耤河示范区闫家河小流域综合治理效益评价

2012-07-26郑晓风唐慧中

中国水土保持 2012年2期

郑晓风，唐慧中

(1.秦州区水务局，甘肃天水741000;2.天水市科学技术协会，甘肃天水741000)

闫家河小流域地处天水市秦州区城郊北山、耤河北岸，属黄土丘陵沟壑区第三副区，流域总面积13.92 km2，治理前植被覆盖率为20.13%，水土流失面积10.79 km2，土壤侵蚀模数为5 000 t/(km2·a)，年土壤流失量为6.96万t。1998年10月，黄河水利委员会将闫家河小流域列入耤河示范区重点治理工程，通过对流域进行山、水、田、林、路综合治理，形成了从山顶到山脚、从坡面到沟道的全方位、多功能的综合防护体系。经过治理，该流域累计完成水土流失治理面积10.05 km2，治理程度达93.14%，植被覆盖率达到47.48%，治理措施保存率达97%，林、草措施成活率达92%。各项水土保持措施的实施，有效地保护和利用了流域内的水土资源，2004年通过黄河水利委员会组织的验收。

为了较为全面、科学地对闫家河小流域综合治理效果进行评价，本研究综合运用专家咨询、理论分析和频度分析3种方法，并采用市场价值法、碳税法等方法，对该流域水土保持综合治理价值进行了计算与评价。计算中各项水土保持措施的面积均是用保存率与成活率折算过的有效面积。

1 综合治理生态价值计算

生态价值主要是间接利用价值，是指无法商品化的生态系统服务功能，采用防护费用法、恢复费用法、碳税法、影子工程法、机会成本法、替代市场法等进行估算。

生态效益评价指标体系采用唐慧中等[1]在《秦州区水土保持林建设生态效益价值评估》中的指标体系。生态价值分为水圈生态效益、土圈生态效益、气圈生态效益、生物圈生态效益4个方面。

1.1 水圈生态效益W

1.1.1 蓄水与涵养水源的价值W1

根据《黄河流域水土保持耤河示范区工程闫家河小流域竣工验收报告》，该流域林草工程措施相互配套、层层设防、节节拦蓄，有效地控制了水土流失。据监测资料推算，各项治理措施年可拦蓄降雨53.91万m3，蓄水效率达59.44%。水价采用秦州区目前工程供水价格1.9～3.5元/m3替代，计算中取平均值2.7元/m3，因此W1=145.56万元。

1.1.2 净化水质的价值W2

闫家河小流域综合治理措施净化水质的价值，可用拦蓄降水总量乘单位体积水净化成本来计算。污水净化费用采用全国污水处理成本价的平均价，即水的净化费用为0.8元/m3，由此得W2=43.13万元。

1.1.3 减少面源污染的价值W3

面源污染是威胁水资源安全最严重的问题之一。据李世锋[2]研究，水土保持林可拦截径流中80%的总氮、62%的硝基氮、78%的总磷和58%的态的磷。在闫家河小流域，面源污染主要发生在坡耕地上，该流域有梯田343.83 hm2，水土保持林通过退耕实现的面积为448.57 hm2，减少面源污染的价值可用治理面源污染所需费用替代。根据流域现状，利用植物措施单位面积治理面源污染的费用[3]为0.318万元/hm2，利用梯田单位面积治理面源污染费用为0.493 5万元/hm2，由此得减少面源污染的价值W3=312.33万元。

