水土保持 [水土保持生态效益评价方法探讨]

·22·

中国水土保持SWCC　2004年第9期

水土保持生态效益评价方法探讨

康玲玲,王云璋,吴　卿,陈发中

(黄河水利科学研究院,河南郑州450003)

[关键词]水土保持;生态效益;评价指标;评价方法

[摘　要]水土保持生态效益的计算与评价是水土保持科学研究的重要内容。根据水土保持项目实施后可能引起的区域生态要素变化的实际,探讨了土壤理化性质、水质、林草植被覆盖度和小气候变化的计算方法与评价方法。[中图分类号]S157　　[文献标识码]A　　[文章编号]1000-0941(2004)09-0022-03　　近年来,随着水土保持科学的发展和国家对国土整治、环境保护工作的重视,水土保持生态效益的计算与评价工作显得十分重要。为了科学地分析和评价水土保持项目实施后给区域生态环境带来的正负两方面的效应,为国家相关部门决策提供科学依据,本研究着重对影响生态环境的土壤理化性质、水质、林草植被覆盖度和小气候变化的计算与评价方法进行探讨。1　土壤理化性质变化

土壤理化性质变化在坚持科学性和实用性、主导因素和环境因素、定量和定性相结合的基础上,采用成因分析并结合数学方法进行综合评价。常用的方法有以下两种:1.1　类比法

此法是在成因分析的基础上,通过将治理区与未治理区进行

[基金项目]水利部科技重点创新项目(SCX2002-08)、黄土高原水土保

持世界银行贷款资助项目(A3)

对比,用影响土壤肥力的几个因素进行定性或半定量的评价。1.2　指数评价法

根据项目区特点和最新土壤普查的规定以及水利、农业部门的有关规定,把参评因素中的各个参评项目划分为5个等级,每个等级所对应的得分按等比数列划分指数。把参评土壤的各个调查数据(或分析数值)按照参评项目划分的级别给出相应的指数值,然后用参评因素中各个参评项目的得分与各参评因素权重的乘积之和,除以参评土壤各参评项目的最高得分与各参评因素权重的乘积之和,得出该土壤某参评因素的得分值(其值≤1)。土壤某参评因素的得分值越大,土壤肥力就越高,反之则小。土壤各参评项目与评价指数见表1～表3。2　水质变化

　　水质变化主要从以下三方面加以评价:①用径流小区水样分析成果,分别评价梯田、果园等地类施用化肥、农药后的水质

3

3

3　监测方法

对尼那水电站水土保持设施的监测方法主要采取实地调查、定点观测及综合对比分析法进行监测。对弃渣量、水土流失量、水土流失形式及危害等采用调查统计方法;对地表植被类型、覆盖度、植被破坏及水土保持设施的破坏情况和水土保持措施实施情况等动态变化采取实地调查观测法;对水土保持措施实施效果采用对比调查统计方法进行。

对所调查的水土保持措施面积用观测法进行测定,并通过GPS定期对观测桩之间距离和变化情况进行测定,研究和判断堆渣体的运动变化趋势,及时发出灾害预报,采取有效措施进行整治。4　监测成果分析

经调查及现场勘测,工程施工扰动原地貌面积共计361.63hm,其中耕地136.1hm,林草地36.11hm,荒地53.82hm,河滩地130.56hm2。通过监测,本工程项目总弃渣量为82.5万m,新增水土保持方案工程措施拟治理的弃渣量为67万

32

2

2

2

m,实际拦渣量达到74.75万m,平均拦渣率为90.6%。项目区绿化或恢复植被面积达到28.25hm2,使项目区裸露的宜林宜草地的植被覆盖率达到95%以上,植被恢复系数为74.4%,建设区域内的林草植被覆盖度为20.3%,可直接减少新增水土流失量12.22万t。

通过对尼那水电站项目水土保持设施监测结果的分析,及参考工程所在区域的土壤侵蚀类型与强度,确定项目区的土壤容许流失量为1000t/(km2·a)。在现场调查的基础上,采用地面坡度、植被覆盖度,结合土壤侵蚀分类分级标准等指标分析计算,确定抽样地段现状的土壤侵蚀模数为982t/(km2·a),土壤流失控制比为0.98。

[作者简介]曾立清(1975-),湖北天门市人,助理工程师,从

事水土保持生态监测工作。

[收稿日期]2004-07-12

(责任编辑　熊秋晓)

第9期　　　　　　　　　　　　　　　康玲玲等:水土保持生态效益评价方法探讨变化;②用小流域水样分析成果,分析项目区综合治理后的水质变化;③大的河流及较大支流水质变化的影响因素比较复

项　目土层厚度(cm)

指　数土壤质地指　数土体构型指　数

Ⅰ>15010重壤土10通　体重壤土10

Ⅱ150～100

8中壤土8

通体中壤土、蒙金土(黏层在6cm左右处)

