林聰杰

(河北省沙河市水務局,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個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、辦事處,290個行政村,總人口47.3萬人。自西向東分為山區(qū)、丘陵、平原3個區(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、氣象、植被及人類活動的影響,水土流失嚴重,侵蝕模數(shù)達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?shù)厝罕娊?jīng)濟收入,促進了商品經(jīng)濟發(fā)展,提高了小流域的可持續(xù)經(jīng)營程度,加速了群眾脫貧致富奔小康的進程。

2 小流域綜合治理及措施

根據(jù)小流域內水土資源現(xiàn)狀及社會經(jīng)濟條件,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,促進陡坡退耕,為擴大造林種草面積創(chuàng)造條件[1];水土保持工作要為調整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構,促進商品生產(chǎn)的發(fā)展和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化服務;在布置治理措施時,使工程措施與林草措施及農(nóng)業(yè)耕作措施相結合,治坡措施與治溝措施相結合,在地少人多的地區(qū),林草措施面積比例可以小些;在實施順序上,一般先坡面后溝道，先毛、支溝后干溝,先上中游后下游;講求實效,注意提高糧食產(chǎn)量與經(jīng)濟收入,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為單元,以土地利用規(guī)劃為基礎,在各個地塊上配置水土保持林草措施、工程措施及農(nóng)業(yè)技術措施,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,建設喬、灌、草相結合的生態(tài)經(jīng)濟型防護林體系,是實現(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)濟型防護林體系,不僅可發(fā)揮林木特有的生態(tài)屏障功能,還可為社會提供更多的林產(chǎn)品,提高經(jīng)濟效益。目前,沙河市小流域治理中的防護林體系主要包括分水嶺防護林、護坡林、護埂林(地埂造林)、侵蝕溝道防護林、護岸護灘林、山地果園及經(jīng)濟林等。應根據(jù)區(qū)域自然歷史條件和防災、生態(tài)、經(jīng)濟建設的需要,將多用途的各個林種結合在一起,并布設在各自適宜的地域,形成一個多林種、多樹種、高效益的防護整體[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,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、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,以高效、優(yōu)質、可持續(xù)發(fā)展為目的的農(nóng)林復合型、林牧復合型或農(nóng)林牧復合型的復合生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)[4]。

d. 其他措施是指上述項目外可以按面積計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)取得了很大進展的小流域,均取得了顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益與社會效益,提高了小流域的可持續(xù)經(jīng)營程度。

3 水土保持措施經(jīng)濟效益分析計算

3.1 經(jīng)濟效益計算有關參數(shù)

水土保持效益主要與水土保持措施經(jīng)濟計算期、始效期、經(jīng)濟效益單位指標等密切相關。

3.1.1 經(jīng)濟計算期、始效期確定

按《水土保持綜合治理效益計算方法》進行計算[5],采用靜態(tài)計算方法,各項措施自實施后即開始計算其經(jīng)濟計算期,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間。而且開始發(fā)揮作用的時間不一樣,如種植林木發(fā)揮效益的時間較長。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)濟效益單位指標可根據(jù)項目區(qū)農(nóng)產(chǎn)品、經(jīng)濟作物和木材等的市場價格,結合外業(yè)的農(nóng)戶調查確定[6],詳見表3。

表3 經(jīng)濟效益單位指標 元/(hm2·a)

3.1.2 蓄水保土效益單位指標

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

表4 各措施蓄水保土效益單位指標

3.1.3 設計保存率

各項水土保持措施實施后,由于受多方面因素的影響,例如洪、澇、旱、病、蟲等災害,水土保持生物措施不可能全部保存下來,根據(jù)北方地區(qū)實施“長治”工程各項措施的保存情況,確定各項水土保持措施的設計保證率[8]。詳見表5。

表5 各措施蓄水保土效益單位指標 %

3.2 經(jīng)濟效益計算

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、種植經(jīng)濟林、封山育林治理等。2003—2012年治理情況見表6。

