呂文星， 高亞軍， 徐十鋒， 李 東

(黃河水文水資源科學(xué)研究院， 河南 鄭州 450004)

隨著中國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目日益增加，其中煤礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展迅速。中國(guó)大多數(shù)煤礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目位于半干旱、干旱的生態(tài)脆弱區(qū)，而大規(guī)模的采礦活動(dòng)進(jìn)一步惡化了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境[1]。其中水土流失是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的主要表現(xiàn)，導(dǎo)致大面積水土流失的原因包括地質(zhì)地形、氣候、土壤等自然因素，也包括對(duì)水土資源開發(fā)不合理，破壞土層結(jié)構(gòu)，破壞植被等人為因素。

煤礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失是以人類生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)為主要外營(yíng)力形成的特殊水土流失類型，其形式復(fù)雜多樣，既與原地貌條件下的水土流失存在天然聯(lián)系，也有明顯區(qū)別。煤礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失過程具有不均衡性特點(diǎn)，它不像原生侵蝕那樣按自然侵蝕規(guī)律發(fā)生發(fā)展，而是具有突發(fā)性，在造成水土流失的過程中，有時(shí)強(qiáng)烈，有時(shí)輕微，往往是開始建設(shè)時(shí)有十分嚴(yán)重的水土流失，到生產(chǎn)時(shí)期則保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的侵蝕量級(jí)。煤礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失危害具有多異性和潛在性特點(diǎn)，地面生產(chǎn)項(xiàng)目主要是通過對(duì)地形地貌及地表的破壞加劇水土流失，而一些地下生產(chǎn)項(xiàng)目，如井采煤等，除部分地面擾動(dòng)外，更長(zhǎng)期的是通過對(duì)地層、地下水等的影響，間接使地面植被退化、地面塌陷，從而加劇了水土流失，具有潛在危害[2]。因此，為了能夠科學(xué)合理地配置水土保持措施，有針對(duì)性的進(jìn)行水土流失防治，開展煤礦開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)具有重要理論意義與實(shí)踐價(jià)值。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水土保持綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量研究。在評(píng)價(jià)指標(biāo)選取方面，大多學(xué)者從基礎(chǔ)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益等方面構(gòu)建水土保持效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[3-4]。在評(píng)價(jià)方法運(yùn)用方面，很多學(xué)者采用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，再通過模糊數(shù)學(xué)法構(gòu)建模型對(duì)水土保持效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[5-6]。陳曉安等[7]為對(duì)比研究點(diǎn)狀、線狀生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持效益，從水土流失對(duì)周邊、居民、水域的影響，擾動(dòng)土地、主石方等水土流失狀況，攔渣率等水土保持效果上構(gòu)建了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與模型，綜合評(píng)價(jià)了不同類型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持效益。劉源鑫等[8]研究了陜西南水北調(diào)工程，對(duì)比水土保持措施治理前后可攔蓄徑流、保土量、坡改梯帶來的經(jīng)濟(jì)收入等，分析對(duì)比了水土保持綜合治理一期工程實(shí)施前后的綜合效益。陳杰[9]根據(jù)多次監(jiān)測(cè)的結(jié)果，對(duì)項(xiàng)目區(qū)水土流失狀況做出分析，并選取水土流失防治6項(xiàng)指標(biāo)作為對(duì)項(xiàng)目區(qū)水土流失的防治效果及水土保持效益評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜合分析以往學(xué)者們?cè)跇?gòu)建水土保持綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，發(fā)現(xiàn)他們?cè)诮⑺帘３稚鷳B(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)主要是從水、土、植被等方面入手考慮，本研究根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)從調(diào)水、保土、植被恢復(fù)等方面結(jié)合生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)和水土保持效果分析，以期建立適合露天煤礦開采項(xiàng)目的水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。