　8

·23·

杂,须配合有关部门进行水质的监测评价,分析项目实施对水质的影响。

Ⅲ

100～60

6黏土6

ⅣⅤ60～30

通体轻壤土、砂壤土、

通体砂土30cm以上,砾石砂姜

漏砂层(砂层出现在60

含量>70%,有砂姜盘层与砾石

cm左右处)、砂姜层、

盘层

砾石层　　　　4

　　2

表1　土壤基础因素评价项目与评价指数

通体黏土,上黏下壤(壤土层在60cm左右处)

　　6

表2　土壤养分因素评价项目与评价指数

项　目全氮(g/kg)指　数全　磷(P2O5,g/kg)

指　数全钾(K2O,g/kg)

指　数碱解氮(mg/kg)指　数速效磷(P2O5,mg/kg)

速效钾(K2O,mg/kg)

Ⅰ>1.5010>2.2910>30.010>12010>91.6>240Ⅱ1～1.50

81.83～2.29

824.0～30.0

890～120

845.8～91.6

180～240

Ⅲ0.75～1.00

61.37～1.83

618.0～24.0

660～90

622.9～45.8

120～180

Ⅳ0.50～0.75

40.916～1.37

412.0～18.0

430～60

411.5～22.9

60～120

Ⅴ

项　目

有机质(g/kg)

指　数

阳离子交换(cmol/kg)

指　数pH指　数

全盐量(g/kg)盐碱化程度(0～20cm)

Ⅰ>2010

Ⅱ15～208>2086.5～7.582～4轻度Ⅲ10～15615～2067.5～8.56.5～5.5

64～6中度Ⅳ6～10410～1548.5～9.05.5～4.0

46～10重度Ⅴ9.010轻重度2.1　评价指标

酸碱类指标pH值,氧平衡指标BOD5、COD,营养盐类指标NH3-N、NO2-N,毒物指标有机磷。2.2　评价标准

以地表水资源质量标准(GB3838-2002)或本底值作为标准。

2.3　评价方法

2.3.1　单项污染指数法

计算某一评价指标的污染指数公式为:

Pi=

CiCi-C0

或Pi=C0C0P=

(1)(2)

2.3.2　水质质量系数法

水质质量系数计算公式为:

P′=

n

i=1

∑C′0i

C′i

(3)

式中:C′C′i为各种污染物的实测含量;0i为各种污染物的地面水最高允许标准;P′为水质质量系数。2.3.3　有机污染综合评价

有机污染综合评价值的计算公式为:

A=

aibidiei

+++a0b0d0e0

(4)

式中:A为有机污染综合评价值;ai、bi、di、ei分别为BOD、COD、NH3-N和NO2-N的实测值;a0、b0、d0、e0分别为BOD、COD、NH3-N和NO2-N规定的标准值。3　林草植被覆盖度变化

。-的覆盖度

i=1

∑

n

Pi

n

上二式中:Pi为某一评价指标的相对污染值;Ci为某一评价指标的实测污染值;C0为某一评价指标的最高允许标准值;P为;n

·24·

中国水土保持SWCC　2004年第9期

Xj(K)-k

Xj=n-i等级方法,将植被覆盖度分为如表4所示的5级。

(2)同一植被类型的植被覆盖度变化评价。同一植被类型的植被覆盖度,在年内年际增加幅度较大且覆盖度等级较高的,可以优先确定为项目区水土保持综合治理推广的植物种。

(3)不同植被类型的植被覆盖度变化评价。不同水土保持植物的覆盖度,在年内和年际增加幅度较大或能保持较高等级覆盖度的,可以在项目区内广泛推广。

表4　植被覆盖度等级

等级(级)

54321

覆盖度(%)100～7575～5050～2525～55以下

平均数(%)

87.562.537.515.02.5

评　价最好好较好一般差

(6)

上二式中:Xj为消除季节影响后的新序列;K=1、2、3、4(即冬、春、夏、秋)或K=1、2、3…12(即全年的1～12月);Xj(K)为逐年各季(或各月)气候要素值组成的原序列;Xk为多年各季(或月)气候要素的平均值;Sn-i(K)为季(或月)气候要素的标准差。

(4)采用回归分析方法求各参照点(即自变量)与基本点(即应变量)项目区建设前新序列的最佳方程。

(5)将项目区建设后参照点的新序列值代入(5)式或(6)式,求出项目区建设后的气候要素的计算值(认为未受项目区影响的以X计表示)。

(6)用(5)式或(6)式对计算值(X计)进行反算,恢复存在季节影响的气候要素值(简称气候要素天然值)。

(7)将基本点气候要素天然值减去实测值,其差值即为项目区建设对当地小气候影响所引起的变化部分。4.3　比值法

比值法假定大范围气候变化所引起气候要素在项目区建设前、后的比值不变,于是可以利用参照点前、后气候要素的平均比值推算出相应时期项目区对气候要素影响的增量。一般情况下,较易受地形地貌影响的气候要素如降水量、湿度、风速等应用此法进行评价的效果较好。

