朝陽縣石質山區小流域水土保持綜合治理效益評價

王萬香

(朝陽縣水土保持局，遼寧 朝陽 122000)

0 引 言

經濟社會的發展和生態保護意識的增強，使得人們對環境質量的要求逐漸提升，水土保持治理的工程投資也不斷的增加。以小流域為基本單元開展治理工程效益評價，可為今后水土保持規劃和掌握治理工程成效提供科學指導，準確評價工程效益為水土流失治理的重要環節。當前，定量和定性分析為效益評價的主要方法，為準確地評估工程效益通常將2種方法相結合利用，定量分析為早期效益評價的主要方法[1]。目前，應用比較多的是對治理區水保效益利用綜合指標體系分析，通過篩選出典型指標和加權求和運算，確定最終的效益投影值大小。該方法的優點是通過比較不同治理目標效益或各部分效益投影值，較為直觀的體現效益評價中各指標的貢獻率。然而，對于小流域治理的直接經濟效益無法準確的計算，最新的水保效益評價方法有TOPSIS法、未確知測度法、組合賦權-云模型、灰關聯法及主成分分析法等[2-6]。針對石漠化地區生態治理國內許多學者開展了相應研究，如顏萍、李昂等采用篩選法確定了石漠化地區水土流失監測指標，在此基礎上建立了相應的效益評價體系；柏勇等采用科學的方法評估了治理措施的生態服務功能。然而，水土流失治理屬于一項投資工程，經濟效益在評估過程中占據重要地位[7-9]。考慮各項措施增加面積、運行費用、投資額和農產品產量等參數，通過計算分析能夠較為直觀的體現治理工程投資及其經濟效益。因此，為提高評估結果的準確度將定量與定性法相結合用于水保效益評估。

1 項目實施概況

朝陽縣地處遼西山地丘陵區，大凌河中上游，該地區山脈縱貫，分布有連綿起伏的中低山和溝壑縱橫的丘陵，丘陵地區和山區高差為300-600m，平原面積較少，地貌形態多樣。由于歷史上植被破壞嚴重、干旱少雨及土地利用不合理，加之植被稀少、土質疏松、土壤貧瘠、抗侵蝕力差等因素，朝陽縣水土流失問題十分突出，對當地農業發展和環境系統產生嚴重影響，屬于國家重點水土流失治理區[10-13]。為保護當地珍貴的黑土資源和改善當地生態環境，穩步促進農業發展和增大農民收入，提高農業生產條件和居民生活條件，降低江河泥沙淤積和水土流失危害程度，經實地勘查，朝陽縣縣水保部門選定六家子、單家店、下洼小流域作為治理對象，針對3條小流域實施了一系列工程治理措施，具體如下：

①六家子小流域治理工程期限為2014年的1年，整治面積為1224.53hm2，其中果樹臺田、封育治理、水保林、經濟林、保土耕作面積分別為107.66、458.20、12.24、246.27、400.16hm2；圍欄7155m，標志牌1個，公示牌5個，作業路6.45km，修建谷坊10座。工程總用機械2806臺時，總用工6.94萬工日，動用土石方29.99萬m3，項目投資500.34萬元，單位治理面積投資40.86萬元/km2。②單家店小流域治理工程期限為2014年4月-12月，治理面積1307.11hm2，其中保土耕作、果樹臺田、水保林(魚鱗坑)、經濟林(水平槽)、封育治理工程387.15、46.36、22.44、324.51、526.65hm2，圍欄2930m，公示牌3個，標志碑1個，修建土谷坊4座，作業路3.55km。動用土石方33.58萬m3，總用機械1818.65臺時，總用工9.06萬工日，項目投資534.04萬元，單位治理面積投資40.86萬元/km2。③下洼小流域治理工程期限為2018年的1年，治理面積250.00hm2，其中經濟林(水平槽)、保土耕作、封育治理分別為50.00、108.96、91.04hm2，圍欄2965m，作業路 4.06km，溝道治理1條，工程總用工1.39萬工日，項目投資100.00萬元，單位治理面積投資40.00萬元/km2。

本研究基礎地理信息數據源為1∶10萬水文地質圖、1∶1萬地形圖，由朝陽縣水利局2012年提供的相關設計文件和實地調查資料提取治理前的數據，采用實地調查數據和2019年度遙感影像獲取治理后的土地利用現狀數據，根據課題組2015-2019年對小流域室內化驗、樣本跟蹤觀測和實地調查資料提取土壤、林分、泥沙及經濟狀況等參數值。