1 研究區(qū)概況

西灣礦田位于陜西省榆林市神木縣西南部及榆陽(yáng)區(qū)的東北部，行政區(qū)劃隸屬于榆林市神木縣大保當(dāng)鄉(xiāng)和榆陽(yáng)區(qū)大河塔鄉(xiāng)管轄?？辈閰^(qū)地理坐標(biāo)位于東經(jīng)109°59′30″—110°05′00″，北緯38°31′15″—38°41′15″之間。西灣礦田南距榆林市約65 km，北距神木縣約61 km。

項(xiàng)目區(qū)位于陜北黃土高原北緣與毛烏素沙地東南緣的接壤地帶，地貌類型屬蓋沙區(qū)；氣候類型屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫8.6 ℃，年降水量434.1 mm，年蒸發(fā)量1712.0 mm，年均風(fēng)速2.5 m/s，無霜期169 d，最大凍土深度146 cm。土壤主要有風(fēng)沙土、栗鈣土等；植被類型為草本及灌木植被，林草覆蓋率為20%～40%。

圈定的露天礦地表境界東西平均寬度約3.22 km，南北長(zhǎng)度約16.56 km，面積50.77 km2，深部境界東西平均寬度約3.0 km，南北長(zhǎng)度約16.32 km，面積43.53 km2，開采深度55～190 m。本礦可采原煤量648.49 Mt，當(dāng)露天礦的原煤年產(chǎn)量為10.00 Mt，儲(chǔ)量備用系數(shù)按1.1考慮時(shí)，露天煤礦的設(shè)計(jì)服務(wù)年限為58.9 a。開采順序依次為：首采區(qū)→二采區(qū)→三采區(qū)→四采區(qū)。開采方式主要為鉆爆法+汽車運(yùn)輸方式。生產(chǎn)期采剝比5～9，平衡期則達(dá)2～7。

西灣露天礦位于黃河中游，黃土丘陵區(qū)地形破碎，侵蝕形態(tài)多樣，風(fēng)蝕沙化劇烈，水蝕、重力侵蝕嚴(yán)重，是黃河中上游地區(qū)水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域。礦區(qū)侵蝕強(qiáng)度由西北到東南逐漸增大，由毛烏素沙漠的微度侵蝕到破碎黃土梁峁劇烈侵蝕，侵蝕方式由風(fēng)蝕為主過渡到以水蝕侵蝕為主。在沙漠灘地以季節(jié)性風(fēng)蝕為主；在峁梁坡地區(qū)以季節(jié)性水力侵蝕為主，伴有一定風(fēng)蝕；溝壑區(qū)水力侵蝕和重力侵蝕并存。風(fēng)蝕主要出現(xiàn)在冬、春季，水蝕主要出現(xiàn)在夏季。礦區(qū)東部水系發(fā)育，主要河流有窟野河、禿尾河，均屬黃河一級(jí)支流，礦區(qū)內(nèi)侵蝕的泥沙主要通過上述兩條河流輸入黃河，兩條河流多年平均輸沙量為1.51×108t，平均侵蝕模數(shù)大約1.20×104t/(km2·a)。

榆林地區(qū)神木縣是全國(guó)水土流失較為嚴(yán)重的區(qū)域之一，水土流失面積6 700 km2，占全縣土地面積的87.75%。項(xiàng)目區(qū)為水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)，水土流失主要形式為水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕。采用2008年2月28日SPOT-5衛(wèi)星數(shù)據(jù)解譯結(jié)果，按照《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190-2007)，項(xiàng)目區(qū)水力土壤侵蝕屬?gòu)?qiáng)度侵蝕，平均土壤侵蝕模數(shù)在5.00×103～8.00×103t/(km2·a)之間；項(xiàng)目區(qū)風(fēng)力土壤侵蝕屬中度侵蝕，平均土壤侵蝕模數(shù)在2.50×103～5.0×103t/(km2·a)之間。根據(jù)《榆林地區(qū)水文實(shí)用手冊(cè)》，并結(jié)合礦區(qū)土壤侵蝕分類情況，工程建設(shè)所在區(qū)域的土壤侵蝕模數(shù)在7.50×103～1.30×104t/(km2·a)。

