陕西南水北调中线工程水源区水土保持工程综合效益评价

2012-09-12刘源鑫朱乐天

中国水土保持 2012年10期

关键词：中线南水北调水源

刘源鑫，焦峰，2，3，朱乐天

(1.西北农林科技大学资源与环境学院，陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌 712100;3.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌 712100)

陕西南水北调中线工程水源区水土保持工程综合效益评价

刘源鑫1，焦峰1，2，3，朱乐天1

水土保持;功能分区;效益评价;南水北调中线工程;水源区;陕西

以陕西南水北调中线工程水源区为研究对象，评价水土保持综合治理一期工程实施后的综合效益。对水源区水土保持功能区进行划分，运用典型推算法建立评价指标，对比一期工程实施前后各分区的生态效益和社会效益，以货币形式评价工程实施后各项措施的经济效益。结果表明:水源区水土流失面积由1.67万km2下降到0.90万km2;植被覆盖度由29.73%上升到39.48%;每年可拦蓄径流从68.67亿m3增加到84.59亿m3;保土效益从0.97亿t增加到1.16亿t;每年坡改粮梯为当地增加收入11.02亿元，每年坡改果梯和经济林为当地增加收入1.35亿元。

南水北调中线工程是国家合理配置水资源、缓解京津和华北地区水资源供需矛盾、促进国民经济与社会可持续发展的重大举措，而保护汉、丹江水质清洁，建设清水走廊是工程成败的关键［1］。陕西境内的汉、丹江流域经济落后，水土流失较为严重，水土保持基础设施薄弱，因此做好水源区水土保持生态建设工作既是确保南水北调中线水质安全的重要措施，也是促进区域经济发展、实现人与自然和谐共处的重要途径。

许多学者对南水北调中线工程水源区的生态环境状况进行了研究，如王立辉等［2］、王晓峰等［3］以遥感影像为数据源对库区的生态环境现状进行了定量评价;张忠旺等［4］分析和评价了中线工程建设对汉江中游生态环境的影响;贾忠华等［5］对水源区土壤侵蚀的损失量和损失价值进行了定量计算。在上述成果的基础上，以2007年起实施的陕西南水北调中线工程水源区水土保持综合治理一期工程(以下简称一期工程)的监测数据为基础，结合实地调查，借助经济学有关理论和方法，分析工程实施后所取得的生态、经济、社会效益，以期为水源区水土流失综合治理提供决策依据。

1 研究区概况

陕西南水北调中线工程水源区(以下简称水源区)包括秦岭以南的陕西南部大部分地区，涉及宝鸡、汉中、安康、商洛和西安5个市的31个县(区)，总面积6.27万km2，占丹江口水库控制面积的65.9%，丹、汉江年均入库水量284.7亿m3，占丹江口水库多年平均入库水量的70%。水源区属秦巴土石山区，由秦岭山地、汉江盆地和大巴山地构成了“两山夹一川”地貌，气候温和，雨量充沛，整体环境状况较好［3］。

2 数据来源与分析

2.1 数据来源

数据主要来源于两方面:一是《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划》、国务院对《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划》的批复(国函［2006］10号)、《2007—2009年度陕西省丹江口库区及上游工程完成情况表》、陕南各市统计年鉴、项目区相关研究成果等文件资料;另一个是外业调研获得的数据。笔者曾于2011年7月上旬与8月中旬两次前往陕南的商洛、安康、汉中三市进行调研，并赴各治理典型区(县)与水保一线的工作者进行交流，获得了一期工程(2007—2011年)的第一手资料。

2.2 数据处理与评价方法

2.2.1 水土保持功能分区

水源区各县市自然条件、社会经济和水土流失情况在空间上有较大差异，因此需针对各区域的特点采取不同的水土保持措施，以获得最佳的治理效果。白丹等以各县土壤侵蚀量、人口密度、降雨量和县域内汉、丹江流域面积作为分区指标，运用模糊聚类分析法对水源区进行了分区［6－8］。王玮在此基础上充分考虑各县所处区域，结合行政区划的一致性，对分区结果进行了调整［9］。笔者参考上述分区结果(表1)，进行水源区水土保持综合效益评价。

