杭州城市森林水土保持功能及效益评价

张吉祥，郝玉梅

（1.浙江省水利水电工程局，浙江 杭州 310020；2.温州市水利电力勘测设计院）

杭州城市森林水土保持功能及效益评价

张吉祥1，郝玉梅2

（1.浙江省水利水电工程局，浙江 杭州 310020；2.温州市水利电力勘测设计院）

本文阐述了杭州市“森林城市”在涵养水源、保土以及防淤功能方面的作用，并对其经济价值进行评价。结果表明：杭州城市森林生态系统每年蓄水15.39亿m3，蓄水经济效益为46.18万元；每年调节径流、滞洪蓄洪能力约为7.18亿m3，防洪经济效益达21.57亿元；每年有效减少土壤流失1 541万t，保持土壤效益约为5.50亿元；每年减少河流、湖泊淤积770.5万t，防淤价值为1.93亿元。

杭州市；森林城市；涵养水源；保土防淤；经济效益

继“园林化城市”、“城市森林”之后，我国又产生一种新的生态城市模式，即“森林城市”，其宗旨是“让森林走进城市，让城市拥抱森林”，让人类与大自然更贴近，体现了森林与人类的和谐发展[1]。世界多数发达国家都非常重视发展森林城市。在我国，经城市申报，由评选委员会根据《国家森林城市评价指标》对待评城市的森林覆盖率、生态网络、森林健康等众多相关建设指标打分，合格者由全国绿化委员会和国家林业局联合授予该城市“国家森林城市”称号。城市森林对实现“三生态”（生态建设、生态安全、生态文明）体系，以及城市可持续发展战略起着重要而不可忽视的作用，在水土保持方面也具有诸多益处，如通过森林枝叶截流，减小土壤侵蚀；增加土壤含水量，降低下游洪水压力；通过根系固结土壤，防止水土流失等[2]。

本文通过对国家森林城市杭州市城市森林生态系统的涵养水源和固土保肥功能及其经济价值的评估，并根据《杭州市森林资源与生态状况公告（2012）》数据，评价该市涵养水源和固土保肥功能的经济价值[3]。

1 自然概况

杭州市位于我国东南沿海北部，118°20′～120°44′E，29°11′～30°33N′，东临杭州湾，南与绍兴接壤，西与衢州相接，北与湖州、嘉兴两市相邻，总面积为16 596 km2。其中，西部丘陵区占总面积的65.6%，主干山脉有天目山等；东部平原占总面积的26.4%，地势低平，河网密布。北部属于太湖流域，其他归于钱塘江流域。属于亚热带气候区，光照充足，雨量充沛，温和湿润，四季分明。年平均气温15.0～17.7℃，年平均降水量1 100～1 600 mm，年降雨日为150～160 d，年平均日照时数1 800～2 100 h。自然条件较好，适宜多种树木生长，属中亚热带常绿阔叶林植被区。

杭州市现有林地面积1 170 226.67 hm2。其中森林面积1 081 440 hm2；乔木林852 000 hm2，竹林157 813.33 hm2，灌木林71 626.67 hm2；森林覆盖率64.25%。2011年全市森林拦蓄降水58.40亿m3，固持土壤、减少泥沙流失1 541万t。2009年5月7日杭州市被全国绿化委员会和国家林业局联合授予“国家森林城市”称号，这是目前我国对一个城市在生态建设方面的最高评价。城市森林在美化环境、调节气候、涵养水源、固碳释氧、净化空气、保持水土、减少噪音等生态服务功能上发挥着不可替代的作用。

2 森林涵养水源功能及其经济价值评价

2.1 森林涵养水源功能

森林在涵养水源方面主要表现为以下几点：调节径流功能、蓄水功能和森林净化水质等。森林涵养水源主要表现在通过对降雨的截留、下渗、地面和地下径流，对降水进行时空二次分配，减少地面径流，增加雨水下渗量。