水圈生态效益W=W1+W2+W3=501.02万元。

1.2 土圈生态效益S

1.2.1 减少流失土壤肥力的价值S1

工程措施拦截的泥沙主要来源于坡耕地，因此工程措施减少流失土壤肥力可用坡耕地表层土壤所含N、P、K的数量与相应化肥的单价求得。据监测资料推算，各项治理措施年可拦截泥沙4.87万t，拦泥效率达70.0%。李生宝等[4]的研究表明:农地表层土壤有机质平均含量为6.132 g/kg、全氮为0.416 g/kg、全磷为0.57 g/kg、全钾为18.92 g/kg，水土保持林地表层土壤有机质平均含量为6.274 g/kg、全氮为0.428 g/kg、全磷为0.546 g/kg、全钾为18.00 g/kg，人工草地表层土壤有机质平均含量为4.828 g/kg、全氮为0.344 g/kg、全磷为0.54 g/kg、全钾为19.4 g/kg。根据泥沙来源的实际加权平均计算，得到该流域拦截泥沙中肥分平均含量为:有机质6.187 g/kg、全氮0.422 g/kg、全磷0.553 g/kg、全钾18.33 g/kg。土壤有机物质单价取1.36元/kg，则减少土壤有机质流失的价值Sa=40.98万元。

由土壤侵蚀造成的N、P、K损失的价值可通过增施化肥的费用来代替。秦州区目前尿素和磷酸二氢钾的市场价分别为0.19万和0.48万元/t，折算成 N、P、K化肥的比例分别为60/28、136/31、136/39，则减少土壤 N、P、K 肥力损失的价值Sb的计算式为

式中:Sb为水土保持措施年保肥效益经济价值，万元;Q为水土保持措施年拦截泥沙总量，t;P1i为土壤中氮、磷、钾平均含量，g/kg;P2i为纯氮、磷、钾折算成化肥的比例;P3i为各类化肥的销售价，万元/t。

因此，Sb=1 559.28万元。

减少土壤肥力的价值S1=Sa+Sb=1 600.26万元。

1.2.2 减少泥沙淤积的价值S2

根据钱宁、龚时旸、徐建华等[5-7]对黄河支流泥沙颗粒组成的研究，可以认为坡地上产生的泥沙至少有1/5将沉积于水库或下游河床。因此，减少泥沙淤积的价值可根据被淤积水库的蓄水成本计算。该流域水土保持措施年减少土壤侵蚀总量为4.87万t，则淤积泥沙量为9 740 t。若泥沙容重取1.28 t/m3，则减少泥沙淤积的数量相当于损失库容量为7 609.375 m3。

按1 m3库容的成本费为5.714元计算[8]，该流域水保措施年减少泥沙淤积价值S2=4.35万元。

1.2.3 保护农田的价值S3

水土保持综合治理保护农田的价值可用农田作物增产的价值来评价。据监测，与坡耕地相比，流域内梯田增产粮食为1 050 kg/hm2，粮食总增产量达361 021.5 kg。按国家粮食价格1.4元/kg计算，则该流域综合治理所带来的保护农田的价值为S3=50.54万元。

土圈生态效益S=S1+S2+S3=1 655.15万元。

1.3 气圈生态效益G

小流域综合治理气圈生态效益主要是由人工种植的林草产生的，流域植被覆盖率的提高可以吸收空气中的CO2，产出O2，降解污染物，从而净化空气。根据林草面积及林草对有害物质的减除作用，采用影子价格法计算流域综合治理后林草净化空气的价值。

1.3.1 改善小气候的价值G1

水土保持林草措施对局地气候变化产生的影响是比较明显的，因为林草措施的增加改变了小流域内太阳能的分配方式，增加了地表反射率，使温度降低、湿度增加，而这些又反过来影响植被的再生潜力[9]。按照谢高地等人[10]中国陆地生态系统中森林单位面积气候调节值2 389.1元/hm2计算，则G1=150.47万元。

1.3.2 净化环境的价值G2

水土保持综合治理净化环境的价值主要有:减少温室气体的价值、吸收有害气体的价值、阻滞降尘的价值和生产氧气的价值4个方面。净化环境的价值主要由植物措施产生，工程措施所产生的净化环境的价值可以忽略不计。

