沙河市小流域綜合治理效益分析

林聰杰

(河北省沙河市水務(wù)局,河北 沙河 054100)

1 沙河市基本情況

沙河市位于河北省南部,地處太行山東麓,總面積999 km2。轄15個(gè)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、辦事處,290個(gè)行政村,總?cè)丝?7.3萬(wàn)人。自西向東分為山區(qū)、丘陵、平原3個(gè)區(qū)域,屬北方土石山區(qū)水力侵蝕區(qū),山區(qū)主要以層狀面蝕和鱗片狀面蝕最為常見,丘陵以面蝕和溝蝕為主。

沙河市山丘區(qū)面積為677.9 km2,其中水土流失面積416 km2,由于受地形、土質(zhì)、氣象、植被及人類活動(dòng)的影響,水土流失嚴(yán)重,侵蝕模數(shù)達(dá)600 t/(hm2·a),溝壑密度為3.13 km/km2,林木覆蓋率平均僅為29%。開展小流域綜合治理后,增加了當(dāng)?shù)厝罕娊?jīng)濟(jì)收入,促進(jìn)了商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提高了小流域的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)程度,加速了群眾脫貧致富奔小康的進(jìn)程。

2 小流域綜合治理及措施

根據(jù)小流域內(nèi)水土資源現(xiàn)狀及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件,正確地確定生產(chǎn)發(fā)展方向,合理安排農(nóng)、林、牧用地的位置和比例,積極建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基本農(nóng)田,提高單位面積糧食產(chǎn)量,促進(jìn)陡坡退耕,為擴(kuò)大造林種草面積創(chuàng)造條件[1];水土保持工作要為調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu),促進(jìn)商品生產(chǎn)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化服務(wù);在布置治理措施時(shí),使工程措施與林草措施及農(nóng)業(yè)耕作措施相結(jié)合,治坡措施與治溝措施相結(jié)合,在地少人多的地區(qū),林草措施面積比例可以小些;在實(shí)施順序上,一般先坡面后溝道，先毛、支溝后干溝,先上中游后下游;講求實(shí)效,注意提高糧食產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)收入,注意解決飼料、肥料和人畜飲水問題。

綜合治理是指以小流域?yàn)閱卧?以土地利用規(guī)劃為基礎(chǔ),在各個(gè)地塊上配置水土保持林草措施、工程措施及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施,形成綜合防治體系[2]。

a. 水土保持林草措施。水土保持林草措施可以使小流域的治理與開發(fā)融為一體。在小流域中,建設(shè)喬、灌、草相結(jié)合的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型防護(hù)林體系,是實(shí)現(xiàn)流域可持續(xù)治理與開發(fā)的根本措施。在小流域中建立生態(tài)經(jīng)濟(jì)型防護(hù)林體系,不僅可發(fā)揮林木特有的生態(tài)屏障功能,還可為社會(huì)提供更多的林產(chǎn)品,提高經(jīng)濟(jì)效益。目前,沙河市小流域治理中的防護(hù)林體系主要包括分水嶺防護(hù)林、護(hù)坡林、護(hù)埂林(地埂造林)、侵蝕溝道防護(hù)林、護(hù)岸護(hù)灘林、山地果園及經(jīng)濟(jì)林等。應(yīng)根據(jù)區(qū)域自然歷史條件和防災(zāi)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,將多用途的各個(gè)林種結(jié)合在一起,并布設(shè)在各自適宜的地域,形成一個(gè)多林種、多樹種、高效益的防護(hù)整體[3]。

b. 水土保持工程措施。水土保持工程措施是小流域治理與開發(fā)的基礎(chǔ),能為林草措施及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造條件,是防止水土流失,保護(hù)、改良和合理利用水土資源,并充分發(fā)揮各種資源的經(jīng)濟(jì)效益,建立良好生態(tài)環(huán)境的重要治理措施。

c. 水土保持農(nóng)業(yè)措施。在水土流失的農(nóng)田中,采用改變小地形,增加植被覆蓋度、地面覆蓋和土壤抗蝕力等方法,達(dá)到保水、保土、保肥、改良土壤、提高產(chǎn)量等目的的措施稱為水土保持農(nóng)業(yè)措施。以改變小地形為主的水土保持耕作措施有溝壟耕作、等高耕作、坑田等。隨著水土流失治理與自然資源綜合開發(fā)利用的結(jié)合,在一些小流域治理中已建成了以生態(tài)農(nóng)業(yè)原理為基礎(chǔ),以高效、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展為目的的農(nóng)林復(fù)合型、林牧復(fù)合型或農(nóng)林牧復(fù)合型的復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[4]。