經(jīng)濟計算期內各項措施累計有效面積計算公式為

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

表6 沙河市小流域綜合治理情況統(tǒng)計 hm2

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

表7 沙河市小流域綜合治理經(jīng)濟效益累計有效面積計算結果

單項措施經(jīng)濟計算期內累計增產(chǎn)值計算公式:

J=FjP

(2)

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

各項措施累計增產(chǎn)值:

根據(jù)不同治理項目的累計有效面積,結合各項目的增產(chǎn)指標及保證存在率,計算各治理項目的累計增產(chǎn)值(表8)。

表8 沙河市小流域綜合治理累計增產(chǎn)值

通過對沙河市小流域綜合治理情況分析,統(tǒng)計項目由坡改梯、水保林、經(jīng)濟林、封禁治理和其他措施,截止到2012年,水土保持經(jīng)濟效益為18 727萬元。

4 蓄水保土生態(tài)效益計算

4.1 蓄水保土量計算

在降雨時,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存雨水。這樣森林就可以儲存起大量的水,減少水土流失[9]。采用水保法計算各項措施的蓄水保土量。表9為沙河市小流域綜合治理蓄水保土效益累計有效面積計算結果。

表9 沙河市小流域綜合治理蓄水保土效益累計有效面積計算結果

某項措施蓄水量:

ΔWi=FeΔWm

(3)

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

某項措施保土量:

ΔSi=FeΔSm

(4)

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

分別計算流域內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有效面積,按照上述公式,分別計算出各治理項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算結果

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t,增加降水有效利用量7 547萬m3。

4.2 蓄水量價值計算

影子工程法將難以計算的生態(tài)價值轉換為可計算的經(jīng)濟價值,從而將不可量化的問題轉化為可量化的問題,簡化了環(huán)境資源的估價[10]。

采用影子工程法,計算水土保持蓄水的經(jīng)濟價值。根據(jù)興建水利工程的成本確定,計算公式為

B=ΔWG

(7)

式中:B為蓄水經(jīng)濟價值,萬元;ΔW為各種治理措施的蓄水總量,萬m3;G為影子價格,元/m3。

根據(jù)河北省目前水庫造價總投資,單位蓄水量價格為10.1元/m3。按照累計蓄水量為7 547萬m3計算,則蓄水總效益為76 255萬元。

4.3 保土價值計算

小流域治理的保土作用每年減少3種物質損失,即減少土地廢棄、減少泥沙滯留與淤積和減少土壤營養(yǎng)物質損失。采用《中國森林環(huán)境資源價值評估》中的方法對此3種物質損失進行經(jīng)濟價值核算[11]。

重置成本法又稱置換成本法或恢復費用法,通過估算環(huán)境被破壞后將其恢復原狀所要支出的費用,用以計算環(huán)境影響的經(jīng)濟價值。重置成本法將環(huán)境視為一種資產(chǎn),當人們開展某一活動對環(huán)境造成破壞時,相當于降低了環(huán)境資產(chǎn)的價值,可以通過重新構建一項全新的環(huán)境資產(chǎn)來彌補。

4.3.1 流域治理減少廢棄土地面積經(jīng)濟價值計算

流域治理減少土地廢棄的經(jīng)濟價值可以根據(jù)機會成本來計算。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,就是該種資源的機會成本。

根據(jù)國家統(tǒng)計局的有關資料,1987—1990年間中國林業(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)濟林計有效面積為4.91萬hm2,減少土地廢棄的累計經(jīng)濟價值1 385萬元。

4.3.2 流域治理減少泥沙滯留經(jīng)濟價值計算

滯留泥沙主要集中在山前、坡腳、溝口、庫壩河的入口等,因此,可以利用清除滯留泥沙的經(jīng)濟費用作為流域減少泥沙滯留的經(jīng)濟價值。

根據(jù)《經(jīng)濟技術手冊》,清除1噸滯留泥沙工費為4.7元。根據(jù)我國水土流失研究成果,土壤侵蝕中河道滯留泥沙量占33%。沙河市累計減沙土壤流失量242萬t,則累計經(jīng)濟價值為375.3萬元。

