广西西林县非石质山区小流域水土保持综合治理效益评价

黄艳霞,梁志鑫,王玉杰,王云琦,王彬,顾剑红,李一凡

(1.广西壮族自治区水利厅，广西南宁530000;2.广西水土保持监测总站，广西南宁530000; 3.北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站，北京100083)

随着经济的发展，人们对生态环境的关注逐渐增加，对生态环境质量要求不断提高，对水土流失治理的投入也在加大。对已开展的水土流失综合治理工作进行评价，既可了解治理工作的成效，同时能够为以后水土保持工作提供借鉴与参考，因此正确的评价水土保持效益是一项极为重要的工作[1]。水土保持效益的评价方法主要有定性和定量法2种，将2种方法结合起来有利于准确地评估治理效益[2]。在早期水土保持效益评估中，主要是以定量分析为主[3]。目前比较多的是通过建立指标体系对治理区的水土保持效益进行评价[4-6]，该方法通过挑选指标建立指标体系，然后确定指标权重加权求和得到水土保持相关效益的投影值。该方法的优点在于可以通过各部分效益投影值了解不同效益在综合效益中的比重，或比较不同目标治理效益的综合情况。但是无法确定流域治理的直接经济效益，在最新的水土保持治理效益评价中，主要采用了主成分分析法[7]、灰色关联法[8]、组合赋权-云模型[9]、未确知测度[10]、TOPSIS模型[11]等方法进行效益评价。而在石漠化地区的水土保持治理效益评价中，目前已经有较多研究，如李昂等[12]通过筛选的方法在广西石漠化地区建立了水土保持效应评价体系，颜萍[13]在石漠化地区选取指标监测水土保持效益，柏勇等[14]对石漠化地区水土保持措施的生态服务功能进行了评估。然而水土保持是一种投资行为[13]，在评估水土保持效益中经济效益也是其重要组成部分。由治理措施投资额、运行费用、各种措施增加面积、农产品产量等数据，通过分析得到反映水土保持投资效益，可以直观地比较不同治理区的经济效益。因此在水土保持效益评估分析中，将定性法和定量法两者结合可以增加评估的准确度。

1 项目实施概况

2003—2005年，水利部在云南、贵州和广西三省(自治区)启动实施了珠江上游南北盘江石灰岩地区水土保持综合治理试点工程，广西项目区涉及隆林县和西林县，其中西林县项目区主要为非石质山区。西林县位于云贵高原向广西丘陵过渡的褶皱带，境内地质地貌形态复杂，山多田少，经济发展相对落后，多条小流域地形破碎、土质疏松、土层浅薄，水土流失严重。3 a试点期间，共对西林县项目区的龙英、渭涞、渭芒、八阳、普驮等5条小流域进行了水土保持综合治理。本次选取龙英、八阳、普驮3条小流域作为评价对象，其中：龙英小流域实施的水土保持措施主要有坡改梯165 hm2，水保林741 hm2，经果林238 hm2，封禁921 hm2，配套建设坡面水系22.9 km，沟道治理500 m，财政投资为338.25万元；八阳小流域主要治理措施为坡改梯13.4 hm2，种植水保林149.5 hm2,经果林27.5 hm2，封禁治理509 hm2，沟道治理450 m,建设坡面水系6.4 km，财政投资为66.05万元；普驮小流域主要治理措施为坡改梯51 hm2，种植水保林1 019 hm2，经果林62.7 hm2，封禁治理1 036 hm2，配套建设坡面水系工程6.3 km，沟通整治120 m，财政投资为307.91万元。本次研究以1∶1万地形图、1∶5万地形图和1∶10万水文地质图为基础地理信息数据源，治理前数据主要依据西林县水利局提供的2003年对3条小流域的水土保持实地调查数据和相关设计文件，治理后的土地利用现状数据主要来源于2013年度的遥感影像及实地调查，社会经济状指标、泥沙、林分、土壤等数据来源于课题组2014—2015年对小流域的实地调查、样本跟踪观测及化验数据。

