陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)水土保持工程綜合效益評(píng)價(jià)

劉源鑫，焦 峰，2，3，朱樂(lè)天

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌 712100;3.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西楊凌 712100)

陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)水土保持工程綜合效益評(píng)價(jià)

劉源鑫1，焦 峰1，2，3，朱樂(lè)天1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌 712100;3.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西楊凌 712100)

水土保持;功能分區(qū);效益評(píng)價(jià);南水北調(diào)中線工程;水源區(qū);陜西

以陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)為研究對(duì)象，評(píng)價(jià)水土保持綜合治理一期工程實(shí)施后的綜合效益。對(duì)水源區(qū)水土保持功能區(qū)進(jìn)行劃分，運(yùn)用典型推算法建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比一期工程實(shí)施前后各分區(qū)的生態(tài)效益和社會(huì)效益，以貨幣形式評(píng)價(jià)工程實(shí)施后各項(xiàng)措施的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果表明:水源區(qū)水土流失面積由1.67萬(wàn)km2下降到0.90萬(wàn)km2;植被覆蓋度由29.73%上升到39.48%;每年可攔蓄徑流從68.67億m3增加到84.59億m3;保土效益從0.97億t增加到1.16億t;每年坡改糧梯為當(dāng)?shù)卦黾邮杖?1.02億元，每年坡改果梯和經(jīng)濟(jì)林為當(dāng)?shù)卦黾邮杖?.35億元。

南水北調(diào)中線工程是國(guó)家合理配置水資源、緩解京津和華北地區(qū)水資源供需矛盾、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措，而保護(hù)漢、丹江水質(zhì)清潔，建設(shè)清水走廊是工程成敗的關(guān)鍵［1］。陜西境內(nèi)的漢、丹江流域經(jīng)濟(jì)落后，水土流失較為嚴(yán)重，水土保持基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，因此做好水源區(qū)水土保持生態(tài)建設(shè)工作既是確保南水北調(diào)中線水質(zhì)安全的重要措施，也是促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處的重要途徑。

許多學(xué)者對(duì)南水北調(diào)中線工程水源區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行了研究，如王立輝等［2］、王曉峰等［3］以遙感影像為數(shù)據(jù)源對(duì)庫(kù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了定量評(píng)價(jià);張忠旺等［4］分析和評(píng)價(jià)了中線工程建設(shè)對(duì)漢江中游生態(tài)環(huán)境的影響;賈忠華等［5］對(duì)水源區(qū)土壤侵蝕的損失量和損失價(jià)值進(jìn)行了定量計(jì)算。在上述成果的基礎(chǔ)上，以2007年起實(shí)施的陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)水土保持綜合治理一期工程(以下簡(jiǎn)稱一期工程)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，借助經(jīng)濟(jì)學(xué)有關(guān)理論和方法，分析工程實(shí)施后所取得的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，以期為水源區(qū)水土流失綜合治理提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)(以下簡(jiǎn)稱水源區(qū))包括秦嶺以南的陜西南部大部分地區(qū)，涉及寶雞、漢中、安康、商洛和西安5個(gè)市的31個(gè)縣(區(qū))，總面積6.27萬(wàn)km2，占丹江口水庫(kù)控制面積的65.9%，丹、漢江年均入庫(kù)水量284.7億m3，占丹江口水庫(kù)多年平均入庫(kù)水量的70%。水源區(qū)屬秦巴土石山區(qū)，由秦嶺山地、漢江盆地和大巴山地構(gòu)成了“兩山夾一川”地貌，氣候溫和，雨量充沛，整體環(huán)境狀況較好［3］。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于兩方面:一是《丹江口庫(kù)區(qū)及上游水污染防治和水土保持規(guī)劃》、國(guó)務(wù)院對(duì)《丹江口庫(kù)區(qū)及上游水污染防治和水土保持規(guī)劃》的批復(fù)(國(guó)函［2006］10號(hào))、《2007—2009年度陜西省丹江口庫(kù)區(qū)及上游工程完成情況表》、陜南各市統(tǒng)計(jì)年鑒、項(xiàng)目區(qū)相關(guān)研究成果等文件資料;另一個(gè)是外業(yè)調(diào)研獲得的數(shù)據(jù)。筆者曾于2011年7月上旬與8月中旬兩次前往陜南的商洛、安康、漢中三市進(jìn)行調(diào)研，并赴各治理典型區(qū)(縣)與水保一線的工作者進(jìn)行交流，獲得了一期工程(2007—2011年)的第一手資料。

