全 文 ：林业科学研究 2005, 18( 2) : 153~ 157
Forest Research
文章编号: 10011498( 2005) 02015305
北京山区石匣小流域生态可持续发展评价
赵云杰1 , 徐 伟2 , 朱国平2 , 齐 实2* , 王 宁3
( 1 北京林业大学成人教育学院,北京 100083; 2 北京林业大学水土保持学院,北京 100083;
3 新疆农业大学,新疆 乌鲁木齐 830052)
摘要 :以石匣小流域为研究对象, 选取植被覆盖度、水土流失强度、土地利用率、治理度、人均收入与当地平均水平的
比值等 5个指标, 采用模糊综合评价计算评价指标值, 根据可持续发展指标临界值所确定的不同阶段的划分标准,
得出评价结果。结果表明: 1991 年石匣小流域属于不可持续发展阶段; 1999年该流域属于一般可持续发展阶段。
关键词:小流域; 可持续发展;评价指标 北京山区.
中图分类号: S728 文献标识码: A
收稿日期: 20031112
基金项目: 北京市科委 北京市山区小流域治理及可持续发展示范研究 项目资助( 952650100)
作者简介: 赵云杰( 1968 ! ) ,男,山东潍坊人,讲师
* 通迅作者:齐实( 1964 ! ) ,男,陕西西安人,副教授,主要研究方向:水土保持、森林水文、生态设计.
Assessment on Ecological Sustainable Development of Shixian
Small Watershed in the Mountainous Area of Beijing
ZHAO Yunj ie1 , XU Wei 2 , ZHU Guoping 2 , QI Shi2 , WANGNing 3
( 1. School of Adult Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2. College of Soil and Water Conservat ion, Beijing Forestry
University, Beijing 100083, China; 3. Xinjiang Agriculture University, Urumq, 830052, Xinjiang, China)
Abstract: Taking Shixia watershed as the research object, the vegetation coverage, intensity of soil and water erosion, land use
ratio, control degree, the ratio of income per capita and local average were used to calculate the evaluat ion index value by fuzzy
comprehensive evaluation method. Base on the standards established according to critical value of sustainable development index,
some conclusions were got. The results showed that Shixia watershed belonged to unsustainable development stage in 1991 and
sustainable development stage in 1999.
Key words: small watershed; sustainable development; evaluation index mountainous area of Beijing
当前我国面临着水土流失愈趋加剧、水土资源
愈趋短缺、生态环境恶化, 人口增长的态势, 要实现
现代化的宏伟目标, 有必要从可持续发展的高度对
水土保持重新认识, 进行水土保持可持续发展研究,
谋求具有中国特色的可持续发展的水土保持道
路[ 1]。石匣小流域位于密云水库东北, 地貌类型为
土石浅山丘陵区, 座落在密云水库一级保护区范围
内,其水土保持治理的成效除对该保护区在涵养水
源、保持水土、调洪削峰、减少淤积和泥沙入库等方
面具有重要意义外, 还将为同类型区的治理提供理
论依据和实际样板。因此, 结合石匣小流域几年来
取得的治理成果, 运用科学的方法对该流域从水土
流失治理效益角度进行的可持续发展评价也就具有
很重要的意义。
1 研究区概况
石匣小流域位于北京市密云县密云水库的东北