根據(jù)《全國(guó)水土保持規(guī)劃國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分成果》(辦水保[2013]188號(hào))；礦區(qū)所在地位于黃河多沙粗沙國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。依據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB50434-2008)的規(guī)定，本工程水土流失防治執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為建設(shè)生產(chǎn)類一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目區(qū)容許土壤流失量為1.00×103t/(km2·a)。

2 研究方法

2.1 層次分析法

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)是一個(gè)多目標(biāo)、多層次的決策問題。本研究采用層次分析法(簡(jiǎn)稱AHP法)進(jìn)行多沙粗沙區(qū)露天煤礦水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，AHP法權(quán)重計(jì)算過程見圖1。

圖1 AHP法權(quán)重計(jì)算圖

2.2 指標(biāo)體系建立及監(jiān)測(cè)方法

將生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)分為三級(jí)指標(biāo)層次，最高層為水土保持生態(tài)效益即目標(biāo)層；第二層包括調(diào)水效益、保土效益和植被恢復(fù)3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子，為準(zhǔn)則層；最底層指標(biāo)為硬化地面控制率、土壤侵蝕模數(shù)、擾動(dòng)土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、土石方利用率、攔渣率、林草覆蓋率以及植被恢復(fù)系數(shù)這9個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子，為指標(biāo)層。

2.2.1 硬化地面控制率 主要包括圖紙量測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)量等方法。

(1) 圖紙量測(cè)。施工總體布局圖測(cè)量各類地表面積。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。調(diào)查各類地表類型及面積。

(3) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。采用測(cè)量設(shè)備(包括皮尺、鋼卷尺、測(cè)繩、求積儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀、GPS等)測(cè)量。面積測(cè)量可以采取求積儀、GPS圍繞測(cè)量區(qū)域邊界一周進(jìn)行測(cè)量。

(1)

2.2.2 土壤侵蝕模數(shù) 土壤侵蝕模數(shù)采用沉沙池法監(jiān)測(cè)獲得，該方法適用于徑流沖刷物顆粒較大、匯水面積不大、有集中排水出口的建設(shè)部位。按照設(shè)計(jì)頻次或在每次降雨后及時(shí)觀測(cè)沉沙池中的泥沙厚度。通常是在沉沙池的4個(gè)角及中心點(diǎn)分別量測(cè)泥沙淤積厚度，并測(cè)得泥沙容重，據(jù)此推算土壤流失量。計(jì)算公式如下：

(2)

式中：ST——排水渠控制的匯水區(qū)域土壤流失量(g)；hi——沉沙池4個(gè)角和中心點(diǎn)的泥沙淤積厚度(cm)；A池——沉沙池底面面積(m3)；γs——泥沙容重(g/cm3)。

土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算公式如下：

(3)

式中：M——土壤侵蝕模數(shù)〔t/(km2·a)〕；Wi——1 a中各次降雨的土壤流失量(t)；i——1 a中的第i次降雨(mm)；A——徑流小區(qū)或沉沙池控制匯流區(qū)面積(km2)。

2.2.3 擾動(dòng)土地整治率 擾動(dòng)土地面積采用實(shí)測(cè)法。由測(cè)量制圖完成，或測(cè)量勾圖完成。

擾動(dòng)土地整治率=

(4)

2.2.4 水土流失總治理度 水土保持措施面積和水土流失總面積采用實(shí)測(cè)法。由測(cè)量制圖完成，或測(cè)量勾圖完成。

水土流失總治理度=

(5)

2.2.5 土壤流失控制比 土壤流失控制比是指在項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)，容許土壤流失量與治理后的平均土壤流失強(qiáng)度之比，它反映了水土流失治理控制土壤流失量的相對(duì)大小。計(jì)算公式如下：

土壤流失控制比=

(6)

其中容許土壤流失量參照《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190-2007)選??；項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)年平均土壤流失量，是項(xiàng)目建設(shè)區(qū)單位面積的年土壤流失量，采用徑流小區(qū)法觀測(cè)土壤流失量。