d. 其他措施是指上述項(xiàng)目外可以按面積計(jì)算的水土流失治理措施,如魚鱗坑、水平階等坡面措施。

凡采用了以上所述綜合措施,治理開發(fā)取得了很大進(jìn)展的小流域,均取得了顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,提高了小流域的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)程度。

3 水土保持措施經(jīng)濟(jì)效益分析計(jì)算

3.1 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算有關(guān)參數(shù)

水土保持效益主要與水土保持措施經(jīng)濟(jì)計(jì)算期、始效期、經(jīng)濟(jì)效益單位指標(biāo)等密切相關(guān)。

3.1.1 經(jīng)濟(jì)計(jì)算期、始效期確定

按《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法》進(jìn)行計(jì)算[5],采用靜態(tài)計(jì)算方法,各項(xiàng)措施自實(shí)施后即開始計(jì)算其經(jīng)濟(jì)計(jì)算期,效益始效期根據(jù)不同的措施而不同,詳見表1。

表1 各種措施效益始效期 a

水土保持各種措施,發(fā)揮作用需要一定的時(shí)間。而且開始發(fā)揮作用的時(shí)間不一樣,如種植林木發(fā)揮效益的時(shí)間較長(zhǎng)。各種治理措施的前期效益年限見表2。

表2 各種措施前期效益年限 a

經(jīng)濟(jì)效益單位指標(biāo)可根據(jù)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)產(chǎn)品、經(jīng)濟(jì)作物和木材等的市場(chǎng)價(jià)格,結(jié)合外業(yè)的農(nóng)戶調(diào)查確定[6],詳見表3。

表3 經(jīng)濟(jì)效益單位指標(biāo) 元/(hm2·a)

3.1.2 蓄水保土效益單位指標(biāo)

蓄水保土效益單位指標(biāo)主要指減蝕模數(shù)及蓄水指標(biāo)。減蝕模數(shù)與治理前水土流失強(qiáng)度有關(guān),根據(jù)治理前流失強(qiáng)度及治理后流失強(qiáng)度對(duì)比可以確定其減蝕模數(shù),蓄水指標(biāo)按經(jīng)驗(yàn)取值[7]。各措施蓄水、減蝕指標(biāo)確定見表4。

表4 各措施蓄水保土效益單位指標(biāo)

3.1.3 設(shè)計(jì)保存率

各項(xiàng)水土保持措施實(shí)施后,由于受多方面因素的影響,例如洪、澇、旱、病、蟲等災(zāi)害,水土保持生物措施不可能全部保存下來(lái),根據(jù)北方地區(qū)實(shí)施“長(zhǎng)治”工程各項(xiàng)措施的保存情況,確定各項(xiàng)水土保持措施的設(shè)計(jì)保證率[8]。詳見表5。

表5 各措施蓄水保土效益單位指標(biāo) %

3.2 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

沙河市小流域治理主要措施包括坡地改梯田、水土保持林建設(shè)、種植經(jīng)濟(jì)林、封山育林治理等。2003—2012年治理情況見表6。

經(jīng)濟(jì)計(jì)算期內(nèi)各項(xiàng)措施累計(jì)有效面積計(jì)算公式為

式中:F為單向措施累計(jì)有效面積,hm2;m為前期效益年限,a;n為經(jīng)濟(jì)計(jì)算期,a;t為經(jīng)濟(jì)效益始效期,a;f為規(guī)劃期末單項(xiàng)措施實(shí)施的總面積，hm2。

表6 沙河市小流域綜合治理情況統(tǒng)計(jì) hm2

根據(jù)2003—2012年小流域治理情況,按照上述公式,計(jì)算小流域治理累計(jì)有效面積(表7)。

表7 沙河市小流域綜合治理經(jīng)濟(jì)效益累計(jì)有效面積計(jì)算結(jié)果

單項(xiàng)措施經(jīng)濟(jì)計(jì)算期內(nèi)累計(jì)增產(chǎn)值計(jì)算公式:

