水土保持单位变量与措施数量的解析和应用
来源： 水土保持生态环境建设网 上传日期:2018-07-23 打印本文章 【字体】 大 中 小郝竹青 宋福山
（山东省莱州市水务局，山东 莱州 261400）
[关键词] 变量；数量；应用
[摘 要] 研究水土保持综合治理规划的可行性、评价一个流域或一个区域的水土保持成果，归根结底反映在水土保持的措施数量、措施布局以及由此产生的措施效益上。以定量分析为主体的综合治理效益计算较为复杂，而单位变量和措施数量是其中不可或缺的两个重要因子。弄清并确定好单位变量和措施数量，就能够理清思路，少走弯路，使计算结果尽可能地与实际相符，真正、真实地反映出水土保持的治理成果。
研究水土保持综合治理规划的可行性、评价一个流域或一个区域的水土保持成果，涉及到许多因素，归根结底反映在水土保持的措施数量、措施布局以及由此产生的措施效益上。在以定量计算为主的水土保持综合治理效益分析中，单位变量与措施数量是两个不可或缺的重要因子，诸多情况下，都是先求得某种效益类型的单位措施效益量（单位变量）及其相应的份额（措施数量），然后是二者相乘算出各项措施效益量，最后为单项相加得出该类效益总量。
1 单位变量的确定
单位变量是指单位措施效益量，即单项措施测定对象单位面积（hm2）有措施比对无措施年均值的变化量以及单个（座）工程的年均减流、减蚀量。
1.1 单位面积减流量（m3/hm2）＝无措施径流模数（m3/hm2）－有措施径流模数（m3/hm2）
1.2 单位面积减蚀量（t/hm2）＝无措施侵蚀模数（t/hm2）－有措施侵蚀模数（t/hm2）
1.3 单个（座）工程的减流量、减蚀量，通过有代表性的典型调查求得。
1.4 单位面积产品（实物）年均增产量（kg/hm2）＝有措施年均单产－无措施年均单产
1.5 a单位面积产品（实物）毛增产值（元/hm2）＝有措施毛产值－无措施毛产值
b单位面积产品（实物）毛增产值（元/hm2）＝有措施单价×单产－无措施单价×单产
c单位面积产品（实物）毛增产值（元/hm2）＝产品单价（元/kg）×年均增产量
1.6 a单位面积产品（实物）净增产值（元/hm2）＝有措施净产值－无措施净产值
b单位面积净增产值＝（有措施单价×单产－费用）－（无措施单价×单产－费用）
c单位面积净增产值＝有措施单价×单产－无措施单价×单产－（有措施费用－无措施费用）
d单位面积净增产值＝毛增产值－有措施比无措施年均新增费用
当同一地块措施前后种植不同的作物时，单位面积产品（实物）毛增产值采用1.5b计算，单位面积净增产值采用1.6c计算。
2 措施数量的确定
措施数量系指新增措施的生效数量，不包括原有措施的生效数量。水土保持效益计算中的各项治理措施的数量，采用其实施量的实有保存量计算；对统计上报的治理措施数量，按保存率折算后计算。
根据某一单项措施实施期内各年度新增实施保存量或治理最后一年（期末年）比治理前一年（基数年）的逐年新增到达量，并依据其相应的生效时间，确定各项措施的生效数量。包括年度实施保存量（新增）、年度新增累加量（到达）、年度到达叠加量（累计）以及年均新增量、年均到达量等一组数据。
2.1 生效时段的确定
生效时段以年为基本单元，表示为年际间的年序数。确定某一单项治理措施的生效时段，应首先确定其实施时间（年）、生效时间（年），并按自然年序排列其实施年序（1，2，3，……N）、无效年序（0，1，2，……M）和生效年序（1，2，3，……△N），其中M表示当年实施M年后生效，M＝0特指没有无效期，即当年实施当年生效；N、△N表示实施期内各自年序中的任意一年，特指实施期末年。
当M＝0时，生效年序与实施年序完全一致（△N＝N）。
生效时段（年）＝实施时段（年）。
