周　洋，周　強(qiáng)

(1.成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，成都 610106；2.成都大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610106)

0　引　言

極端氣候事件是對人類社會(huì)危害最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。近些年來，全球氣候變暖問題越來越突出，而且降水的年際變化也比較反常，從而導(dǎo)致極端天氣事件經(jīng)常發(fā)生。因此，在極端干旱條件下，在充分利用水資源時(shí)，還要預(yù)留一定的生態(tài)用水。生態(tài)用水量研究的一個(gè)重要方面是河道的生態(tài)基流研究，在枯水期，河道中生產(chǎn)用水與生態(tài)基流之間的用水矛盾比較尖銳，傳統(tǒng)觀點(diǎn)中，人們主要是為了保證一定的生產(chǎn)用水，而忽略了河道的生態(tài)基流量，這樣就會(huì)造成河道斷流甚至河道功能退化，對河流生態(tài)系統(tǒng)帶來不可逆轉(zhuǎn)的影響。因此為了保障枯水期的河道生態(tài)基流，定量評價(jià)生態(tài)基流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，有助于人們?nèi)嬉庾R到生態(tài)基流的生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值，進(jìn)而科學(xué)合理的利用水資源，將水資源的利用達(dá)到產(chǎn)品效益和生態(tài)效益最優(yōu)化。20世紀(jì)70年代初，國外許多生態(tài)學(xué)家與經(jīng)濟(jì)學(xué)家將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值分為直接價(jià)值的提供產(chǎn)品功能和間接價(jià)值的調(diào)節(jié)功能、文化功能和支持功能。并分別計(jì)算了每種服務(wù)的功能量和價(jià)值量，最后分析和評價(jià)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值，發(fā)展了針對不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生物資源的評價(jià)方法。國外學(xué)者Young[1]等首先就對水的娛樂價(jià)值進(jìn)行了評價(jià),之后許多學(xué)者針對[2-4]不同河流的生態(tài)和娛樂價(jià)值開展了評價(jià)。

20世紀(jì)80年代初，國內(nèi)學(xué)者開始針對水資源價(jià)值、水生態(tài)環(huán)境價(jià)值進(jìn)行了研究。從大量文獻(xiàn)可以看出，國內(nèi)外的學(xué)者[5-9]對水資源價(jià)值研究已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，但在水資源匱乏的地區(qū)，生態(tài)基流作為一類特殊的水資源，在開發(fā)利用時(shí)，生態(tài)基流量沒有得以保證，生態(tài)基流的價(jià)值不為人所知。李懷恩[10]等以渭河寶雞段為例，針對河道生態(tài)基流的功能，得到了2010年渭河寶雞段生態(tài)基流總價(jià)值為95 179萬元。水資源價(jià)值的評價(jià)體系已比較完善，但目前生態(tài)基流價(jià)值的研究剛剛起步，尤其是在極端干旱條件下的生態(tài)基流的價(jià)值還未見報(bào)道，本文根據(jù)河道生態(tài)基流功能的價(jià)值，以黃河的最大支流渭河寶雞段為例，以2015年為評價(jià)基準(zhǔn)年份，運(yùn)用資源經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法，得到在極端干旱年份下的生態(tài)基流價(jià)值量，該研究將為河流生態(tài)修復(fù)和水資源配置提供科學(xué)依據(jù)。為缺水地區(qū)生態(tài)基流長效保障與生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建立等提供理論支撐與科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)域概況

渭河是黃河的一級支流，起源于甘肅省渭源縣，渭河寶雞段全長430 km，屬于黃土丘陵區(qū)，位于渭河的上游河段。由于河道的生活生產(chǎn)用水，導(dǎo)致枯水期的河道生態(tài)基流缺失程度逐漸加大，尤其在這種極端干旱條件下，引水導(dǎo)致渭河寶雞段斷流，喪失生命力，造成生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化。為了讓生態(tài)基流得到足夠重視及建立一套完善的生態(tài)基流的補(bǔ)償機(jī)制，首要的就是計(jì)算生態(tài)基流的價(jià)值量。那么計(jì)算價(jià)值量的前提，首先要確定生態(tài)基流量。極端干旱條件下的生態(tài)基流量，根據(jù)周洋前期的研究成果[11]，運(yùn)用濕周法、最小日平均流量和Tennant法對極端干旱條件下渭河寶雞段的生態(tài)基流進(jìn)行計(jì)算，參考渭河寶雞林家村斷面特大干旱年1929年的逐日流量分析，最終得到渭河寶雞林家村斷面的生態(tài)基流量為2.51 m3/s。依據(jù)此生態(tài)基流量，進(jìn)一步開展生態(tài)基流間接價(jià)值的評價(jià)工作。

2　數(shù)據(jù)來源

利用寶雞市2015年統(tǒng)計(jì)資料和相關(guān)地方部門(農(nóng)業(yè)局、水利局、旅游局、水文站和環(huán)保局等)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料, 對研究河段2015年的生態(tài)基流服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行計(jì)算。