方向,地理坐标为 117∀01#~ 117∀07# E 和 42∀32#~ 42∀
38# N,按水系划分属潮河下游。该流域为暖温带季
风气候, 多年平均降水量为 6618 mm, 80 %集中在
6 ! 9月份。冬天干燥寒冷, 夏天炎热, 雨量集中, 春
季多风干旱,秋季天高气爽。流域 1月份平均气温
- 66 ∃ , 7 月份平均气温 253 ∃ , 年日照时数
2 813 h,无霜期为 176 d,年蒸发量为 1 840 mm,最大
冻土深为 65 cm。地形属燕山山脉,为土石浅山丘陵
区,地势北高南低, 沟壑密度为 02 km%km- 2。土壤
类型为洪积冲积物母质上发育的褐土, 质地为轻壤,
土层深厚。该流域北部的植被以杂草灌木丛为主,
覆盖度为 80 %。丘陵地带存在的植被多为人工的
刺槐( Robina p seudoacacia Linn)、油松( Pinus tabulae
formis Carr)林及经济林等。
该流域行政隶属于密云县高岭乡, 包括白河涧、
瑶亭、芹菜岭、东关、石匣、四合、栗榛寨、大屯 8个行
政村。据 1991年统计:全流域有人口 9 987人,劳动
力4 790个,耕地 56507 hm2 , 人均耕地 0057 hm2 ,
粮食平均每公顷产量为 5 985 kg, 人均占有粮食
3447 kg。1991年全流域农业总产值 8646万元, 其
中农业为 4192 万元, 林业为 1123 万元, 牧业为
3331万元, 人均纯收入为 358元。
该流域总面积为 33 km2 , 其中水土流失面积
3222 km2 ,占总面积的 977 %, 侵蚀模数 2 500 t%
km
- 2%a- 1 ( 1991年)。其中,微度侵蚀 1 2413 hm2 ,轻
度侵蚀 3940 hm2 , 中度侵蚀 4207 hm2 , 强度侵蚀
7046 hm2 , 极强度侵蚀 4325 hm2 , 剧烈侵蚀 289
hm
2。水土流失类型主要为面蚀和沟蚀两种。流域
内共有流域面积为 005 km2 以上的沟道 164 条, 沟
道总面积为 691 hm2。从 1991年开始, 石匣小流域
综合治理在概念上提出了 建设小生态单元 的基
本观点,采用了以保护水资源为主的土地资源开发
模式和以高效利用水资源为主的节水工程模式。到
1999年为止,基本完成了小流域的综合治理, 形成了
由沟坡防治体系、分水岭防治体系和沟谷防治体系
组成的小流域土地资源开发综合治理体系, 其技术
体系包括沟坡道路建设工程、人畜饮水与果园节水
灌溉工程、土地整治工程、沟坡果园建设工程、粮经
丰产工程和沟坡林业建设工程, 石匣小流域综合治
理前后土地利用结构变化见表 1。
表1 石匣小流域综合治理前后土地利用结构变化
土地利用 治理前(1991年)面积hm2 比例%
治理后( 1999年)
面积hm2 比例%
农业用地 76380 2316 37860 1148
林业用地 1 45093 4400 2 66513 8082
牧业用地 78053 2367 9867 299
水域 3680 112 3053 093
居民点及交通用地 26567 806 12467 378
(合计) 3 29773 10000 3 29773 10000
2 评价原则
主要有以下原则[ 2~ 4]
( 1)层次性原则。可持续发展指标体系主要是
为各级政府的决策提供可靠的信息, 衡量社会的发
展行为与发展状况是否具有可持续发展, 应在不同
层次上有不同的指标体系。
( 2)相关性原则。可持续发展实质上要求在任
何一个时期,人群的生活质量或福利水平、经济的发
展水平或自然资源的消耗水平、环境质量和环境承
载状况以及人类的社会组织形式之间具有协调状
态,因此,可持续发展指标体系中的任何指标必须建
立起与其它指标之间的内在联系。
( 3)简明性原则。指标必须经过加工和处理使
之能够简单、明了和明确地反映问题。
( 4)科学性原则。指标体系的设置、构成、层次
要建立在客观、合理、科学的基础上, 有利于对可持
续发展进行动态监测与分析研究, 使信息输出系统
能客观真实地反映其发展过程变化与系统输出功
能。
( 5)系统性原则。能综合反映可持续发展各个
方面和变化趋势。
( 6)可操作性原则。指标应简明、准确、代表性
强,既要容易获取,又要有可比性。
3 评价方法
31 指标原则与量纲化
311 评价指标的选择 石匣小流域地处北京市
山区密云水库东北,经过多年的水土流失治理,已取
得了一定的效果, 现就依据现有的资料和小流域治
理验收标准来选取适当的指标来对其进行生态可持
续发展评价 [ 1, 4, 5] , 主要指标有:植被覆盖度( % )、水
土流失(土壤侵蚀)强度( t%km- 2%a- 1 )、土地利用率