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

土地利用不合理是造成水土流失的重要原因之一[14]，因此土地利用结构的不断调整和优化是水土保持的根本目的[15]。3条小流域在治理过程中通过营造水土保持林，退耕还林，封禁治理，坡改梯等措施，使治理前后流域内土地利用结构发生了较大变化，土地利用结构趋于合理化。龙英小流域治理前农地、林地、荒山荒坡和其他用地比例为1∶0.79∶0.59∶0.04，治理后调整为1∶4.01∶0.12∶ 0.09。八阳小流域治理前农地、林地、荒山荒坡和其他用地比例为1∶2.5∶0.29∶0.05，治理后调整为1∶1.53∶0.19∶0.13。普驮小流域治理前农地、林地、荒山荒坡和其他用地比例为1∶2.67∶0.34∶0.34，治理后上述不同土地利用类型比例为1∶3.14∶0.12∶0.37。3条流域内林地面积所占比例有了大幅度提高，由于退耕还林、封禁治理等措施流域内农地面积所占比例都有不同程度的下降。由于地面水源涵养林和经济林覆盖增加，树木根系对土壤稳固作用，能有效地减少土地表面的水土流失[16-17]。与此同时，林草措施中的经济林例如木林和薪柴林的增加不仅可以改善水土流失现状，同时也可以为当地居民带来经济效益。西林县根据当地气候条件，在水土流失治理过程中，引进种植了花椒、板栗、砂糖橘、柿子等经济作物，对产业结构的调整有重要作用。3条流域内各项土地利用类型土地面积治理前后对比见表1。

表1 小流域治理前后不同土地利用类型面积变化 hm2

注：“↑”“↓”表示治理前后面积的增减变化

2.1.2农民生活水平提高

研究表明，水土保持工程的实施可以促进治理区内产业结构的优化，从而使区域内人口就业结构得到调整，农民收入增加[18]。西林县是国家级贫困县，当地经济发展相对落后，水土保持工程的实施在改善生态环境的同时能否带来经济效益直接关乎到居民参与治理的积极性。根据当地统计资料，3条小流域在实施水土保持综合治理后，区域内贫困人口出现不同程度减少。治理前龙英、八阳、普驮小流域内贫困人口占总人口比例分别为35.5%、31.6%、38.4%，在治理后，根据统计比例分别下降至29.9%、23.0%、26.0%。3条流域内农民人均纯收入分别增加280、259、295元/a。人均粮食、农业总产值、人均纯收入都出现增长，而贫困人口比例，人均耕地出现了下降，见表2。农民收入的增加无疑会提升农民对水土保持工作的支持与参与，为水土保持成果起到巩固作用并为日后水土保持的进行增大空间。

表2 小流域治理前后社会经济情况变化量

注：“+”“-”分别表示该项数据治理后较治理前“增加”和“减少”

2.2 生态效益评价与对比分析

实施水土保持综合治理的主要目的是减少水土流失、改善当地生态环境和生产生活条件。3条小流域自项目实施开始，开展了预防保护工程、生态修复工程和重点治理工程等一系列措施，取得了良好的治理效果。龙英、八阳、普驮小流域治理各类水土流失面积分别达到2 125.2、718.0、2 170.6 hm2，分别占流域面积64.6%、45.1%、56.1%。各项水土保持措施的实施，使该地区生态面貌得到改善。根据不同小流域的监测数据，3条小流域的土壤侵蚀模数均有不同程度的下降，见表3。龙英小流域土壤侵蚀模数由治理前2 745 t/(km2·a)下降到治理后919 t/(km2·a)，八阳小流域由最初2 608 t/(km2·a)下降到834 t/(km2·a)，普驮小流域由2 693 t/(km2·a)下降为981 t/(km2·a)。

表3 流域治理前后水土流失、土壤侵蚀模数、林地覆盖面积

为了对比分析3条小流域水土保持措施实施后的治理效果，引进4个因子进行分析，4个因子分别为：土壤侵蚀模数降低率(Z)、水土流失面积治理率(Y)、林地面积增加率(X)、综合治理效益的参数H，计算公式见式(1)—(4)。

