朝阳县石质山区小流域水土保持综合治理效益评价

王万香

(朝阳县水土保持局，辽宁 朝阳 122000)

0 引 言

经济社会的发展和生态保护意识的增强，使得人们对环境质量的要求逐渐提升，水土保持治理的工程投资也不断的增加。以小流域为基本单元开展治理工程效益评价，可为今后水土保持规划和掌握治理工程成效提供科学指导，准确评价工程效益为水土流失治理的重要环节。当前，定量和定性分析为效益评价的主要方法，为准确地评估工程效益通常将2种方法相结合利用，定量分析为早期效益评价的主要方法[1]。目前，应用比较多的是对治理区水保效益利用综合指标体系分析，通过筛选出典型指标和加权求和运算，确定最终的效益投影值大小。该方法的优点是通过比较不同治理目标效益或各部分效益投影值，较为直观的体现效益评价中各指标的贡献率。然而，对于小流域治理的直接经济效益无法准确的计算，最新的水保效益评价方法有TOPSIS法、未确知测度法、组合赋权-云模型、灰关联法及主成分分析法等[2-6]。针对石漠化地区生态治理国内许多学者开展了相应研究，如颜萍、李昂等采用筛选法确定了石漠化地区水土流失监测指标，在此基础上建立了相应的效益评价体系；柏勇等采用科学的方法评估了治理措施的生态服务功能。然而，水土流失治理属于一项投资工程，经济效益在评估过程中占据重要地位[7-9]。考虑各项措施增加面积、运行费用、投资额和农产品产量等参数，通过计算分析能够较为直观的体现治理工程投资及其经济效益。因此，为提高评估结果的准确度将定量与定性法相结合用于水保效益评估。

1 项目实施概况

朝阳县地处辽西山地丘陵区，大凌河中上游，该地区山脉纵贯，分布有连绵起伏的中低山和沟壑纵横的丘陵，丘陵地区和山区高差为300-600m，平原面积较少，地貌形态多样。由于历史上植被破坏严重、干旱少雨及土地利用不合理，加之植被稀少、土质疏松、土壤贫瘠、抗侵蚀力差等因素，朝阳县水土流失问题十分突出，对当地农业发展和环境系统产生严重影响，属于国家重点水土流失治理区[10-13]。为保护当地珍贵的黑土资源和改善当地生态环境，稳步促进农业发展和增大农民收入，提高农业生产条件和居民生活条件，降低江河泥沙淤积和水土流失危害程度，经实地勘查，朝阳县县水保部门选定六家子、单家店、下洼小流域作为治理对象，针对3条小流域实施了一系列工程治理措施，具体如下：

①六家子小流域治理工程期限为2014年的1年，整治面积为1224.53hm2，其中果树台田、封育治理、水保林、经济林、保土耕作面积分别为107.66、458.20、12.24、246.27、400.16hm2；围栏7155m，标志牌1个，公示牌5个，作业路6.45km，修建谷坊10座。工程总用机械2806台时，总用工6.94万工日，动用土石方29.99万m3，项目投资500.34万元，单位治理面积投资40.86万元/km2。②单家店小流域治理工程期限为2014年4月-12月，治理面积1307.11hm2，其中保土耕作、果树台田、水保林(鱼鳞坑)、经济林(水平槽)、封育治理工程387.15、46.36、22.44、324.51、526.65hm2，围栏2930m，公示牌3个，标志碑1个，修建土谷坊4座，作业路3.55km。动用土石方33.58万m3，总用机械1818.65台时，总用工9.06万工日，项目投资534.04万元，单位治理面积投资40.86万元/km2。③下洼小流域治理工程期限为2018年的1年，治理面积250.00hm2，其中经济林(水平槽)、保土耕作、封育治理分别为50.00、108.96、91.04hm2，围栏2965m，作业路 4.06km，沟道治理1条，工程总用工1.39万工日，项目投资100.00万元，单位治理面积投资40.00万元/km2。

本研究基础地理信息数据源为1∶10万水文地质图、1∶1万地形图，由朝阳县水利局2012年提供的相关设计文件和实地调查资料提取治理前的数据，采用实地调查数据和2019年度遥感影像获取治理后的土地利用现状数据，根据课题组2015-2019年对小流域室内化验、样本跟踪观测和实地调查资料提取土壤、林分、泥沙及经济状况等参数值。

