(Ziziphusspinosa)、三裂绣线菊(Spiraetrilobata)、蚂蚱腿子(Myripnoisdioica)、白草(Pennisetumflac-
cidum)、胡枝子(Lespedezabicolor)等。在三渡河小流域内设置长期固定的标准地或临时流动观测样地,调
查其水文、生态、土壤、植物等状况,并收集有关人口、资源、环境、教育、经济发展、土地利用等方面资料,将
这些数据作为指标变量实测值,将小康社会相应指标标准[5]或同期全国相应指标的平均值或同期小流域所
在县相应指标的平均值作为参照值,区分不同指标类型,按照相应公式逐一计算指标体系中指标变量的指
标值,并利用较成熟的方法计算各指标变量指标值的纠正值[6],依照项目指标层、类目指标层和目标层次
序,根据公式逐层计算各项指标值,最终得出小流域综合治理可持续发展度的指标值。根据三渡河小流域
本身特征和历史资料的可获得性,在全面参考有关小流域研究成果基础上[7~9],通过征求有关专家意见,制定
了小流域综合治理可持续发展指标体系见表1。该简化指标体系共包括17个指标变量,将其分为2种类型,
第13卷第4期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol.13 No.4
2005年10月 ChineseJournalofEco-Agriculture Oct.,2005
表1 小流域综合治理可持续发展简化指标体系
Tab.1 Simplifiedindicatorsystemofsustainabledevelopmentof
smalwatershedcomprehensivemanagement
目标层
Goallayer
类目指标层
Categoryindicatorlayer
项目指标层
Itemindicatorlayer
指标变量层
Indicatorvariablelayer
小流域综合治理
可持续发展度
(SWDSD)
社会发展能力(SDC) 物质需求度(MDD)
核心发展度(CDD)
恩 格 尔 系 数
人口密度、计划生育控制强度、人口
自然增长率、平均受教育年限
经济发展能力(EDC) 经济富强度(EWD) 人均国民生产总值、财政自给率、人均
纯收入、人均抚养系数、非农比重
资源环境承载能力(RECC) 资源丰富度(RRD)
环境容忍度(EED)
人均耕地、人均林地、土地利用率
森林覆被率、耕地灌溉率、水土流失强
度 、 水 土 流 失 治 理 度
即正指标和逆指标。其中
计划生育控制强度、平均受
教育年限、人均国民生产总
值、财政自给率、农村人均
纯收入、非农比重、人均耕
地、人均林地、土地利用率、
森林覆被率、耕地灌溉率和
水土流失治理度为正指标,
恩格尔系数、人口密度、人
口自然增长率、人均抚养系
数和水土流失强度为逆指
标。正指标值计算式为:
CiEPi/Ti (1)
逆指标值计算式为:
CiE1-(Pi-Ti)/PiETi/Pi (2)
CiE1-(Pi-Ti) (3)
表2 三渡河小流域各指标实际值、参照值、指标值与纠正值示范表
Tab.2 Paradigmtableofmeasuredvalue,referencevalue,indicatorvalueandcorrection
valueofvariousindicatorsinSanduhesmalwatershed
类目指标及计算公式
Categoryindicatorsand
calculationformula
项目指标及计算公式
Itemindicatorsand
calculationformula
指标变量及单位
Indicatorvariables
andunits
实际值(Pi)
Measured
value
参照值(Ti)
Reference
value
指标值(Ci)
Indicator
value
纠正值(Ii)
Correction
value
社 会 发 展 能 力
SDCE(MDD*CDD)1/2
物 质 需 求 度 MDD E I1
核心发展度CDDE0.5*(Iy+I5)
其中IxE I3*Iヘ 4
IyE
ヘ2
2
[min(I2i,iE2,x)+(
I2+Ix
2
)2]1/2
恩 格 尔 系 数 / %
人 口 密 度/人·km-2
计划生育控制强度/%
人 口 自 然 增 长 率/‰
平 均 受 教 育 年 限/
P1
P2
P3
P4
P5
T1
T2
T3
T4
T5
C1
C2
C3
C4
C5
I1
I2
I3
I4
I5
经 济 发 展 能 力
EDCEEWD
经 济 富 强 度
EWDE14
[(I6*I7)1
/2+I8+I9+I10]
人均国民生产总值/美元·人-1
财 政 自 给 率 / %
农村人均纯收入/元·人-1
人均抚养系数/人·人-1
非 农 比 重 / %
P6
P7
P8
P9
P10
T6
T7
T8
T9
T10
C6
C7
C8
C9
C10
I6
I7
I8
I9
I10
资源环境承载能力
RECCE(RRD*EED)1/2
资源丰富度RRDE13
(I11+I12+I13)
环 境 容 忍 度
EEDE13
[I14+I15+(I16*I17)1
/2]
人均 耕 地/hm2·人-1
人均 林 地/hm2·人-1
土 地 利 用 率 / %
