廣西西林縣非石質(zhì)山區(qū)小流域水土保持綜合治理效益評價

黃艷霞,梁志鑫,王玉杰,王云琦,王彬,顧劍紅,李一凡

(1.廣西壯族自治區(qū)水利廳，廣西南寧530000;2.廣西水土保持監(jiān)測總站，廣西南寧530000; 3.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院重慶縉云山三峽庫區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，北京100083)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注逐漸增加，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求不斷提高，對水土流失治理的投入也在加大。對已開展的水土流失綜合治理工作進(jìn)行評價，既可了解治理工作的成效，同時能夠為以后水土保持工作提供借鑒與參考，因此正確的評價水土保持效益是一項極為重要的工作[1]。水土保持效益的評價方法主要有定性和定量法2種，將2種方法結(jié)合起來有利于準(zhǔn)確地評估治理效益[2]。在早期水土保持效益評估中，主要是以定量分析為主[3]。目前比較多的是通過建立指標(biāo)體系對治理區(qū)的水土保持效益進(jìn)行評價[4-6]，該方法通過挑選指標(biāo)建立指標(biāo)體系，然后確定指標(biāo)權(quán)重加權(quán)求和得到水土保持相關(guān)效益的投影值。該方法的優(yōu)點在于可以通過各部分效益投影值了解不同效益在綜合效益中的比重，或比較不同目標(biāo)治理效益的綜合情況。但是無法確定流域治理的直接經(jīng)濟(jì)效益，在最新的水土保持治理效益評價中，主要采用了主成分分析法[7]、灰色關(guān)聯(lián)法[8]、組合賦權(quán)-云模型[9]、未確知測度[10]、TOPSIS模型[11]等方法進(jìn)行效益評價。而在石漠化地區(qū)的水土保持治理效益評價中，目前已經(jīng)有較多研究，如李昂等[12]通過篩選的方法在廣西石漠化地區(qū)建立了水土保持效應(yīng)評價體系，顏萍[13]在石漠化地區(qū)選取指標(biāo)監(jiān)測水土保持效益，柏勇等[14]對石漠化地區(qū)水土保持措施的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行了評估。然而水土保持是一種投資行為[13]，在評估水土保持效益中經(jīng)濟(jì)效益也是其重要組成部分。由治理措施投資額、運行費用、各種措施增加面積、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，通過分析得到反映水土保持投資效益，可以直觀地比較不同治理區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。因此在水土保持效益評估分析中，將定性法和定量法兩者結(jié)合可以增加評估的準(zhǔn)確度。

1 項目實施概況

2003—2005年，水利部在云南、貴州和廣西三省(自治區(qū))啟動實施了珠江上游南北盤江石灰?guī)r地區(qū)水土保持綜合治理試點工程，廣西項目區(qū)涉及隆林縣和西林縣，其中西林縣項目區(qū)主要為非石質(zhì)山區(qū)。西林縣位于云貴高原向廣西丘陵過渡的褶皺帶，境內(nèi)地質(zhì)地貌形態(tài)復(fù)雜，山多田少，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，多條小流域地形破碎、土質(zhì)疏松、土層淺薄，水土流失嚴(yán)重。3 a試點期間，共對西林縣項目區(qū)的龍英、渭淶、渭芒、八陽、普馱等5條小流域進(jìn)行了水土保持綜合治理。本次選取龍英、八陽、普馱3條小流域作為評價對象，其中：龍英小流域?qū)嵤┑乃帘３执胧┲饕衅赂奶?65 hm2，水保林741 hm2，經(jīng)果林238 hm2，封禁921 hm2，配套建設(shè)坡面水系22.9 km，溝道治理500 m，財政投資為338.25萬元；八陽小流域主要治理措施為坡改梯13.4 hm2，種植水保林149.5 hm2,經(jīng)果林27.5 hm2，封禁治理509 hm2，溝道治理450 m,建設(shè)坡面水系6.4 km，財政投資為66.05萬元；普馱小流域主要治理措施為坡改梯51 hm2，種植水保林1 019 hm2，經(jīng)果林62.7 hm2，封禁治理1 036 hm2，配套建設(shè)坡面水系工程6.3 km，溝通整治120 m，財政投資為307.91萬元。本次研究以1∶1萬地形圖、1∶5萬地形圖和1∶10萬水文地質(zhì)圖為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)源，治理前數(shù)據(jù)主要依據(jù)西林縣水利局提供的2003年對3條小流域的水土保持實地調(diào)查數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)計文件，治理后的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)主要來源于2013年度的遙感影像及實地調(diào)查，社會經(jīng)濟(jì)狀指標(biāo)、泥沙、林分、土壤等數(shù)據(jù)來源于課題組2014—2015年對小流域的實地調(diào)查、樣本跟蹤觀測及化驗數(shù)據(jù)。

