圖11-1治理區水土保持生態補償金額取值範圍
壹、水土保持生態建設投入成本
水土保持生態建設主要包括工程措施和生物措施。其成本是單個措施成本的算術總和。每個單項措施的成本是每個單項措施的價值乘以當前生產建設期的材料資料(或)價格(人工費)。
水土保持生態補償研究
其中:c為預防保護區水土保持生態建設投入成本；Ki為單項工程措施量，Pi為當期生產建設活動中單項工程措施價格；Tj為單項生物措施的數量，Pj為當期生產建設活動中單項生物措施的價格。
二，水土保持的生態價值
治理區水土保持生態價值主要考慮水土保持工程措施和生物措施的擋泥蓄水效益，計算如下:
水土保持生態補償研究
式中:p為水土保持工程措施和擋泥蓄水生物措施的總效益；p是水土保持工程措施攔泥蓄水的效益，是各單項工程措施效益的總和；Pp是水土保持生物措施攔泥蓄水的效益，是各種單項生物措施效益的總和；Ei為單項工程的計量數量，Pi為其對應值；Mj為單項工程的計量數量，Pj為其對應值。
(壹)水土保持工程措施的價值
1.坡改梯工程
(1)蓄水保土
根據《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 15774—1995)，梯田蓄水保土效益可由梯田有效面積Fe(hm2)乘以相應的減流減蝕模數得出，計算公式如下:
水土保持生態補償研究
其中:δW為某壹措施的總流量減少量，m3；δ s是某壹措施減少侵蝕的總量，t；Fe是措施的有效面積，hm2；δ WM為徑流減少模數，m3/hm2；；δSm是侵蝕減少模數，t/hm2。
δWm和δSm的計算公式是將有措施坡面(梯田)的徑流模數和侵蝕模數與無措施坡面(坡耕地和荒坡)的相應模數進行比較得出的，計算公式如下:
水土保持生態補償研究
式中:Wmb為處理前(無措施)的徑流模數，m3/hm2；；δδWma為處理後的徑流模數(有措施)，m3/hm2；；δδSmb為治理前的侵蝕模數(無措施)，t/hm2；δδSma為處理後的侵蝕模數(有措施)，t/hm2。
《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 15774—1995)中指出，減流模數(δWm)和減蝕模數(δSm)的計算應註意:
①當從20m(或其他長度)的地塊上觀測處理前後的徑流模數(WWmb和WWma)和侵蝕模數(Smb和Sma)時，它們與自然坡長有較大差異，因此必須考慮處理前的侵蝕模數觀測值。
(2)壹般群落的治理措施優於壹般區域，影響治理後的減蝕模數觀測值；
(3)兩者都需要進行總坡長的輔助觀測和地表措施的調查研究，以獲得科學的數據，並進行分析和適當的修正。
《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 15774-1995)對有效減流減蝕面積的確定作了如下規定:
(1)根據計算期內(如10年)各項措施實施後減流減蝕生效所需的時間(年)，扣除該期(年)內未生效措施的面積，得到減流減蝕有效面積。
②壹般情況下，梯田(梯田)、水土保持耕作、淤地壩等。在同壹年實施時有效；在有整地項目的年份造林是有效的。如果沒有整地工程，灌木需要3年以上，喬木需要5年以上。種草第二年見效。
(3)水土保持耕作可以減少當年的徑流量和侵蝕量，這是可以計算的；但其實現面積不能保留和累加；當年實施當年有效，第二年就不實施了。原實施面積已不存在，其減流減蝕量已無法計算。
④如果壹段時間(如10年)的治理措施逐年均勻增加，則該段時間的年均有效面積計算如下:
水土保持生態補償研究
式中:Fea為該時段年平均有效面積，hm2；Feb為期初有效面積，hm2；Fee是期末的有效面積，hm2。
(2)蓄水保土的經濟價值
坡改梯工程蓄水保泥值可參照監督區水土流失蓄水保泥值計算方法。即根據計算出的蓄水量和攔泥量，參考生產建設期的物價水平和治理區的物價水平，計算出相應的數值。
2.淤地壩工程