J=FjP

(2)

式中:J為單項(xiàng)措施累計(jì)凈增產(chǎn)值,元;F為單項(xiàng)措施累計(jì)有效面積,hm2;j為單項(xiàng)措施單位面積凈增產(chǎn)值,元/(hm2·a);P為設(shè)計(jì)保存率,%。

各項(xiàng)措施累計(jì)增產(chǎn)值:

根據(jù)不同治理項(xiàng)目的累計(jì)有效面積,結(jié)合各項(xiàng)目的增產(chǎn)指標(biāo)及保證存在率,計(jì)算各治理項(xiàng)目的累計(jì)增產(chǎn)值(表8)。

表8 沙河市小流域綜合治理累計(jì)增產(chǎn)值

通過對(duì)沙河市小流域綜合治理情況分析,統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目由坡改梯、水保林、經(jīng)濟(jì)林、封禁治理和其他措施,截止到2012年,水土保持經(jīng)濟(jì)效益為18 727萬(wàn)元。

4 蓄水保土生態(tài)效益計(jì)算

4.1 蓄水保土量計(jì)算

在降雨時(shí),喬木、灌木層和草本植物層都能夠截留下一部分雨水,大大減緩了雨水對(duì)地面的沖刷,最大限度地減少地表徑流。而且枯枝落葉層就像一層厚厚的海綿,能夠大量地吸收和儲(chǔ)存雨水。這樣森林就可以儲(chǔ)存起大量的水,減少水土流失[9]。采用水保法計(jì)算各項(xiàng)措施的蓄水保土量。表9為沙河市小流域綜合治理蓄水保土效益累計(jì)有效面積計(jì)算結(jié)果。

表9 沙河市小流域綜合治理蓄水保土效益累計(jì)有效面積計(jì)算結(jié)果

某項(xiàng)措施蓄水量:

ΔWi=FeΔWm

(3)

式中:ΔWi為某項(xiàng)措施蓄水量,萬(wàn)m3;Fe為某項(xiàng)措施的有效面積,hm2;ΔWm為某項(xiàng)措施減少的徑流模數(shù),m3/(hm2·a)。

某項(xiàng)措施保土量:

ΔSi=FeΔSm

(4)

式中:ΔSi為某項(xiàng)措施保土量,萬(wàn)t;Fe為某項(xiàng)措施的有效面積,hm2;ΔSm為某項(xiàng)措施減少的侵蝕模數(shù),t/(hm2·a)。

分別計(jì)算流域內(nèi)綜合治理蓄水保土總量。

蓄水總量:

ΔW=ΔW1+ΔW2+…+ΔWn

(5)

保土總量:

ΔS=ΔS1+ΔS2+…+ΔSn

(6)

根據(jù)沙河市小流域綜合治理累計(jì)有效面積,按照上述公式,分別計(jì)算出各治理項(xiàng)目的蓄水總量和保土總量(表10)。

表10 沙河市小流域綜合治理蓄水保土計(jì)算結(jié)果

采用2003—2012年水土保持治理情況資料,截至2012年沙河市小流域治理效益為:減少土壤流失量242萬(wàn)t,增加降水有效利用量7 547萬(wàn)m3。

4.2 蓄水量?jī)r(jià)值計(jì)算

影子工程法將難以計(jì)算的生態(tài)價(jià)值轉(zhuǎn)換為可計(jì)算的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,從而將不可量化的問題轉(zhuǎn)化為可量化的問題,簡(jiǎn)化了環(huán)境資源的估價(jià)[10]。

采用影子工程法,計(jì)算水土保持蓄水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)興建水利工程的成本確定,計(jì)算公式為

B=ΔWG

(7)

式中:B為蓄水經(jīng)濟(jì)價(jià)值,萬(wàn)元;ΔW為各種治理措施的蓄水總量,萬(wàn)m3;G為影子價(jià)格,元/m3。

根據(jù)河北省目前水庫(kù)造價(jià)總投資,單位蓄水量?jī)r(jià)格為10.1元/m3。按照累計(jì)蓄水量為7 547萬(wàn)m3計(jì)算,則蓄水總效益為76 255萬(wàn)元。

