劉 暢，劉耕源，2，楊 青

（1．北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，北京100875；2．北京市流域環(huán)境生態(tài)修復(fù)與綜合調(diào)控工程技術(shù)研究中心，北京100875）

水電作為一種相對清潔且可再生資源，2017年全球水電總產(chǎn)量為4 185 TW·h，約占世界電能總產(chǎn)量的 16．4%［1］。 Nilsson 等［2-5］提出，水壩通過對水沙過程的調(diào)節(jié)，能夠發(fā)揮灌溉、供水、發(fā)電、防洪、航運與娛樂等多種作用與功能，然而隨著人們對水壩建設(shè)認(rèn)識的深入，水壩建設(shè)后的負(fù)面效應(yīng)逐漸被提出［6-8］。一方面，大型水壩工程往往會改變河流的自然形態(tài)，水壩的阻塞作用導(dǎo)致泥沙、營養(yǎng)物質(zhì)等淤積在上游水庫，造成清水下泄，下游河流泥沙含量顯著降低，河岸沖刷加劇，水土流失嚴(yán)重［9-12］；另一方面，水壩建設(shè)阻斷了洄游魚類的溯游通道，改變和破壞了生物賴以生存的自然環(huán)境，影響生物的多樣性［13-16］。由此可見，水壩建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)乃至人類社會的影響具有雙重性。目前，許多發(fā)達(dá)國家水壩的負(fù)面效益已超過其正面效益，因而反對建壩的越來越多，美國［17］、加拿大［18］、日本［19］等國家甚至開始了拆壩行動。然而，全面拆除大型水壩可能對水壩所在區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在影響，例如改變河流水文條件，影響泥沙運輸，因泥沙沉積物中污染物重新釋放而造成下游河流水質(zhì)惡化等［20］。并且目前對于拆壩帶來的影響方面的研究還不充分［19，21］。因此，如何量化水壩建設(shè)后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的變化進(jìn)而評估水壩的效益，成為當(dāng)前研究的熱點。

1.1 資料來源 選取2013年3月-2016年10月在襄陽市中心醫(yī)院生殖門診確診為復(fù)發(fā)性流產(chǎn)合并黃體功能不全且辨證屬腎虛肝郁型的患者87例為研究對象，年齡21～35歲。根據(jù)是否輔以固腎安胎丸將研究對象分為治療組與對照組。87例復(fù)發(fā)性流產(chǎn)患者在觀察期內(nèi)妊娠69例，其中治療組39例，對照組30例。治療組平均年齡(28.44±4.10)歲，對照組平均年齡(27.93±3.90)歲，兩組年齡比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.516，P=0.608)，具有可比性。本研究獲得醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，所有研究對象對本研究知情并簽署知情同意書。

目前，水壩建設(shè)后對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響的研究存在兩方面的難題。一是水壩建設(shè)前后的系統(tǒng)邊界尚無統(tǒng)一的界定方法。當(dāng)前研究多為固定邊界法［22-23］，然而不少研究并沒有明確指出其所選定的系統(tǒng)邊界，并且建壩前后是否使用統(tǒng)一的邊界進(jìn)行比較也不明確，這是當(dāng)前研究建壩對生態(tài)環(huán)境的影響最主要的困境。建壩前后實際的生態(tài)系統(tǒng)形態(tài)是完全不同的，如果按照建壩后的形態(tài)確定的邊界，會人為縮小建壩前自然河流實際的范圍。二是水壩建設(shè)后河流生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)功能包含的類別當(dāng)前尚無定論。當(dāng)前研究中建壩前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的選擇因數(shù)據(jù)收集困難而較隨意。這種隨意性可能會導(dǎo)致不同區(qū)域的研究結(jié)果不具可比性。因此，亟需從方法和框架上進(jìn)行突破，科學(xué)合理量化、比較水壩建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響。

1 研究方法

1．1 系統(tǒng)邊界的確定

筆者依據(jù)水量來確定建壩前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的系統(tǒng)邊界。建壩前，研究系統(tǒng)是一條自然河流；建壩后在壩上區(qū)域匯集來水，水流速度小，形成水庫型生態(tài)系統(tǒng)，壩下河水流速大，形成壩下河道。所以建壩后研究區(qū)域應(yīng)包括壩上水庫和壩下河流兩部分，壩上部分以水庫正常蓄水時淹沒區(qū)邊界為系統(tǒng)邊界，壩下部分以天然河道范圍為邊界。目前已知的是建壩后的情況，需要通過建壩后的形態(tài)推算建壩前的自然河流邊界。濕地系統(tǒng)（包括河流、湖泊、水庫等）的生物量是與水量有直接相關(guān)關(guān)系的，用建壩后固定土地邊界會人為縮小建壩前自然河流的實際范圍。本研究通過水量重新估算建壩前河流生態(tài)系統(tǒng)的邊界范圍，具體計算公式：