我國學者冉大川、羅全華對黃河中遊淤地壩的防洪減沙效益進行了系統分析，給出了合理的、可操作的計算方法。在《黃河中遊淤地壩減洪減沙減蝕研究》壹文中，作者認為，淤地壩減沙包括淤地壩攔沙、減溝蝕(以下簡稱減蝕)、滯洪減流速減少壩下河道侵蝕。目前只能通過壹定的方法計算出攔淤減蝕量，而很難準確計算出削峰滯洪對下遊河道的減蝕量。因此，本書只介紹淤地壩工程措施的攔淤減蝕計算方法。
(1)泥沙滯留量計算
淤地壩總攔泥量的計算分為兩部分:
第壹部分是目前已淤入壩址的泥沙量，計算公式如下:
水土保持生態補償研究
式中:Wsg1為淤地壩的攔沙能力，萬t；f為壩址累計面積，hm2；Ms為不同流域的大壩攔淤定額，即大壩單位面積攔淤量，萬t/hm2；A1為大壩兩岸人為墊料和坍塌造成的壩面積占總壩面積的比值，黃河中遊取a 1 = 0.1 ~ 0.2；a:壩址泥沙滯留中推移質的比例系數。a2=0.1取黃河中遊。
第二部分是非淤地壩的泥沙滯留量。根據現場調查資料分析，淤地壩的滯留期壹般在13左右，因此采用淤積期指標n(n=13)，根據歷年壩地累計面積的變化趨勢，對未滿壩地的淤積進行預測，從而得出未淤入壩地部分的泥沙滯留量。計算公式如下:
水土保持生態補償研究
式中:Wsg2 _ 2為無淤積部分的泥沙滯留量；Fi為預測年“淤積”的壩面積，hm2；Ms、a1和a2的含義與之前相同。
據此，可以得出淤地壩工程措施的總攔泥量為:
水土保持生態補償研究
(2)減蝕量的計算
淤地壩的減蝕作用將在壩建在河道後立即開始。其減蝕量壹般與溝密度、溝比降和溝蝕模數有關，其量包括壩內泥沙覆蓋的原始溝蝕量和波浪作用下淤泥面以上溝蝕量的減少量。後壹部分的數量很難確定，通常是在計算前壹部分的基礎上乘以壹個展開因子。減蝕量的計算公式如下:
水土保持生態補償研究
式中:Wsj為淤地壩計算年減蝕量，萬t；f為計算年淤地壩面積；Wsj是計算流域當年的侵蝕模數，t/km2；由各控制區年輸沙模數放大1.1.5倍得到；K1是流域內溝蝕與平均侵蝕的比率。根據黃河水利委員會西峰水土保持科學試驗站對南小河溝流域小群落和小流域的多年觀測資料，多年平均侵蝕模數為6870t/km2·a，溝地侵蝕模數為15200t/km2·a，據此計算，黃土高原溝壑區k1=2.20，中遊丘陵溝壑區k65438+K2為壩址以上沖溝侵蝕的影響系數。
還有壹部分淤地壩建在河道相對平坦、溝床不再下切、溝坡多年相對穩定、溝蝕達到相對穩定水平的流域。大壩建成後基本沒有減蝕，計算減蝕量時要扣除這部分。目前沒有更好的辦法，在不減蝕的情況下劃分這部分壩地，但確實存在。研究中，假設這部分未扣除的減蝕量與壩地上方沖溝的減蝕量相互抵消，即k2=1.0。淤地壩總減沙量δWs壩為:
水土保持生態補償研究
(3)洪水削減量的計算
淤地壩減洪計算包括兩部分:壹部分是計算已淤地用作農業用地的壩的減洪；另壹部分是計算仍處於滯洪期的淤地壩的減洪量。淤地壩平整後，壩地已被利用，其減洪效果與有壟水平梯田相同。仍處於滯洪期的淤地壩，其攔淤與滯洪同時進行。滯洪的目的是攔泥，泥裏有水。淤泥中所含的水分很大壹部分會幹涸蒸發，壹小部分會滲入地下，然後流入河流。據此分析，計算這部分減洪時可以不考慮蓄水量，只計算泥沙中所含的水。
淤積平壩地減洪量的計算公式為:
水土保持生態補償研究
式中:δw 1為淤積平壩地的洪水削減量，萬m3；Fi為計算年流域壩址面積，km2；Wi為計算流域內自然條件下的產洪模數，可根據流域水量平衡原理試算確定，m3/km2；；η為洪水折減系數，視為有壟的水平梯田，η = 1.0。
減洪量可根據淤地壩總攔沙量反推，計算公式為:
水土保持生態補償研究
式中:δW2為攔洪期淤地壩的減洪量，萬m3；k為流域內淤地壩攔洪時的洪水泥沙比；γs為汙泥的幹容重，γs=1.35t/m3。關於K的取值，根據黃委會綏德水土保持科學試驗站對陜西綏德韭園溝實測資料的分析，黃丘區洪水與泥沙體積重量比為1.977:1，即1.977m3洪水攜帶泥沙lm31991年，黃河委員會綏德水土保持科學試驗站對10座淤地壩進行了三次洪水後的典型調查，得出淤地壩攔沙後洪水與泥沙的體積重量比為1.797∶1。根據以上數據，最終綜合確定合龍區間k = 1.433 ~ 2.4；涇河和北洛河流域的數值分別為2.462和2.652。渭河流域k = 1.5 ~ 2.0。