2 效益分析

2.1 社會效益分析

2.1.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地利用結(jié)構(gòu)改善

土地利用不合理是造成水土流失的重要原因之一[14]，因此土地利用結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和優(yōu)化是水土保持的根本目的[15]。3條小流域在治理過程中通過營造水土保持林，退耕還林，封禁治理，坡改梯等措施，使治理前后流域內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，土地利用結(jié)構(gòu)趨于合理化。龍英小流域治理前農(nóng)地、林地、荒山荒坡和其他用地比例為1∶0.79∶0.59∶0.04，治理后調(diào)整為1∶4.01∶0.12∶ 0.09。八陽小流域治理前農(nóng)地、林地、荒山荒坡和其他用地比例為1∶2.5∶0.29∶0.05，治理后調(diào)整為1∶1.53∶0.19∶0.13。普馱小流域治理前農(nóng)地、林地、荒山荒坡和其他用地比例為1∶2.67∶0.34∶0.34，治理后上述不同土地利用類型比例為1∶3.14∶0.12∶0.37。3條流域內(nèi)林地面積所占比例有了大幅度提高，由于退耕還林、封禁治理等措施流域內(nèi)農(nóng)地面積所占比例都有不同程度的下降。由于地面水源涵養(yǎng)林和經(jīng)濟(jì)林覆蓋增加，樹木根系對土壤穩(wěn)固作用，能有效地減少土地表面的水土流失[16-17]。與此同時，林草措施中的經(jīng)濟(jì)林例如木林和薪柴林的增加不僅可以改善水土流失現(xiàn)狀，同時也可以為當(dāng)?shù)鼐用駧斫?jīng)濟(jì)效益。西林縣根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，在水土流失治理過程中，引進(jìn)種植了花椒、板栗、砂糖橘、柿子等經(jīng)濟(jì)作物，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整有重要作用。3條流域內(nèi)各項土地利用類型土地面積治理前后對比見表1。

表1 小流域治理前后不同土地利用類型面積變化 hm2

注：“↑”“↓”表示治理前后面積的增減變化

2.1.2農(nóng)民生活水平提高

研究表明，水土保持工程的實施可以促進(jìn)治理區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而使區(qū)域內(nèi)人口就業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，農(nóng)民收入增加[18]。西林縣是國家級貧困縣，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，水土保持工程的實施在改善生態(tài)環(huán)境的同時能否帶來經(jīng)濟(jì)效益直接關(guān)乎到居民參與治理的積極性。根據(jù)當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計資料，3條小流域在實施水土保持綜合治理后，區(qū)域內(nèi)貧困人口出現(xiàn)不同程度減少。治理前龍英、八陽、普馱小流域內(nèi)貧困人口占總?cè)丝诒壤謩e為35.5%、31.6%、38.4%，在治理后，根據(jù)統(tǒng)計比例分別下降至29.9%、23.0%、26.0%。3條流域內(nèi)農(nóng)民人均純收入分別增加280、259、295元/a。人均糧食、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人均純收入都出現(xiàn)增長，而貧困人口比例，人均耕地出現(xiàn)了下降，見表2。農(nóng)民收入的增加無疑會提升農(nóng)民對水土保持工作的支持與參與，為水土保持成果起到鞏固作用并為日后水土保持的進(jìn)行增大空間。