当M≠0时，生效年序比实施年序推后M年，即当年实施M年后生效（△N＝N－M）。
实施期内生效时段（年）＝实施时段（年）－无效时段（年）。
措施全部生效时段（年）＝实施期内生效时段（年）＋无效时段（年）＝实施时段（年）。
2.2 生效数量的确定
单项治理措施年度新增生效量（f）为各年度到达生效量比其上一年的新增量。当单项治理措施年际间均匀新增或变化不大（f是一个定值或接近于定值）时，可确定各年度到达生效量是差值为f的等差数列，单项措施生效数量可按f值与其相应的系数的乘积计算。
年均新增生效系数＝年度到达生效系数÷生效年数＝年度新增生效系数＝1
年均到达生效系数＝年度累计生效系数÷生效年数（△N）＝（1＋△N）÷2
实施期末年到达生效系数＝实施期末年生效年序数（△N）
实施期末年累计生效系数＝1＋2＋3……＋△N＝（期末年序数△N＋期初年序数1）÷2×△N
全部生效年到达生效系数＝全部生效年度生效年序数（△N＋M 或N）
全部生效年累计生效系数＝1＋2＋…△N…＋N＝（全部生效年序数N＋期初年序数1）÷2×N
经济使用年限累计生效系数＝全部生效年度到达生效系数（N）×经济使用年数
年度累计生效系数为各年度到达生效系数之和，且实施期至全部生效年的年均到达生效系数是差值为1/2的等差数列。参见表1、表2。
综合治理单项措施生效系数表
（M＝0，当年实施当年生效）
表1
生效
年序
实施年序
年度
新增
生效
年度
到达
生效
年均
新增
生效
年度
累计
生效
年均
到达
生效
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
N
1
1
1
1
1
1
1
实施期初年
2
1
1
1
2
1
3
1.5
3
1
1
1
1
3
1
6
2
4
1
1
1
1
1
4
1
10
2.5
5
1
1
1
1
1
1
5
1
15
3
6
1
1
1
1
1
1
1
6
1
21
3.5
7
1
1
1
1
1
1
1
1
7
1
28
4
8
1
1
1
1
1
1
1
1
1
8
1
36
4.5
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
9
1
45
5
N
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
N
1
55
5.5
全部生效年
综合治理单项措施生效系数表
（M＝2，当年实施2年后生效）
表2
效益
年序
实施年序
年度
新增
生效
年度
到达
生效
年均
新增
生效
年度
累计
生效
年均
到达
生效
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
N
无效
1
1
实施期初年
M
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
效益期初年
2
1
1
1
1
1
2
1
3
1.5
3
1
1
1
1
1
1
3
1
6
2
4
1
1
1
1
1
1
1
4
1
10
2.5
5
1
1
1
1
1
1
1
1
5
1
15
3
6
1
1
1
1
1
1
1
1
1
6
1
21
3.5
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
7
1
28
4
△N
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
8
1
36
4.5
实施期末年
△N＋1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
9
1
45
5
△N＋M
