杭州城市森林水土保持功能及效益評(píng)價(jià)

張吉祥，郝玉梅

（1.浙江省水利水電工程局，浙江 杭州 310020；2.溫州市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

杭州城市森林水土保持功能及效益評(píng)價(jià)

張吉祥1，郝玉梅2

（1.浙江省水利水電工程局，浙江 杭州 310020；2.溫州市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

本文闡述了杭州市“森林城市”在涵養(yǎng)水源、保土以及防淤功能方面的作用，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：杭州城市森林生態(tài)系統(tǒng)每年蓄水15.39億m3，蓄水經(jīng)濟(jì)效益為46.18萬元；每年調(diào)節(jié)徑流、滯洪蓄洪能力約為7.18億m3，防洪經(jīng)濟(jì)效益達(dá)21.57億元；每年有效減少土壤流失1 541萬t，保持土壤效益約為5.50億元；每年減少河流、湖泊淤積770.5萬t，防淤價(jià)值為1.93億元。

杭州市；森林城市；涵養(yǎng)水源；保土防淤；經(jīng)濟(jì)效益

繼“園林化城市”、“城市森林”之后，我國又產(chǎn)生一種新的生態(tài)城市模式，即“森林城市”，其宗旨是“讓森林走進(jìn)城市，讓城市擁抱森林”，讓人類與大自然更貼近，體現(xiàn)了森林與人類的和諧發(fā)展[1]。世界多數(shù)發(fā)達(dá)國家都非常重視發(fā)展森林城市。在我國，經(jīng)城市申報(bào)，由評(píng)選委員會(huì)根據(jù)《國家森林城市評(píng)價(jià)指標(biāo)》對(duì)待評(píng)城市的森林覆蓋率、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、森林健康等眾多相關(guān)建設(shè)指標(biāo)打分，合格者由全國綠化委員會(huì)和國家林業(yè)局聯(lián)合授予該城市“國家森林城市”稱號(hào)。城市森林對(duì)實(shí)現(xiàn)“三生態(tài)”（生態(tài)建設(shè)、生態(tài)安全、生態(tài)文明）體系，以及城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略起著重要而不可忽視的作用，在水土保持方面也具有諸多益處，如通過森林枝葉截流，減小土壤侵蝕；增加土壤含水量，降低下游洪水壓力；通過根系固結(jié)土壤，防止水土流失等[2]。

本文通過對(duì)國家森林城市杭州市城市森林生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源和固土保肥功能及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)估，并根據(jù)《杭州市森林資源與生態(tài)狀況公告（2012）》數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)該市涵養(yǎng)水源和固土保肥功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。

1 自然概況

杭州市位于我國東南沿海北部，118°20′～120°44′E，29°11′～30°33N′，東臨杭州灣，南與紹興接壤，西與衢州相接，北與湖州、嘉興兩市相鄰，總面積為16 596 km2。其中，西部丘陵區(qū)占總面積的65.6%，主干山脈有天目山等；東部平原占總面積的26.4%，地勢(shì)低平，河網(wǎng)密布。北部屬于太湖流域，其他歸于錢塘江流域。屬于亞熱帶氣候區(qū)，光照充足，雨量充沛，溫和濕潤，四季分明。年平均氣溫15.0～17.7℃，年平均降水量1 100～1 600 mm，年降雨日為150～160 d，年平均日照時(shí)數(shù)1 800～2 100 h。自然條件較好，適宜多種樹木生長(zhǎng)，屬中亞熱帶常綠闊葉林植被區(qū)。

杭州市現(xiàn)有林地面積1 170 226.67 hm2。其中森林面積1 081 440 hm2；喬木林852 000 hm2，竹林157 813.33 hm2，灌木林71 626.67 hm2；森林覆蓋率64.25%。2011年全市森林?jǐn)r蓄降水58.40億m3，固持土壤、減少泥沙流失1 541萬t。2009年5月7日杭州市被全國綠化委員會(huì)和國家林業(yè)局聯(lián)合授予“國家森林城市”稱號(hào)，這是目前我國對(duì)一個(gè)城市在生態(tài)建設(shè)方面的最高評(píng)價(jià)。城市森林在美化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化空氣、保持水土、減少噪音等生態(tài)服務(wù)功能上發(fā)揮著不可替代的作用。

2 森林涵養(yǎng)水源功能及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)

2.1 森林涵養(yǎng)水源功能

森林在涵養(yǎng)水源方面主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：調(diào)節(jié)徑流功能、蓄水功能和森林凈化水質(zhì)等。森林涵養(yǎng)水源主要表現(xiàn)在通過對(duì)降雨的截留、下滲、地面和地下徑流，對(duì)降水進(jìn)行時(shí)空二次分配，減少地面徑流，增加雨水下滲量。