可通過坡面徑流小區(qū)的監(jiān)測(cè)坡面年平均土壤流失量，與各對(duì)應(yīng)坡面面積相乘得出各部位土壤流失量，各部位土壤流失量累積就可以得出項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的總土壤流失量。土壤流失控制比計(jì)算公式如下：

土壤流失控制比=

(7)

式中：Msi——第i個(gè)徑流小區(qū)年平均侵蝕模數(shù)〔t/(km2·a)〕；Ai——第i個(gè)徑流小區(qū)代表的區(qū)域面積(km2)；A——項(xiàng)目建設(shè)區(qū)水土流失總面積(km2)。

2.2.6 攔渣率 攔渣率是項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)采取措施實(shí)際攔擋的棄土(石、渣)量與工程棄土(石、渣)總量的百分比。攔渣率計(jì)算公式如下：

攔渣率=

(8)

(1) 棄土(石、渣)量。

①利用設(shè)計(jì)資料校核估算。校核工程設(shè)計(jì)中的土、石開挖量、回填量、利用量，挖方減回填量、利用量就是棄渣量。

②利用礦渣比、剝采比等計(jì)算，根據(jù)產(chǎn)能計(jì)算出礦渣、尾礦量。

③現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量監(jiān)測(cè)。對(duì)各棄渣場(chǎng)測(cè)量面積、堆渣高度，結(jié)合原始地形計(jì)算棄渣量。

(2) 攔擋工程攔擋的棄土(石、渣)量。

①直接測(cè)量攔擋和利用的渣土(石)數(shù)量。

②監(jiān)測(cè)棄渣流失量，棄土(石、渣)量減去棄渣流失量就是實(shí)際攔擋量。

2.2.7 土石方利用率 采用資料查閱和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)合的方法。

①資料查閱：包括查閱監(jiān)理數(shù)據(jù)、施工記錄、相關(guān)用(運(yùn))土合同或協(xié)議。

②現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量：采用測(cè)量設(shè)備(包括皮尺、鋼卷尺、測(cè)繩、求積儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀、GPS、全站儀等)測(cè)量開挖區(qū)幾何參數(shù)(長(zhǎng)度、寬度、深度)，回填區(qū)參數(shù)(長(zhǎng)度、寬度、厚度)，計(jì)算各單元挖、填量，然后合計(jì)得出挖、填總量；測(cè)量各單元堆土區(qū)參數(shù)(長(zhǎng)度、寬度、高度)計(jì)算堆土量，再合計(jì)算出總堆土量。外運(yùn)量(利用量、廢棄量)采用調(diào)查運(yùn)輸車輛容量、運(yùn)輸車輛次數(shù)計(jì)算。

(9)

項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)可利用的開挖土石方在本項(xiàng)目和相關(guān)項(xiàng)目間調(diào)配的綜合利用量占土石方總開挖量的百分比，允許有時(shí)空上的差異。

2.2.8 林草植被恢復(fù)率 林草植被恢復(fù)率是項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)，林草類植被面積占可恢復(fù)林草植被面積的百分比，反映了工程區(qū)植被恢復(fù)重建的程度。計(jì)算公式如下：

林草植被恢復(fù)率=

(10)

(1) 可恢復(fù)植被面積?？苫謴?fù)植被面積是項(xiàng)目建設(shè)區(qū)范圍內(nèi)，在當(dāng)前技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下可能恢復(fù)植被的土地面積，不包含國(guó)家規(guī)定應(yīng)恢復(fù)農(nóng)耕地的面積。

(2) 林草植被面積。林草植被面積是指在防治責(zé)任范圍內(nèi)，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)區(qū)內(nèi)所有人工和天然森林、灌木林和草地的面積。

2.2.9 林草覆蓋率 林草覆蓋率是指林草植被面積占項(xiàng)目建設(shè)區(qū)面積的百分比。計(jì)算公式如下：

林草覆蓋率=

(11)

