油田道路對水土保持功能的影響評價

王海燕, 王海軍, 張長印, 趙永軍, 宋曉強, 賈國棟

(1.水利部水土保持監(jiān)測中心， 北京 100055;2.陜西省水土保持局， 陜西 西安 710004; 3.北京林業(yè)大學(xué)， 北京 100083)

水土保持補償費制度是針對生產(chǎn)建設(shè)過程中擾動破壞地貌植被造成區(qū)域水土保持功能下降而設(shè)定的。通過征收水土保持補償費，提高人為活動削弱(消除)區(qū)域水土保持功能的成本，促使生產(chǎn)建設(shè)單位或個人加強保護水土資源的意識，從而在生產(chǎn)建設(shè)過程中優(yōu)化工藝、技術(shù)和方法或者積極采用新工藝、新技術(shù)、新方法以減少對區(qū)域水土保持功能的影響。水土保持補償費制度作為解決人為水土流失問題的一種有效制度設(shè)計，在協(xié)調(diào)經(jīng)濟社會發(fā)展與水土保持的關(guān)系中發(fā)揮著重要作用。《水土保持法》以及國家和省級層面配套的水土保持補償費征收管理辦法等相關(guān)文件對水土保持補償費制度做了明確規(guī)定。目前，關(guān)于水土保持補償費制度的框架、補償方式等的研究較多，關(guān)于水土保持補償標(biāo)準的定量化研究鮮有報道，因此，十分有必要開展相關(guān)研究，為正在實施的水土保持補償費制度提供定量化依據(jù)。

道路是油田重要的基礎(chǔ)設(shè)施和必備生產(chǎn)線，無論在建設(shè)期還是在生產(chǎn)運營期都離不開道路保障。油田道路具有線多、面廣、總里程長、占地面積大的特點。據(jù)統(tǒng)計，大慶油田各級道路的占地面積達到全油田占地總面積的48%[1]；遼河油田專用干支線道路約占油田總面積的30%[2]。據(jù)對陜西志丹縣境內(nèi)油田實地調(diào)查，油田各級道路占地約占油田總占地總面積的40%。本文以油田道路為例，在定性分析的基礎(chǔ)上，采用國內(nèi)外較為常用的生態(tài)服務(wù)價值測算方法，對生產(chǎn)運營期因油田道路占壓和硬化損失的水土保持功能價值進行定量評價，依據(jù)測算結(jié)果分析生產(chǎn)期石油天然氣項目水土保持補償費計征標(biāo)準的合理性。

1 研究樣本情況

1.1 自然概況

研究樣本胡尖山油田位于黃土高原與內(nèi)蒙古鄂爾多斯荒漠草原過度地帶，屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候帶，春季多風(fēng)、夏季干旱、秋季陰雨、冬季嚴寒，日照充足。年平均氣溫7.9 ℃，年平均日照2 743 h，年平均降雨量317 mm，年平均無霜期141 d左右。植被類型屬于黃土高原草原帶植被。區(qū)域內(nèi)水土流失面積約占國土總面積的83.4%，在春季以風(fēng)力侵蝕為主，侵蝕模數(shù)達2 000 t/(a·km2)；水力侵蝕主要集中發(fā)生在6—9月份，侵蝕模數(shù)達5 000～15 000 t/(a·km2)，水力侵蝕量約占全年輸沙總量的90%，往往由幾次暴雨形成。

1.2 樣本概況

胡尖山油田內(nèi)道路系統(tǒng)主要包括井排路、通井路、進站路、對外連接路等，全長235.8 km。現(xiàn)有生產(chǎn)井場871處，油井4 347口，通井道路235.8 km，占地面積138.1 hm2。其中，主干線4條，長度為24 km，建設(shè)標(biāo)準為4.5 m寬瀝青路面；干線13條，長度為76.9 km，建設(shè)標(biāo)準為4.5 m寬泥結(jié)石路面；支線主要為井場道路，長度為134.9 km，建設(shè)標(biāo)準為3.5 m寬泥結(jié)石路面。具體情況詳見表1。