4.3 保土價(jià)值計(jì)算

小流域治理的保土作用每年減少3種物質(zhì)損失,即減少土地廢棄、減少泥沙滯留與淤積和減少土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失。采用《中國(guó)森林環(huán)境資源價(jià)值評(píng)估》中的方法對(duì)此3種物質(zhì)損失進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算[11]。

重置成本法又稱置換成本法或恢復(fù)費(fèi)用法,通過估算環(huán)境被破壞后將其恢復(fù)原狀所要支出的費(fèi)用,用以計(jì)算環(huán)境影響的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。重置成本法將環(huán)境視為一種資產(chǎn),當(dāng)人們開展某一活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成破壞時(shí),相當(dāng)于降低了環(huán)境資產(chǎn)的價(jià)值,可以通過重新構(gòu)建一項(xiàng)全新的環(huán)境資產(chǎn)來(lái)彌補(bǔ)。

4.3.1 流域治理減少?gòu)U棄土地面積經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算

流域治理減少土地廢棄的經(jīng)濟(jì)價(jià)值可以根據(jù)機(jī)會(huì)成本來(lái)計(jì)算。將某種資源安排特種用途,而放棄其他用途所造成的損失、付出的代價(jià),就是該種資源的機(jī)會(huì)成本。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的有關(guān)資料,1987—1990年間中國(guó)林業(yè)生產(chǎn)的年均收益為282.17元/(hm2·a)。沙河市小流域治理水保林、經(jīng)濟(jì)林計(jì)有效面積為4.91萬(wàn)hm2,減少土地廢棄的累計(jì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值1 385萬(wàn)元。

4.3.2 流域治理減少泥沙滯留經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算

滯留泥沙主要集中在山前、坡腳、溝口、庫(kù)壩河的入口等,因此,可以利用清除滯留泥沙的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用作為流域減少泥沙滯留的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

根據(jù)《經(jīng)濟(jì)技術(shù)手冊(cè)》,清除1噸滯留泥沙工費(fèi)為4.7元。根據(jù)我國(guó)水土流失研究成果,土壤侵蝕中河道滯留泥沙量占33%。沙河市累計(jì)減沙土壤流失量242萬(wàn)t,則累計(jì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值為375.3萬(wàn)元。

4.3.3 流域治理減少泥沙淤積經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算

國(guó)內(nèi)外核算流域減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有兩種方法:①根據(jù)清除成本核算;②根據(jù)蓄水價(jià)格核算。即泥沙淤積于湖泊、水庫(kù)和河道,減少了地表有效水的蓄積,可根據(jù)水庫(kù)工程的蓄水成本計(jì)算其損失價(jià)值。減輕泥沙淤積價(jià)值估算,按照我國(guó)主要流域的泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律,全國(guó)土壤流失的泥沙有24%淤積于水庫(kù)、江河、湖泊, 可根據(jù)蓄水成本來(lái)計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)減輕泥沙淤積災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)效益。減輕水庫(kù)淤積效益計(jì)算公式:

(8)

式中:En為減輕泥沙淤積經(jīng)濟(jì)效益,元/a;Ac為土壤保持量,t/a;C為水庫(kù)工程費(fèi)用,元/m3;ρ為土壤容重,t/m3。

河北省目前水庫(kù)工程費(fèi)用為10.1元/m3。沙河市小流域治理累計(jì)減沙泥沙流失242萬(wàn)t,沙河市山區(qū)土壤容重為1.30 t/m3,累計(jì)減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為451.2萬(wàn)元。

4.3.4 流域治理減少土壤氮、磷、鉀損失經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算

土壤侵蝕使土壤中氮、磷、鉀大量流失,增加了土壤化肥的施用量,因此,流域減少氮、磷、鉀損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值可根據(jù)化肥的價(jià)格來(lái)確定[12]。河北省山地主要土壤類型養(yǎng)分含量狀況見表11。

表11河北省山地主要土壤類型養(yǎng)分含量狀況g/kg

土壤類型 土壤主要養(yǎng)分含量有機(jī)質(zhì)全氮全磷全鉀土壤質(zhì)地 山地草甸土103.04.460.9220.3輕壤土棕壤土90.403.430.5221.1中壤土褐土8.200.630.3126.1重壤土草甸沼澤土39.402.290.6717.6中壤土灰色森林土42.602.240.3425.0中壤土黑土60.202.750.4318.5輕壤土栗鈣土39.902.000.4918.9-風(fēng)沙土2.320.100.0919.1沙壤土平均93.302.200.5020.8

