云南山區微區域集水系統的經濟效益評價

張盛華　王克勤

摘要：以“微區域集水系統控制云南山區農業面源污染”項目為依托，在查閱大量的中外文獻的基礎上，根據層次分析法的理論、原則與方法，建立了由1項綜合指標、2項主體指標、9項群體指標構成的山區微區域集水系統經濟效益評價指標體系，并以迤者小流域為例進行了分析計算，結果表明：以30年為評價期，微區域集水系統平均每年的投入成本為14733.33元，平均每年產生的經濟效益為93074.70～161126.32元，得出其推廣應用的成本優勢，并對如何改進和推廣這項技術進行了探討，以期為政府決策作出參考。

關鍵詞：微區域集水系統；經濟效益；評價

1引言

干旱問題一直是影響經濟社會發展的重要因素，山區是我國半干旱及間歇性干旱區的主要類型，云南山區面積占國土面積的94%以上，受制于水資源分布的空間尺度，水資源調配在干旱半干旱山區顯得尤其困難。自2009年以來，云南遭受連續多年的干旱災情，盡管全省投入大量人力物力開展抗旱工作，但山區缺乏可利用水源的現狀，導致抗旱工作難以有效開展，部分地區只能勉強保障人畜飲用水，農林業生產受到極大限制。與此同時，山區降水資源分布時空不均，全年降水量大部分集中在雨季，單次降水時間短、強度大，在干旱半干旱山區坡耕地形成大量的土壤侵蝕和水土流失，導致土地生產力下降，并帶來了嚴重的面源污染，山區生態環境不斷惡化，進一步制約了山區的發展[1，2]。經過學者多年的實踐研究，針對該類地區提出了微區域集水系統技術，使山區的地表徑流得到有效控制，產流產沙減到最低限度，此外，還可以增強山坡的水源涵養功能，進行生態治污[3，4]。這些年該方法雖在干旱半干旱山區得到了大力推廣，但是目前為止，國內外還沒有建立起公認的微區域集水系統的經濟效益指標評價體系，本文在查閱了大量資料，借鑒前人研究成果的基礎上，從投入成本和效益兩方面對山區微區域集水系統的經濟效益進行了定量分析。

2微區域集水系統經濟指標體系的構建

指標體系的篩選和建立應盡可能全面、系統，本文主要按以下5個原則確定指標體系：科學性原則、可操作性原則、獨立與可比原則、完備性原則、定性與定量相結合的原則。

建立從各方面綜合體現于衡量山區微區域集水系統經濟效益的評價指標體系是進行微區域集水系統效益評價的前提和基礎[5]。根據層次分析法的理論、原則與方法，建立山區微區域集水系統經濟效益的指標體系。

按照上述建立指標體系的目的、方法與原則，建立起1項綜合指標，2項主體指標，9項群體指標構成的3個層次的山區微區域集水系統經濟效益評價指標體系（指標體系見圖1所示）。

（1）綜合指標。該層次為主體指標，即研究的目標層，從整體上綜合反映山區微區域集水系統的經濟效益狀況，為全面、總體評價和評判提供依據。

（2）主體指標。從投入成本和蓄水保土效益兩方面分析考察山區微區域集水系統的經濟效益。

（3）群體指標。衡量山區微區域集水系統經濟效益的各項具體指標，包括人工、材料、占地成本等9項指標（圖1）。

圖1小流域微區域集水系統經濟效益評價體系

在綜合分析相關研究成果基礎上，遵循科學、實用及簡明的原則，提出若干項具體評價指標（表1）。

3微區域集水系統經濟效益賦值分析

3.1投入成本分析

（1）直接人工費C1。包括開挖方和建設微區域集水系統兩方面所投入的費用，以當地經濟條件下人工投入成本計算，即以每個人工100元∕d為標準來計算總的花費，單位：元。

