海城市松樹(shù)溝小流域水土保持效益評(píng)價(jià)

孟 凱

(遼寧省海城市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 鞍山 114200)

0 引 言

近年來(lái)，生態(tài)環(huán)境水保措施越來(lái)越引起社會(huì)的高度關(guān)注，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者深入研究了水保效益，如Hunink等利用GBAT工具包和流域上下游指標(biāo)，評(píng)估了綠色水資源計(jì)劃在肯尼亞上塔納盆地的可行性；Balana等并對(duì)折扣率與貼現(xiàn)值的敏感性做進(jìn)一步探討；Mishra等對(duì)研究區(qū)水保措施的主要效益與成本利用社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、時(shí)間、環(huán)境等6個(gè)指標(biāo)加以量化；楊潔等評(píng)價(jià)了草路、草溝、山邊溝、梯壁植草、水保植物優(yōu)化、生態(tài)經(jīng)濟(jì)果林等技術(shù)的效益狀況；鄭國(guó)權(quán)等雖然現(xiàn)有研究多集中于水保效益的評(píng)價(jià)分析，且考慮低植被覆蓋度小流域綜合效益的研究較少，且全面考慮各方面水保效益評(píng)價(jià)更少。因此，本研究以海城市松樹(shù)溝小流域?yàn)?，希望為小流域水保?guī)劃和環(huán)境保護(hù)提供一定指導(dǎo)[1-3]。

1 研究區(qū)域

1.1 小流域概況

松樹(shù)溝小流域地處海城市東北部，屬于低山丘陵地貌，地勢(shì)特征呈東北高、西南低，自東北向西南傾斜，海拔75-340m之間，總面積1214.78 hm2。流域內(nèi)屬大陸性季風(fēng)氣候，63.4%，日照時(shí)數(shù)2240.7h，平均氣溫為10.4℃，無(wú)霜期182d左右。該區(qū)域較大的河流為海城河支流的析木東大河，屬渾太河流域，土壤類型以棕壤土、草甸土為主，土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低。

土地開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，對(duì)水土保持和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生明顯制約的因素有：①部分地區(qū)仍然存在耕地亂占濫用的情況，并且非農(nóng)業(yè)建設(shè)占用耕地較多；②溝壑、荒地、未利用地等超坡耕地較多，占有一定的數(shù)量比例；③農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度低且土地利用粗放，耕地產(chǎn)出率低；④耕地質(zhì)量逐年下降，部分區(qū)域缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)觀念，不合理開(kāi)發(fā)利用致使土地較貧瘠、有機(jī)質(zhì)含量減少、土壤板結(jié)，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)；⑤林木更新速度慢、林木質(zhì)量低、亂砍亂伐嚴(yán)重，對(duì)自然環(huán)境和林草植被保護(hù)力度不足[4]。

近年來(lái)，為改善流域生態(tài)環(huán)境，加速區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及水土流失治理，海城市水務(wù)局、發(fā)改委等部門批準(zhǔn)實(shí)施了松樹(shù)溝小流域治理工程。截止2018年，該小流域有耕地277.53hm2、林地507.82hm2、果園173.6m2、荒地48.31m2、水域88.73m2、居民工礦點(diǎn)88.64m2、交通運(yùn)輸用地30.15hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

松樹(shù)溝小流域作物播種面積、作物效益、新增林木面積及效益來(lái)源于海城市2017-2018年統(tǒng)計(jì)年鑒，海城市人社局、林業(yè)局提供最低工資水平及護(hù)林人員數(shù)量等數(shù)據(jù)，土壤有機(jī)質(zhì)含量及含水率來(lái)源于土壤數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 研究方法

2.1 CBA理論

成本效益分析(CBA)理論是一種被用于指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)主體投資項(xiàng)目或者資源分配的經(jīng)濟(jì)學(xué)，在資源保護(hù)政策領(lǐng)域現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。CBA經(jīng)濟(jì)學(xué)理論認(rèn)為若利潤(rùn)能夠補(bǔ)償成本且使得帕累托結(jié)果最優(yōu)，就表明決策發(fā)揮效率，其原理來(lái)源于Hicks與Kaldor設(shè)計(jì)的潛在補(bǔ)償規(guī)則。

