邢臺市水土保持治理基礎(chǔ)效益分析計算

苑振海，喬光建

（1.河北省邢臺水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)建設(shè)工作站，河北邢臺054000；2.河北省邢臺水文水資源勘測局，河北邢臺054000）

1 流域概況

邢臺市地處河北省中南部，位于東經(jīng)113°45′～115°50′和北緯 36°45′～37°48′之間。 西靠太行山與山西接壤，東以衛(wèi)運河為界與山東毗鄰，北與石家莊、衡水兩市搭界，南與邯鄲市相連［1］。區(qū)域東西長185km，南北寬80km，其狀略呈馬鞍形，面積1.25萬km2，占全省總面積的7%。

山丘區(qū)面積3545km2，約占全市面積的28%。根據(jù)地形地貌特征分為山區(qū)和丘陵區(qū)。

山區(qū)以500m等高線與丘陵為界，區(qū)域面積1923.8km2，約占全市總面積的15%。山脈呈北北東走向，海拔高程一般在500～1000m之間，最高山峰達(dá)1822m。山脈連綿，河流蜿蜒，自西向東橫截山地，形成峽谷，谷壁陡立。

丘陵區(qū)以100m等高線與平原為界，區(qū)域面積1621.2km2，約占全市總面積的13%，海拔高程100～500m。地面起伏，崗丘遍布，沿河兩岸布有帶狀和裙?fàn)钜?、二級階地，沖溝較發(fā)育，水土流失嚴(yán)重。丘陵與平原間地形變化急驟，沒有明顯的緩沖地段。

西部山區(qū)的成土母質(zhì)主要是花崗巖、片麻巖、砂巖、頁巖和石灰?guī)r。西部山區(qū)多是天然次生林及各種人造林，以及天然植被砍伐后形成的灌草群落。主要樹種有洋槐、橡樹、柿子、板栗等，灌木主要有酸棗、荊條、胡枝子等。林草植被覆蓋率：山區(qū)70%，丘陵區(qū)40%。

2 水土保持工程效益分類

水土保持綜合治理效益，包括基礎(chǔ)效益（保水、保土）、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益等4類。四者間的關(guān)系是：在保水、保土效益的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益［2］。

水土保持的基礎(chǔ)效益即保水效益和保土效益［3］。

2.1 保水效益

通過改變微地形、增加地面覆蓋、改良土壤性質(zhì)，增加土壤入滲，形成土壤水庫；修建坡面小型蓄水工程、“四旁”小型蓄水工程、溝底谷坊、壩庫工程，攔蓄地表徑流。

2.2 保土效益

增加地面覆蓋減少濺蝕；變坡地為平地、改良土壤理化性質(zhì)，減輕面蝕；采取制止溝頭延伸、溝底下切、溝岸擴(kuò)張措施，防止溝蝕；建設(shè)坡面水系和谷坊、壩、庫，攔蓄坡溝泥沙，做到水土流而不失。

3 保水效益計算

3.1 蓄水量計算

在降雨時，喬木、灌木層和草本植物層都能夠截留下一部分雨水，大大減緩雨水對地面的沖刷，最大限度地減少地表徑流。而且枯枝落葉層就像一層厚厚的海綿，能夠大量地吸收和儲存雨水。這樣森林就可以儲存起大量的水，減少水土流失［4］。采用水保法計算各項措施的蓄水量。

3.1.1 增加土壤入滲量

水土保持措施增加土壤入滲量項目包括基本農(nóng)田、水保林、經(jīng)濟(jì)林、種草、封育治理等。

有措施（梯田、林、草）坡面的徑流模數(shù)與無措施（坡耕地、荒坡）坡面的相應(yīng)模數(shù)對比，其關(guān)系式如式（1）：

式中 ΔWm為減少徑流模數(shù)（m3/hm2）；Wmb為治理前（無措施）徑流模數(shù)（m3/hm2）；Wma為治理后（有措施）徑流模數(shù)（m3/hm2）。