森 林 覆 被 率 / %
耕 地 灌 溉 率 / %
水土流失强度/t·km-2· -1
水 土 流 失 治 理 度/%
P11
P12
P13
P14
P15
P16
P17
T11
T12
T13
T14
T15
T16
T17
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
I11
I12
I13
I14
I15
I16
I17
式中,Ci为指标值,Pi为实际值,Ti为参照值。恩格尔系数、人口密度、人均抚养系数和水土流失强度的指
标值用式(2)计算,人口自然增长率用式(3)计算。各指标实际值、参照值、指标值与纠正值示范表见表2。
采用非线性化方程纠正指标变量的指标值[6]。根据表3中各指标的纠正值,用表2中相应公式分别计算各
项目指标值并根据各项目指标值分别计算各类目指标值,最后利用公式SWDSDE
3
SDC*EDC*ヘ RECC
计算小流域综合治理可持续发展度(SWDSD),其计算结果见表4。
188 中 国 生 态 农 业 学 报 第13卷
表3 不同年度三渡河小流域各指标实际值、参照值、指标值与纠正值比较
Tab.3 Measuredvalue,referencevalue,indicatorvalueandcorrectionvalueofvarious
indicatorsinSanduhesmalwatershedindiferentyears
类目指标
Category
indicators
项目指标
Item
indicators
指标变量
Indicatorvariables
实际值(Pi)
Measuredvalue
参照值(Ti)
Referencevalue
指标值(Ci)
Indicatorvalue
纠正值(Ii)
Correctionvalue
年份Years
1997 2000 1997 2000 1997 2000 1997 2000
社会发展能力 物质需求度 恩 格 尔 系 数 / % 67.30 31.50 50.00 50.00 0.743 1.587 0.548 0.784
核心发展度 人 口 密 度 / 人 ·km-2 234.00 203.00 294.00 133.00 1.256 0.655 0.761 0.798
计 划 生 育 控 制 强 度/% 98.44 100.00 100.00 100.00 0.984 1.000 0.694 0.700
人 口 自 然 增 长 率 / ‰ 3.43 -4.53 0.00 0.00 0.9661.00450.688 0.702
平 均 受 教 育 年 限 / 7.74 8.201 9.00 9.00 0.860 0.911 0.637 0.637
经济发展能力 经济富强度 人均国民生产总值/美元·人-1 1120.40 1642.72 800.00 800.00 1.400 2.053 0.781 0.824
财 政 自 给 率 / % 92.25 30.38 100.00 100.00 0.923 0.304 0.669 0.000
农村人均纯收入/元·人-1 2697.00 3706.20 1100.00 1100.00 2.452 3.369 0.837 0.855
人 均 抚 养 系 数/人·人-1 2.35 2.149 2.35 2.084 1.414 0.970 0.782 0.618
非 农 比 重 / % 65.00 67.52 65.00 76.07 0.775 0.888 0.577 0.755
资源环境承载能力 资源丰富度 人 均 耕 地 /hm2· 人-1 0.047 0.0752 0.08 0.08 0.588 0.940 0.335 0.577
人 均 林 地 /hm2· 人-1 0.188 0.2954 0.213 0.24610.883 1.200 0.650 0.706
土 地 利 用 率 / % 95.60 95.80 100.00 100.00 0.956 0.958 0.684 0.696
环境容忍度 森 林 覆 被 率 / % 44.00 60.00 50.00 50.00 0.880 1.200 0.648 0.707
耕 地 灌 溉 率 / % 81.60 79.50 100.00 100.00 0.816 0.795 0.609 0.683
水土流失强度/t·km-2· -1 800.00 482.78 500.00 500.00 0.625 1.036 0.399 0.732
水 土 流 失 治 理 度 / % 78.54 83.80 100.00 100.00 0.785 0.838 0.585 0.658
2 结果与分析
根据三渡河
小流域综合治理
可持续发展简化
指标体系,利用2
个年度三渡河小
流域和其所在县
的有关资料进行
统计和计算,得出
1997和2000年小
流域可持续发展
表4 不同年度三渡河小流域目标、类目指标与项目指标评分值
Tab.4 Scorevalueofgoal,categoryindicatoranditemindicatorinSanduhesmalwatershedindiferentyears
目 标
Goal
目标评分值
Scorevalue
ofgoal