表2 小流域治理前后社會經(jīng)濟(jì)情況變化量

注：“+”“-”分別表示該項數(shù)據(jù)治理后較治理前“增加”和“減少”

2.2 生態(tài)效益評價與對比分析

實施水土保持綜合治理的主要目的是減少水土流失、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和生產(chǎn)生活條件。3條小流域自項目實施開始，開展了預(yù)防保護(hù)工程、生態(tài)修復(fù)工程和重點治理工程等一系列措施，取得了良好的治理效果。龍英、八陽、普馱小流域治理各類水土流失面積分別達(dá)到2 125.2、718.0、2 170.6 hm2，分別占流域面積64.6%、45.1%、56.1%。各項水土保持措施的實施，使該地區(qū)生態(tài)面貌得到改善。根據(jù)不同小流域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，3條小流域的土壤侵蝕模數(shù)均有不同程度的下降，見表3。龍英小流域土壤侵蝕模數(shù)由治理前2 745 t/(km2·a)下降到治理后919 t/(km2·a)，八陽小流域由最初2 608 t/(km2·a)下降到834 t/(km2·a)，普馱小流域由2 693 t/(km2·a)下降為981 t/(km2·a)。

表3 流域治理前后水土流失、土壤侵蝕模數(shù)、林地覆蓋面積

為了對比分析3條小流域水土保持措施實施后的治理效果，引進(jìn)4個因子進(jìn)行分析，4個因子分別為：土壤侵蝕模數(shù)降低率(Z)、水土流失面積治理率(Y)、林地面積增加率(X)、綜合治理效益的參數(shù)H，計算公式見式(1)—(4)。

(1)

式中z1i——治理前土壤侵蝕模數(shù)；z2i——治理后土壤侵蝕模數(shù)，i=1、2、3分別表示龍英、八陽、普馱，下同。

(2)

式中y1i——治理前水土流失面積；y2i——治理后水土流失面積。

(3)

式中x1i——治理前林地面積；x2i——治理后林地面積。

韓富貴在密云縣水土保持效益評價中，對以上3個指標(biāo)進(jìn)行因子分析，然后根據(jù)主因子方差貢獻(xiàn)率和因子得分系數(shù)確定3個因子的權(quán)重系數(shù)，最終確定Z、Y、X的權(quán)重系數(shù)分別為0.521、0.138、0.341[19]。通過加權(quán)求和得到反映小流域綜合治理效益的參數(shù)H，H值越大表示治理后生態(tài)效益越好，計算公式如下：

Hi=0.521Zi+0.138Yi+0.341Xi

(4)

由上述公式，計算得到龍英小流域Z1、Y1、X1分別為0.665、0.831、1.36；八陽小流域Z2、Y2、X2分別為0.680、0.737、0.226；普馱小流域Z3、Y3、X3分別為0.635、0.810、0.107。由此計算得到H值。韓富貴研究成果顯示，參數(shù)值H越大治理值越好，具體評價分級為：1>H≥0.535，表示小流域治理效果為“優(yōu)”；0.535>H≥0.337，表示小流域治理效益為“良”；H<0.337，表示小流域治理效益為“一般”[19]。3條小流域H值及治理效益評價見表4。研究結(jié)果表明西林縣3條小流域的治理綜合效益良好，3條流域生態(tài)效益比較為：B龍英>B八陽>B普馱。

表4 小流域治理效益評價參數(shù)