气候影响增量计算公式为:

RX00

注:在林草植被覆盖度调查统计计算时,郁闭度低于20%的一般不予统

计。

(4)植被覆盖度的对比评价。①通过对监测点与对照点植被覆盖度的对比评价,为项目区水土保持综合治理推荐优良的水土保持植物品种和植物措施配置方案。②通过对同一类型区监测点之间以及不同类型区监测点之间植被覆盖度的对比评价,为不同类型区选择水土保持植物品种与植物品种配置提供参考意见。4　小气候变化4.1　差值法

(1)项目区建设前后气候要素变化量统计。统计基本点(固定测点)在项目区建设前、后各气候要素月、季、年的平均值,分别以X1(i)和X2(i)表示,用ΔX0(i)=X2(i)-X1(i)计算气候要素的变化量。

(2)消除大范围气候振动的影响。用同样的方法计算参照点气候要素的变化值ΔX参(i),用ΔX(i)=ΔX0(i)-ΔX参(i)式消除气候振动的影响。

(3)项目区建设对当地小气候的影响评价。根据ΔX(i)值,应用气候学理论与方法分析项目区小气候变化的原因,进而评价项目区建设对当地小气候的影响。4.2　单点分析法

单点即把项目区的基本点视为一个点,若有多个基本点,则求其平均值作为一个单点。

(1)因单点分析法要求分析对象在项目区建设前具备一定样本的气候资料,故需将短系列资料延长,称这种处理为膨化处理。

(2)资料膨化程度要根据分析对象和原始资料的长短而定,若要对原系列膨化延长12倍,则可将月值资料按时序横向展开,排列成月间变化的时间序列,其余类推。

(3)消除季节影响。凡经膨化处理的资料均要消除季节影响,计算公式为:

距平处理公式:

Xj=Xj(K)-k

:

(5)

ΔR=R-(7)

　　将上式等号左右同除以R0,即得到气候要素影响量的百分率计算公式:

RX

K(%-00100

(8)

上二式中:ΔR为基本点气候影响增量;R0和R分别为基本点在项目区建设前、后的气候要素值;X0和X分别为参照点在项目区建设前、后(与R0、R同步序列)的气候要素值;K为项目区建设后所引起气候要素的净增百分率。4　结　语

　　(1)本研究根据水土保持项目实施后可能引起变化的生态要素,提出了具有专业特色的水土保持生态效益———土壤理化性质、水质、林草植被覆盖度和小气候指标的计算和评价方法。

(2)水土保持生态效益监测与评价涉及土壤、水资源、植被、小气候等多方面的知识,开展这项工作须有相对稳定的监测人员,并定期、不定期地对专业人员进行培训或进行专题研讨,以便使他们能更好地掌握各要素监测与评价方法,保证监测评价成果的质量。

[作者简介]康玲玲(1966-),女,河南巩义市人,高级工程师,

硕士,从事水土保持、生态环境和土壤等方面的研究工作。

[收稿日期]2004-03-31

(责任编辑　赵文礼)

SOILANDWATER

CONSERVATIONINCHINA

No.9(270)2004

Abstracts

CarryingoutNewStrategyofWarpingDamConstructionandMakingContributionstoKeepingHealthyLifeoftheYellowRiver

…………………………………………………………………………………………………………………………………WANGXi-jun

(DepartmentofSoilandWaterConservation,YellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou,Henan450003,China)(9)InordertokeepthehealthylifeoftheYellowRiver,weshouldreducethesedimentcomingfromtheLoessPlateauespeciallyfrom78600km2majorsourceareaofthecoarsesedimentareaflowingintotheYellowRiver.Weshouldcarryoutthenewstrategyofwarpingdamsystemconstructionbytakingatributaryasaunitforspeedingupthemanagementoftheregion.Thereis5obvioussuperiorityoftak-ingatributaryasaunitthantakingasmallwatershedasaunit.Weshouldputouremphasisonthefollowingaspectsofselectingkeytribu-taries,damsystemplanningofatributary,simultaneousprojectmonitoring,furtherstudyonkeytechnologyandmajorissuesofwarpingdamandraisingmoneythroughmulti-channelsaswebuildwarpingdamsbytakingatributaryasaunit.KeyWords:soilandwaterconservation;warpingdam;damsystemoftributaries;theLoessPlateau;theYellowRiverbasinPonderingoverIssuesonWorkingoutaFeasibilityStudyReportofDamSystemProject

……………………………………………………………………………………WANGYing-shun1,CAOLi-mei1,MAYong2,etal.