4.3.3 流域治理減少泥沙淤積經(jīng)濟價值計算

國內外核算流域減少泥沙淤積的經(jīng)濟價值有兩種方法:①根據(jù)清除成本核算;②根據(jù)蓄水價格核算。即泥沙淤積于湖泊、水庫和河道,減少了地表有效水的蓄積,可根據(jù)水庫工程的蓄水成本計算其損失價值。減輕泥沙淤積價值估算,按照我國主要流域的泥沙運動規(guī)律,全國土壤流失的泥沙有24%淤積于水庫、江河、湖泊, 可根據(jù)蓄水成本來計算森林生態(tài)系統(tǒng)減輕泥沙淤積災害的經(jīng)濟效益。減輕水庫淤積效益計算公式:

(8)

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

河北省目前水庫工程費用為10.1元/m3。沙河市小流域治理累計減沙泥沙流失242萬t,沙河市山區(qū)土壤容重為1.30 t/m3,累計減少泥沙淤積的經(jīng)濟價值為451.2萬元。

4.3.4 流域治理減少土壤氮、磷、鉀損失經(jīng)濟價值計算

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)濟價值可根據(jù)化肥的價格來確定[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)分含量有機質全氮全磷全鉀土壤質地 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,首先計算氮、磷、鉀營養(yǎng)元素的含量:

Li=kΔSHi

(9)

式中:Li為減少土壤流失中第i種營養(yǎng)元素數(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,計算流域治理減少土壤流失量中的營養(yǎng)元素數(shù)量。計算結果見表12。

表12 流域治理減沙土壤養(yǎng)分損失經(jīng)濟價值計算

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算其平均折純量。鉀肥包括氯化鉀、硫酸鉀、灰窯鉀肥等計算器折純量。計算結果見表13。

表13 化肥折純量計算參考值 %

按照不同化肥的折純量,計算出實際化肥數(shù)量,根據(jù)化肥平均價格,計算其經(jīng)濟價值。

(10)

式中:B為總經(jīng)濟價值,萬元;xi為減少土壤流失中第i種營養(yǎng)元素的含量,t;zi為第i種營養(yǎng)元素相應化肥的折純率,%;J為化肥平均價格,元/t。

根據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計資料,我國2010年不同肥料化肥平均價格,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減少氮、磷、鉀損失的經(jīng)濟價值為44.9萬元。表14為小流域治理措施土壤減少流失營養(yǎng)元素價值計算表。

表14 沙河市小流域治理措施土壤減少流失營養(yǎng)元素價值計算

4.3.5 保土總價值計算

減少土壤流失總價值包括:流域治理減少廢棄土地面積經(jīng)濟價值1 385萬元;流域治理減少泥沙滯留經(jīng)濟價值375.3萬元;流域治理減少泥沙淤積經(jīng)濟價值451.2萬元;流域治理減少土壤氮、磷、鉀損失經(jīng)濟價值44.9萬元?？傆? 256萬元。

4.4 蓄水保土生態(tài)價值

通過上述分析,沙河市小流域綜合治理生態(tài)價值計算結果為:蓄水生態(tài)價值76 255萬元,保土生態(tài)價值為2 256萬元,總計78 511萬元。

5 結 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、種植經(jīng)濟林、封山育林治理等措施。取得較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

小流域綜合治理經(jīng)濟效益計算項目包括坡改梯、水保林、經(jīng)濟林、封禁治理等項目,生態(tài)效益計算上述項目的蓄水保土效益。根據(jù)小流域治理2003—2012年資料統(tǒng)計,經(jīng)濟價值為18 727萬元,生態(tài)價值為78 511萬元。

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

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