水土保持某項措施蓄水量：

式中 ΔWi為某項措施蓄水量 （萬m3）；Fe為某項措施的有效面積（hm2）；ΔWm為某項措施減少的徑流模數(shù)（m3/hm2·a）。

蓄水總量：

根據(jù)邢臺市水土保持流域綜合治理累計有效面積，按照上述公式，分別計算出各治理項目的蓄水總量。

表1為流域治理各項目的蓄水量計算結(jié)果。

表1 邢臺市水土保持流域綜合治理蓄水量計算結(jié)果

截止到2012年，邢臺市水土保持工程年增加坡面土壤入滲量總計246.1萬m3。其中坡改梯保水量19.1萬 m3，水保林保沙量 81.6萬m3，經(jīng)濟(jì)林85.5萬m3，封育治理56.1萬m3，其他3.8萬m3。

3.1.2 攔蓄地表徑流

小型蓄水保土工程 （塘壩池等小型蓄水保土工程）是指為攔截天然來水、增加水資源利用率和防止溝頭、溝岸擴(kuò)張而修建的具有防治水土流失作用的小型蓄水保土工程（除淤地壩、坡面水系外），包括水窯（旱井）、山塘（堰塘、陂塘、池塘）、沉沙池、澇池（蓄水池）、溝道人字閘等蓄水工程，以及溝頭防護(hù)、溝邊埂、谷坊等保土工程［6］。

截止到2012年，邢臺市山區(qū)建設(shè)塘壩池等小型蓄水保土工程累計6020座，設(shè)計蓄水量194.5萬m3，年平均蓄水量116.8萬m3。

3.1.3 保水總量

采用2012年前水土保持治理情況資料，截止到2012年邢臺市水土保持流域治理工程，增加坡面土壤入滲量總計246.1萬m3；塘壩池等小型蓄水保土工程增加蓄水量116.8萬m3，水土保持工程增加地表入滲量和攔蓄地表徑流兩項合計保水量362.9萬m3。

3.2 蓄水量價值計算

采用影子工程法，計算水土保持蓄水的經(jīng)濟(jì)價值。

根據(jù)興建水利工程的成本確定計算公式。

式中 B為蓄水經(jīng)濟(jì)價值（萬元）；ΔW為各種治理措施的蓄水總量（萬 m3）；G 為影子價格（元/m3）。

根據(jù)河北省目前水庫造價總投資，單位蓄水量價格為10.1元/m3。按照年蓄水量362.9萬m3計算，邢臺市水土保持工程年蓄水效益3665萬元。

4 保土效益計算

4.1 保土量

4.1.1 減少坡面土壤損失量

用有措施（梯田、林、草）坡面的侵蝕模數(shù)與無措施（坡耕地、荒坡）坡面的相應(yīng)模數(shù)對比而得，其關(guān)系式如式（5）。

式中 ΔSm為減少侵蝕模數(shù)（t/hm2）；Smb為治理前（無措施）侵蝕模數(shù)（t/hm2）；Sma為治理后（有措施）侵蝕模數(shù)（t/hm2）。

根據(jù)邢臺市小流域綜合治理累計有效面積，分別計算出各治理項目保土量和保土總量。

水土保持某項措施保土量：

式中 ΔSi為某項措施保土量 （萬t）；Fe為某項措施的有效面積（hm2）；ΔSm為某項措施減少的侵蝕模數(shù)（t/hm2·a）。

保土總量為各項治理措施保土量之和，計算公式：

式中 ΔS為各項措施保土量總和（萬t）；ΔSn為單項措施保土量（萬 t）。

流域治理各項目的蓄水保土計算結(jié)果如表2所示。

表2 邢臺市水土保持綜合治理項目保土計算結(jié)果

截止到2012年，坡改梯保沙量688萬t，水保林保沙量3061萬t，經(jīng)濟(jì)林1540萬t，封育治理1815萬t，其他190萬t，邢臺市水土保持工程減少坡面土壤損失量總計7294萬t/a。

4.1.2 小型水利泥沙量攔蓄坡溝工程

4.1.2.1 淤地壩

淤地壩是指在溝道修建的以攔泥淤地為主要目的攔擋建筑物，壩控面積一般在8km2以下，極少數(shù)壩的壩控面積可在8～10km2之間；壩高在5～25m之間，極少數(shù)壩壩高可在25m以上；庫容在1萬～100萬m3之間，極少數(shù)壩庫容在100萬～500萬m3之間；淤地面積一般在0.2～7hm2之間。