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
N
1
55
5.5
全部生效年
说明
暗色表示生效系数
3 单位变量与措施数量在水土保持效益量计算中的应用
3.1 基础效益（保水保土效益）计算
3.1.1单项措施减流、减蚀量
a减流（m3）、减蚀（t）量＝单位措施面积减流、减蚀量×年均新增生效面积（f）×生效系数
b减流（m3）、减蚀（t）量＝单个（座）工程减流、减蚀量×年均新增生效个数（f）×生效系数
3.1.1.1 年度平均减流（蚀）量＝[无措施径流（侵蚀）模数－有措施径流（侵蚀）模数]×f
3.1.1.2 年均到达减流（蚀）量＝[无措施－有措施径流（侵蚀）模数]×f×年均到达生效系数
3.1.1.3 期末年到达减流（蚀）量＝[无措施－有措施径流（侵蚀）模数]×f×期末年到达系数
3.1.1.4 期末年累计减流（蚀）量＝[无措施－有措施径流（侵蚀）模数]×f×期末年累计系数
3.1.2 综合治理措施减流、减蚀总量
综合治理措施减流、减蚀总量分别为各单项措施减流、减蚀量之和。
3.1.3 保水保土效益计算中应注意的事项
3.1.3.1 就地入渗措施以面积（hm2）为计算单位，包括造林、种草、各种形式的梯田（梯地）和蓄水保土耕作措施，主要作用是增加土壤入渗，减少地表径流，减轻土壤面蚀。其中梯田（梯地）、保土耕作等措施当年实施当年生效，但蓄水保土耕作措施不能保留到第二年，故年度实施面积为年度到达面积；造林、种草措施有水平沟、水平阶、反坡梯田等整地工程的当年实施当年生效，没有整地工程的，应在林草成活、郁闭并开始有保水、保土效益时开始计算。一般情况下，灌木需3年以上生效，乔木需5年以上生效，种草第二年生效。
3.1.3.2 就近拦蓄措施包括水窖、蓄水池、截水沟、沉沙地、沟头防护、谷坊、塘坝、淤地坝、小水库和引洪漫地，主要作用是拦蓄地表径流以及由径流挟带的泥沙。就地入渗措施期末累计减蚀量系指实施期内各年度减蚀量之和，就近拦蓄措施只有年度到达减蚀量，不存在年度累计减蚀量，或者说年度累计减蚀量等于年度到达减蚀量。同时年度拦土量（淤积量）随着上游土壤侵蚀量的减少而逐年减少。
3.1.3.3 对于数量较多而每个容量较小的水窖、涝池、谷坊、塘坝、小型淤地坝等措施，采用典型推算法。通过典型调查，求得有代表性的单个（座）拦蓄（径流、泥沙）量，再乘上该项措施的数量，即得总量。淤地坝、谷坊、小水库的拦泥、蓄水作用，在库容淤满以后，如不加高，就不再计算。单个（座）工程应只计算能够保住的水量（兴利库容+死库容）。
3.1.3.4 采用水土保持法计算减沙效益，有条件的（在沟道、河道下游设有控制性径流站、水文站，且有5年以上的泥沙观测资料）都应结合水文分析法进行平衡。作为水土保持法计算主体内容的各项措施减蚀量，除此方法计算的就地入渗和就近拦蓄措施自身的减蚀效益外，还应包括其发挥在下游侵蚀沟内的作用——就近拦蓄措施制止沟头前进、沟底下切、沟岸扩张的减蚀量以及就地入渗措施使水不下或少下沟的减蚀量。
3.2 经济效益计算
3.2.1单项措施增产量、毛增产值、净增产值
a增产量（kg/hm2）＝单位面积增产量×年均新增生效（f）×生效系数
b毛增产值（元/hm2）＝单位面积毛增产值×年均新增生效（f）×生效系数
c净增产值（元/hm2）＝单位面积净增产值（元/hm2）×年均新增生效（f）×生效系数
3.2.1.1 年度平均增产量、毛增产值、净增产值
年均增产量＝（有措施年均单产－无措施年均单产）×f
年均毛增产值＝（有措施单价×单产－无措施单价×单产）×f
年均毛增产值＝产品单价×年均增产量×f
年均净增产值＝（有措施净产值－无措施净产值）×f
年均净增产值＝[有措施单价×单产－无措施单价×单产－（有措施费用－无措施费用）]×f