2.3 水土保持措施經(jīng)濟(jì)效益評估對比與分析

水土保持措施實施主要目的是改善人類的生活環(huán)境，但同時也是一種投資行為，因此需要考慮其成本和經(jīng)濟(jì)效益問題。生態(tài)環(huán)境的改善以及良好的經(jīng)濟(jì)效益會增加農(nóng)民參與水土保持的積極性，有利于更好地開展水土保持工作。本文參照GBT 15774—2008《水土保持綜合效益計算方法》和SL 72—94《水利建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價規(guī)范》[20-21]，運用靜態(tài)分析法，對3條小流域進(jìn)行分析。通過對不同小流域治理后的經(jīng)濟(jì)效益評估和對比，可以為以后該地區(qū)小流域水土保持治理決策提供重要依據(jù)。評價假設(shè)水土保持各項措施至效益始效期開始，各個措施在效益期限效益是靜態(tài)的。

2.3.1累積有效面積和累積經(jīng)濟(jì)效益計算

參照《水土保持綜合效益計算方法》，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H各項水土保持措施的效益計算期為：果木林和薪柴林為15 a、封禁治理為5 a、種草為8 a、其他(水田、梯地、水保林)均以20 a計算。不同措施的始效期不盡相同，根據(jù)西林縣實際情況確定的始效期見表5。然后采用規(guī)范計算方法，將各項效益折算為貨幣形式，對3條小流域的經(jīng)濟(jì)成效進(jìn)行評價和分析。效益計算期內(nèi)有效累積面積根據(jù)規(guī)范采用式(5)。

F=fR=

(5)

B=FC

(6)

式中F——單項措施效益計算期內(nèi)累積有效面積， hm2；B——單項措施累積效益，元；f——規(guī)劃期末單項措施面積， hm2；R——有效面積積累系數(shù)；n——經(jīng)濟(jì)效益計算期，a；q——始效期，a；t——前期效益年限，a；C——單位凈效益指標(biāo)，元/(hm2·a)。

表5 各項措施經(jīng)濟(jì)效益前期年限和始效期 a

單項措施效益計算期內(nèi)累積效益是由該項措施效益計算年限與單位效益指標(biāo)相乘得到。單位效益指標(biāo)是根據(jù)當(dāng)?shù)厮帘３植块T多年監(jiān)測，并結(jié)合調(diào)查問卷的形式參照當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和市場價格統(tǒng)計求平均值見表6。

表6 小流域不同措施單位效益指標(biāo)、累積有效面積和經(jīng)濟(jì)效益值

結(jié)合表(1)中3條小流域各項措施在治理末期增加值，計算各項措施在效益計算期內(nèi)累積效益。以龍英小流域果木林有效面積F果1和總積累效益B總1為例：

F果1=f果1R=f果1·

(6)

B總1=F水1C水+F梯1C梯+F保1C保+F果1C果+F薪1C薪+F育1C育

(7)

根據(jù)計算，龍英、八陽、普馱3條小流域各項治理措施在效益計算期內(nèi)總經(jīng)濟(jì)效益分別為B總1=1 651.6萬元、B總2=280.7萬元、B總3=839.0萬元。由不同措施經(jīng)濟(jì)效益計算期，以及單位效益指標(biāo)和該項措施在計算期內(nèi)的累積總效益值，可以計算得到龍英、八陽、普馱小流域每年平均累積效益為分別為B1=99.4 萬元、B2=18.7 萬元、B3=43.3 萬元，見表6。此外，由于各項水土保持措施的運行需要一定費用，主要包括維護(hù)費、管理費等，需要投入一定資金以保證其正常的運行，該項資金中不包含促進(jìn)產(chǎn)量增加所投入資金量。運行費用采用效益運行費率計算，根據(jù)調(diào)查和生產(chǎn)經(jīng)驗各項措施具體費率為：水田10%、梯地12%、水保林5%、果木林15%、薪柴林8%、封禁治理3%。由此可以得到龍英、八陽、普馱小流域在效益計算期內(nèi)總運行費用分別為：K總1=214.4 萬元、K總2=35.5 萬元、K總3=80.7 萬元。由各項措施在效益年限內(nèi)的年均運行費計算可以確定龍英、八陽、普馱小流域效益期內(nèi)年均運行費分別為K1=13.2 萬元、K2=2.3 萬元、K3=5.0 萬元。3條小流域的水土保持治理投資包括國家補(bǔ)助、地方配套和群眾投勞折資。投勞投入折算資金額按照當(dāng)時當(dāng)?shù)毓凸すべY的平均值20元/d計算。綜合項目投資各個部分，到項目結(jié)束時龍英、八陽、普馱小流域的總投資額分別為D總1=758.5萬元、D總2=121.5萬元、D總3=359.9萬元。