4.1.2.2 坡面水系

指坡面小型蓄排水工程，包括防治坡面水土流失的截水溝、排水溝等。設(shè)置截水溝的作用是保護(hù)邊坡不受來自邊坡或山坡上方的地面水沖刷，截水溝的橫斷面尺寸需經(jīng)流量計算確定。排水溝指的是將邊溝、截水溝和路基附近、莊稼地里、住宅附近低洼處匯集的水引向路基、莊稼地、住宅地以外的水溝［8］。

截止到2012年，淤地壩規(guī)劃攔沙量8.7萬t。實際攔沙量按照設(shè)計攔沙量的50%計算，則每年平均攔沙量4.35萬t。

根據(jù)邢臺市西部山區(qū)坡底和西臺峪小流域試驗站監(jiān)測資料，坡底小流域?qū)嶒炚径嗄昶骄斏衬?shù)504.4t/km2·a，西臺峪實驗站多年平均輸沙模數(shù)849.4t/km2·a。取其平均值，邢臺市西部山區(qū)多年平均輸沙模數(shù)676.9t/km2·a，坡面水系攔沙量0.447萬t。

小型水利攔蓄坡溝工程中淤地壩攔沙量4.35萬t，坡面水系攔沙量0.447萬t，兩項總計4.797萬t。

4.1.3 保土總量

采用2012年前水土保持治理情況資料，截止到2012年邢臺市小流域治理效益為：邢臺市水土保持工程減少坡面土壤損失量總計7294萬t，塘壩池等小型蓄水保土工程攔沙量4.797萬t，兩項合計7299萬t。

4.2 保土價值計算

小流域治理的保土作用每年減少的3種物質(zhì)損失，即減少土地廢棄、減少泥沙滯留和淤積、減少土壤營養(yǎng)物質(zhì)損失。采用 《中國森林環(huán)境資源價值評估》中的方法對3種物質(zhì)損失進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價值核算［9］。

4.2.1 廢棄土地面積

流域治理減少土地廢棄的經(jīng)濟(jì)價值可根據(jù)機(jī)會成本計算。

機(jī)會成本的經(jīng)營方式有多種，如林業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。采用林業(yè)生產(chǎn)的機(jī)會成本，運用機(jī)會成本計算資源價值的方法，將某種資源安排特種用途，而放棄其他用途所造成的損失、付出的代價，就是該種資源的機(jī)會成本。

根據(jù)國家統(tǒng)計局的有關(guān)資料，1993～2011年間中國林業(yè)生產(chǎn)的年均收益為8887元/hm2·a。邢臺市小流域治理水保林、經(jīng)濟(jì)林累計有效面積9.78萬hm2，減少土地廢棄的累計經(jīng)濟(jì)價值86914萬元。

4.2.2 泥沙滯留

滯留泥沙主要集中在山前、坡腳、溝口、庫壩河的入口等。

可利用清除滯留泥沙的經(jīng)濟(jì)費用作為流域減少泥沙滯留的經(jīng)濟(jì)價值。

根據(jù) 《經(jīng)濟(jì)技術(shù)手冊》，清除1t滯留泥沙工費4.7元。邢臺市累計減沙土壤流失量7299萬t，則累計經(jīng)濟(jì)價值為3.43億元。

4.2.3 泥沙淤積

國內(nèi)外核算流域減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價值有兩種方法：清除成本核算，蓄水價格核算。

泥沙淤積于湖泊、水庫和河道，減少了地表有效水的蓄積，可根據(jù)水庫工程的蓄水成本計算其損失價值。

河北省目前水庫工程費用10.1元/m3。邢臺市小流域治理累計減沙泥沙流失7299萬t，累計減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價值7.37億元。