（2）年運行費C2。主要指每年清理維護水窖、水平階和集水主溝等所需的人工和設施維護中材料損耗。

（3）材料費C3。根據建設微區域集水系統所需的材料費用來計算，主要包括磚、泥沙、混凝土以及運輸費等。

（4）占地成本C4。微區域集水系統所占的土地面積的成本計算需考慮農業用地性質，其占地面積主要體現在作物生產減少，減少了經濟收益。

（5）運行周期C5。以2009～2012年作為評價期，微區域集水系統平均使用年限為30年。

3.2蓄水保土效益分析

蓄水保土效益是指實施微區域集水系統后，將降水、地表徑流和土壤保持在某一限定地段，變害為利而取得的效益。本文蓄水保土的效益主要有：蓄水效益、保土效益、保肥效益以及控制面源污染效益等幾個方面的內容[6]。

3.2.1蓄水效益

對微區域集水系統的節水效應進行經濟分析，可以從引水澆灌的成本進行計算，而水分輸送成本在山區主要體現在距離、運輸方式和人工上，由于坡耕地距離河道較遠，道路不便，為滿足作物生長期的補充灌溉需求，需要使用蓄水車運輸，并采用穴灌方式進行田間灌溉，對于水分的成本計算，可將運輸和澆灌的人工成本一并計算。

微區域集水系統蓄水主要用于農業中的灌溉，因此蓄水效益應從供給農作物的需水量來計算，公式如下：

C6=W1×p6+W2×P*6。

式中W1為水平階年總蓄水量（方）；W2為水窖年總蓄水量（方）；p6為當地運輸一方水的費用（元），根據當地經濟條件和坡耕地距水源的高程和距離計算；p*6為減少的澆灌的人工費用（元），根據當地經濟條件和坡耕地距水源的高程和距離計算。

W1根據對照小區和布設水平階的小區徑流量計算差值，即水平階蓄水量。其效益折算包含減少的灌溉人工和運輸投入，在山區主要是畜力運輸，主要以人工計算。

W2根據布設水平階之后產流量與水窖的庫容相比較，在兩者之間取較小者。其效益折算體現在蓄積水分，減少了運輸水分的成本，可以從減少運輸的人工和投入上計算。

3.2.2保土效益

微區域集水技術的保土效益主要體現在等高反坡水平階對泥沙的攔截方面。微區域集水系統可延長水庫的使用年限。在死庫容未淤滿時，每年減少的淤積量折算為水庫延長的使用年限，可用延長的年限乘以水庫的年凈效益作為微區域集水系統的保土效益；死庫容淤滿后，以每年少淤的興利庫容效益作為微區域集水系統的保土效益。endprint

本研究保土效益可以從松花壩水庫每年用于對泥沙進行清淤的投入成本來分析。

C7=Sn×p7。

式中：Sn為流域采取水平階后各年保土數量（相當于下游水庫減少淤積量）（方）；p7為清除河道每立方米泥沙的造價（元）。

用水文法計算各年的保土總量，就是通過用采取水平階后流域河（溝）道出口斷面實測的多年輸沙量除以輸移比算出侵蝕量。用沒有采取水平階的多年平均侵蝕量減去侵蝕量，求得各年的保土總量。

3.2.3保肥效益C8

由于保土效益的存在，減少了土壤中N、P等養分的流失。主要體現在采用微區域集水技術后土壤中營養元素N和P含量的增加，然后根據當地化肥價格來估算保肥效益[7]。計算流失、淤積土壤的速效N、P、全N、全P等的含量。或者計算土壤表土層的上述養分的含量計算如下：

C8=Sn×∑（Ri/Ai）×Bi。

式中：Sn與上文公式中相同，Ri為土壤（流失的或表層的）第i種養分含量，kg/t；Ai為第i種養分在化肥中的含量，%；Bi為第i種化肥價格，元/kg。

3.2.4控制面源污染效益C9

這項效益可用減少的營養物所需水處理費來計算。根據人工濕地和污水處理技術對氮磷營養物的削減研究，計算出消除單位營養物質的成本。

C9=（Xn+Yn+Zn）×p9+（X*n+Y*n+Z*n）×p*9。

式中：Xn為通過水平階攔截的徑流中N的含量；Yn為通過水平階攔截的泥沙中N的含量；Zn為水窖中N的含量；X*n為通過水平階攔截的徑流中P的含量；Y*n為通過水平階攔截的泥沙中P的含量；Z*n為水窖中N的含量；p9為處理N的費用，元/kg；p*9為處理P的費用，元/kg。