林草植被覆蓋面積由實(shí)地調(diào)查和計(jì)算得出。實(shí)地調(diào)查內(nèi)容包括有林(草)地面積和林地的平均郁閉度以及灌木、草地的平均覆蓋度，然后折算出林草覆蓋面積。

2.3 成對(duì)比較矩陣構(gòu)建

本研究采用德爾菲法，邀請(qǐng)水土保持專家教授對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別打分，客觀確定各指標(biāo)的相對(duì)重要性，邀請(qǐng)北京林業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、水土保持設(shè)施驗(yàn)收評(píng)估機(jī)構(gòu)北京水保生態(tài)工程咨詢有限公司等單位長(zhǎng)期從事水土保持工作的十幾名專家組成專家組，對(duì)指標(biāo)的選定及指標(biāo)權(quán)重值進(jìn)行多輪意見咨詢，按照重要性標(biāo)度，兩兩比較得出判斷矩陣。

2.4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

所選指標(biāo)量綱不盡相同，在計(jì)算指標(biāo)綜合指數(shù)和評(píng)價(jià)分析前，需對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)值進(jìn)行無量綱化的處理，研究指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方式為建立模糊數(shù)學(xué)隸屬度函數(shù)，分析指標(biāo)性質(zhì)后，利用升半梯和降半梯兩種函數(shù)進(jìn)行計(jì)算[10]。

2.5 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

本研究采用線性加權(quán)求和法建立綜合評(píng)價(jià)模型。因子加權(quán)法是依據(jù)對(duì)研究區(qū)水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合分析下劃定的等級(jí)指數(shù)，利用確定的各參評(píng)因子權(quán)重，將生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的參評(píng)因子的權(quán)重值分別乘以各自的等級(jí)指數(shù)，然后水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)綜合指數(shù)由各項(xiàng)累加得到。水土保持生態(tài)效應(yīng)指數(shù)的線性加權(quán)求和計(jì)算公式如下：

(12)

式中：Ek——第k個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的水土保持生態(tài)效應(yīng)指數(shù)值；wi——第k個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；ri——該指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的定量值。

2.6 生態(tài)效益計(jì)算方法

依據(jù)《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法》(GB/T 15774-1995)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施情況，對(duì)生態(tài)效益中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。

(1) 攔蓄徑流總量計(jì)算。計(jì)算公式如下：

ΔW=FeΔWm

(13)

ΔWm=Wmb-Wma

(14)

式中：ΔW——某項(xiàng)措施攔蓄徑流總量(m3)；Fe——某項(xiàng)措施實(shí)施的有效面積(hm2)； ΔWm——減少?gòu)搅髂?shù)；Wmb——治理前的徑流模數(shù)(m3/hm2)；Wma——治理后的徑流模數(shù)(m3/hm2)。

(2) 保土量計(jì)算。計(jì)算公式如下：

ΔV=ΔMsFe

(15)

式中：ΔV——保土總量(m3)； ΔMs——單位面積保土量(t/hm2)；Fe——某項(xiàng)措施實(shí)施的有效面積(hm2)。

(3) 植被覆蓋度計(jì)算。計(jì)算公式如下：

C=f/F

(16)

式中：C——植被覆蓋度(%)；f——林草措施面積(hm2)；F——某項(xiàng)措施實(shí)施的有效面積(hm2)。

3 結(jié)果與分析

3.1 指標(biāo)權(quán)重確定結(jié)果

3.1.1 判斷矩陣構(gòu)建 基于層次分析法計(jì)算陜西神榆礦區(qū)西灣露天煤礦水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。判斷矩陣見表1—4。

表1 B-A判斷矩陣(T1)

表2 C-B1判斷矩陣(T2)

表3 C-B2判斷矩陣(T3)

表4 C-B3判斷矩陣(T4)