( %)、治理度( % )、人均收入与当地平均水平的比值
( %)。
312 指标的量纲化 采用极差正规化法。对于
第 i 个评价指标进行极差正规化处理,就是将 X ij变
换成为:
X ij =
X ij - minX ij
maxX ij - minX ij
其中, i= 1, 2, &, m。通过变换以后, 0 ∋ X ij ∋ 1,消除
了量纲的影响。
32 指标分析与处理
321 植被覆盖度( % ) 随着水土流失区林草覆
154 林 业 科 学 研 究 第 18 卷
盖率的提高,林草保持水土的功能增强,而且林草覆
盖率与土壤侵蚀量或侵蚀模数的关系是一个连续、
动态的相反关系。当林草覆盖率达到 90 %以上时,
土壤流失非常轻微, 此时的土壤侵蚀量一般远小于
土壤允许流失量。根据王秋生的研究成果[ 6] , 林草
覆盖率( F)与水土流失量(或土壤侵蚀模数) M 之间
的关系可以表示为:
M = Mme
- ( ln
M
0
M
m
)%F
根据高成德的研究成果[ 7] ,在密云水库北京集水区,
当 F 值超过 6218 %以上时, 植被拦沙作用的增加
已经不明显了。因此植被覆盖度应该控制在 6218
%以上,此时量纲化应该在 044以上。
植被覆盖度( %)隶属模型:
rp=
0, p ∋ 40%
( p- 40%)50%, 40%< p< 80%
1, p (90%
322 水土流失(土壤侵蚀)强度( t%km- 2%a- 1 ) 衡
量水土流失最主要的指标。对于北方土石山区, 国
家标准规定土壤侵蚀强度的允许值为 200 t%km- 2%
a
- 1[ 8] 。
水土流失(土壤侵蚀)强度( t%km- 2%a- 1 )隶属模
型:
re=
1, e ∋ 200
1- ( e- 200)1 500, 200< e< 1 700
0, e (1 700
323 土地利用率( %) 土地利用不合理是造成
水土流失的主要因素。因此通过调整土地利用结
构,提高土地利用率, 使土地发挥合理效益, 减小水
土流失危害。
土地利用率( % )隶属模型:
r l =
0, l ∋ 60%
( l- 60%)30% , 60% < l< 90%
1, l (90%
324 治理度( %) 治理度是衡量水土保持效益
的重要指标。一般情况下治理度达到 60 %时治理
区域环境会发生明显的改善,治理度达到 80 %以上
水土流失基本得到控制。
治理度( %)隶属模型:
rs =
0, s ∋ 10%
( s- 10% )60%, 10%< s< 70%
1, s(70%
325 人均收入与当地的平均水平的比值( % )
考虑到地区间的差异性,利用流域内的人均收入与
所在直辖市农民的收入比值反映这一指标。当低于
当地平均值的 45 %时, 或高于当地平均值的 45 %
时差异性比较明显。
人均收入与当地的平均水平的比值( % )隶属模
型:
r i=
0, i ∋ 45%
( i- 45% )100%, 45%< i< 145%
1, i (145%
33 评价模型
采用模糊综合评价 [ 9]。模糊综合评价是根据给
出的评价标准和实测值经过模糊变换后对事件作出
评价的一种数学方法,其原理可表示为 B= A ) R ,
其中, R 为模糊转换矩阵, A 为权重分配集。
评价的第一步是通过各种指标隶属函数, 把原
指标值转换为[ 0, 1]区间的数, 并组成模糊转换矩
阵;第二步是通过各种使用的方法评价所涉及的各
个指标的权重; 第三步是权重分配集与模糊转换矩
阵相结合,得出评价结果。
4 结果与分析
41 指标权重的确定
采用专家评分法确定评价指标的权重。首先,
由对水土保持可持续发展比较熟悉的专家, 根据自
己的认识,对各指标进行评判, 给出分值, 取值范围
在 1~ 10之间,然后,将专家的评分值汇总后, 去掉
最高分和最低分, 作平均化处理,再归一化, 即可得
到各参评指标的权重值, 见表 2。再依次对各指标
进行分级,见表 3。
表 2 评价指标权重
指标名称 植被覆盖度 水土流失强度 土地利用率 治理度 人均收入与当地平均水平的比值
权重 0210 5 0210 5 0223 7 0184 2 0171 1
155第 2期 赵云杰等: 北京山区石匣小流域生态可持续发展评价
表 3 指标分级
指标名称 指 标 分级 权重
植被覆盖度 分级数值( % ) 45 62 70 85正规数值 1100 0 0440 0 0600 0 0900 0 0210 5
水土流失强度 分级数值( % ) 1 000 500 400 200正规数值 0466 7 0800 0 0866 7 1000 0 0210 5
土地利用率 分级数值( % ) 60 70 80 90正规数值 0 0333 3 0666 7 1000 0 0223 7