2.3.2經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)分析

在獲得以上投資額、效益、和運行成本等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計算效益費用比、效益計算期內(nèi)累積凈效益、經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)、還本年限等經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)評價3條小流域水土保持治理投資在經(jīng)濟(jì)上的可行性。

a) 效益費用比r

(8)

式中B總i——流域總效益；K總i——流域總運行費；D總i——流域投資額。

b) 還本年限A

(9)

式中Bi——流域年均累積效益；Ki——流域年均運行費。

c) 經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)P

(10)

d) 效益計算期內(nèi)累積凈效益J

Ji=B總i-(D投i+K總i)

(11)

e) 敏感性分析S。為了檢驗3條小流域按現(xiàn)有水土保持措施規(guī)劃實施下的抗風(fēng)險能力，對3條小流域做經(jīng)濟(jì)敏感性分析。以累積效益和投資額2個最敏感的因素作為分析對象，累積效益減少20%，投資額增加20%，由此計算各個小流域的產(chǎn)投比，預(yù)估流域效益抗風(fēng)險能力，公式如下：

(12)

根據(jù)以上計算，結(jié)果見表7。結(jié)合SL 72—94《水利建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)，龍英、八陽小流域的各項經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)均符合規(guī)范，說明2條小流域的治理措施是有效的，在改善生態(tài)環(huán)境的同時，也為當(dāng)?shù)貛砹肆己玫慕?jīng)濟(jì)效益。普馱小流域經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)(P)計算值為0.07﹤(0.08～0.1)，而其他各項數(shù)據(jù)均符合規(guī)范。普馱小流域內(nèi)治理措施中封禁治理、水保林、薪柴林比例比較大，由于這些措施回收效益年限較長，年均效益相對其他措施較少。按照規(guī)范計算方法計算經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)(P)見式(10)，在投資不變的情況下P會相對較小,但是具有更強(qiáng)的抗風(fēng)險能力。

表7 小流域經(jīng)濟(jì)參數(shù)

注：“*”表示該項數(shù)據(jù)不符合規(guī)范參考值

3 結(jié)論

a) 研究表明，在項目水土保持措施中匹配果木林(花椒、砂糖桔、板栗、柿子等)、薪柴林既能增加林草覆蓋面積改善生態(tài)環(huán)境，同時又能使區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，土地利用結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，使居民收入增加，其他學(xué)者在不同地區(qū)水土保持效益評價中有類似的結(jié)論[15-16]。

b) 通過引進(jìn)4個因子對3條小流域水土保持生態(tài)效益評價，龍英、八陽、普馱小流域水土保持生態(tài)效益投影值分別為0.924、0.547、0.479，具體等級評價分別為“優(yōu)”“良”“良”。結(jié)果表明龍英小流域水土保持生態(tài)效益最顯著，八陽小流域次之，普馱小流域居末。

c) 小流域各項經(jīng)濟(jì)參數(shù)表明龍英、八陽小流域符合規(guī)范的各項要求，回本年限以八陽小流域最小，普馱小流域由于效益計算期相對較長，其經(jīng)濟(jì)系數(shù)略小于規(guī)范要求，但在抗風(fēng)險能力和效益費用比方面較其他2條小流域有優(yōu)勢。