森林城市涵養(yǎng)水源功能的價(jià)值主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，蓄水價(jià)值。在森林中降雨時(shí)，雨水首先受到森林枝葉的截流，其次是受到地面凋落物的截流，最后受到表層土壤的截流，經(jīng)過層層截流，減小了地表徑流，樹冠及土壤中積累了大量雨水，儲(chǔ)備了當(dāng)?shù)厮?。其二，水資源利用效益的提高。經(jīng)過層層截流吸收，在時(shí)間上對(duì)降雨進(jìn)行了二次分配，通過地下水的蓄積與補(bǔ)充，推遲了向河流補(bǔ)水，使枯水期的徑流量增加，保持穩(wěn)定、均勻的河道水量，為水資源可持續(xù)發(fā)展提供了條件，提高了水資源的有效利用率。

2.2 評(píng)價(jià)方法

假設(shè)沒有森林對(duì)降雨的攔截蓄水功能，只能憑借修筑的水利工程來實(shí)現(xiàn)截流蓄水，從這方面來看，森林就是一個(gè)庫容較大的“土壤水庫”。因此，采用“等效應(yīng)價(jià)值替代法”，將水庫蓄積這些雨水所需要的費(fèi)用，再和水庫工程效益投入比值相乘，即為森林城市防洪、蓄水的效益價(jià)值，其公式如下：

式中：V1，2為森林蓄水和防洪效益值；Si為各種類型森林的面積；Hi為各種森林的蓄水或攔洪能力；H0為無林地的蓄水或攔洪能力；P1為攔蓄1m3水的水庫建設(shè)費(fèi)；β為水利工程的效益投入比值。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

2.3.1 蓄水效益

根據(jù)對(duì)比各森林類型與裸地的單位面積蓄水量，再結(jié)合面積，可計(jì)算出杭州市森林城市比裸地多攔蓄的水量，見表1。

表1 森林城市蓄水量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

從表1統(tǒng)計(jì)可得，杭州市森林城市每年比裸地多攔蓄雨水15.39億m3，等同于全市多修建了一座15.39億m3庫容的大Ι型水庫。根據(jù)浙江省水利廳資料可知，修筑一座大型水庫，蓄水1 m3，費(fèi)用大概為15元，其使用年限大概為50～100年，平均以75年計(jì)算，則攔蓄1 m3水的工程建設(shè)費(fèi)應(yīng)除以75；又根據(jù)浙江省水利效益統(tǒng)計(jì)，水利工程的效益與總投入的比值為15。將上述數(shù)據(jù)以及表1中的數(shù)據(jù)，代入（1）式，可計(jì)算出杭州市每個(gè)森林類型蓄積水量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，經(jīng)過累加后，杭州市森林城市蓄積雨水的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值總計(jì)為46.18億元。

2.3.2 防洪價(jià)值

從表2統(tǒng)計(jì)可得，杭州市森林城市每年的防洪能力約為7.18億m3，若沒有森林?jǐn)r截、錯(cuò)峰減流，大量雨水將通過地面徑流匯入河流、湖泊而造成洪水，危及人民群眾財(cái)產(chǎn)安全，這樣政府勢(shì)必加大投資，修筑大量的防洪工程。攔蓄1 m3水的修筑費(fèi)用及工程壽命和經(jīng)濟(jì)價(jià)值與投入比值按上面的數(shù)值估算，杭州市森林城市防洪能力的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高達(dá)21.57億元。

表2 森林城市防洪的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

通過累計(jì)以上價(jià)值，可估算出杭州市城市森林每年能創(chuàng)造67.75億元攔蓄防洪功能方面的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 城市森林保土防淤功能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)

3.1 保土防淤功能

森林的保土防淤功能主要表現(xiàn)在:森林的錯(cuò)綜復(fù)雜根系有固結(jié)、改良和網(wǎng)絡(luò)土壤的作用，經(jīng)過枝葉層和地面凋落物層對(duì)降雨的攔截，可以極大地減少雨水對(duì)表層土壤的侵蝕，阻攔、轉(zhuǎn)移、過濾和滯緩地面徑流，從而減少水土流失，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，土壤中的營養(yǎng)成分得以保留，進(jìn)一步減少泥沙在河流湖泊的滯留和淤積。

3.2 森林保土經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)時(shí)采用替代成本法，計(jì)量水土流失和河流湖泊泥沙淤積所造成的經(jīng)濟(jì)損失，以此替代森林保土防淤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4-5]。

3.2.1 保土價(jià)值

森林保土功能價(jià)值主要表現(xiàn)在減小土壤流失量的價(jià)值，計(jì)算公式為：

式中：V3為森林的保土價(jià)值；di為各類型森林與裸地的侵蝕差值；P2為土壤搬運(yùn)上山價(jià)格，在此采用土方上山還田價(jià)格來代替，按搬運(yùn)1 m3土壤上山需花費(fèi)50元計(jì)算；Si意義同式（1）。