(1.InstituteofPlanning,DesignandResearch,UpperandMiddleYellowRiverAdministration,Xi"an,Shaanxi710021,China;

2.TianshuiSoilandWaterConservationExperimentalStation,YRCC,Tianshui,Gansu741000,China)(11)

WarpingdamshaveplayedextremelyimportantfunctionsincontrollingsoilandwaterlossoftheLoessPlateauandimprovingtheliv-ingandproductionconditionsofthelocalpeopleandecologicalenvironment.Thepaperapproachescontrolareaindexesofasinglekeydam,constructionsequenceofkeydams,configurationofkeydamsandmediumandsmall-sizeddamsandhandlingprinciplesofcommonissuesinolddamrebuildingandstrengtheningfordifferenterosionintensityregions.KeyWords:keydam;damsystemproject;feasibilitystudy;theLoessPlateau

ApproachtoMethodsofEvaluationofEcologicalBenefitsofSoilandWaterConservation

…………………………………………………………………………………KANGLing-ling,WANGYun-zhang,WUQing,etal.

(InstituteofHydraulicResearchoftheYellowRiver,Zhengzhou,Henan450003,China)(22)

Calculationandevaluationofecologicalbenefitsofsoilandwaterconservationaretheimportantcontentsofscientificresearchofsoilandwaterconservation.Thepaperapproachesthemethodsofcalculationandevaluationofthephysicalandchemicalnatureofsoil,waterquality,degreeofvegetationoftreesandgrassesandchangesofmicroclimate,basedonthepracticethatregionalecologicalkeyelementsmightbechangedaftertheimplementationofsoilandwaterconservationprojects.KeyWords:soilandwaterconservation;ecologicalbenefits;evaluationindex;methodofevaluationSynthesisofSuperWaterAbsorbentandRetentivePolymerforImprovementDesertSoil……………ZHOUZhong-shi1,HEXue-han2

(1.ZhejiangShurenUniversity,Hangzhou,Zhejiang310015,China;

2.ZhejiangInstituteofGeologicalandMineralsResearch,Hangzhou,Zhejiang310015,China)(27)

Thepaperstudiestheperformanceofwaterabsorbingagent,forinstancewaterabsorptionmultiplyingpower,waterabsorptionveloci-ty,saltendurance,retentionefficiencyandspillageration.Theresultsareshownasfollows:Usingacrylicacidammonium(kalium)salt,acrylamide,appropriatecrosslinkingagentcopolymerizingandmetastablemoldingtechnicsofoilcolumncansynthesizethemillimetersizegranulatorwaterabsorbingagentthathaseminentwaterabsorbingandretentionanduneasilydecreaseinthesedertsoil.Themetastablemoldingtechnicsofoilcolumnhasbeenstudied.Lowersurface-activeagent,quickpolymerizationvelocityofreactantandchoosingdifferentburette,controlsthemillimetersizegrain.Ithasbeenfoundthatthesaltenduranceisprominentlyadvanced,waterabsorptionvelocityandwaterretentionefficiencyisimprovedwhenaddingappropriatetriethnolamine.Theeffectofresinforming,levelofcrosslinking,levelofpolymerizationandparticlesizeonperformanceofwaterabsorbingagenthasbeenstudied.Itfindsoutthattheamountofwaterabsorbingagentcanimprovetheintegratedperformanceofwaterabsorbingagentprominentlyundertheconditionsofquickreactionandenoughlevelofcrosslinking.Theresultsshowthattheresinwouldhavegoodcomprehensiveperformancewhentherateofacrylamidetoacrylicacidis1∶3,reactantcontainsappropriatetriethnolamineandparticlesizeis0.8mm.KeyWords:acrylicacidpolymer;superwaterabsorbent;grainsizecontrol;performanceABriefTalkonGoodVarietiesandAdaptabilityofHypidSeabuckthorninFuxin………………………GAOLi-shan,WENJing-wei

(FuxinHydraulicInstituteofReconnaissance,DesignandResearch,Fuxin,Liaoning123000,China)(30)

ThepaperintroducesthesourceofhypidSeabuckthornand7goodvarietiesthathaspightfutureselectedfromgoodtreesinFuxin.Undertheconditionsofwithoutsoil,fertilizerandwaterandgonethroughcontinuousdroughtfrom1999to2002,theHypidSeabuck-thorncanliveandhassomeoutput.Whileabout95%oftheChineseSeabuckthornplantedintwoplotsnearbyhadbeendiedbytheyearof2003.Oninsectpest,theHypidSeabuckthornalsohasbeenendangeredbywoodmoth,butthespeedofjeopardizingismuchslowerthanthatoftheChineseSeabuckthorn,showingverystrongadaptability.KeyWords:HypidSeabuckthorn;variety;adaptability;Fuxin