2.2 評(píng)價(jià)體系

結(jié)合CBA潛在補(bǔ)償規(guī)則，直接與間接經(jīng)濟(jì)利益屬于構(gòu)成經(jīng)濟(jì)效益的兩大部分。小流域水土保持防止土壤流失等。土壤有機(jī)質(zhì)、質(zhì)量、含水量的改善也會(huì)增加土壤的生產(chǎn)力和生物量，由此產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，這也是水保工程實(shí)施后增加的小流域直接生態(tài)效益。間接效益主要包括碳固村、空氣凈化、氣候調(diào)節(jié)等。鑒于松樹(shù)溝小流域生態(tài)環(huán)境差、植被覆蓋率較低的實(shí)際情況，文章以水保效益計(jì)算方法和《水土保持學(xué)》為基準(zhǔn)，涵蓋經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、調(diào)水保土4大效益，遵循可獲取性、可量化性、獨(dú)立性、客觀性、系統(tǒng)性等原則，剔除重復(fù)性參數(shù)選擇代表性指標(biāo)，最終選擇水保效益評(píng)價(jià)的9個(gè)指標(biāo)，并構(gòu)建多層次評(píng)價(jià)體系如表1所示。

表1 松樹(shù)溝小流域水保效益評(píng)價(jià)體系

2.3 評(píng)估方法

在詳細(xì)分析優(yōu)選出能夠直觀反映水保效益且原理簡(jiǎn)單清晰的單項(xiàng)效益加和法。因此，文章借助CBA方法和單項(xiàng)效益加和法，對(duì)松樹(shù)溝小流域水保效益綜合運(yùn)用對(duì)比分析法及市場(chǎng)價(jià)格法科學(xué)評(píng)估。通過(guò)量化計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)比較保土調(diào)水、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的貢獻(xiàn)率，科學(xué)評(píng)估小流域的水土保持效益。

3 小流域綜合效益評(píng)價(jià)

3.1 調(diào)水保土效益

調(diào)水和保土效益為構(gòu)成調(diào)水保土效益的主要內(nèi)容，本研究以保持土壤增加的水量來(lái)衡量水保措施的調(diào)水效益，其成本價(jià)值與農(nóng)村灌溉用水等效，其數(shù)學(xué)公式為：

U蓄水=C灌溉×P

(1)

式中：U調(diào)水不水土保持調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值，元/a；P為水源涵養(yǎng)量，m3；C灌溉為農(nóng)村灌溉用水單價(jià)，元/m3。

海城市松樹(shù)溝小流域土壤含水量來(lái)源于中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)，其值為25.1%；借鑒現(xiàn)有文獻(xiàn)資料確定年均減沙量達(dá)到6.51萬(wàn)t，設(shè)泥沙減少量全部用于保持水分，則每年可保持水量1.93萬(wàn)t；根據(jù)海城市2018年農(nóng)村灌溉水價(jià)0.62元/m3，則松樹(shù)溝小流域2018年調(diào)水保土達(dá)到1.20萬(wàn)元。

3.2 生態(tài)效益

3.2.1 保肥效益

土壤有機(jī)質(zhì)含量因林草覆蓋率的提高而增加，并以此工程的保肥效益。計(jì)算其保肥效益，表達(dá)式為：

U保肥=a有機(jī)肥hA增加林分ρk

(2)

式中：A增加林分為流域內(nèi)增加的林分面積，截止2018年新增林地507.82hm2；h為保留土壤厚度，一般取0.3m；ρ為土壤容重，松樹(shù)溝小流域取1.26t/m3；k為土壤有機(jī)質(zhì)含量，按中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)取4.15%；a有機(jī)肥為有機(jī)肥市場(chǎng)價(jià)格，2018年取810元/t。U保肥為保肥效益，按照以上參數(shù)確定U保肥值為0.65萬(wàn)元。

3.2.2 年固碳效益

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

(3)

式中：A為新增林地面積，截止2018年新增林地507.82hm2；C碳為固碳價(jià)格，取1100元/t；B年為林分凈生產(chǎn)力，取15.72t/(hm2·a)；R碳為CO2碳含量，取27.27%；F土壤碳為單位面積固碳量，取1.35t/(hm2·a)；U碳為林分固碳效益，按照以上參數(shù)確定U碳值為465.74萬(wàn)元。

3.2.3 年釋氧價(jià)值

U氧=1.19C氧AB年氧

(4)

式中：A為新增林地面積，截止2018年新增林地507.82hm2；B所氧為單位林木面積釋氧量，取5.261t/(hm2·a)；C氧為氧氣價(jià)格，取800元/t；U氧林木釋氧效益，按以上參數(shù)確定U氧值為254.34萬(wàn)元。

3.2.4 滯塵及吸收污染氣體效益

Ug+d=A∑KiQi

(5)