從表3統(tǒng)計(jì)可知，根據(jù)森林面積、單位面積森林比裸地少侵蝕量計(jì)算，杭州市森林城市每年可減少水土流失1 541萬t；土壤密度取1.4×103 kg/m3時(shí)，按式（2）計(jì)算，杭州市森林城市每年保土價(jià)值為5.50億元。

表3 保土的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

3.2.2 城市森林減少河流湖泊泥沙淤積的價(jià)值

假設(shè)沒有森林保護(hù)，表層土壤就會(huì)被水流大量代入河流湖泊，阻塞河床，影響行洪。采用河道泥沙淤積而挖泥沙的費(fèi)用來評(píng)價(jià)森林減少泥沙滯留和淤積的價(jià)值，其公式為：

式中：V4為減少泥沙滯留和淤積的價(jià)值；r為進(jìn)入河流湖泊的泥沙占總泥沙量的比值，%；P3為清淤的費(fèi)用，元/t；di、Si意義同式（1）。

根據(jù)浙江省水利廳資料，挖取1 t淤泥的平均費(fèi)用為25元，又據(jù)舒爾茨（1983年）的研究，輸入河流中的固體物質(zhì)約為泥沙流失量的50%。根據(jù)表3可知，杭州市森林城市每年減少水土流失量為1 541萬 t，即減少770.5萬t泥沙進(jìn)入河道或水庫，按照25元/t清淤費(fèi)用，由式（3）計(jì)算，可知杭州市森林城市每年減少泥沙淤積的價(jià)值約為1.93億元。

通過累計(jì)以上價(jià)值，可估算出杭州市城市森林每年能產(chǎn)生7.43億元保土防淤功能方面的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4 結(jié)語

從以上可看出，杭州市城市森林在涵養(yǎng)水源、保土防淤功能方面每年所產(chǎn)生價(jià)值約為67.75億和7.43億元，合計(jì)75.18億元。杭州市2012年國內(nèi)生產(chǎn)總值為7 803.98億元，相比較，杭州市森林城市水土保持功能總價(jià)值占杭州市全年國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.96%。

森林城市服務(wù)功能除在水土保持方面具有涵養(yǎng)水源、保土防淤功能以外，還具有改良土壤、增加肥力、防止面源污染、保護(hù)生物多樣性、改善小氣候環(huán)境、發(fā)展森林生態(tài)旅游等多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)服務(wù)功能。建立以人為本、生態(tài)和諧的森林城市生態(tài)體系，有助于進(jìn)一步提升杭州的城市形象，實(shí)現(xiàn)“天更藍(lán)、地更綠、水更清、居更宜”的目標(biāo)，對(duì)打造“人間天堂，生態(tài)杭州”具有重要意義。

[1]孫麗娜，孫鐵珩．建設(shè)森林城市提高沈陽生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展能力[J]．水土保持研究，2004，11（3）：181-184．

[2]國家林業(yè)局.國家森林城市評(píng)價(jià)指標(biāo)[N].人民日?qǐng)?bào)，2007-05-07（3）.

[3]杭州市林業(yè)水利局.杭州市森林資源與生態(tài)狀況公告[R]. 2013.

[4]胡艷琳，戚仁海，由文輝，等．城市森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的評(píng)價(jià)[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，29（3）：111-114．

[5]靳芳，張振明，余新曉，等．甘肅祁連山森林生態(tài)服務(wù)功能及價(jià)值評(píng)估[J].中國水土保持科學(xué)，2005，3（1）：53-57．

（責(zé)任編輯：楊婷婷）

Analysis on Water and Soil Conservation Functions of Hangzhou Urban Forests and Evaluation of their
Economic Benefits

ZHANG Jixiang1，HAO Yumei2
（1.Zhejiang Provincial Bureau for Water Conservancy and Hydropower Engineering Hangzhou，310020 China; 2.Wenzhou Municipal Survey and Design Institute for Water Conservancy and Electric Power）

In this paper the functions of Hangzhou urban forests in water and soil conservation and silt prevention were elaborated and their economic values were evaluated.The results showed that Hangzhou urban forest ecosystem has an annual water storage of 1.539 billion m3with a water storage economic benefit of 461 800 Chinese yuan，an annual runoff regulation，flood detention and flood storage capacity of 718 million m3with a flood control economic benefit of 2.157 billion Chinese yuan，an annual effective decrease of soil erosion of 15.41 million t with a soil conservation effect of 550 million Chinese yuan and an annual silt reduction in rivers and lakes of 7.705 million t with a value of 193 million Chinese yuan.

Hangzhou City;Urban forests;Water conservation;Soil conservation and silt prevention;Economic benefits

S714.7

A

2095-0152（2015）01-0041-03

2014-11-26

2014-12-05

張吉祥（1980-），男，工程師，主要從事水土保持工作。E-mail：zjx@zjwater.gov.cn