3　生態(tài)基流功能及其價(jià)值評估方法

水是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源之一，同時(shí)還維持了人類賴以生存與發(fā)展的生態(tài)環(huán)境。河道生態(tài)基流的存在，使河道中常年有流動(dòng)之水，生態(tài)基流量是支持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因素之一，對維持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展起著關(guān)鍵作用。根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)機(jī)制、類型和效用，河道生態(tài)基流的間接服務(wù)功能包括水生態(tài)調(diào)節(jié)功能，水生態(tài)文化功能和水生態(tài)支持功能三類。生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評估方法包括替代成本法 、機(jī)會(huì)成本法、資產(chǎn)價(jià)值法、旅行費(fèi)用法、恢復(fù)和防護(hù)費(fèi)用法、影子工程法 、享樂價(jià)格法等。

3.1　調(diào)節(jié)功能

生態(tài)基流的調(diào)節(jié)功能主要包括水質(zhì)凈化、營養(yǎng)物質(zhì)輸移、地表水調(diào)蓄等方面。

3.1.1水質(zhì)凈化

由于存在一定的生態(tài)基流量，使得水體對污染物的降解能力有一定程度的提高,改善河流的水體自凈功能。水質(zhì)凈化能力的提高，這樣就可以大大的減輕污水的處理量和降低污水處理成本。水質(zhì)凈化功能價(jià)值可利用影子工程法進(jìn)行計(jì)算，需綜合考慮處理成本與河流的納污能力。計(jì)算公式為：

V1=P1Q1

(1)

式中：V1為水質(zhì)凈化功能的價(jià)值；P1為單位污水的處理成本；Q1為減少的污水處理量。

3.1.2營養(yǎng)物質(zhì)輸移價(jià)值

生態(tài)基流的存在保證河流的連通性，使得河流生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)物質(zhì)保持良性健康循環(huán)，為各類水生生物提供生長所需的營養(yǎng)。即為營養(yǎng)物質(zhì)輸移價(jià)值：

V2=CiQ基流Pi

(2)

式中：V2為營養(yǎng)物質(zhì)輸移的價(jià)值，元；Ci分別對應(yīng)N,P,K的濃度，mg/L；Pi分別為N,P,K的市場價(jià)格；Q基為極端干旱條件下的生態(tài)基流量。

3.1.3地表水調(diào)蓄價(jià)值

V3=Q3P3

(3)

式中：V3為地表水調(diào)蓄總價(jià)值，元；P3為生態(tài)基流量單位調(diào)蓄價(jià)格；Q3為生態(tài)基流調(diào)蓄量。

3.2　支持功能

生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性維持功能的價(jià)值，由于數(shù)據(jù)的局限性，生物多樣價(jià)值的估算用其生物棲息地面積與生態(tài)系統(tǒng)單位面積生物多樣性維持的價(jià)值相乘而得到。計(jì)算公式為：

V4=S4P4

(4)

式中：V4為維持生物多樣性價(jià)值，元；S4為水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)面積；P4為單位面積維持生物多樣性價(jià)值。

3.3　文化功能

生態(tài)基流提供的文化審美功能主要表現(xiàn)在休閑娛樂方面，河道生態(tài)基流的這部分價(jià)值可通過河流的休閑娛樂景觀價(jià)值與生態(tài)基流部分所產(chǎn)生的價(jià)值，按照比例折算的方式計(jì)算，那么河流的休閑娛樂景觀價(jià)值可按旅行費(fèi)用法進(jìn)行計(jì)算。

V5=γVc

(5)

式中：V5為休閑娛樂價(jià)值，元；r為旅游收入中水景觀所占的比例；Vc區(qū)域內(nèi)全年旅游收入。

4　生態(tài)基流間接價(jià)值計(jì)算成果

4.1　調(diào)節(jié)功能價(jià)值

(1)水質(zhì)凈化價(jià)值。2015年，寶雞市的污水處理廠的處理能力為41.20 萬m3/d。寶雞地區(qū)的污水排放都基本進(jìn)入渭河，如果生態(tài)基流得到有效保障，污水處理廠處理率可按照80%～90%計(jì)算，由于是極端干旱條件，取污水處理廠處理率90%計(jì)算。采用行業(yè)治污成本計(jì)算方法對寶雞市生活污水處理廠的治污成本進(jìn)行計(jì)算，按照COD 的處理成本1.50 元/kg。代入公式(1)，得到水質(zhì)凈化價(jià)值為20 301.3 萬元/a。

(2)營養(yǎng)物質(zhì)輸移價(jià)值。根據(jù)寶雞市環(huán)境質(zhì)量公報(bào)，環(huán)境監(jiān)測站提供的數(shù)據(jù)，渭河寶雞段多個(gè)斷面面的TN平均值為0.613 mg/L；TP 平均值為0.115 mg/L。