表1 胡尖山油田道路的組成情況

1.3 對水土保持功能的影響機理分析

進入生產(chǎn)期后的油田道路，沒有大規(guī)模的擾動開發(fā)。但是長期對地面占壓造成地表水土保持功能削弱甚至消失。油田道路主要供大型運輸車輛通行使用，要求具有較高的防水、防裂性能，因此，在生產(chǎn)期采用瀝青混凝土、瀝青、砂石等鋪面或為土路，原有地貌植被和水土保持設(shè)施不能恢復(fù)，占壓土地的土壤質(zhì)能交換、水分循環(huán)水平下降甚至消失，固碳供氧、凈化空氣、防風(fēng)固沙、維持生物多樣性等水土保持功能削弱甚至消失。

2 評價方法

本文擬采取當(dāng)前較為通行的生態(tài)價值評價方法，對油田建設(shè)之前道路所在位置原有地貌形態(tài)的水土保持功能進行定量測算。由于油田道路建設(shè)改變了原有地貌形態(tài)，原地貌所蘊含的水土保持功能幾乎全部損失。因此，估算出的原有地貌形態(tài)的水土保持功能價值量即為因油田道路造成的水土保持功能價值損失量。

水土保持功能是指有利于保護土壤、水自身物質(zhì)存量、結(jié)構(gòu)以及他們與生態(tài)系統(tǒng)的相互質(zhì)能交換與循環(huán)等關(guān)系的作用[3-4]，核心是保護自然生態(tài)系統(tǒng)原有狀態(tài)并有利于生態(tài)系統(tǒng)不斷演進。主要表現(xiàn)為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中的固持土壤、涵養(yǎng)水源、固碳供氧、凈化空氣、防風(fēng)固沙、維持生物多樣性、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展等。具體情況詳見表2。

表2 水土保持功能各組成部分的含義

根據(jù)余新曉[5]等人水土保持功能價值等于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)固持土壤、涵養(yǎng)水源、固碳供氧、凈化空氣、防風(fēng)固沙、維持生物多樣性等各類價值之和。

E=Egt+Es+Ec(o)+Ed+Eff+Ejh+Ekcx

(1)

式中：E——區(qū)域水土保持功能價值;Egt——固持土壤的價值;Es——涵養(yǎng)水源價值;Ec(o)——固碳供氧價值;Ed——維持生物多樣性價值;Ef——防風(fēng)固沙價值;Ejh——凈化空氣價值；Ekcx——促進區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展價值。

2.1 固持土壤價值

固持土壤價值包括固持土壤物質(zhì)量、保持土壤肥力和減少泥沙淤積的價值，等于三者之和。

2.1.1 固持土壤物質(zhì)量價值 固持土壤物質(zhì)量的價值可以用地貌擾動前后的土壤侵蝕量的變化量來反映。主要計算方法有：一是采用直接法，即采用原地貌狀態(tài)下的土壤侵蝕量減去擾動后土壤侵蝕量的差值就是原狀地貌植被固持土壤量；二是采用間接法，選取自然地理條件與樣本區(qū)相同的區(qū)域進行類比，根據(jù)參照區(qū)域固持土壤能力推算出樣本區(qū)固持土壤量；三是采用模型計算。本文選用第2種方法計算樣本區(qū)域土壤侵蝕量變量，采用機會成本法計算固持土壤的價值[6]。

Et=A·M/(h·ρ)·R

(2)

式中：Et——固持土壤的價值;A——區(qū)域面積；M——同類區(qū)域侵蝕模數(shù)，取15 000 t/(a·km2)；h——樣本區(qū)土壤耕作層厚度，取35 cm；ρ——樣本區(qū)土壤容重取1.35 g/cm3；R——農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，取5 127元/hm2(定邊縣2016年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報)。