根據(jù)減少的土壤流失量,首先計(jì)算氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素的含量:

Li=kΔSHi

(9)

式中:Li為減少土壤流失中第i種營(yíng)養(yǎng)元素?cái)?shù)量,t;k為單位換算系數(shù);ΔS為流域治理減少的土壤流失量,t;Hi為土壤中第i中營(yíng)養(yǎng)元素含量,g/kg。

分別采用不同土壤全氮、全磷、全鉀的平均值,計(jì)算流域治理減少土壤流失量中的營(yíng)養(yǎng)元素?cái)?shù)量。計(jì)算結(jié)果見表12。

表12 流域治理減沙土壤養(yǎng)分損失經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算

根據(jù)碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、液體氨、氨水、氯化銨、硝酸銨、石灰氨和其他氨肥等常用氮肥計(jì)算其折純量。磷肥包括過磷酸鈣、磷礦粉、重過磷酸鈣、鋼渣磷肥和其他磷肥計(jì)算其平均折純量。鉀肥包括氯化鉀、硫酸鉀、灰窯鉀肥等計(jì)算器折純量。計(jì)算結(jié)果見表13。

表13 化肥折純量計(jì)算參考值 %

按照不同化肥的折純量,計(jì)算出實(shí)際化肥數(shù)量,根據(jù)化肥平均價(jià)格,計(jì)算其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(10)

式中:B為總經(jīng)濟(jì)價(jià)值,萬(wàn)元;xi為減少土壤流失中第i種營(yíng)養(yǎng)元素的含量,t;zi為第i種營(yíng)養(yǎng)元素相應(yīng)化肥的折純率,%;J為化肥平均價(jià)格,元/t。

根據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計(jì)資料,我國(guó)2010年不同肥料化肥平均價(jià)格,氮肥為600元/t、磷肥為2 300元/t、鉀肥為2 500元/t。沙河市小流域治理累計(jì)減少氮、磷、鉀損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為44.9萬(wàn)元。表14為小流域治理措施土壤減少流失營(yíng)養(yǎng)元素價(jià)值計(jì)算表。

表14 沙河市小流域治理措施土壤減少流失營(yíng)養(yǎng)元素價(jià)值計(jì)算

4.3.5 保土總價(jià)值計(jì)算

減少土壤流失總價(jià)值包括:流域治理減少?gòu)U棄土地面積經(jīng)濟(jì)價(jià)值1 385萬(wàn)元;流域治理減少泥沙滯留經(jīng)濟(jì)價(jià)值375.3萬(wàn)元;流域治理減少泥沙淤積經(jīng)濟(jì)價(jià)值451.2萬(wàn)元;流域治理減少土壤氮、磷、鉀損失經(jīng)濟(jì)價(jià)值44.9萬(wàn)元。總計(jì)2 256萬(wàn)元。

4.4 蓄水保土生態(tài)價(jià)值

通過上述分析,沙河市小流域綜合治理生態(tài)價(jià)值計(jì)算結(jié)果為:蓄水生態(tài)價(jià)值76 255萬(wàn)元,保土生態(tài)價(jià)值為2 256萬(wàn)元,總計(jì)78 511萬(wàn)元。

5 結(jié) 論

沙河市小流域治理主要措施有坡地改梯田、水土保持林建設(shè)、種植經(jīng)濟(jì)林、封山育林治理等措施。取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

小流域綜合治理經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算項(xiàng)目包括坡改梯、水保林、經(jīng)濟(jì)林、封禁治理等項(xiàng)目,生態(tài)效益計(jì)算上述項(xiàng)目的蓄水保土效益。根據(jù)小流域治理2003—2012年資料統(tǒng)計(jì),經(jīng)濟(jì)價(jià)值為18 727萬(wàn)元,生態(tài)價(jià)值為78 511萬(wàn)元。

小流域綜合治理在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),也創(chuàng)造巨大的生態(tài)效益和社會(huì)效益,而生態(tài)效益遠(yuǎn)大于其經(jīng)濟(jì)效益。

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