1.3.2.1 固定CO2的价值G21

根据该流域水土保持生态建设的实际情况，采用碳税法、造林(种草)成本法两者的平均值来计算固定CO2的价值。据陈芳等[11]研究，林草单位面积年固定CO2的量为:落叶乔木林为128.32 t/hm2，常绿灌木林为195.21 t/hm2，草本植物为181.13 t/hm2，则该流域CO2固定量为8.83万t。

再将CO2固定量折合为纯碳。根据CO2的分子式和原子量，C/CO2=0.272 7，则折合为纯碳量为2.41万t。

采用瑞典碳税率计算，则该流域水土保持林草年固碳价值为2 892.00万元。

按照中国几种树的平均造林成本折合为260.9元/t，则该流域林草措施年固碳价值为628.77万元。

该流域水土保持林草措施最终年固定CO2的价值可取如上两者的平均值，即G21=1 760.39万元。

1.3.2.2 生产O2的价值G22

对水土保持林草释放O2的价值采用生产成本法计算，生产O2的成本为500元/t。陈芳等[11]的研究表明:落叶乔木林单位面积年释放 O2为93.33 t/hm2，常绿灌木林为141.97 t/hm2，草本植物为131.73 t/hm2，则该流域水土保持林草措施生产O2的价值G22=3 212.72万元。

1.3.2.3 吸收SO2的价值G23

林草植被对SO2具有一定的吸收、积累、转化、降解的作用，即对大气有净化作用，这种作用可采用面积—吸收能力法进行价值计算，计算式为

式中:G23为林草吸收SO2的价值，元;k为治理SO2的费用，元/t;Fi为不同林草措施年吸收SO2的能力，kg/hm2;Si为不同林草措施的面积，hm2。

根据《中国生物多样性国情研究报告》[12]，植物对SO2的年吸收能力为:阔叶林88.65 kg/hm2，针叶林215.60 kg/hm2，人工草地18 kg/hm2[11]。消减 SO2的投资成本为600元/t，则该流域水土保持林草措施年吸收SO2的价值G23=3.60万元。

1.3.2.4 阻滞降尘的价值G24

阻滞降尘的价值采用等效替代法计算，即以单位面积滞尘能力乘以流域内水土保持林草面积，再乘以阻滞降尘的成本计算。据陈芳等[11]的研究，植物单位面积年阻滞降尘能力为:落叶乔木林17.51 t/hm2，常绿灌木林32.93 t/hm2，草本植物0.12 t/hm2，阻滞降尘的成本为170元/t，则该流域林草措施年阻滞降尘价值G24=194.84万元。

净化环境的价值G2=G21+G22+G23+G24=5 171.55万元。

气圈生态效益G=G1+G2=5 322.02万元。

1.4 生物圈生态效益B

按照谢高地等人[10]中国陆地生态系统中农地单位面积生物多样性保护价值为628.20元/hm2、森林单位面积生物多样性保护价值为2 884.60元/hm2、草地单位面积生物多样性保护价值为964.50元/hm2计算，则该流域水土保持综合治理后由生物多样性增加所产生的生态经济价值即生物圈生态效益B=206.29万元。

2 经济价值评估

经济价值的评估是治理后比治理前增加的产值，主要是直接利用价值。水土保持治理完成后，在效益计算期内该流域年累计增加直接经济效益855.98万元。

3 社会效益评价

水土保持生态建设的社会效益价值主要是间接利用价值，用水土保持治理前后社会效益评价指标的变化进行评估。

3.1 提高了区域人口环境容量，促进了流域生态系统的良性循环

通过水土保持生态建设，流域内基本农田达到343.83 hm2，人均基本农田0.05 hm2，耕地梯田化程度达到100%，人口环境容量由治理前的480人/km2提高到现在的496人/km2，实现了人口环境容量和人口密度的相对平衡，从而促进了人与自然的和谐共处和生态系统的良性循环。