3.1.2 層次單排序及一致性檢驗(yàn) 單層次權(quán)重值見表5—6。

表5 B層權(quán)重

表6 C層權(quán)重

判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 指標(biāo)權(quán)重的判斷矩陣一致性檢驗(yàn)結(jié)果

如表7所示，T2和T4判斷矩陣完全一致；T1和T3判斷矩陣的CR值均小于0.1，具有較好一致性。因此，基于層次分析法得到的陜西省神榆礦區(qū)西灣露天煤礦水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重基本合理可信。

3.1.3 層次總排序及一致性檢驗(yàn) 基于層次分析法計(jì)算陜西省神榆礦區(qū)西灣露天煤礦水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重見表8。

備注：一致性檢驗(yàn)：CR<0.1

3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

經(jīng)審核大量調(diào)查資料，參考《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》和《水土保持綜合治理驗(yàn)收規(guī)范》，并多次咨詢專家，確定指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值如表9所示。

表9 生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值

硬化地面控制率和土壤侵蝕模數(shù)兩個(gè)指標(biāo)為降半梯形標(biāo)準(zhǔn)化類型，其余指標(biāo)均為升半梯形標(biāo)準(zhǔn)化類型。標(biāo)準(zhǔn)化后，施工前期、試運(yùn)行期和運(yùn)行期指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值見表10。

表10 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

3.3 水土保持生態(tài)效應(yīng)分析

利用線性加權(quán)求和法，首先分別求得陜西省神榆礦區(qū)西灣露天煤礦施工前期、試運(yùn)行期和運(yùn)行期調(diào)水、保土、植被恢復(fù)效應(yīng)值，最終得出各時(shí)期水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)值(見表11)。露天煤礦整體水土保持生態(tài)效應(yīng)值表現(xiàn)為運(yùn)行期(0.683)>試運(yùn)行期(0.344)>施工前期(0.213)，該項(xiàng)目水土保持措施實(shí)施后其生態(tài)效應(yīng)指數(shù)明顯大于原生態(tài)系統(tǒng)的效應(yīng)指數(shù)，水土保持措施具有較好的水土保持生態(tài)恢復(fù)效應(yīng)。其中保土效益和植被恢復(fù)效益均表現(xiàn)為運(yùn)行期(生態(tài)效應(yīng)值分別為0.878和0.554)>試運(yùn)行期(生態(tài)效應(yīng)值分別為0.821和0.040)>施工前期(生態(tài)效應(yīng)值分別為0.425和0.036)，調(diào)水效益表現(xiàn)為試運(yùn)行期(生態(tài)效應(yīng)值為0.988)>運(yùn)行期(生態(tài)效應(yīng)值為0.975)>施工前期(生態(tài)效應(yīng)值為0.750)。這是由于試運(yùn)行期水土保持植物措施主要包括栽植喬灌木、種草和覆土，植被恢復(fù)一般需要2 a的自然恢復(fù)期，其固土保水作用會(huì)延遲到運(yùn)行期。而像施工道路區(qū)部分排水溝這類工程措施在運(yùn)行期存在淤積現(xiàn)象，不能很好地發(fā)揮排水功能，導(dǎo)致調(diào)水效益在試運(yùn)行期優(yōu)于試行期。

表11 生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)值

陜西省神延煤炭有限責(zé)任公司神榆礦區(qū)西灣露天煤礦完成的水土保持防治措施主要有工業(yè)場(chǎng)地、采掘場(chǎng)、排土場(chǎng)、道路工程、供電線路等防治區(qū)內(nèi)的土地整治、攔擋、排水、綠化等工程措施和林草措施，實(shí)施前后的年攔蓄徑流總量、保土總量見表12。工程實(shí)施以來，治理總面積349.72 hm2，使水土流失面積由治理前的426.71 hm2，下降到治理后的376.63 hm2，植被覆蓋度由治理前的20.20%上升到治理后的27.18%，治理后每年可比治理前攔蓄徑流量增加7 530 m3，保土量增加6.90×104t。各防治區(qū)水土保持生態(tài)效益明顯，這與生態(tài)效應(yīng)值研究結(jié)論一致，說明水土保持措施的實(shí)施對(duì)項(xiàng)目區(qū)水土流失防治起到了良好的效果。

