大凌河流域保護區水土流失生態風險綜合評估

王志國

(凌源市水務事務服務中心，遼寧 朝陽 122500)

大凌河保護區依大凌河干流而劃建，保護區始于遼寧省喀左縣，大凌河于凌海市入渤海。保護區邊界劃定為：有堤段，以兩側大凌河大堤背水面坡腳以外20m之間所涵蓋的區域，并依據防護林帶、城鎮、村莊等具體情況進行調整；在無堤壩區域，以30年洪水位進行劃定，在主要支流匯入口區域，適當向外延伸[1]。大凌河保護區總面積為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]。在關注河流資源功能的同時，需要對河流生態功能進行分析，因為水土流失與河流生態影響關聯性較大[3]。當前，大凌河保護區內生態環境的基礎比較脆弱，生態環境惡化趨勢尚未能有效遏制。主要表現為森林植被分布不均衡，維護生態平衡的作用較小，與此同時，一些地方土地沙化嚴重，造成當地生態失衡[4]。為提高大凌河保護區內的生態功能，需要對區域內水土流失生態風險進行綜合評估，從而提出可行性水土保持綜合管控措施，提高保護區內的生態功能[5]。近年來，國內對區域內水土流失的生態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、不全面，未能有效地反映區域水土流失生態的綜合風險程度。為提升大凌河保護區內生態保護力度，加強水土保持生態功能，通過分析水土流失生態易損性，構建水土流失生態風險評價指標體系與綜合評估模型，從而對大凌河保護區內水土流失生態風險進行綜合評估。研究成果對大凌河保護區水土保持綜合管理具有一定指導意義。

1 水土流失生態風險綜合評估指標體系

大凌河保護區水土流失生態風險評估指標體系構建要結合生態風險評估的理論基礎與原則要求。指標體系的結構應充分反映區域單元的自然地理、生態和經濟社會的特征，重點考慮水土流失及生態安全的相關影響要素。根據確立水土流失生態風險評估框架模型，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易損性，共選取44個指標構建水土流失生態風險綜合評估指標體系，如表1所示。

表1 水土流失生態風險評估指標體系

2 評估方法及風險評估模型

2.1 評估方法

結合構建的綜合評估指標體系，從土壤侵蝕危害性、水土保持生態功能重要性、水土流失生態易損性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，通過建立水土保持生態重要性評價指標體系來對水土保持生態重要性進行綜合評價，分別從水源涵養等10個方面計算研究區水土保持生態重要性，并綜合計算評判生態重要性指數。水土流失生態易損性評價依據土地利用類型識別研究區景觀類型，通過專家打分法分別從生物多樣性、土壤質量、主要作為抗逆性和負熵計算不同景觀類型水土流失生態易損程度，評定研究區水土流失生態易損性。

2.2 評估模型

根據風險的定義，風險度量的基本公式：

R=PD

(1)

式中，R—風險評估指數；P—風險概率；D—風險可能造成的損失指數。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。

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。

根據式(1)～(4)及區域水土流失生態風險評價的概念，得出區域水土流失生態風險評價的基本公式：

R′=E·Z·S

(5)

式中，R′—區域水土流失生態風險指數；E—土壤侵蝕危害性指數；Z—侵蝕危害性指數；S—水土流失生態易損性指數。在模型構建中，考慮各個指數的權重的不同，最終得出大凌河保護區水土流失生態風險評價的框架模型為：

(6)

3 生態風險綜合評估

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如表2所示。

3.2 水土保持生態功能重要性指數

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

表3 典型區域水土保持生態功能重要性評價結果

大凌河保護區典型區域水土保持生態功能重要性評價結果：水土保持生態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功能重要性要低于西部，東部的撫順、本溪地區由于植被較多，水土保持生態功能重要性指數相對較低，而西部的錦州和阜新地區由于植被較為稀少，且水土流失較為嚴重。因此，水土保持生態功能的重要性指數均較高。在大凌河保護區各區域內，彰武縣的水土流失最為嚴重。因此，水土保持生態功能的重要性指數最高，達到0.68。

3.3 水土流失生態易損性評價

參照大凌河保護區土地利用現狀圖，將區域內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，結果如表4所示。

由表4可以看出，水土流失易損性指數與主要景觀類型有關。城鎮村及工礦用地和交通運輸地的易損性指數最高，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較低；耕地和園地等農村用地水土流失相對較高，易損性指數要高于林地和草地。

3.4 水土流失生態風險綜合評估

采用專家打分法，綜合確定土壤侵蝕危害性、生態功能重要性、水土流失生態易損性的權重，見表5。結合水土流失生態風險綜合評估方法對大凌河保護區典型區域水土流失生態風險進行綜合評估，結果見表6。

表5 水土流失生態風險評估要素權重表

表6 典型區域水土流失生態風險綜合評估結果

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

4 結論

(1)在建立水土保持生態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主導功能。

(2)為降低大凌河保護區水土流失生態風險指數，可按照“適地適樹”的原則選擇水保林種植，盡量采用鄉土樹種，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，成為水源涵養林而保持水土，減少土壤流失。

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