3.2 改善了农业生产条件

水土保持生态建设，使田间农机路密度达2.87 km/km2，降低了农民的劳动强度，提高了劳动生产率，显著改善了农业生产条件，同时为城市服务业提供了充足的劳动力。

3.3 合理调整了土地利用结构

通过大规模梯田建设，大力发展经济林果，营造乔木林、灌木林，实施退耕还林还草，使流域内农、林、牧、荒地所占比例由治理前的48.82%、20.13%、0、4.41%，调整为现在的32.61%、45.23%、2.25%、0，土地利用率由治理前的84.40%提高到95.75%。

3.4 优化产业结构

土地利用结构的调整和土地利用率的提高，促进了流域产业结构的优化，使农、林、果、牧、渔和工副业产值所占比例由治理前的46.39%、1.86%、4.34%、5.56%和41.85%，调整为现在的37.64%、5.66%、13.21%、11.30%和32.19%。

3.5 增加了农民收入，改善了生活条件

随着流域内各项措施效益的发挥，流域内年农业总产值增至2 101.86万元，比治理前增加了55.91%;年人均收入2 756元，增加了1.28倍。物质基础的充实促进了农民生活条件的改善，流域内新盖砖瓦房126座，液晶电视、电冰箱、计算机等家电已进入寻常农民家庭，80%的农户安装了电话。

3.6 美化了城郊环境，拓展了城市服务领域

通过园田、园林化建设，流域内形成了春有花、夏有荫、秋有果、冬有绿和三季有花、四季常青的生态景观，同时可防止沙尘、净化空气、降低噪音、调节气候、改善水质、减弱城市“热岛效应”。该流域不仅为城市提供了丰富的水果蔬菜、苗木花卉和肉蛋奶等农林牧产品，而且为天水市的广大市民提供了一个集休闲、旅游、观光为一体的生态农业景区。

4 结语

(1)闫家河小流域综合治理年生态效益总价值为7 684.48万元，其中水圈生态效益501.02万元、土圈生态效益1 655.15万元、气圈生态效益5 322.02万元、生物圈生态效益206.29万元。生态效益是随着治理年限的延长而增大的，随着流域治理年限的延长和林草覆盖率的提高，生态效益的价值会更大。

(2)经济价值在各项措施效益计算期内年累计增加直接经济效益855.98万元。

(3)本研究对于社会效益的评价大部分仅局限在定性评价方面，定量评价较少，这方面的价值评估目前还是一个新的课题，有待于进一步研究确定评价指标。

[1]唐慧中，辛晓霞，张义华，等.秦州区水土保持林建设生态效益价值评估[J].水土保持研究，2008，15(2):62-65.

[2]李世锋.关于河岸缓冲带拦截泥沙和养分效果的研究[J].水土保持科技情报，2003(6):41-43.

[3]甘小泽，谭勇，刘岚，等.面源污染生物埂防治技术[BL/OL].http://www.gxny.gov.cn/2006/0129/093749-1.html.

[4]李生宝，王占军，王月玲，等.宁南山区不同生态恢复措施对土壤环境效应影响的研究[J].水土保持学报，2006，20(4):20-22.

[5]钱宁，王可钦，闫林德，等.黄河中游粗泥沙来源区及其对黄河下游冲淤的影响[G]//中国水利学会.河流泥沙国际学术讨论会论文集.北京:光华出版社，1980:53-62.

[6]龚时旸，熊贵枢.黄河泥沙来源及地区分布[J].人民黄河，1979(1):7-9.

[7]徐建华，吴成基，林银平，等.黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究[J].水土保持学报，2006，20(1):6-9，14.

[8]杨志峰，崔保山，刘静玲，等.生态环境需水量理论、方法与实践[M].北京:科学出版社，2003.

[9]焦峰，温仲明，李锐.黄土高原退耕还林 (草)环境效应分析[J].水土保持研究，2005，12(1):26-29，78.

[10]谢高地，鲁春霞，成升魁，等.全球生态系统服务价值评估研究进展[J].资源科学，2001，23(6):5-9.