年均净增产值＝[（产品单价×年均增产量）－（有措施费用－无措施费用）] ×f
3.2.1.2 年均到达增产量、毛增产值、净增产值
年均到达增产量＝（有措施年均单产－无措施年均单产）×f×年均到达生效系数
年均到达毛增产值＝（有措施单价×单产－无措施单价×单产）×f×年均到达生效系数
年均到达毛增产值＝产品单价×年均增产量×f×年均到达生效系数
年均到达净增产值＝（有措施净产值－无措施净产值）×f×年均到达生效系数
3.2.1.3期末年到达效益量、期末年累计效益量、全部生效年累计效益量以及经济使用年限累计效益量均为年均新增生效量与各自生效系数的乘积。3.2.2综合治理措施增产总量、毛增产总值、净增产总值
综合治理措施增产总量、毛增产总值、净增产总值分别为各单项措施增产量、毛增产值、净增产值之和。
3.2.3 经济效益计算中应注意的事项
3.2.3.1增产量系指实施水土保持措施的土地上生长的植物产品（未经任何加工转化）比未实施水土保持措施的土地上生长的植物产品的增加量，包括梯田、坝地、小片水地、引洪漫地、保土耕作法等增产的粮食与经济作物；果园、经济林等增产的果品；种草、育草和水土保持林增产的饲草（树叶与灌木林间放牧）和其他草产品；水土保持林增产的枝条和木材蓄积量。
3.2.3.2梯田的增产效益，在“生土熟化”确有增产效益时开始计算；坝地的增产效益，在坝地淤成种植作物后开始计算；造林、种草措施的经济效益，在有果品、枝条、饲草等收入效益时开始计算。
3.2.3.3蓄水保土耕作措施当年实施当年有效，不能保留到第二年，故只有年度实施量及其叠加量（累计），不存在年度累加到达量，或者说年度到达面积等于年度实施面积。
3.2.3.4梯田、蓄水保土耕作措施以及经济林果和牧草每年都可收获实物，并可由实物转化为现金，其实物收获面积的到达量叠加在一起，就是累计生效面积。水土保持林则不同，其林木蓄积量为一次性收入，年际间只增加固定资产，不增加现金收入，故只有年度实施保存面积（增加）以及新增累加面积（到达），不存在到达面积的年度叠加，或者说年度累计面积等于年度到达面积。
4 单位措施效益数据的获取
4.1资料来源
4.1.1单位措施效益数据来源于实地观测和调查研究。在此基础上，经过综合分析、全面核实，肯定数据来源可靠、确有代表性后纳入计算。
4.1.2实地观测资料是在综合治理流域内直接布设试验取得，如在时间和空间上有某些漏缺，应采取适当方法插补；调查研究资料是在综合治理流域内多点调查取得，调查点的分布，应能反映流域内各类不同情况。
4.1.3 单位措施效益量（单位变量）是单位措施有比对无的测定对象的年变化量，包括同一地块不同时间（措施前后）的比对和同一时间不同地块（有无措施）的比对。由于不同年度外营力不同，因此在同一地块上，应比对有无措施各自的年度平均值，以消除年际间外营力变化产生的影响；由于外营力直接作用于措施效益的发挥，因此在相同时间不同地块上，亦应尽可能地比对有措施和无措施各自的年度平均值，以消除外营力过大或过小的影响。
4.1.4 单位变量的确定及应用只限于措施自身的效益，不包括异地效益。因此谷坊和小型淤地坝等沟底工程减轻沟蚀、就地入渗措施遏制地表径流下沟减轻沟蚀以及截水沟、排水沟、沉沙池、水窖等坡面小型蓄排工程保护其下游农田和林草地所产生的间接减蚀量，应单独计算。
4.2效益测定
4.2.1就地入渗措施保水保土效益测定
4.2.1.1数据测定
a 在坡面上布设径流试验小区，进行较长期的定位观测。
b采取有措施与无措施坡面对比（梯田、保土耕作法比对一般坡耕地；造林、种草比对荒坡或退耕地）。
c 每次暴雨后，观测记载各个对照小区的径流量与泥沙量。
d 用无措施减去有措施坡面的观测数值，算得各项治理措施的保水保土（减蚀）效益。