2 效益分析

2.1 社会效益分析

2.1.1 产业结构调整和土地利用结构改善

造成土壤侵蚀的关键因素为不合理的土地利用，因此水土保持的根本目的是不断的优化、调整土地利用结构。在治理过程中3条小流域通过坡改梯、封禁治理、退耕还林和营造水土保持林等措施，优化调整了流域内土地利用结构。治理前六家子小流域的荒山荒坡、林地、其他用地和农地面积比为0.58∶0.79∶0.06∶1.00，综合治理项目实施后优化为0.12∶4.05∶0.08∶1.00；治理前单家店小流域的荒山荒坡、林地、其他用地和农地面积比为0.28∶2.4∶0.04∶1.00，综合治理项目实施后优化为0.19∶1.52∶0.14∶1.00；治理前下洼小流域的荒山荒坡、林地、其他用地和农地面积比为0.35∶2.67∶0.04∶1.00，综合治理项目实施后优化为0.12∶3.14∶0.36∶1.00。项目的实施均大幅度提升了3条流域的林地面积比，流域内农地面积占比由于封禁治理、退耕还林等措施有所下降。地面经济林和水源涵养林覆盖面积的增大有效减少了土地表面的水土流失，增强了根系的固土能力。同时，林草措施中的经济林的增加可为当地居民带来经济收益，且有助于改善生态状况。统计整理治理前后3条流域的不同用地类型占比，如表1所示。

表1 治理前后不同用地类型面积变化 hm2

2.1.2 农民生活水平提升

实践表明，小流域治理工程可优化调整当地人口就业结构，提升农民收入和改善农业生产条件。朝阳地区经济发展滞后且生态环境脆弱，居民参与治理的积极性与治理工程能否带来直接经济效益直接相关。结合实地调查结果和统计数据，小流域治理工程的实施在一定程度上减少了流域内贫困人口数。项目实施前六家子、单家店、下洼小流域内的贫困人口比例为35.2%、30.8%、37.6%，综合治理工程实施后下降至28.5%、23.4%、26.0%，流域内农民人均纯收入增加285、261、297元/a。人均纯收入、农业总产值和人均粮食产量等指标均呈一定程度的增长，且人均耕地和贫困人口比也有不同程度的下降，详见表2。

表2 经济社会情况变化情况

2.2 生态效益分析

提高当地生产生活水平、改善生态环境和减少水土流失为实施小流域治理项目的主要目标，3条小流域建设实施了一系列重点治理、生态修复和预防保护等工程，其治理成效较为显著。六家子、单家店、下洼3条小流域的水土流失面积为1791.14、1691.01、340.76hm2，占流域总面积的52.19、45.46、79.20%，一系列工程治理措施的实施显著改善了流域内的生态面貌。结合监测数据，治理后各小流域侵蚀模数均呈下降趋势，详见表3。

表3 治理前后的侵蚀模数变化

根据表3可知，六家子、单家店、下洼3条小流域治理前的侵蚀模数为2746、2605、2691t/km2·a，治理后分别下降至915、832、9701t/km2·a。

为了更加直观的对比水保措施实施后3条小流域的治理成效，引入综合治理生态效益H、林地面积增加率X、水土流失面积治理率Y和土壤侵蚀模数降低率Z4个因子，其计算式分别如下：

(1)

(2)

(3)

Hi=0.521Zi+0.137Yi+0.341Xi

(4)

式中：z1i、z2i为项目实施前、后的侵蚀模数，其中i=1,2,3代表六家子、单家店、下洼3条小流域；x1i、x2i为项目实施前、后的林地面积；y1i、y2i为项目实施前、后的水土流失面积。其中，0.521、0.137、0.341为3个评价因子的权重，采用加权求和法确定治理效益参数H值，H值越大则小流域生态效益越高。

根据以上计算式求解六家子，单家店，下洼3条小流域的Zi、Yi、Xi值为(0.662、0.830、1.36)，(0.685、0.375、0.227)，(0.633、0.811、0.106)，最终确定3条小流域的H值，如表4所示。借鉴韩富贵等文献资料，按照H值越大治理效果越优的原则将评价等级划分为优、良、一般3个等级，所对应的H值取值为：0.535≤H<1、0.337≤H<0.535、H<0.337。依据等级划分和计算结果，从小到大排列各流域生态效益为：B下洼

表4 小流域生态效益评价

2.3 水保措施的经济效益分析

改善人类的生活环境为实施各项治理措施的主要目的，且该治理工程属于一种投资行为，必须对其经济效益和成本进行研究。良好的经济效益和改善生态环境可增加农民参与治理的积极性，有助于实施相应的工程。本文结合相关规范和已有计算方法，对3条小流域经济效益利用静态分析法评价，通过比较和评估治理后的经济效益，为今后水土保持规划和治理措施的优化设计提供指导。假设各项治理措施开始发挥作用至效应期结束为静态的，该条件为效益评价的基本前提。