2 效益分析

2.1 社會效益分析

2.1.1 產業結構調整和土地利用結構改善

造成土壤侵蝕的關鍵因素為不合理的土地利用，因此水土保持的根本目的是不斷的優化、調整土地利用結構。在治理過程中3條小流域通過坡改梯、封禁治理、退耕還林和營造水土保持林等措施，優化調整了流域內土地利用結構。治理前六家子小流域的荒山荒坡、林地、其他用地和農地面積比為0.58∶0.79∶0.06∶1.00，綜合治理項目實施后優化為0.12∶4.05∶0.08∶1.00；治理前單家店小流域的荒山荒坡、林地、其他用地和農地面積比為0.28∶2.4∶0.04∶1.00，綜合治理項目實施后優化為0.19∶1.52∶0.14∶1.00；治理前下洼小流域的荒山荒坡、林地、其他用地和農地面積比為0.35∶2.67∶0.04∶1.00，綜合治理項目實施后優化為0.12∶3.14∶0.36∶1.00。項目的實施均大幅度提升了3條流域的林地面積比，流域內農地面積占比由于封禁治理、退耕還林等措施有所下降。地面經濟林和水源涵養林覆蓋面積的增大有效減少了土地表面的水土流失，增強了根系的固土能力。同時，林草措施中的經濟林的增加可為當地居民帶來經濟收益，且有助于改善生態狀況。統計整理治理前后3條流域的不同用地類型占比，如表1所示。

表1 治理前后不同用地類型面積變化 hm2

2.1.2 農民生活水平提升

實踐表明，小流域治理工程可優化調整當地人口就業結構，提升農民收入和改善農業生產條件。朝陽地區經濟發展滯后且生態環境脆弱，居民參與治理的積極性與治理工程能否帶來直接經濟效益直接相關。結合實地調查結果和統計數據，小流域治理工程的實施在一定程度上減少了流域內貧困人口數。項目實施前六家子、單家店、下洼小流域內的貧困人口比例為35.2%、30.8%、37.6%，綜合治理工程實施后下降至28.5%、23.4%、26.0%，流域內農民人均純收入增加285、261、297元/a。人均純收入、農業總產值和人均糧食產量等指標均呈一定程度的增長，且人均耕地和貧困人口比也有不同程度的下降，詳見表2。

表2 經濟社會情況變化情況

2.2 生態效益分析

提高當地生產生活水平、改善生態環境和減少水土流失為實施小流域治理項目的主要目標，3條小流域建設實施了一系列重點治理、生態修復和預防保護等工程，其治理成效較為顯著。六家子、單家店、下洼3條小流域的水土流失面積為1791.14、1691.01、340.76hm2，占流域總面積的52.19、45.46、79.20%，一系列工程治理措施的實施顯著改善了流域內的生態面貌。結合監測數據，治理后各小流域侵蝕模數均呈下降趨勢，詳見表3。

表3 治理前后的侵蝕模數變化

根據表3可知，六家子、單家店、下洼3條小流域治理前的侵蝕模數為2746、2605、2691t/km2·a，治理后分別下降至915、832、9701t/km2·a。

為了更加直觀的對比水保措施實施后3條小流域的治理成效，引入綜合治理生態效益H、林地面積增加率X、水土流失面積治理率Y和土壤侵蝕模數降低率Z4個因子，其計算式分別如下：

(1)

(2)

(3)

Hi=0.521Zi+0.137Yi+0.341Xi

(4)

式中：z1i、z2i為項目實施前、后的侵蝕模數，其中i=1,2,3代表六家子、單家店、下洼3條小流域；x1i、x2i為項目實施前、后的林地面積；y1i、y2i為項目實施前、后的水土流失面積。其中，0.521、0.137、0.341為3個評價因子的權重，采用加權求和法確定治理效益參數H值，H值越大則小流域生態效益越高。

根據以上計算式求解六家子，單家店，下洼3條小流域的Zi、Yi、Xi值為(0.662、0.830、1.36)，(0.685、0.375、0.227)，(0.633、0.811、0.106)，最終確定3條小流域的H值，如表4所示。借鑒韓富貴等文獻資料，按照H值越大治理效果越優的原則將評價等級劃分為優、良、一般3個等級，所對應的H值取值為：0.535≤H<1、0.337≤H<0.535、H<0.337。依據等級劃分和計算結果，從小到大排列各流域生態效益為：B下洼

表4 小流域生態效益評價

2.3 水保措施的經濟效益分析

改善人類的生活環境為實施各項治理措施的主要目的，且該治理工程屬于一種投資行為，必須對其經濟效益和成本進行研究。良好的經濟效益和改善生態環境可增加農民參與治理的積極性，有助于實施相應的工程。本文結合相關規范和已有計算方法，對3條小流域經濟效益利用靜態分析法評價，通過比較和評估治理后的經濟效益，為今后水土保持規劃和治理措施的優化設計提供指導。假設各項治理措施開始發揮作用至效應期結束為靜態的，該條件為效益評價的基本前提。