2.1.2 保持肥力價值 水土流失造成土壤中氮、磷、鉀元素損失，可以采用替代法，把氮、磷、鉀元素分別折算成碳酸氫銨、過磷酸鈣和硫酸鉀的量，再分別乘以相應(yīng)市場價格來算得。保持肥力價值，采用原狀地貌植被減少氮、磷、鉀元素的量乘以相應(yīng)的市場價值獲得。

Ef=A·M·∑(Fi·αi·Pi)

(3)

式中：Ef——保持肥力價值;M——同類區(qū)域侵蝕模數(shù)，取15 000 t/(a·km2)；Fi——土壤中氮、磷、鉀肥含量，氮取1 035.8 mg/kg，磷取29.0 mg/kg，鉀取66.5 mg/kg；αi——換算系數(shù)，碳酸氫銨取5.14，過磷酸鈣取8.16和硫酸鉀取2.23；Pi——碳酸氫銨、過磷酸鈣和硫酸鉀的市場價格，碳酸氫銨取950元/t，過磷酸鈣取900元/t和硫酸鉀取3 700元/t。

2.1.3 減少泥沙淤積價值 用人工清淤投入可以間接測算出減少泥沙淤積價值[7]。

Ey=A·δ·ρ·P

(4)

式中：Ey——減少泥沙淤積價值；δ——產(chǎn)沙模數(shù)，取6 398 t /km2；ρ——樣本區(qū)淤泥容重，取8 t/m3；P——人工清理淤泥費用，取7.5元/m3。

2.2 涵養(yǎng)水源價值

涵養(yǎng)水源是指生態(tài)系統(tǒng)蓄積并保持水分的功能。根據(jù)司今等[1]采用綜合蓄水能力法計算，分別計算林冠層、枯枝落葉層和土壤層蓄水量，折合為水庫建設(shè)成本：

Es=Q·k

(5)

Q=Q1+Q2+Q3

(6)

Q1=∑(Si·M·αi)

(7)

Q2=∑(Si·Li·βi)

(8)

Q3=∑(Si·Hi·γi)

(9)

式中：Es——涵養(yǎng)水源價值；Q1，Q2，Q3——冠層、枯落物層、土壤層蓄水量(m3);k——水庫庫容建設(shè)成本，取為0.7元/m3；Si——第i種植被類型的面積(m2);M——該區(qū)平均年降水量(m);αi——第i種植被類型的冠層截流率(%)；Li——第i種植被類型單位面積枯枝落葉積累量(t/hm2);βi——第i種植被類型枯枝落葉最大持水率(%)；γi——第i種植被類型下土壤的非毛管孔隙度(%);Hi——i種植被類型下土層厚度(研究中取平均厚度200 cm)。

樣本區(qū)多年平均降雨量M取317 mm，冠層截流率αi取14%，單位面積枯枝落葉積累量Li取16.5 t/hm2，枯枝落葉最大持水率βi取342%，土壤非毛管孔隙度γi取38.2%[7-10]。采用影子替代法計算。

2.3 固碳供氧價值

項目未實施前，原狀地貌植被較好。植被是以CO2為原料，生產(chǎn)出人類需要的O2。

Ec(o)=Tc(o)·rc(o)

(10)

式中：Tc(o)——固碳(供氧)量;rc(o)——工業(yè)制造CO2(O2)的費用。據(jù)余新曉等測算，水土保持林每年固碳量為3.3 t/hm2，供氧量為2.6 t/hm2。按當(dāng)前市場價，生產(chǎn)每1 t二氧化碳1 000元，氧氣為600元[5]。

2.4 維護生物多樣性價值

根據(jù)余新曉(2008年)等[5,11-12]，采用投資費用法計算，即將植被建設(shè)投入作為保持生物多樣性的價值。按照6 500元/hm2標(biāo)準計算。本文只測算樣本區(qū)草地面積81.51 hm2。