2.3.1 积累有效面积和经济效益计算

结合各项治理措施的实际情况和综合效益计算方法，确定种草、封禁治理、薪材林、果木林和其他措施的效益期为8a、5a、15a、15a、20a。不同措施的效益年限存在较大差异，考虑朝阳县具体情况合理获取起效期，如表5所示。

表5 不同措施的始效期

将各项效益利用规范计算法转化为货币，评价分析各小流域治理经济成效，利用规范推荐的计算公式确定效益期有效累计面积如下：

(5)

B=FC

(6)

式中：F、f为计算期和规划期末的内单项措施的有效面积，hm2；R、B为有效面积积累系数和单项措施累积效益；t、n为前期效益年限和经济效益计算期，a；C、a为单位净效益指标和始效期，元/hm2·a、a。

将单位效益指标与各项措施效益计算年限相乘获取计算期内单项措施累计效益，结合市场统计价格、当地农产品产量和当地水保部门的多年监测结果，确定其平均值如表6所示。

表6 不同措施的单位效益指标及经济效益值

在效益计算期内各项措施的累积效益利用表1中各措施治理期末增加值确定，以六家子小流域总积累效益B总1和果木林有效面积F果1为例，说明其计算过程为：

(7)

B总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)

采用以上计算公式，确定计算期内各项治理措施关于六家子、下洼和单家店小流域的总经济效益依次为B总1、B总2、B总3值为1655.2、285.4、841.6万元。根据计算期各项措施累积总效益值、单位效益指标和相应措施的经济效益计算期，可求解3个小流域的累积效益多年平均值为B1、B2、B3为99.5、18.6、42.3万元。另外，为保证各项工程措施的正常发挥，运行期间各项措施需要投入管理费、维护费等，投入的资金中不考虑促进产量增加的费用。运用效益运行费率确定运行费用，结合生产经验和调查结果确定封禁治理、薪材林、果木林、水保林、梯地、水田的具体费率为3%、8%、15%、5%、12%、10%，从而确定六家子、下洼和单家店小流域的效益计算期投入的资金为依次为K总1、K总2、K总3值为214.5万元、35.2%、80.6万元，在此基础上确定各小流域年均运行费用为K1、K2、K3为12.5万元、2.2万元、5.1万元。群众投资折资、地方配套和国家补助为治理工程投资的主要来源，按照20元/d计算当地雇工投劳投资。根据各个部分投资确定结束时工程的总投资额D总1、D总2、D总3为751.2万元、120.4万元、353.6万元。

2.3.2 经济效益参数分析

根据运行成本、效益和投资额计算结果，对3条小流域治理工程投资的经济可行性利用还本年限、经济效益系数、经效益和效益费用比等参数评价，其中效益费用比r、还本年限A、效益系数P和累计净效益J计算公式如下：

(9)

(10)

(11)

Ji=B总i-(D投i+K总i)

(12)

式中：B总i、D总i、K总i为流域总效益、投资额和总运行费；Bi、Ki为年均累积效益和运行费用。

通过敏感性分析S检验3条小流域水土流失治理措施的抗风险水平，采用产投比预测综合治理效益的风险水平，其表达式为：

(13)

采用上述计算式求解的各参数值如表7所示，结合水利工程经济评价标准确定符合要求的小流域有单家店、六家子小流域，可见单家店、六家子综合治理工程成效显著，能够带来良好的经济效益和改善生态环境。下洼小流域的P值为0.07，达到1.0-0.08等级，其它参数能够满足规范要求，下洼小流域薪材林、水保林和封禁治理面积较大，较其它治理措施其效益回收年限长，因此年均效益较低。

表7 经济参数分析结果

3 结论

1)采取薪材林、果木林措施不仅可优化调整小流域产业结构，而且可改善生态环境和增加林草覆盖面积，对于提高居民收入和优化用地类型等方面具有积极作用，该评价结果与其它类似研究保持一致。

2)采用4个评价因子分析了六家子、单家店和下洼小流域的生态效益指数值为0.922、0.575、0.481，分别隶属于优、良、良评价等级，其中生态效益最为的为六家子，其次为单家店小流域，下洼最低。

3)经济参数研究表明，能够达到规范要求的小流域有单家店、六家子小流域，六家子小流域回本年限最小为7a，下洼小流域的回本年限最长且经济系数略低于规范要求，但其效益费用和抗风险能力具有一定优势。