2.3.1 積累有效面積和經濟效益計算

結合各項治理措施的實際情況和綜合效益計算方法，確定種草、封禁治理、薪材林、果木林和其他措施的效益期為8a、5a、15a、15a、20a。不同措施的效益年限存在較大差異，考慮朝陽縣具體情況合理獲取起效期，如表5所示。

表5 不同措施的始效期

將各項效益利用規范計算法轉化為貨幣，評價分析各小流域治理經濟成效，利用規范推薦的計算公式確定效益期有效累計面積如下：

(5)

B=FC

(6)

式中：F、f為計算期和規劃期末的內單項措施的有效面積，hm2；R、B為有效面積積累系數和單項措施累積效益；t、n為前期效益年限和經濟效益計算期，a；C、a為單位凈效益指標和始效期，元/hm2·a、a。

將單位效益指標與各項措施效益計算年限相乘獲取計算期內單項措施累計效益，結合市場統計價格、當地農產品產量和當地水保部門的多年監測結果，確定其平均值如表6所示。

表6 不同措施的單位效益指標及經濟效益值

在效益計算期內各項措施的累積效益利用表1中各措施治理期末增加值確定，以六家子小流域總積累效益B總1和果木林有效面積F果1為例，說明其計算過程為：

(7)

B總1=F水1C水+F梯1C梯+F保1C保+
F果1C果+F薪1C薪+F育1C育

(8)

采用以上計算公式，確定計算期內各項治理措施關于六家子、下洼和單家店小流域的總經濟效益依次為B總1、B總2、B總3值為1655.2、285.4、841.6萬元。根據計算期各項措施累積總效益值、單位效益指標和相應措施的經濟效益計算期，可求解3個小流域的累積效益多年平均值為B1、B2、B3為99.5、18.6、42.3萬元。另外，為保證各項工程措施的正常發揮，運行期間各項措施需要投入管理費、維護費等，投入的資金中不考慮促進產量增加的費用。運用效益運行費率確定運行費用，結合生產經驗和調查結果確定封禁治理、薪材林、果木林、水保林、梯地、水田的具體費率為3%、8%、15%、5%、12%、10%，從而確定六家子、下洼和單家店小流域的效益計算期投入的資金為依次為K總1、K總2、K總3值為214.5萬元、35.2%、80.6萬元，在此基礎上確定各小流域年均運行費用為K1、K2、K3為12.5萬元、2.2萬元、5.1萬元。群眾投資折資、地方配套和國家補助為治理工程投資的主要來源，按照20元/d計算當地雇工投勞投資。根據各個部分投資確定結束時工程的總投資額D總1、D總2、D總3為751.2萬元、120.4萬元、353.6萬元。

2.3.2 經濟效益參數分析

根據運行成本、效益和投資額計算結果，對3條小流域治理工程投資的經濟可行性利用還本年限、經濟效益系數、經效益和效益費用比等參數評價，其中效益費用比r、還本年限A、效益系數P和累計凈效益J計算公式如下：

(9)

(10)

(11)

Ji=B總i-(D投i+K總i)

(12)

式中：B總i、D總i、K總i為流域總效益、投資額和總運行費；Bi、Ki為年均累積效益和運行費用。

通過敏感性分析S檢驗3條小流域水土流失治理措施的抗風險水平，采用產投比預測綜合治理效益的風險水平，其表達式為：

(13)

采用上述計算式求解的各參數值如表7所示，結合水利工程經濟評價標準確定符合要求的小流域有單家店、六家子小流域，可見單家店、六家子綜合治理工程成效顯著，能夠帶來良好的經濟效益和改善生態環境。下洼小流域的P值為0.07，達到1.0-0.08等級，其它參數能夠滿足規范要求，下洼小流域薪材林、水保林和封禁治理面積較大，較其它治理措施其效益回收年限長，因此年均效益較低。

表7 經濟參數分析結果

3 結論

1)采取薪材林、果木林措施不僅可優化調整小流域產業結構，而且可改善生態環境和增加林草覆蓋面積，對于提高居民收入和優化用地類型等方面具有積極作用，該評價結果與其它類似研究保持一致。

2)采用4個評價因子分析了六家子、單家店和下洼小流域的生態效益指數值為0.922、0.575、0.481，分別隸屬于優、良、良評價等級，其中生態效益最為的為六家子，其次為單家店小流域，下洼最低。

3)經濟參數研究表明，能夠達到規范要求的小流域有單家店、六家子小流域，六家子小流域回本年限最小為7a，下洼小流域的回本年限最長且經濟系數略低于規范要求，但其效益費用和抗風險能力具有一定優勢。