式中：A為林分面積，截止2018年新增林地507.82hm2；Qi為林分吸收氮氧化合物、一般粉塵、氯化物、SO2的量，kg/(hm2·a)，海城市林分吸收標(biāo)準(zhǔn)依次為6.00、21600、0.50、216.00kg/(hm2·a)；Ki為一般粉塵、氮氧化合物、氯化物、SO2等污染物的治理費(fèi)用，所對(duì)應(yīng)的治污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.01、0.65、0.70、1.20元/kg；Ud+g為森林吸收滯塵、氮氧化物、氯化物及SO2價(jià)值，元/a，采用以上參數(shù)確定Ud+g值為24.34萬(wàn)元。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

水土保持封禁治理每年可增加枝條和活立木1500kg/hm2、2m3/hm2，其單價(jià)按0.2元/kg、300元/m3計(jì)算，則增加經(jīng)濟(jì)收入300元/hm2、600元/hm2；老果園改造工程、新修果樹(shù)臺(tái)田工程、保土耕作可增產(chǎn)果品1500kg/hm2、1650kg/hm2以及增加糧食150kg/hm2，其單價(jià)按1.5元/kg、20元/kg、1.2元/kg計(jì)算，則增加經(jīng)濟(jì)收入2250元/hm2、33000元/hm2、180元/hm2。所有措施發(fā)揮效應(yīng)后，年經(jīng)濟(jì)收入可以達(dá)到238.59萬(wàn)元，如表2所示。

表2 松樹(shù)溝小流域直接經(jīng)濟(jì)效益表

3.4 社會(huì)效益

3.4.1 涵養(yǎng)水源、減少水土流失

水土保持措施的實(shí)施能夠變無(wú)效水分蒸發(fā)為有效蒸發(fā)，有利于增加土壤水分存儲(chǔ)量、增大植被覆蓋范圍、有效控制土壤侵蝕量、提高生物產(chǎn)量和水資源利用率。土地使用價(jià)值隨水、土、肥流失的減少而增大，對(duì)充分發(fā)揮流域林果農(nóng)牧等效益發(fā)揮著積極作用。

3.4.2 減少河川含泥量

水土保持工程對(duì)水力侵蝕實(shí)施了多層防護(hù)手段，以老果園改造、新修果樹(shù)臺(tái)田以及封禁治理等為主的工程措施，從而延長(zhǎng)工程的使用壽命。

3.4.3 發(fā)揮一定的防洪減災(zāi)作用

水保措施的實(shí)施有利于優(yōu)化河川徑流分配量，通過(guò)抑制地表徑流的形成或攔截涵養(yǎng)延緩減輕洪水災(zāi)害、洪峰流量的不利影響，由此保證沿河居民、周邊農(nóng)田、村屯道路等安全。

3.4.4 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展

水保工程使區(qū)域生態(tài)條件得到極大改善，為地區(qū)農(nóng)林牧生產(chǎn)發(fā)展提供有利條件，為加快脫貧致富和增加群眾收入提供了有力支撐。通過(guò)充分挖掘水土資源潛力，有利于提高產(chǎn)品的數(shù)量及豐富產(chǎn)業(yè)種類，

3.5 綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)計(jì)算分析調(diào)水保土、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，確定海城市松樹(shù)溝小流域2018年調(diào)水保土、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益依次為1.20萬(wàn)元、745.07萬(wàn)元、238.59萬(wàn)元，此外水保工程的實(shí)施有利于涵養(yǎng)水源、減少水土流失、減少流域產(chǎn)沙量及河川泥沙含量、發(fā)揮一定的防洪減災(zāi)作用以及促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，其社會(huì)效益顯著。

4 結(jié) 論

1)自水土保持工程實(shí)施以來(lái)，海城市松樹(shù)溝小流域生態(tài)環(huán)境、農(nóng)村生活環(huán)境及生產(chǎn)條件明顯改善，水保措施大大減少了洪澇災(zāi)害水土流失量，為山地資源發(fā)展果業(yè)生產(chǎn)及當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供有利條件，同時(shí)改善了流域小氣候、增大了坡面植被蓋度。隨著水保工程的不斷實(shí)施，其經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益將更加顯著，同時(shí)為海城市其他水土保持工程的實(shí)施提供示范價(jià)值。

2)受時(shí)間和數(shù)據(jù)資料限制，水土保持對(duì)調(diào)節(jié)局部氣候、消除噪聲、減少下游泥沙淤積及社會(huì)效益尚未能利用量化指標(biāo)計(jì)算，因此實(shí)際水保效益要大于文章計(jì)算成果，對(duì)此還需進(jìn)一步深入探究。