據此，可以得出淤地壩工程措施的總減洪量δW壩為:
水土保持生態補償研究
3.現場蓄水工程
在《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 15774—1995)中，局部蓄水工程措施解釋為:就近蓄水措施，包括水窖、水庫、截水溝、沈砂、溝頭防護、河谷車間、塘壩、淤地壩、小型水庫和分洪灘地。《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 15774—1995)中也規定了就地蓄水工程措施生態服務功能的計算方法。
計算項目包括兩個方面:壹是折合徑流量(δVw)，以m3計算；第二，減少的沈積物體積(δVs ),單位為t。
計算方法:針對不同特點的措施采用不同的計算方法，主要包括典型扣除算法和具體數量算法。
典型推演算法:數量多但容量小的水坑、澇池、池塘、小淤地壩等措施采用此法。通過典型調查得出單次蓄水(徑流和泥沙)的代表量，再乘以該措施的量得出總量。
具體數量算法:對於數量少、容量大的大型淤地壩、治溝骨幹工程、小(ⅱ)及以上小型水庫等措施宜采用此方法。截留量(徑流和泥沙)必須到現場，逐壹計算。
淤塞前的小型水庫可以計算其攔淤蓄水功能；淤泥滿了以後，如果不擡高，這兩個函數就不再計算了。淤塞後，淤塞量按壩面積換算，計算公式為:
水土保持生態補償研究
式中:δV為大壩攔淤總量，t；δms為壩址單位面積攔淤量，t Fe為壩址攔淤有效面積，hm2。
在壹段時間內(如n年)，大壩擋泥平均年有效面積計算如下:
水土保持生態補償研究
式中:Fea為各時期攔泥壩的平均有效面積，hm2；Fee，為期末壩址攔泥的有效面積，hm2；Feb為期初壩址有效擋泥面積，hm2。
4.溝壑治理工程
治溝工程措施主要針對溝蝕，在《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 157741995)中明確介紹了治溝措施生態服務功能的計算方法，可作為本課題的參考方法。
根據《水土保持綜合治理效益計算規範》(GB/T 15774—1995)，減少溝蝕(?△G)包括四個方面，計算如下:
水土保持生態補償研究
式中:δg 1為溝頭防護工程阻止溝頭前進的水土保持量，m3；δG2為古方、淤地壩等的水土保持量。停止下溝切割，m3；δG3為穩定溝坡和阻止溝岸擴大的水土保持量，m；δG4是臺地和坡面上的水不排水(或少排水)後減少溝蝕的水土保持量，m。
用不同的方法計算這四個方面的函數，計算水土保持後將m3換算成t。
停止溝頭前進(δg 1)對於治理後不前進的溝頭，應通過調查計算得到治理前幾年溝頭的平均年前進長度(m)及相應的寬度(m)和深度(m ),從而計算出治理前的年均土壤流失量(m3 ),即治理後的年均減蝕量(或水土保持量)。
停止掏槽(δG2)對於治理後不再掏槽的溝底，應通過調查計算得到治理前幾年每年掏槽的深度(m)及相應的長度(m)和寬度(m ),從而計算出治理前的年均土壤流失量(m3 ),即治理後停止掏槽的減蝕量(或水土保持量)。
停止溝岸擴張(δG3)對於治理後不再擴張的溝岸，應通過調查計算得到溝岸擴張的年平均長度(沿溝向，m)、高度(從溝岸到溝底，m)和厚度(即溝斷面寬度，m)，從而計算出治理前的年平均土壤流失量(m3)，即治理後的年平均侵蝕量減少量。
根據不同的資料，采用直接應用觀測成果和反算流域減蝕總量兩種不同的計算方法。
第壹種算法:在布置水平溝對減少溝蝕的小流域，直接利用觀測結果進行計算，但計算結果要與全流域溝蝕減少總量的計算結果進行核對，達到協調。
第二種算法:在沒有上述實驗觀測的小流域中，流域的侵蝕減少總量可以反推計算如下:
水土保持生態補償研究
式中:δG4為排水減少的溝蝕量，m；δ s是在流域出口測得的侵蝕減少總量，m3；∑δSi是流域內各種措施計算的侵蝕減少量之和，m。