表1 水土保持功能分区

2.2.2 数据处理

依据《水土保持综合治理效益计算方法》(GB/T 15774—1995)，结合项目实施情况，对数据资料进行整理。

(1)粮食作物增产量，计算公式为

式中:pb为某项措施实施前单位面积年产量，kg/(hm2·a);pa为某项措施实施后单位面积年产量，kg/(hm2·a);Δp为某项措施实施后单位面积年增产量，kg/(hm2·a)。

(2)流域植被覆盖度，计算公式为

式中:f为林草措施面积，km2;F为流域总面积，km2;C为流域植被覆盖度，%。

(3)人均收入变化。调查治理前后区域人均收入，做差值运算即可得到人均收入变化。

(4)拦蓄径流总量，计算公式为

式中:ΔW为某项措施拦蓄径流总量，m3;Fe为某项措施实施的有效面积，hm2;ΔWm为减少径流模数，m3/hm2;Wmb为治理前(无措施)的径流模数，m3/hm2;Wma为治理后(有措施)的径流模数，m3/hm2。

(5)保土总量，计算公式为式中:ΔV为保土总量，t;Δms为单位面积保土量，t/hm2;Fe为某项措施实施的有效面积，hm2。

(6)年增加经济效益，计算公式为

式中:B为某项措施年增加经济效益，万元;Bs为某项措施实施后单位面积增加经济效益，万元/hm2;Fe为某项措施实施的有效面积，hm2。

2.2.3 评价指标

由于水源区面积较大以及缺少成熟的水土保持工程措施评价模型［10］，因此本研究采用典型推算法，由冉家沟流域水土保持治理效益计算出评价指标，对一期工程综合效益进行评价。

冉家沟发源于宁强县宽川乡冉家坝村，全长9.3 km，流域面积31.99 km2，是陕南地区具有典型特征的小流域［9］。1999年被列入“长治”五期工程重点治理区，根据当地径流小区实测资料推算，坡改梯措施年拦蓄径流3 000 m3/hm2，保土43.5 t/hm2;保土耕作措施年拦蓄径流1 425 m3/hm2，保土16.5 t/hm2;封育措施年拦蓄径流1 845 m3/hm2，保土14.25 t/hm2;治理期内梯田每年增加经济收益5.74万/hm2，经济果木林每年增加经济收益0.25万/hm2［8］;植物篱单株每年可向坡耕地提供0.5 ～1.0 kg的枝叶绿肥，年产出效益500 元/hm2［11］。

3 综合效益评价

3.1 生态效益

实施坡面整治措施、林草措施、保土耕作措施、封育措施及能源替代措施前后的年拦蓄径流总量、保土总量见表2。

表2 各分区保水保土效益

一期工程实施以来，水源区通过综合运用坡面整治措施、林草措施、保土耕作措施、沟道防护措施、封育措施和能源替代措施，治理小流域403条，治理总面积7 681.54 km2，使水土流失面积由治理前的1.67万km2下降到治理后的0.90万km2;由式(2)，植被覆盖度由治理前的29.73%上升到治理后的39.48%;由式(3)、(4)，每年可拦蓄径流量从68.67亿m3增加到84.59 亿m3，增加了23.19%;由式(5)，保土效益从0.97 亿t增加到1.16亿t，增加了19.28%。各分区中水土保持生态建设重点治理区生态效益最为明显，分别占到拦蓄径流和保土效益的 85.93%和 86.74%。

3.2 经济效益

一期工程(2007—2010年)实施以来，水源区共营造生态林7.88 万 hm2，占规划面积的101.90%;营造经济林5.22 万 hm2，占103.39%;荒山造林 12.1万 hm2，占105.70%;栽植等高植物篱28 597 km，占102.75%。林草措施实施情况见表3。另外，水源区还实施坡改粮梯1.92万hm2，占规划面积的100.29%;实施坡改果梯 0.17 万 hm2，占 103.23%。

表3 林草措施实施情况

由式(1)、(6)及评价指标知，水源区坡改粮梯增加收益11.02亿元/a，坡改果梯和经济林增加收益1.35亿元/a，植物篱增加收益1 348.5万元/a。治理期内，水土保持措施累计为当地增加经济效益12.5亿元/a。