年份Years
1997 2000
类目指标
Categoryindicators
类目指标评分值
Scorevalueof
categoryindicator
年份Years
1997 2000
项目指标
Itemindicator
项目指标评分值
Scorevalueof
categoryindicator
年份Years
1997 2000
小流域综合治理 0.631 0.651 社 会 发 展 能 力 0.607 0.731 物质需求度 0.548 0.784
可持续发展度 核心发展度 0.673 0.682
经 济 发 展 能 力 0.730 0.557 经济富强度 0.730 0.557
资源环境承载能力 0.568 0.677 资源丰富度 0.556 0.660
环境容忍度 0.580 0.695
能力的定量评价结果(见表4)。当CiE1(iE1,2,⋯,17)时,小流域综合治理可持续发展度SWDSD 为
0.700,可认为当SWDSD≥0.700时小流域综合治理即进入可持续发展状态,而1997和2000年三渡河小
流域可持续发展度分别为0.631和0.651,尚处于不可持续发展状态,因其可持续发展度逐年提高,说明经
综合治理后其可持续发展能力得到增强。
按指标变量层、项目指标层、类目指标层和目标层的顺序,根据指标变量的指标纠正值、项目指标评分
值以及类目指标评分值的大小,逐层判断较低层次对本层次的影响,最后决定制约某年度小流域综合治理
可持续发展度的主要指标。由表3和表4可知,社会发展能力和资源环境承载能力是影响1997年三渡河小
流域可持续发展度的2个主要因素。恩格尔系数是影响物质需求度的指标,物质需求度是影响社会发展能
力的主要因素,人均耕地和人均林地是影响资源丰富度的主要指标,资源丰富度是影响资源环境承载能力
的主要因素,故可认为恩格尔系数、人均耕地和人均林地是影响1997年可持续发展度的3个主要指标。经
济发展能力和资源环境承载能力是影响2000年三渡河小流域可持续发展度的2个主要因素。财政自给率
和人均抚养系数是影响2000年经济富强度的2个主要指标,人均耕地和土地利用率是影响资源丰富度的主
第4期 段文标等:山区典型小流域可持续发展评价 189
要指标,故财政自给率、人均抚养系数、人均耕地和土地利用率是影响2000年可持续发展度的4个主要指
标。2000年三渡河小流域综合治理可持续发展度比1997年提高3.17%;其主要原因是社会发展能力和资
源环境承载能力增加补偿了经济发展能力下降的负面影响。社会发展能力的提高是物质需求度和核心发
展度增加的结果,资源环境承载能力的增大是资源丰富度和环境容忍度增加的结果。2000年小流域恩格尔
系数低于1997年,其原因是由于物质需求度增大。人口密度降低是2000年小流域核心发展度提高的主要
原因,人均耕地、人均林地和土地利用率的增大是资源丰富度增加的原因,森林覆被率、耕地灌溉率和水土
流失治理度的增加以及水土流失强度的减少是环境容忍度提高的主要原因,财政自给率降低是经济发展能
力下降的主要原因。故小流域可持续发展度增大的根本原因最终归结为恩格尔系数减小,人口密度和水土
流失强度降低,人均耕地、人均林地和土地利用率增大以及森林覆被率、耕地灌溉率和水土流失治理度增
加。财政自给率下降是制约小流域可持续发展度增加的主要因素。
3 小 结
三渡河小流域1997年和2000年可持续发展度分别为0.631和0.651,尚处于不可持续发展状态,但其
可持续发展度逐年增大,说明经综合治理后其可持续发展能力和水平已得到提高。社会发展能力和资源环
境承载能力是影响1997年三渡河小流域可持续发展度的2个主要因素,恩格尔系数、人均耕地和人均林地
是影响该年小流域可持续发展度的3个主要指标。经济发展能力和资源环境承载能力是影响2000年小流
域可持续发展度的2个主要因素,财政自给率、人均抚养系数、人均耕地和土地利用率是影响该年小流域可
持续发展度的4个主要指标。资源环境承载能力是影响1997年和2000年小流域可持续发展度的共同因
素。三渡河小流域综合治理可持续发展度2000年比1997年提高3.17%,其原因在于社会发展能力和资源
环境承载能力的增加。
参 考 文 献
1 曹利军,王华东.可持续发展评价指标体系建立原理与方法研究.环境科学学报,1998,18(5):526~532
2 刘传祥,乘继成,李 琦.可持续发展的基本理论分析.中国人口资源与环境,1996,6(2):3~7
3 刘求实,沈 红.区域可持续发展指标体系与评价方法研究.中国人口资源与环境,1997,7(4):60~64
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5 吴寒光.我国小康生活水平的测量尺度与标准.中国人口资源与环境,1995,5(2):57~60
6 孙玉军.可持续发展林业的理论与方法.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1996
7 王礼先.小流域综合治理效益的评价方法与指标.人民黄河,1987(4):50~52
8 王礼先.流域管理学.北京:中国林业出版社,1999
9 王礼先.水土保持学.北京:中国林业出版社,1997
190 中 国 生 态 农 业 学 报 第13卷