2.2 數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)方法

2.2.1 水土保持功能分區(qū)

水源區(qū)各縣市自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和水土流失情況在空間上有較大差異，因此需針對(duì)各區(qū)域的特點(diǎn)采取不同的水土保持措施，以獲得最佳的治理效果。白丹等以各縣土壤侵蝕量、人口密度、降雨量和縣域內(nèi)漢、丹江流域面積作為分區(qū)指標(biāo)，運(yùn)用模糊聚類分析法對(duì)水源區(qū)進(jìn)行了分區(qū)［6－8］。王瑋在此基礎(chǔ)上充分考慮各縣所處區(qū)域，結(jié)合行政區(qū)劃的一致性，對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行了調(diào)整［9］。筆者參考上述分區(qū)結(jié)果(表1)，進(jìn)行水源區(qū)水土保持綜合效益評(píng)價(jià)。

表1 水土保持功能分區(qū)

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

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)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理。

(1)糧食作物增產(chǎn)量，計(jì)算公式為

式中:pb為某項(xiàng)措施實(shí)施前單位面積年產(chǎn)量，kg/(hm2·a);pa為某項(xiàng)措施實(shí)施后單位面積年產(chǎn)量，kg/(hm2·a);Δp為某項(xiàng)措施實(shí)施后單位面積年增產(chǎn)量，kg/(hm2·a)。

(2)流域植被覆蓋度，計(jì)算公式為

式中:f為林草措施面積，km2;F為流域總面積，km2;C為流域植被覆蓋度，%。

(3)人均收入變化。調(diào)查治理前后區(qū)域人均收入，做差值運(yùn)算即可得到人均收入變化。

(4)攔蓄徑流總量，計(jì)算公式為

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

(5)保土總量，計(jì)算公式為式中:ΔV為保土總量，t;Δms為單位面積保土量，t/hm2;Fe為某項(xiàng)措施實(shí)施的有效面積，hm2。

(6)年增加經(jīng)濟(jì)效益，計(jì)算公式為

式中:B為某項(xiàng)措施年增加經(jīng)濟(jì)效益，萬(wàn)元;Bs為某項(xiàng)措施實(shí)施后單位面積增加經(jīng)濟(jì)效益，萬(wàn)元/hm2;Fe為某項(xiàng)措施實(shí)施的有效面積，hm2。

2.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

由于水源區(qū)面積較大以及缺少成熟的水土保持工程措施評(píng)價(jià)模型［10］，因此本研究采用典型推算法，由冉家溝流域水土保持治理效益計(jì)算出評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)一期工程綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。

冉家溝發(fā)源于寧強(qiáng)縣寬川鄉(xiāng)冉家壩村，全長(zhǎng)9.3 km，流域面積31.99 km2，是陜南地區(qū)具有典型特征的小流域［9］。1999年被列入“長(zhǎng)治”五期工程重點(diǎn)治理區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)貜搅餍^(qū)實(shí)測(cè)資料推算，坡改梯措施年攔蓄徑流3 000 m3/hm2，保土43.5 t/hm2;保土耕作措施年攔蓄徑流1 425 m3/hm2，保土16.5 t/hm2;封育措施年攔蓄徑流1 845 m3/hm2，保土14.25 t/hm2;治理期內(nèi)梯田每年增加經(jīng)濟(jì)收益5.74萬(wàn)/hm2，經(jīng)濟(jì)果木林每年增加經(jīng)濟(jì)收益0.25萬(wàn)/hm2［8］;植物籬單株每年可向坡耕地提供0.5 ～1.0 kg的枝葉綠肥，年產(chǎn)出效益500 元/hm2［11］。

3 綜合效益評(píng)價(jià)

3.1 生態(tài)效益

實(shí)施坡面整治措施、林草措施、保土耕作措施、封育措施及能源替代措施前后的年攔蓄徑流總量、保土總量見(jiàn)表2。

表2 各分區(qū)保水保土效益

一期工程實(shí)施以來(lái)，水源區(qū)通過(guò)綜合運(yùn)用坡面整治措施、林草措施、保土耕作措施、溝道防護(hù)措施、封育措施和能源替代措施，治理小流域403條，治理總面積7 681.54 km2，使水土流失面積由治理前的1.67萬(wàn)km2下降到治理后的0.90萬(wàn)km2;由式(2)，植被覆蓋度由治理前的29.73%上升到治理后的39.48%;由式(3)、(4)，每年可攔蓄徑流量從68.67億m3增加到84.59 億m3，增加了23.19%;由式(5)，保土效益從0.97 億t增加到1.16億t，增加了19.28%。各分區(qū)中水土保持生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)治理區(qū)生態(tài)效益最為明顯，分別占到攔蓄徑流和保土效益的 85.93%和 86.74%。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