值得註意的是，利用上述關系式進行計算時應滿足以下條件:壹是∑δSi的觀測和計算必須準確(誤差不得超過20%)；二是流域內無其他自然沖淤變化的顯著影響，或雖有此種變化，但經專門計算其影響已消除。
4.水土保持工程措施的生態價值
水土保持工程措施的蓄水保泥值可參照監督區水土流失蓄水保泥值的計算方法。即根據計算出的蓄水量和攔泥量，參考生產建設期的物價水平和治理區的物價水平，計算出相應的數值。
(二)水土保持生物措施的價值
水土保持林草措施是我國水土保持措施的重要組成部分之壹，具有蓄水攔沙、保持土壤肥力、減少風蝕、固碳供氧、凈化空氣、維護生物多樣性等多種生態服務功能。本書主要介紹生物措施蓄水攔沙的計算方法。
1.生物措施蓄水攔沙
衡量生物措施蓄水功能的方法主要有三種:
(1)攔截方法
A.認為林草措施的蓄水能力等於林草植被的截留系數、降雨量和措施有效面積的乘積。
它的數學公式可以表示為:
水土保持生態補償研究
其中:Ew為林草植被的蓄水量；θ為林草植被的截留系數；r是平均降雨量；a是措施的有效面積。
B.它也通過以下公式計算:
水土保持生態補償研究
式中:Ew為林草植被的蓄水量，m3；Si是第壹個樹種的面積，hm2；Hi和Ho分別為I級樹種和對照樣地(無措施區、裸地)的降水截留量，m3/hm2。
c對於林業措施，可采用以下算法:林地蓄水能力主要表現在三個方面:林冠截留量、枯落物儲量和森林土壤儲量。其中，林冠截留率與植被類型和垂直層有關，可占總降水量的12% ~ 17%。枯落物層的隱含含量與其厚度有關，可占降雨量的15% ~ 20%。林地土壤蓄水量與土壤結構和土壤厚度有關，占總降水量的25% ~ 30%。把這三項加起來，就可以得到林地的總蓄水量:
水土保持生態補償研究
式中:Ew為林地總蓄水量，m；R1，r2和r3分別為樹冠、落葉層和土壤的截留率；Ai是某林地的降雨量，mm。
類似的公式也可以用來計算植草措施。壹般草原可以考慮r1 = 0，R2和r3可以通過實測得到。
(2)水平衡法
也就是說，林草措施的蓄水量(S)是林冠截留量(I)、雕落物量(K)和森林土壤非毛管間隙蓄水量(Q)之和，即:
水土保持生態補償研究
該方法主要用於計算造林措施的蓄水量。如果用於植草措施蓄水量的計算，第(壹)項可以忽略。
(3)考慮洪水減少的方法
林草措施的蓄水功能不僅僅是攔截地表徑流，還能在雨季減少洪水，是其生態服務功能的重要組成部分之壹。因此，可以認為林草措施的蓄水能力是雨季減少洪水和旱季增加水資源的總和，即:
水土保持生態補償研究
式中:V為林草措施蓄水量，m3；V1為林草措施的防洪量，m3；V2為枯水期林草措施增加的水資源量，m3；Si為第I個植被類型區，hm2；Hi為第I個植被類型的調洪能力，m3/hm2；；h為有植被的土地(即無措施的面積)的蓄洪能力，m3/hm2；；m為枯水期林草措施增加的水資源，m。
目前，計算林草措施的固沙功能主要有三種方法:
首先是“以洪水計沙”的方法。即由林草措施蓄水量除以水沙比得出，具體公式如下:
水土保持生態補償研究
式中:Es為林草措施的泥沙滯留量，t；Ew為林草措施蓄水量，m；ρ為幹泥沙的密度，t/m3，壹般取ρ= 1.35t/m3；γ為水沙比，%。
二是直接計算法。林草措施也可以用類似於農業措施的方法來計算泥沙截留量，即:
水土保持生態補償研究
式中:Es為林草措施的泥沙滯留量，t；Fe為林草措施的有效面積，km2；Sa為無林草措施的土壤侵蝕模數，t/(km2·a)；Sb為實施林草措施後的土壤侵蝕模數，t/(km2·a)。
第三個是美國農業部的土壤侵蝕通用方程。林草措施的水土保持也可以用USDA的土壤侵蝕通用方程計算，其計算方法如下:
水土保持生態補償研究
式中:Ac為林草措施的水土保持；r是徑流侵蝕因子；Ls為地形因子，取兩倍坡度的正弦值；s為土壤抗侵蝕系數(壹般為0.2)；c是潛在侵蝕指數；Cr是實際侵蝕指數。
2.生物措施蓄水攔沙的價值
水土保持生物措施蓄水保泥值可參照監督區水土流失蓄水保泥值的計算方法。即根據計算出的蓄水量和擋泥量，參考生產建設期的物價水平和處理區的物價水平，計算出相應的數值。