3.3 社会效益

一期工程实施以来，各水土保持功能分区农业生产情况见表4。

表4 各分区农业生产情况

不合理的土地利用方式是水土流失产生的重要原因［11］，因此水土保持本质上是土地利用结构不断调整和优化的过程［12］。水源区通过水土保持生态建设，降低了坡耕地比例，虽然人均耕地面积有所减少，但农民人均收入显著提高;调整了土地利用结构和农业生产结构，提高了土地利用率和农业生产率，使农村富余劳动力得到了有效转移，劳动力资源得到合理利用，加速了农村脱贫致富奔小康的步伐。

4 结语与讨论

自2007年南水北调中线工程水源区水土保持综合治理一期工程实施以来，陕西南水北调中线工程水源区水土流失面积从治理前的1.67万km2减少到治理后的0.90万km2，植被覆盖度从29.73%提高到39.48%，每年可拦蓄径流量从68.67亿m3增加到84.59亿 m3，保土效益从0.97亿 t增加到1.16亿 t，坡改粮梯为当地增加经济收入11.02亿元/a，坡改果梯和经济林为当地增加经济收入1.35亿元/a。工程措施、生态修复措施、农业措施的实施，既保证了南水北调中线工程水源区的环境安全，又合理调整了土地利用和农业产业结构，改善了农业生产条件，实现了生态效益、经济效益和社会效益的和谐统一。

水土保持是以改善生态环境为目标的人类活动，但同时也是一种投资活动［13］，需要考虑投资行为的成本和效益，因此水土保持综合效益的经济评估是水土保持决策的重要依据［14］。例如，赵忠［15］应用灰色模型进行小流域综合治理经济效益预测;郭轶群等［16］应用经济分析法对小流域综合治理的经济效益进行分析评价;何有华等［17］从水土保持对区域经济发展影响的角度进行水土保持经济效果研究。本研究依据冉家沟小流域经济效益评价结果［18］，对陕西南水北调中线工程水源区水土保持综合治理一期工程的综合效益进行了分析，方法虽比较粗略，但将各项收益货币化，能够估算工程实施后的效益，对于人们直观有效地了解水土保持综合治理项目的实施情况具有积极的作用。

［1］张秦岭，党志良.中线水源区生态补偿机制建立的迫切性与对策［J］.西北大学学报:自然科学版，2009，39(4):682－685.

［2］王立辉，黄进良，杜耘.南水北调中线丹江口库区生态环境质量评价［J］.长江流域资源与环境，2011，20(2):161－166.

［3］王晓峰，赵璐，解维宁.南水北调中线陕西水源区环境质量评价［J］.长江流域资源与环境，2009，18(12):1138－1141.

［4］张忠旺，李长安，胡立山.南水北调对汉江中游襄樊市生态环境影响研究［J］.华中师范大学学报:自然科学版，2006，40(1):119－123.

［5］贾忠华，赵恩辉.南水北调中线陕西水源区土壤侵蚀损失估算［J］.西北大学学报:自然科学版，2009，39(4):673 －676.

［6］白丹，王玮，邓民兴，等.南水北调水源区陕西段水土保持生态建设分区［J］.西北大学学报:自然科学版，2009，39(4):656－659.

［7］第宝锋，崔鹏，艾南山，等.中国水土保持生态修复分区治理措施［J］.四川大学学报:工程科学版，2009，41(2):64－69.

［8］冯伟，从佩娟，袁普金，等.全国水土保持生态修复类型分区研究［J］.水土保持通报，2009，29(5):216 －223.

［9］王玮.南水北调中线水源区(陕西段)水土保持生态补偿研究［D］.西安:西安理工大学，2010:58－60.

［10］景可，焦菊英.黄土丘陵沟壑区水土流失治理模式、治理成本及效益分析——以米脂县高西沟流域为例［J］.中国水土保持科学，2009，7(4):20 －25.

［11］杜旭，李顺彩，彭业轩.植物篱与石坎梯田改良坡耕地效益研究［J］.中国水土保持，2010(9):39－41.

［12］李佩瑾，肖莉，张伟娜.湖南省土地利用经济效益评价［J］.广东土地科学，2007，6(2):23 －26.