一期工程(2007—2010年)實(shí)施以來(lái)，水源區(qū)共營(yíng)造生態(tài)林7.88 萬(wàn) hm2，占規(guī)劃面積的101.90%;營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林5.22 萬(wàn) hm2，占103.39%;荒山造林 12.1萬(wàn) hm2，占105.70%;栽植等高植物籬28 597 km，占102.75%。林草措施實(shí)施情況見(jiàn)表3。另外，水源區(qū)還實(shí)施坡改糧梯1.92萬(wàn)hm2，占規(guī)劃面積的100.29%;實(shí)施坡改果梯 0.17 萬(wàn) hm2，占 103.23%。

表3 林草措施實(shí)施情況

由式(1)、(6)及評(píng)價(jià)指標(biāo)知，水源區(qū)坡改糧梯增加收益11.02億元/a，坡改果梯和經(jīng)濟(jì)林增加收益1.35億元/a，植物籬增加收益1 348.5萬(wàn)元/a。治理期內(nèi)，水土保持措施累計(jì)為當(dāng)?shù)卦黾咏?jīng)濟(jì)效益12.5億元/a。

3.3 社會(huì)效益

一期工程實(shí)施以來(lái)，各水土保持功能分區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況見(jiàn)表4。

表4 各分區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況

不合理的土地利用方式是水土流失產(chǎn)生的重要原因［11］，因此水土保持本質(zhì)上是土地利用結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和優(yōu)化的過(guò)程［12］。水源區(qū)通過(guò)水土保持生態(tài)建設(shè)，降低了坡耕地比例，雖然人均耕地面積有所減少，但農(nóng)民人均收入顯著提高;調(diào)整了土地利用結(jié)構(gòu)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高了土地利用率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，使農(nóng)村富余勞動(dòng)力得到了有效轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力資源得到合理利用，加速了農(nóng)村脫貧致富奔小康的步伐。

4 結(jié)語(yǔ)與討論

自2007年南水北調(diào)中線工程水源區(qū)水土保持綜合治理一期工程實(shí)施以來(lái)，陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)水土流失面積從治理前的1.67萬(wàn)km2減少到治理后的0.90萬(wàn)km2，植被覆蓋度從29.73%提高到39.48%，每年可攔蓄徑流量從68.67億m3增加到84.59億 m3，保土效益從0.97億 t增加到1.16億 t，坡改糧梯為當(dāng)?shù)卦黾咏?jīng)濟(jì)收入11.02億元/a，坡改果梯和經(jīng)濟(jì)林為當(dāng)?shù)卦黾咏?jīng)濟(jì)收入1.35億元/a。工程措施、生態(tài)修復(fù)措施、農(nóng)業(yè)措施的實(shí)施，既保證了南水北調(diào)中線工程水源區(qū)的環(huán)境安全，又合理調(diào)整了土地利用和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一。

水土保持是以改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)的人類活動(dòng)，但同時(shí)也是一種投資活動(dòng)［13］，需要考慮投資行為的成本和效益，因此水土保持綜合效益的經(jīng)濟(jì)評(píng)估是水土保持決策的重要依據(jù)［14］。例如，趙忠［15］應(yīng)用灰色模型進(jìn)行小流域綜合治理經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè);郭軼群等［16］應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析法對(duì)小流域綜合治理的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析評(píng)價(jià);何有華等［17］從水土保持對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響的角度進(jìn)行水土保持經(jīng)濟(jì)效果研究。本研究依據(jù)冉家溝小流域經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)結(jié)果［18］，對(duì)陜西南水北調(diào)中線工程水源區(qū)水土保持綜合治理一期工程的綜合效益進(jìn)行了分析，方法雖比較粗略，但將各項(xiàng)收益貨幣化，能夠估算工程實(shí)施后的效益，對(duì)于人們直觀有效地了解水土保持綜合治理項(xiàng)目的實(shí)施情況具有積極的作用。

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S157

C

1000－0941(2012)10－0042－03

劉源鑫(1988—)，男，山東蒙陰縣人，碩士研究生，主要從事資源環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)、景觀生態(tài)學(xué)研究;通信作者焦峰(1967—)，男，陜西三原縣人，副研究員，博士，主要從事GIS應(yīng)用、水土保持與環(huán)境效應(yīng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究。

2012－05－30

(責(zé)任編輯 李楊楊)