森林城市涵养水源功能的价值主要表现在两个方面：其一，蓄水价值。在森林中降雨时，雨水首先受到森林枝叶的截流，其次是受到地面凋落物的截流，最后受到表层土壤的截流，经过层层截流，减小了地表径流，树冠及土壤中积累了大量雨水，储备了当地水源。其二，水资源利用效益的提高。经过层层截流吸收，在时间上对降雨进行了二次分配，通过地下水的蓄积与补充，推迟了向河流补水，使枯水期的径流量增加，保持稳定、均匀的河道水量，为水资源可持续发展提供了条件，提高了水资源的有效利用率。

2.2 评价方法

假设没有森林对降雨的拦截蓄水功能，只能凭借修筑的水利工程来实现截流蓄水，从这方面来看，森林就是一个库容较大的“土壤水库”。因此，采用“等效应价值替代法”，将水库蓄积这些雨水所需要的费用，再和水库工程效益投入比值相乘，即为森林城市防洪、蓄水的效益价值，其公式如下：

式中：V1，2为森林蓄水和防洪效益值；Si为各种类型森林的面积；Hi为各种森林的蓄水或拦洪能力；H0为无林地的蓄水或拦洪能力；P1为拦蓄1m3水的水库建设费；β为水利工程的效益投入比值。

2.3 评价结果及分析

2.3.1 蓄水效益

根据对比各森林类型与裸地的单位面积蓄水量，再结合面积，可计算出杭州市森林城市比裸地多拦蓄的水量，见表1。

表1 森林城市蓄水量的经济价值

从表1统计可得，杭州市森林城市每年比裸地多拦蓄雨水15.39亿m3，等同于全市多修建了一座15.39亿m3库容的大Ι型水库。根据浙江省水利厅资料可知，修筑一座大型水库，蓄水1 m3，费用大概为15元，其使用年限大概为50～100年，平均以75年计算，则拦蓄1 m3水的工程建设费应除以75；又根据浙江省水利效益统计，水利工程的效益与总投入的比值为15。将上述数据以及表1中的数据，代入（1）式，可计算出杭州市每个森林类型蓄积水量的经济价值，经过累加后，杭州市森林城市蓄积雨水的经济评价值总计为46.18亿元。

2.3.2 防洪价值

从表2统计可得，杭州市森林城市每年的防洪能力约为7.18亿m3，若没有森林拦截、错峰减流，大量雨水将通过地面径流汇入河流、湖泊而造成洪水，危及人民群众财产安全，这样政府势必加大投资，修筑大量的防洪工程。拦蓄1 m3水的修筑费用及工程寿命和经济价值与投入比值按上面的数值估算，杭州市森林城市防洪能力的经济价值高达21.57亿元。

表2 森林城市防洪的经济价值

通过累计以上价值，可估算出杭州市城市森林每年能创造67.75亿元拦蓄防洪功能方面的经济价值。

3 城市森林保土防淤功能及经济价值评价

3.1 保土防淤功能

森林的保土防淤功能主要表现在:森林的错综复杂根系有固结、改良和网络土壤的作用，经过枝叶层和地面凋落物层对降雨的拦截，可以极大地减少雨水对表层土壤的侵蚀，阻拦、转移、过滤和滞缓地面径流，从而减少水土流失，稳定土壤结构，土壤中的营养成分得以保留，进一步减少泥沙在河流湖泊的滞留和淤积。

3.2 森林保土经济评价方法

评价时采用替代成本法，计量水土流失和河流湖泊泥沙淤积所造成的经济损失，以此替代森林保土防淤的经济价值[4-5]。

3.2.1 保土价值

森林保土功能价值主要表现在减小土壤流失量的价值，计算公式为：

式中：V3为森林的保土价值；di为各类型森林与裸地的侵蚀差值；P2为土壤搬运上山价格，在此采用土方上山还田价格来代替，按搬运1 m3土壤上山需花费50元计算；Si意义同式（1）。

从表3统计可知，根据森林面积、单位面积森林比裸地少侵蚀量计算，杭州市森林城市每年可减少水土流失1 541万t；土壤密度取1.4×103 kg/m3时，按式（2）计算，杭州市森林城市每年保土价值为5.50亿元。