2.5 防風(fēng)固沙價值

據(jù)常虹等(2017年)測算[13-14]，內(nèi)蒙古蒙古高原中部草地防風(fēng)固沙價值平均為124元/hm2。本文只測算樣本區(qū)草地面積81.51 hm2。

2.6 凈化空氣價值

樣本區(qū)未開發(fā)前空氣保持優(yōu)良水平。根據(jù)張宇(2012年)測算[15]，2007年全國草地生態(tài)系統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)平均價值為687.98元/hm2。本文只測算樣本區(qū)內(nèi)草地面積81.51 hm2。

2.7 促進可持續(xù)發(fā)展價值

依據(jù)生態(tài)足跡理論，根據(jù)梁潔等(2015年)評估[16]，樣本區(qū)耕地貢獻價值559.36元/hm2，其他草地1 410.56元/hm2。

3 討論與結(jié)論

本文只評估了未被擾動前研究樣本每年提供的水土保持功能服務(wù)價值為794.12萬元(表3)。

表3 油田道路水土保持功能服務(wù)價值匯總

3.1 按年計征水土保持補償費的方式合理

根據(jù)上述評估結(jié)果(表3)，樣本油田道路區(qū)域未被擾動前每年為自然生態(tài)系統(tǒng)提供的水土保持功能價值為794.12萬元。由于修建道路，地表植被清理，地面硬化，原有水土保持功能消失，即因為道路占壓等作用造成區(qū)域水土保持功能損失價值為794.12萬元。油田道路造成區(qū)域水土保持功能損失是長久的、持續(xù)的而非一次性的，因此，對石油開采企業(yè)征收水土保持補償費采取按年度計征的方式是可行的。

3.2 水土保持補償費標(biāo)準可行

樣本區(qū)油田道路占壓等作用造成區(qū)域水土保持功能損失價值為794.12萬元。樣本區(qū)共有井場871處，生產(chǎn)油井4 347個，平均每口井每年因道路占壓損失的水土保持功能價值為1 827元。不考慮油田生產(chǎn)工藝對水土保持功能造成的其他影響，只測算道路占壓作用，按照油田道路占油田總面積30%～50%的比例折算，平均每口井每年損失的水土保持功能約為3 654～6 090元。2014年，國家發(fā)展改革委、財政部、水利部于2014年印發(fā)的《關(guān)于水土保持補償費收費標(biāo)準(試行)的通知》(發(fā)改價格[2014]886號)第2條第2款規(guī)定，對每口油井每年按不超過4 000元收取補償費。2017年，國家發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于降低電信網(wǎng)碼號資源占用費等部分行政事業(yè)性收費標(biāo)準的通知》(發(fā)改價格[2017]1186號)規(guī)定，每年每口井按不超過2 800元繳納補償費。根據(jù)上述測算結(jié)果，這一征收標(biāo)準是合理的。

3.3 水土保持補償費標(biāo)準需要動態(tài)調(diào)整

本文測算結(jié)果僅反映現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)條件下，油田道路對水土保持功能服務(wù)價值的損耗。隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，人們對生態(tài)保護意識不斷強化，對生態(tài)服務(wù)需求不斷提高，將賦予水土保持功能更大的價值，水土保持功能中促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展部分的貢獻率將會提高。因此，估算結(jié)果是動態(tài)變化的。相應(yīng)的，水土保持補償費標(biāo)準也應(yīng)隨之經(jīng)濟社會發(fā)展而不斷變化和調(diào)整的。

本文借鑒了國內(nèi)比較通用的吳嵐、余新曉等人關(guān)于水土保持功能服務(wù)價值化評估方法估算水土保持功能服務(wù)價值，即對涵養(yǎng)水源、固持土壤、保持肥力等價值分別測算，再算術(shù)加和。事實上，各個子功能之間相互聯(lián)系和影響，區(qū)域水土保持功能服務(wù)價值與各子功能之間不應(yīng)該是簡單的線性相關(guān)關(guān)系，因此，還需要在這方面進一步深入研究。