水土保持效益計算與評價方法

許 靈，巴麗敏，肖 洋

(1.松遼水利水電開發(fā)有限責任公司，吉林 長春 130021； 2.長春源茂生態(tài)環(huán)境技術咨詢有限公司，吉林 長春 130021)

水土保持和水土保持效益評價方面的研究工作，歐美國家開展較早。早期的研究目的在于如何提高農(nóng)作物產(chǎn)量以及評價水土保持措施對土壤的保持效果。研究的內(nèi)容主要包括土地利用規(guī)劃和侵蝕控制，以此來評價水土保持效益[1]。1914年，美國密蘇里大學米勒(M.F.Miller)建立侵蝕小區(qū)，對土壤侵蝕進行系統(tǒng)研究，利用侵蝕小區(qū)的方法能夠驗證水土保持措施對保持土壤侵蝕的效果[2]。Trimble、Walling等人利用水文觀測和河流斷面測量數(shù)據(jù)進行了坡面侵蝕、河道沖淤與凈輸出方面的研究[3]。另外,劉孝盈對田納西河流域范圍內(nèi)的水文數(shù)據(jù)進行檢測，證明了大規(guī)模開展水土保持措施工作，能夠明顯的減少水土侵蝕危害，減少比例可達38%～55%[4]。德國的Authacheer提出了Cultivaim方法，運用Cultivaim方法證實了水土保持措施為德國西部和南部地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。2005年Hernandez對土壤中的微量元素進行了測定，將試驗區(qū)劃分為不同的區(qū)塊，分別測量了鉀、磷、氮等元素。研究表明了貧瘠沙土上，水土保持措施能夠起到較好的水土流失治理效果[5]。2007年Lambert等人通過對經(jīng)濟指標和自然環(huán)境指標水土保持投入-產(chǎn)出進行數(shù)學分析[6]，對水土保持效益進行了量化評價。2009年Carter等通過檢測作物輪作各階段的耕地生物指標(C、N含量、植物寄生生物密度、生物多樣性)和耕地物理狀況指標(容積密度)來評估水土保持效益[7]。

《水土保持技術規(guī)范》《水土保持綜合治理效益計算方法》等為水土保持效益的量化評價提供了依據(jù)[8]。2008年，水利部修訂頒布《水土保持綜合治理效益計算方法》(GB/15774—2008)[9]。此外，為推動我國水土保持綜合效益工作的進展，一些水土保持工作者和相關學者也提出效益評價的方法。筆者查閱相關資料，發(fā)現(xiàn)了很多學者通過不同的實踐探索建立了多種效益評價指標體系，主要包含的評價指標包括：治理程度、土壤侵蝕量、土壤侵蝕模數(shù)、林草覆蓋率、人均收入、人均糧食產(chǎn)量、勞動生產(chǎn)率、土地生產(chǎn)率、資金產(chǎn)投比、地表徑流模數(shù)、投資回收期糧食單產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品商品率等，主要涵蓋了經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。不同的指標體系所選取的指標數(shù)量有所不同[10]。

可見，水土保持效益評價在國內(nèi)外已經(jīng)做了大量基礎性的研究，為本文的研究提供了重要的理論基礎。本文在前人研究的基礎上，總結(jié)了各種評價方法，為水土保持效益的評價工作提供一些借鑒。

1 水土保持效益計算

水土保持效益計算是根據(jù)已確定的各指標值和其權重加權求和的過程。由于各指標量綱不同，因此各指標觀測值不能直接加和，而必須先經(jīng)過標準化讓其無量綱化，轉(zhuǎn)化為水土保持經(jīng)濟價值或水土保持評分值，再根據(jù)效益評價指標的權重，計算出水土保持效益評分值或經(jīng)濟價值加權平均數(shù)之和，即為水土保持綜合效益[11]。常用的標準化方法有正比例函數(shù)、分級評分函數(shù)、分段函數(shù)、線性函數(shù)和非線性函數(shù)法等[12]。

1.1 保水保土效益

河流泥沙是我國河流的主要問題,因此受到外界廣泛關注,保水保土效益的計算方法取得大量研究成果,形成了較規(guī)范的研究方法。

(1)水土保持分析法。通過固定監(jiān)測點觀測水土保持措施的調(diào)水保土作用，用以區(qū)分各項措施對水沙變化的影響，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)預測水沙變化趨勢[13]。

(2)水文分析法。通過統(tǒng)計分析水文站的徑流量、輸沙量等數(shù)據(jù),利用經(jīng)驗公式模型以及不同時間系列對比等定量計算區(qū)域內(nèi)調(diào)水保土量[14]。

在水土保持工作發(fā)展過程中，大量人員將水文模型和土壤侵蝕模型進行了實踐改進，同時引入保水保土效益計算當中,主要是為了分析估算治理前后水量和沙量變化[15]。

1.2 經(jīng)濟效益

開展水土保持的最終目的是保護生態(tài)環(huán)境，并通過效益證明，調(diào)動當?shù)厝罕妳⑴c水土保持工作。經(jīng)濟效益計算主要內(nèi)容有:

(1)根據(jù)水土保持措施總投入，計算單位面積投入情況。

(2)統(tǒng)計實施水土保持措施后區(qū)域增產(chǎn)情況。

(3)計算單位面積年凈增產(chǎn)。

(4)按照各項措施實施情況，分別計算收回投資時間。

(5)根據(jù)以上計算，各項基本建設投資收回后,將措施區(qū)域以后每年的凈增產(chǎn)情況統(tǒng)計，并按照要求劃分不同時段[16]。

通過分析計算各項措施長期的經(jīng)濟效益，能夠更加科學、合理的對不同土地資源和勞動力資源利用進行合理配置，從而帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。研究水土保持作用也將給經(jīng)濟增長帶來較大貢獻[17]。

1.3 社會效益

社會效益主要指通過水土保持綜合治理，改變生態(tài)環(huán)境狀況，減少自然災害，促進社會進步。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計調(diào)查方法是目前較為通用方法，主要是通過對比社會自然背景條件等各項指標比較相近但是水土流失治理度不同的區(qū)域，或者是通過調(diào)查特定區(qū)域治理前后不同時期情況進行對比。減少溝道、河水中泥沙的效益情況可以通過水土保持分析法和水文分析法計算,但是在使用中要考慮降水作用的減沙量情況[18]。

1.4 生態(tài)效益

生態(tài)效益是指水土保持綜合治理中保水保土效益之外的其他生態(tài)方面效益,主要包括近地層氣象環(huán)境、地表徑流、生物變化、土壤質(zhì)量等等。主要在治理區(qū)設立多個固定監(jiān)測點，通過水土保持治理前后不同時間段的數(shù)據(jù)資料進行分析。為生態(tài)系統(tǒng)提供服務功能方面,“凈化空氣”“增加植被固碳量”“促進生物多樣性”等指標的計算可參照《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》的規(guī)定[19]。

2 效益評價方法

目前使用頻繁的評價方法可以分為定性評價和定量評價，定性分析和定量分析既可以單獨使用，也可以兩者結(jié)合使用。在流域治理設計或者效益評價等方面，多以幾種定量評價方法綜合使用為主[20]。

2.1 定性評價

定性評價主要是對小流域治理前后的各項效益指標進行對比后，通過確定增減來分析評價效益情況。例如李恩慧通過利用種植業(yè)年增產(chǎn)值、土地利用率、水土流失面積和林草覆蓋率等評價指標，對研究區(qū)綜合治理的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益進行了前后對比評價,通過指標增減及發(fā)展趨勢來體現(xiàn)流域綜合治理的效果[21]。

2.2 定量評價

定量評價方法是設計或者效益評價時通過量化確定效益好壞的一種方法。目前，利用較多的方法包括綜合評價法、經(jīng)濟分析法和投入產(chǎn)出分析法。

(1)綜合評價法。首先需要建立評價指標體系，然后根據(jù)指標體系中各指標實際情況來確定指標權重。在科學研究中使用比較多的指標權重確定方法有層次分析法、基于熵的確定方法和專家調(diào)查法[22]。

(2)經(jīng)濟分析法。水土保持綜合治理工作涉及的內(nèi)容比較繁多，利用貨幣等價宏觀地反映不同階段的治理效果，是較為直觀的一種方法。利用“時間價值”來研究經(jīng)濟投入與產(chǎn)出效益關系的占比重較大，此方法可以判斷小流域綜合治理的遠期經(jīng)濟效益的走勢及趨勢[23]。

(3)投入產(chǎn)出分析法。即為綜合治理投入(能量投入)情況與產(chǎn)出對比分析，陸文偉利用此方法，分析小流域農(nóng)業(yè)生態(tài)的能源特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了部分問題：在治理小流域中畜牧系統(tǒng)投入與小流域種植子系統(tǒng)難以建立關聯(lián)性，同時客觀的反應了能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)和農(nóng)作物投入結(jié)構在目前的治理中還存在不合理因素[24]。

3 結(jié) 論

本文在前人研究的基礎上，闡明了水土保持與水土保持效益等相關概念的內(nèi)涵，并構建了水土保持效益評價指標體系，提出評價方法及計算的內(nèi)容，主要得出以下結(jié)論。

(1)水土保持效益評價的方法由定性評價和定量評價組成。其中定量評價方法有綜合評價法，經(jīng)濟分析法，投入產(chǎn)出分析法。

(2)水土保持效益評價計算是根據(jù)確定的各指標值和其權重加權求和的過程。主要是將數(shù)據(jù)經(jīng)過標準化將其無量綱化，轉(zhuǎn)化為水土保持經(jīng)濟價值或水土保持評分值，再根據(jù)效益評價指標的權重，計算出水土保持效益評分值或經(jīng)濟價值加權平均數(shù)之和，即為水土保持綜合效益。常用的標準化方法有正比例函數(shù)、分級評分函數(shù)、分段函數(shù)、線性函數(shù)和非線性函數(shù)法等。

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