2015年市場化肥尿素參考價(jià)格為1 700 元/t，P肥為900 元/t，生態(tài)基流量為2.51 m3/s,代入公式(2),得到營養(yǎng)物質(zhì)輸移的價(jià)值為0.29萬元。

(3)地表水調(diào)蓄價(jià)值。地表水資源單位調(diào)蓄價(jià)格采用寶雞市居民用水價(jià)格代替，為2.2 元/m3，生態(tài)基流全部參與了地表水調(diào)蓄，參與的調(diào)蓄總量為按照每個(gè)月生態(tài)基流量進(jìn)行估算，每個(gè)月流量不足2.51 m3/s的，按照2.51 m3/s計(jì)算，大于2.51 m3/s的，按照2.51 m3/s計(jì)算，年總量計(jì)算為2.40×107m3,代入公式(3)，得到地表水調(diào)蓄價(jià)值為5 280 萬元。

4.2　支持功能價(jià)值(生物多樣性價(jià)值)

我國生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)中水體生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生物多樣性維持價(jià)值為2 203 元/(hm2·a), 寶雞段只要存在生態(tài)基流，就可維持生物的多樣性，按照水生態(tài)系統(tǒng)的面積為1 000 hm2來計(jì)算，代入公式(4)，由此估算的渭河寶雞段生物多樣性維持價(jià)值為220.3 萬元/a。

4.3　文化功能價(jià)值

生態(tài)基流與河道年徑流量比值為0.05，假設(shè)旅游景點(diǎn)在旅游效益中的分?jǐn)傁禂?shù)為0.2，寶雞市共旅游綜合收入125 億元，代入公式(5)，得到文化功能價(jià)值為12 500萬元。

綜合以上計(jì)算，2015年，渭河寶雞段生態(tài)基流間接價(jià)值總量為上述各項(xiàng)價(jià)值量之后，為38 301.9 萬元/a。

5　結(jié)　語

在極端干旱年份的條件下，渭河寶雞段2015年的生態(tài)基流間接價(jià)值為38 301.9 萬元，2015年寶雞市國民收入1 788 億元，占國民收入的0.2%，單方水的價(jià)值為1.59 元/m3，居民用水的價(jià)值為2.2 元/m3，說明在特種特殊的水文條件下，保持一定的生態(tài)基流，還是發(fā)揮了不容忽視的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值。該計(jì)算單方水的價(jià)值結(jié)果低于參考文獻(xiàn)[12]得到的3.01 元/m3，造成計(jì)算結(jié)果的差異主要原因，首先本文考慮極端的水文條件下的生態(tài)基流間接價(jià)值。未考慮提供水產(chǎn)品的直接價(jià)值。所以計(jì)算結(jié)果一定是低于文獻(xiàn)[12]。另外不同的計(jì)算方法可能導(dǎo)致結(jié)果的差異性，所以本文的計(jì)算結(jié)果吻合度較好。在計(jì)算的各項(xiàng)功能中，營養(yǎng)物質(zhì)輸移價(jià)值最低，原因在于，由于生態(tài)基流量比較少，水中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度較低，所以價(jià)值低。水質(zhì)凈化的價(jià)值最高，保持一定的生態(tài)基流量，相當(dāng)于虛擬設(shè)置了一座人工濕地，那么污水的自然凈化占有了相當(dāng)大的一部分比重。該部分價(jià)值比較高。本文的不足之處在于，河道生態(tài)基流的一部分功能還是難以用貨幣價(jià)格定量化計(jì)算的，那么得到的計(jì)算結(jié)果是小于實(shí)際價(jià)值的。例如，為人類提供生活質(zhì)量、給城市帶來活力等，但是這部分功能在科學(xué)研究、陶冶情操等方面的價(jià)值是不可忽略的。在下一步研究中，提高生活質(zhì)量等的這部分價(jià)值需要定量計(jì)算出來，使得結(jié)果更趨于實(shí)際。此外該研究還具有一定的局限性，不同的學(xué)者、采取的計(jì)算方法、參數(shù)的選擇對于研究的結(jié)果都有較大的影響。在后續(xù)的研究中，應(yīng)盡量完善生態(tài)基流價(jià)值的計(jì)算體系。

生態(tài)基流的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值顯著，這也是保障生態(tài)基流的意義所在。在人們的眼中，可以貨幣化的價(jià)值才叫價(jià)值，尤其在這種極端水文條件下，那么生態(tài)基流隱含的價(jià)值更要很好地被挖掘出來。因此在這種特殊的水文條件下，水資源短缺時(shí)，要權(quán)衡好生態(tài)利益與其他各類利益之間的關(guān)系，以防過分取水使得河道生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受損，造成不可恢復(fù)的生態(tài)環(huán)境問題。

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