表3 保土的经济价值

3.2.2 城市森林减少河流湖泊泥沙淤积的价值

假设没有森林保护，表层土壤就会被水流大量代入河流湖泊，阻塞河床，影响行洪。采用河道泥沙淤积而挖泥沙的费用来评价森林减少泥沙滞留和淤积的价值，其公式为：

式中：V4为减少泥沙滞留和淤积的价值；r为进入河流湖泊的泥沙占总泥沙量的比值，%；P3为清淤的费用，元/t；di、Si意义同式（1）。

根据浙江省水利厅资料，挖取1 t淤泥的平均费用为25元，又据舒尔茨（1983年）的研究，输入河流中的固体物质约为泥沙流失量的50%。根据表3可知，杭州市森林城市每年减少水土流失量为1 541万 t，即减少770.5万t泥沙进入河道或水库，按照25元/t清淤费用，由式（3）计算，可知杭州市森林城市每年减少泥沙淤积的价值约为1.93亿元。

通过累计以上价值，可估算出杭州市城市森林每年能产生7.43亿元保土防淤功能方面的经济价值。

4 结语

从以上可看出，杭州市城市森林在涵养水源、保土防淤功能方面每年所产生价值约为67.75亿和7.43亿元，合计75.18亿元。杭州市2012年国内生产总值为7 803.98亿元，相比较，杭州市森林城市水土保持功能总价值占杭州市全年国内生产总值的0.96%。

森林城市服务功能除在水土保持方面具有涵养水源、保土防淤功能以外，还具有改良土壤、增加肥力、防止面源污染、保护生物多样性、改善小气候环境、发展森林生态旅游等多项经济、社会和生态服务功能。建立以人为本、生态和谐的森林城市生态体系，有助于进一步提升杭州的城市形象，实现“天更蓝、地更绿、水更清、居更宜”的目标，对打造“人间天堂，生态杭州”具有重要意义。

[1]孙丽娜，孙铁珩．建设森林城市提高沈阳生态环境的可持续发展能力[J]．水土保持研究，2004，11（3）：181-184．

[2]国家林业局.国家森林城市评价指标[N].人民日报，2007-05-07（3）.

[3]杭州市林业水利局.杭州市森林资源与生态状况公告[R]. 2013.

[4]胡艳琳，戚仁海，由文辉，等．城市森林生态系统生态服务功能的评价[J].南京林业大学学报：自然科学版，2005，29（3）：111-114．

[5]靳芳，张振明，余新晓，等．甘肃祁连山森林生态服务功能及价值评估[J].中国水土保持科学，2005，3（1）：53-57．

（责任编辑：杨婷婷）

Analysis on Water and Soil Conservation Functions of Hangzhou Urban Forests and Evaluation of their
Economic Benefits

ZHANG Jixiang1，HAO Yumei2
（1.Zhejiang Provincial Bureau for Water Conservancy and Hydropower Engineering Hangzhou，310020 China; 2.Wenzhou Municipal Survey and Design Institute for Water Conservancy and Electric Power）

In this paper the functions of Hangzhou urban forests in water and soil conservation and silt prevention were elaborated and their economic values were evaluated.The results showed that Hangzhou urban forest ecosystem has an annual water storage of 1.539 billion m3with a water storage economic benefit of 461 800 Chinese yuan，an annual runoff regulation，flood detention and flood storage capacity of 718 million m3with a flood control economic benefit of 2.157 billion Chinese yuan，an annual effective decrease of soil erosion of 15.41 million t with a soil conservation effect of 550 million Chinese yuan and an annual silt reduction in rivers and lakes of 7.705 million t with a value of 193 million Chinese yuan.

Hangzhou City;Urban forests;Water conservation;Soil conservation and silt prevention;Economic benefits

S714.7

A

2095-0152（2015）01-0041-03

2014-11-26

2014-12-05

张吉祥（1980-），男，工程师，主要从事水土保持工作。E-mail：zjx@zjwater.gov.cn