表12 保水保土效益計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

陜西神榆礦區(qū)西灣露天煤礦整體水土保持生態(tài)效應(yīng)值表現(xiàn)為運(yùn)行期(0.683)>試運(yùn)行期(0.344)>施工前期(0.213)，該項(xiàng)目水土保持措施實(shí)施后，運(yùn)行期生態(tài)效應(yīng)指數(shù)明顯大于原生態(tài)系統(tǒng)的效應(yīng)指數(shù)，水土保持措施具有較好的水土保持生態(tài)恢復(fù)效應(yīng)。

通過實(shí)施水土保持方案設(shè)計(jì)的水土保持工程、植物、臨時(shí)措施防護(hù)體系，工程實(shí)施以來，治理總面積349.72 hm2，使水土流失面積由治理前的426.71 hm2，下降到治理后的376.63 hm2，植被覆蓋度由治理前的20.20%上升到治理后的27.18%，治理后每年可比治理前攔蓄徑流量增加7 530 m3，保土量增加6.90×104t。各防治區(qū)水土保持生態(tài)效益明顯，這與生態(tài)效應(yīng)值研究結(jié)論一致，說明水土保持措施的實(shí)施對(duì)項(xiàng)目區(qū)水土流失防治起到了良好的效果。

4.2 討 論

水土保持是以改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)的人類活動(dòng)，因此水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)是水土保持決策的重要依據(jù)。國(guó)內(nèi)早在1996年，姜德文[11]、劉紀(jì)根等[4]，分別從土地資源消耗和占用、水資源消耗和占用、生態(tài)環(huán)境狀況、水土保持功能、對(duì)周邊和下游水土流失的影響、社會(huì)效益方面，水土資源、生態(tài)與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面提出了流域水土流失治理綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但是都存在部分指標(biāo)難獲得的問題。此外，張理華等[12]、陳渠昌等[3]分別建立了區(qū)域水土保持效益評(píng)價(jià)模型，但都涉及到的很多區(qū)域性指標(biāo)，不適用于單個(gè)項(xiàng)目的水土保持綜合評(píng)價(jià)。姜德文[13]還通過選取生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的影響時(shí)間、擾動(dòng)后的侵蝕強(qiáng)度、影響范圍、可恢復(fù)程度、生產(chǎn)運(yùn)行期影響等指標(biāo)研究了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失影響度評(píng)價(jià)方法，該方法雖然操作性很強(qiáng)，但指標(biāo)少，對(duì)水土流失危害、水土保持防治效果等方面指標(biāo)較少，有些片面。

綜合分析，以往學(xué)者們主要從水、土、植被3方面選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)來構(gòu)建水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本研究則根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，采用層次分析法，從保水、保土和植被恢復(fù)3方面結(jié)合露天煤礦生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)、除了常規(guī)的水土流失防治6項(xiàng)指標(biāo)外，還選取了硬化地面控制率、土壤侵蝕模數(shù)、土石方利用率等指標(biāo)，建立適合該項(xiàng)目類型的水土保持生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，探究水土保持措施的有效性。但是本研究將評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于具體措施的效益評(píng)價(jià)，對(duì)部分措施的防治效果界定存在操作性難的問題。水土保持工程項(xiàng)目類型繁多，點(diǎn)型和線型項(xiàng)目差異大，不同項(xiàng)目區(qū)空間異質(zhì)性問題突出，想要形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系非常困難,目前尚未形成科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。而在指標(biāo)數(shù)量控制方面,則不太好把握，指標(biāo)選取太多，數(shù)據(jù)搜集很困難,指標(biāo)太少卻很難全面反映生態(tài)效益[14]。因此篩選出一套數(shù)量適中、科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)來全面反映水土保持生態(tài)效益是該領(lǐng)域未來研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。