治理度 分级数值( % ) 30 50 60 80正规数值 0333 3 0666 7 0833 3 1000 0 0184 2
人均收入与当地平均
水平的比值
分级数值( % ) 60 100 130 150
正规数值 0150 0 0550 0 0850 0 1000 0 0171 1
加权后的正规数值 0206 4 0552 5 0758 5 0979 0
42 临界值确定
将结果分为 3个等级 [ 1, 10, 11] : ( 1)不可持续发展
阶段; ( 2)可持续发展临界平衡阶段; ( 3)可持续发展
阶段(可进一步分为 3个等级:一般;中等; 高级)。
根据可持续发展指标的临界划分, 确定不同阶
段的划分标准,见表 4。
表 4 不同阶段划分值
指标名称 不可持续发展 可持续发展临界平衡
可持续发展阶段
一般可持续 中等可持续 高级可持续
植被覆盖度 0021 1 0092 6 0126 3 0189 5 0189 5
水土流失强度 0098 2 0168 4 0184 2 0210 5 0210 5
土地利用率 0000 0 0074 6 0149 1 0223 7 0223 7
治理度 0061 4 0122 8 0153 5 0184 2 0184 2
人均收入与当地平均水平的
比值 0025 7 0094 1 0145 4 0171 1 0171 1
生态可持续临界值 0206 4 0522 5 0758 5 0979 0 0979 0
43 评价结果
石匣小流域 1991年与 1999年两个不同发展阶
段评价指标值见表 5。
表 5 1991、1999年两个不同发展阶段评价指标值
指标名称 1991年 1999年
植被覆盖度% 55 823
水土流失强度( t%km- 2%a- 1) 2 500 422
土地利用率% 673 713
治理度% 111 100
人均收入与当地平均水平的比值% 4712 6333
各阶段评价指标计算值和评价结果分别见表
6、表 7。
表 6 各阶段指标计算值
指标名称 1991年 1999年 权重
植被覆盖度 0300 0 0846 0 0210 5
水土流失强度 0000 0 0852 0 0210 5
土地利用率 0243 3 0376 7 0223 7
治理度 0018 3 1000 0 0184 2
人均收入与当地平均水平的比值 0021 2 0183 3 0171 1
年综合评分值 0124 6 0657 3 1
表 7 1991年与 1999 年两个不同发展阶段评价结果
指标名称 1991年分值 结果
1999年
分值 结果
植被覆盖度 0063 2 可持续临界平衡 0178 1 中级可持续
水土流失强度 0000 0 不可持续 0179 3 一般可持续
土地利用率 0054 4 可持续临界平衡 0084 3 一般可持续
治理度 0003 4 不可持续 0184 2 高级可持续
人均收入与当地的平均水平的比值 0003 6 不可持续 0031 4 可持续临界平衡
综合评价 0124 6 不可持续 0657 2 一般可持续
156 林 业 科 学 研 究 第 18 卷
44 结果分析
从评价的结果中可以看出石匣小流域从 1991
年到 1999年经过 8 a的治理工作,成果显著,各项指
标可持续发展状况良好, 其中: ( 1)植被覆盖度和土
地利用率在 1991 年就已经进入可持续发展临界平
衡阶段,到 1999年其已经分别处于中等可持续发展
状态和一般可持续发展状态,所以在以后的治理中
仍需继续保持; ( 2)水土流失强度也得到有效的控
制,到 1999年进入一般可持续发展阶段, 同 1991年
相比水土流失强度降低了近 6倍, 达到 422 t%km- 2%
a
- 1
,但还未达到国家标准规定的允许值200 t%km- 2%
a
- 1
,在以后的治理工作中还应该继续加强控制水土
流失, 向高级可持续发展阶段迈进; ( 3)治理度非常
显著, 1999年达到 100 % , 比 1991年增长了 10 倍,
达到高级可持续发展阶段; ( 4)人均收入与当地平均
水平之间的差距还是较大,人们的收入水平较低, 为
了获得更高的收入, 必然会向生态环境索取,易造成
该地区的水土流失、植被破坏和环境恶化, 因此在以
后的治理工作中,除提高生态效益、社会效益的同时
还必须注重经济效益,使群众脱贫致富。
总之,石匣小流域经过 8 a 的综合治理, 其生态
效益已经取得显著的成绩,已达到生态良性循环、正
逐步实现生态可持续发展的目的。
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