4.2.1.2 测定要求
a 对比观测的每个小区，除需对比的内容不同外，其余各项基本条件都应尽量相同。
b应采取全坡长自然坡面辅助性观测，以消除径流小区与自然坡面和大田之间存在的差异，矫正径流小区对比观测的结果。
c 应配合小区观测，进行梯田、林、草等保水、保土效益的调查研究。
4.2.2 就近拦蓄措施保水保土效益测定
4.2.2.1谷坊、淤地坝、小水库、治沟骨干工程测定
a对数量较多，且每座保土量较少的谷坊和小型淤地坝，可选择有代表性的若干工程，分别测定其淤积平均深度、淤泥面的平均宽度与长度，计算其拦泥量，然后推算全部谷坊、小型淤地坝的保土量。
b对数量较少，而每座保水、保土量较多的大型淤地坝、小水库与治沟骨干工程，应逐座测定其水面高程和淤泥面高程。在水位－库容曲线上，以淤泥面高程查得拦泥（保土）量，用水面高程查得蓄水拦泥量，二者之差即为蓄水量。
4.2.2.2坡面小型蓄排水工程测定
截水沟、蓄水池、沉沙池以及水窖等坡面小型蓄排水工程，通过暴雨后观测其容积内拦蓄的水量和泥量，测定其直接的保水、保土效益。
4.2.3 经济效益测定
根据GB/T 15773─1995《水土保持综合治理验收规范》附录D规定的比例抽样，分别对有措施和无措施地块在规定范围内，按“田”字形在纵横9个交会点上选取样方，样方的大小依据测定对象决定。
4.2.3.1梯田、保土耕作、坝地、引洪漫地等增加粮食产量的测定
在大田中抽样，分别测定有措施和无措施地块在规定范围内9个样方的粮食产量，推算单位面积产量；用有措施大田的单产减去无措施大田的单产，求得各项治理措施单位面积增产量。
4.2.3.2 种草与封坡育草增加牧草产量的测定
按抽样比例，分别测定种草、育草地和无措施荒坡在规定范围内9个样方的产草量，推算单位面积产草量；用种草、育草地的单产减去无措施荒坡的单产，求得种草、育草的单位面积增产量。
4.2.3.3 造林与封山育林增产枝条数量的测定
按抽样比例，分别测定造林、育林的地与无措施的荒坡残林地在规定范围内9个样方的枝条产量，推算单位面积的枝条产量；用造林、育林地的枝条单产减去无措施地的枝条单产，求得造林、育林单位面积的枝条增产量。
4.2.3.4 经济林与果园增加果品产量的测定
根据抽样比例，分别对经济林和果园在规定的范围内，按“田”字形各选 9个30m×30m样方，在样方内再按“田”字形选取9株果树，测定每株果品产量，推算单位面积的果品产量。
5 结语
水土保持综合治理效益包括基础效益（保水保土效益）以及由基础效益产生的经济效益、社会效益和生态效益。以单位变量为基准的效益计算，涉猎水土保持的基础效益和经济效益（直接经济效益），是水土保持综合治理效益计算中最基本的定量计算，是水土保持效益计算的基础。具备了单位变量和措施数量的计算成果以及相应面积的基本建设投资额，就可以进行经济分析，分别计算出经济净现值、内部收益率、效益费用比、投资回收年限等一系列国民经济评价指标，同时还可以为其他效益计算提供借鉴。水土保持效益计算较为复杂，在实际操作中，应当理清思路，少走弯路，使计算结果尽可能地与实际相符，真正、真实地反映出水土保持的治理效果。
[参考文献]
[1] 国家技术监督局. GB/T《水土保持综合治理效益计算方法》.北京:中国标准出版社,1995.
[2] 国家技术监督局. GB/T《水土保持综合治理验收规范》.北京:中国标准出版社,1995.
[作者简介] 郝竹青（1959.11—），男，山东莱州人，大学毕业，工程师，农学学士，山东省莱州市水务局水土保持办公室负责人，从事水土保持生态环境建设和监督执法工作。
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