3.3評價準則

山區微區域集水系統經濟效益分析從微區域集水系統的成本和收益來比較、評判。

年均成本（Cost）：c=（C1+C2+C3+C4）C5+C2，

年均收益（Benefit）：b=B1+B2+B3+B4。

當微區域集水系統產生的年均效益（Benefit）大于投入的年成本（Cost）時，即：bc≥1時，是合理的。比值越大，說明微區域集水系統收益越大。

當微區域集水系統產生的年均效益（Benefit）小于于投入的年均成本（Cost）時，即：bc<1時，是不合理的。比值越小，說明微區域集水系統收益越小，不予支持[8]。

2014年1月綠色科技第1期4實例分析

4.1研究區概況

研究區位于松花壩水源區迤者小流域，地處昆明市盤龍區滇源街道辦事處西南部，為云貴高原的山岳河谷地帶，冬季受干暖西風影響，夏季受印度洋西南季風控制，氣候特點夏秋溫熱，冬春干涼。流域內多年平均降雨量785.1mm，多年平均降雨日數129d。年內降水分布極為不均，5～10月為雨季，降雨量占全年的87.5%，11月～次年4月為旱季，降雨量僅占全年的12.5%。流域內土壤有兩個土類（紅壤和沖積土），三個亞類（紅壤、紅壤性水稻土、扇象沖積土），9個屬，22個土種。絕大部分地方頒布為紅壤，植被以亞熱帶針葉林為主，森林覆蓋率為31.6%，林草覆蓋率為66.8%。

4.2案例區微區域集水系統生態經濟效益分析

自2009年在迤者小流域布設微區域集水系統以來，取得了明顯的生態效益，現以該流域試驗樣地為例，對微區域集水系統經濟效益進行評價。以每公頃布設微區域集水系統計算，則每公頃需布設30個水窖、1000m水平階（200×5m），675m集水溝等。則根據3年觀測結果，得出下表2。

該系統的布設試驗和推廣可行，考慮其產生的經濟效益和系統應用的周期，產生的效益較為可觀。

5結語

在山區實施微區域集水系統技術后，以得到每公頃坡耕地布設微區域集水系統需投資52000元，年運行費13000元；每公頃微區域集水系統每年可以產生930747～16112632元的效益，相比投入，收益較大。其中，集水效益明顯，可以有效解決干旱半干旱山區農業生產水分短缺的難題，其積蓄水分效益體現在減少農業水分運輸及澆灌的人工上，對轉移農村勞動力意義重大。同時，也具備控制面源污染和保土效益。因此，在干旱半干旱山區布設微區域集水系統經濟可行，對山區社會經濟發展和生態文明建設有重大意義。

參考文獻：

[1] Douglas King K A，Zuzel J F.Nitrogen and Phosphorus in Surface runoff and sedinment from a Wheat-pea rotation in Northeasterm Oregon[J].Environ Qual，1998（27）：1170～1177.

[2] King C，Lecomte V，Le Bissonnais Y，et al. Remote-sensing data as an alternative inpute for the STREAM runoff model[J].Catena，2005（62）：125～135.

[3]王克勤.云南山區農業面源污染控制微區域集水系統技術體系[J].中國水土保持，2011（2）：37～40.

[4] 王克勤，孟菁玲.國內外農林業集水技術的研究進展[J] .干旱地區農業研究，1996（4）：109～117.

[5] 趙西寧，馮浩，吳普特，等.黃土高原小流域雨水資源化綜合效益評價體系研究[J] .自然資源學報，2005，20（3）：354～360.

[6] 王禮先.流域管理學[M].北京：中國林業出版社，1992.

[7] 王禮先.水土保持學[M].北京：中國林業出版社，1994.

[8] 姜德文.開發建設項目水土保持損益分析研究[M].北京：中國水利水電出版社，2008.endprint