4.2.4 土壤氮、磷、鉀損失

土壤侵蝕使土壤中氮、磷、鉀大量流失，增加了土壤化肥的施用量，因此，流域減少氮、磷、鉀損失的經(jīng)濟(jì)價值可根據(jù)化肥的價格來確定［10］。

根據(jù)減少的土壤流失量，首先計算氮、磷、鉀營養(yǎng)元素的含量：

式中 Li為減少土壤流失中第i種營養(yǎng)元素數(shù)量（t）；k為單位換算系數(shù)；ΔS為流域治理較少的土壤流失量（t）；Hi為土壤中第 i中營養(yǎng)元素含量（g/kg）。

分別采用不同土壤全氮、全磷、全鉀的平均值，計算流域治理減少土壤流失量中的營養(yǎng)元素數(shù)量。計算結(jié)果如表3。

表3 流域治理減沙土壤養(yǎng)分損失經(jīng)濟(jì)價值計算

根據(jù)碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、液體氨、氨水、氯化銨、硝酸銨、石灰氨、和其他氨肥等常用氮肥計算其折純量。磷肥包括過磷酸鈣、磷礦粉、重過磷酸鈣、鋼渣磷肥和其他磷肥計算其平均折純量。鉀肥包括氯化鉀、硫酸鉀、灰窯鉀肥等計算其折純量。通過分析計算，氮肥平均折純率為28.9%，磷肥平均折純率為21.8%，鉀肥折純率為35.4%。

按照不同化肥的折純量，計算出實際化肥數(shù)量，根據(jù)化肥平均價格，計算其經(jīng)濟(jì)價值。

式中 B為總經(jīng)濟(jì)價值（萬元）；xi為減少土壤流失中第i種營養(yǎng)元素的含量（t）；zi為第i種營養(yǎng)元素相應(yīng)化肥的折純率（%）；J為化肥平均價格（元/t）。

根據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計資料，我國2010年氮肥平均價格600元/t，磷肥平均價格2300元/t，鉀肥平均價格2500元/t。邢臺市小流域治理減少氮、磷、鉀損失的經(jīng)濟(jì)價值16.49億元。邢臺市水土保持工程減少土壤營養(yǎng)元素流失價值計算結(jié)果見表4。

4.2.5 保土總價值

減少土壤流失總價值37.04億元，其中主要包括：減少土地廢棄的累計經(jīng)濟(jì)價值8.69億元，減少土壤流失量經(jīng)濟(jì)價值3.43億元，減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價值7.37億元，減少氮、磷、鉀損失的經(jīng)濟(jì)價值13.54億元。

5 結(jié)語

通過對邢臺市水土保持綜合治理情況分析，截止到2012年，邢臺市水土保持工程平均每年保水量362.9萬m3，經(jīng)濟(jì)效益3665萬元，平均每年減少土壤流失量7299萬t，水土保持工程平均每年基礎(chǔ)效益為37.40億元。

［1］邢臺市水務(wù)局，邢臺水文水資源勘測局.邢臺市水資源評價［R］.2003.

［2］GB/T15774—2008，水土保持綜合治理效益計算方法［S］.

［3］高小平，康學(xué)林，郭保文.坡面措施對小流域治理的減水減沙效益分析［J］.中國水土保持，1995（6）：13-15.

［4］喬光建，檀領(lǐng)革，陳娥印.流域植被對減緩?fù)寥狼治g作用的實驗研究［J］.水資源保護(hù)，2009（3）：52-58.

［5］王先禮.小流域綜合治理的概念與原則［J］.中國水土保持，2005（2）：16-17.

［6］王麗麗，戚英娟，李秀麗，等.小型水利工程施工技術(shù)管理［J］.技術(shù)與市場，2012（12）：6-1.

［7］吉麗娜，溫艷萍.崇明東灘濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2013（5）：160-166.

［8］劉昌紅.水土保持耕作措施在小流域綜合治理中的作用［J］.中國水土保持，2009，11（9）：29-30.

［9］高嵐，王富煒，李道和.森林資源評價理論與方法研究［M］.北京：中國林業(yè)出版社，2006.

［10］侯秀瑞，許云龍，畢緒岱.河北省山地森林保土生態(tài)效益計量研究［J］.水土保持通報，1998，18（1）：17-21.