(1)

式中z1i——治理前土壤侵蚀模数；z2i——治理后土壤侵蚀模数，i=1、2、3分别表示龙英、八阳、普驮，下同。

(2)

式中y1i——治理前水土流失面积；y2i——治理后水土流失面积。

(3)

式中x1i——治理前林地面积；x2i——治理后林地面积。

韩富贵在密云县水土保持效益评价中，对以上3个指标进行因子分析，然后根据主因子方差贡献率和因子得分系数确定3个因子的权重系数，最终确定Z、Y、X的权重系数分别为0.521、0.138、0.341[19]。通过加权求和得到反映小流域综合治理效益的参数H，H值越大表示治理后生态效益越好，计算公式如下：

Hi=0.521Zi+0.138Yi+0.341Xi

(4)

由上述公式，计算得到龙英小流域Z1、Y1、X1分别为0.665、0.831、1.36；八阳小流域Z2、Y2、X2分别为0.680、0.737、0.226；普驮小流域Z3、Y3、X3分别为0.635、0.810、0.107。由此计算得到H值。韩富贵研究成果显示，参数值H越大治理值越好，具体评价分级为：1>H≥0.535，表示小流域治理效果为“优”；0.535>H≥0.337，表示小流域治理效益为“良”；H<0.337，表示小流域治理效益为“一般”[19]。3条小流域H值及治理效益评价见表4。研究结果表明西林县3条小流域的治理综合效益良好，3条流域生态效益比较为：B龙英>B八阳>B普驮。

表4 小流域治理效益评价参数

2.3 水土保持措施经济效益评估对比与分析

水土保持措施实施主要目的是改善人类的生活环境，但同时也是一种投资行为，因此需要考虑其成本和经济效益问题。生态环境的改善以及良好的经济效益会增加农民参与水土保持的积极性，有利于更好地开展水土保持工作。本文参照GBT 15774—2008《水土保持综合效益计算方法》和SL 72—94《水利建设项目经济评价规范》[20-21]，运用静态分析法，对3条小流域进行分析。通过对不同小流域治理后的经济效益评估和对比，可以为以后该地区小流域水土保持治理决策提供重要依据。评价假设水土保持各项措施至效益始效期开始，各个措施在效益期限效益是静态的。

2.3.1累积有效面积和累积经济效益计算

参照《水土保持综合效益计算方法》，结合当地实际各项水土保持措施的效益计算期为：果木林和薪柴林为15 a、封禁治理为5 a、种草为8 a、其他(水田、梯地、水保林)均以20 a计算。不同措施的始效期不尽相同，根据西林县实际情况确定的始效期见表5。然后采用规范计算方法，将各项效益折算为货币形式，对3条小流域的经济成效进行评价和分析。效益计算期内有效累积面积根据规范采用式(5)。

F=fR=

(5)

B=FC

(6)

式中F——单项措施效益计算期内累积有效面积， hm2；B——单项措施累积效益，元；f——规划期末单项措施面积， hm2；R——有效面积积累系数；n——经济效益计算期，a；q——始效期，a；t——前期效益年限，a；C——单位净效益指标，元/(hm2·a)。

表5 各项措施经济效益前期年限和始效期 a

单项措施效益计算期内累积效益是由该项措施效益计算年限与单位效益指标相乘得到。单位效益指标是根据当地水土保持部门多年监测，并结合调查问卷的形式参照当地农产品产量和市场价格统计求平均值见表6。

表6 小流域不同措施单位效益指标、累积有效面积和经济效益值

结合表(1)中3条小流域各项措施在治理末期增加值，计算各项措施在效益计算期内累积效益。以龙英小流域果木林有效面积F果1和总积累效益B总1为例：

F果1=f果1R=f果1·

(6)

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

(7)

根据计算，龙英、八阳、普驮3条小流域各项治理措施在效益计算期内总经济效益分别为B总1=1 651.6万元、B总2=280.7万元、B总3=839.0万元。由不同措施经济效益计算期，以及单位效益指标和该项措施在计算期内的累积总效益值，可以计算得到龙英、八阳、普驮小流域每年平均累积效益为分别为B1=99.4 万元、B2=18.7 万元、B3=43.3 万元，见表6。此外，由于各项水土保持措施的运行需要一定费用，主要包括维护费、管理费等，需要投入一定资金以保证其正常的运行，该项资金中不包含促进产量增加所投入资金量。运行费用采用效益运行费率计算，根据调查和生产经验各项措施具体费率为：水田10%、梯地12%、水保林5%、果木林15%、薪柴林8%、封禁治理3%。由此可以得到龙英、八阳、普驮小流域在效益计算期内总运行费用分别为：K总1=214.4 万元、K总2=35.5 万元、K总3=80.7 万元。由各项措施在效益年限内的年均运行费计算可以确定龙英、八阳、普驮小流域效益期内年均运行费分别为K1=13.2 万元、K2=2.3 万元、K3=5.0 万元。3条小流域的水土保持治理投资包括国家补助、地方配套和群众投劳折资。投劳投入折算资金额按照当时当地雇工工资的平均值20元/d计算。综合项目投资各个部分，到项目结束时龙英、八阳、普驮小流域的总投资额分别为D总1=758.5万元、D总2=121.5万元、D总3=359.9万元。

2.3.2经济效益参数分析

在获得以上投资额、效益、和运行成本等数据的基础上，计算效益费用比、效益计算期内累积净效益、经济效益系数、还本年限等经济效益参数评价3条小流域水土保持治理投资在经济上的可行性。

a) 效益费用比r

(8)

式中B总i——流域总效益；K总i——流域总运行费；D总i——流域投资额。

b) 还本年限A

(9)

式中Bi——流域年均累积效益；Ki——流域年均运行费。

c) 经济效益系数P

(10)

d) 效益计算期内累积净效益J

Ji=B总i-(D投i+K总i)

(11)

e) 敏感性分析S。为了检验3条小流域按现有水土保持措施规划实施下的抗风险能力，对3条小流域做经济敏感性分析。以累积效益和投资额2个最敏感的因素作为分析对象，累积效益减少20%，投资额增加20%，由此计算各个小流域的产投比，预估流域效益抗风险能力，公式如下：

(12)

根据以上计算，结果见表7。结合SL 72—94《水利建设项目经济评价规范》的标准，龙英、八阳小流域的各项经济效益参数均符合规范，说明2条小流域的治理措施是有效的，在改善生态环境的同时，也为当地带来了良好的经济效益。普驮小流域经济效益系数(P)计算值为0.07﹤(0.08～0.1)，而其他各项数据均符合规范。普驮小流域内治理措施中封禁治理、水保林、薪柴林比例比较大，由于这些措施回收效益年限较长，年均效益相对其他措施较少。按照规范计算方法计算经济效益系数(P)见式(10)，在投资不变的情况下P会相对较小,但是具有更强的抗风险能力。

表7 小流域经济参数

注：“*”表示该项数据不符合规范参考值

3 结论

a) 研究表明，在项目水土保持措施中匹配果木林(花椒、砂糖桔、板栗、柿子等)、薪柴林既能增加林草覆盖面积改善生态环境，同时又能使区域内产业结构得到调整，土地利用结构得到优化，使居民收入增加，其他学者在不同地区水土保持效益评价中有类似的结论[15-16]。

b) 通过引进4个因子对3条小流域水土保持生态效益评价，龙英、八阳、普驮小流域水土保持生态效益投影值分别为0.924、0.547、0.479，具体等级评价分别为“优”“良”“良”。结果表明龙英小流域水土保持生态效益最显著，八阳小流域次之，普驮小流域居末。

c) 小流域各项经济参数表明龙英、八阳小流域符合规范的各项要求，回本年限以八阳小流域最小，普驮小流域由于效益计算期相对较长，其经济系数略小于规范要求，但在抗风险能力和效益费用比方面较其他2条小流域有优势。