式中：V1、V2分別為建壩前后研究區(qū)河段的河流水量，m3；Vr為水庫總庫容，m3；Vb為壩下河段水量，m3；Sb為壩下河段面積，m2；Lb、Bb、Hb分別為壩下河段平均河長、平均河寬、平均水深，m；S1為建壩前河段面積，m2；L1、B1、H1分別為建壩前河段平均河長、平均河寬、平均水深，m。

（5）建壩后各服務(wù)變化。為了衡量建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)各項服務(wù)功能的變化，用建壩后與建壩前的差值衡量變化量，具體計算公式：

圖1 建壩前河流面積示意

圖2 建壩后河流面積示意

1．2 基于能值分析構(gòu)建水壩建設(shè)前后生態(tài)系統(tǒng)模型

水壩是人類為滿足自身需要而使自然生態(tài)系統(tǒng)能量流動、轉(zhuǎn)化方式和方向出現(xiàn)暫時或持久性改變的建筑，涉及能流、物流、人口流、貨幣流，效應(yīng)表現(xiàn)方式各異［22］。能值方法從地球生物圈能量運動的角度出發(fā)，用能值來表達(dá)某種資源或產(chǎn)品在形成或生產(chǎn)過程中所消耗的所有能量記憶，被不少研究者嘗試用來評估水壩建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響。最早將能值方法引入水壩建設(shè)評估的是Brown和Mcclanahan［24］，其對湄公河上游2座擬建水壩進(jìn)行了分析，結(jié)果表明擬建水壩對環(huán)境造成了較大負(fù)荷；Kang等［25］對韓國一擬建水壩進(jìn)行能值分析發(fā)現(xiàn)，擬建水壩的環(huán)境壓力遠(yuǎn)低于韓國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的環(huán)境壓力，對韓國經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)較大；曾容等［22］對尼爾基大壩進(jìn)行了生態(tài)效應(yīng)評價，結(jié)果表明建壩后庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在運行效率和功能維持等方面優(yōu)勢顯著，但是組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不平衡，環(huán)境負(fù)荷較高，可持續(xù)發(fā)展能力受損；Fang等［23］對漫灣水電站河流生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評價，結(jié)果顯示水壩建設(shè)提高了上游生態(tài)系統(tǒng)的活力，提升了上下游生態(tài)系統(tǒng)的組織能力和環(huán)境容量，但對整個生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力產(chǎn)生了負(fù)面影響。能值分析方法為水壩建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響評價提供了一種很好的分析手段，一方面該方法通過能值轉(zhuǎn)化率將不同等級、不同類別的物質(zhì)或能量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的衡量尺度，從而解決當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算中缺乏相同度量單位的問題；另一方面它從稟賦價值視角出發(fā)，細(xì)致剖析物質(zhì)流動和能量傳遞，允許量化每個流量或存量的環(huán)境工作量／投入量［26］，以能量的集聚、結(jié)構(gòu)與效率等特征指標(biāo)衡量系統(tǒng)的改變，可以客觀、真實地評估水壩建設(shè)的生態(tài)影響［24］。

然而，PBL教學(xué)模式在具體運行過程中也暴露出一些問題：（1）一些學(xué)生由于對傳統(tǒng)的教育模式的依賴，自學(xué)能力差，難以適應(yīng)PBL 教學(xué)模式。（2）由于PBL 教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是針對問題進(jìn)行學(xué)習(xí)，可能使得學(xué)生將注意力集中在解決問題上，而降低了對理論知識學(xué)習(xí)的要求，最終導(dǎo)致知其理論基礎(chǔ)不扎實，失去了進(jìn)一步發(fā)展的根基。（3）PBL 教學(xué)目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，教材、教師絕大多數(shù)都是各個院校自己編寫和選拔的，其水平參差不齊，有些甚至制約了PBL 教學(xué)的效果[12-14]。

（3）土地淹沒損失。水庫蓄水淹沒了大片土地，從淹沒土地而減少的生物量角度考慮這一部分損失，計算公式同式（7）。

師資的安排：中韓結(jié)合。由專任教師承擔(dān)基礎(chǔ)詞句語法講授，由韓籍教師承擔(dān)聽說教學(xué)，以夯實基礎(chǔ)，強(qiáng)化聽說技能綜合運用。

圖3 建壩前河流生態(tài)系統(tǒng)能值

圖4 建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)能值

1．3 水壩建設(shè)前后生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是直接或間接對人類生存和生活質(zhì)量有貢獻(xiàn)的生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，即人類從運作的生態(tài)系統(tǒng)中獲得的好處［27］。研究將不采用基于稀缺性與人類偏好價值的經(jīng)濟(jì)學(xué)方法［28］，而采用更易于量化難以用貨幣定價的自然投入的能值分析方法核算生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能?；诖耍诜秦泿帕康纳鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估框架下將水壩生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為4種類型：一是與存量流量相關(guān)的直接價值，包括增加生物量、固碳釋氧、提供水源、補(bǔ)給地下水、增加底泥、漁業(yè)生產(chǎn)等，并且由于直接價值存在重復(fù)計算、不能直接加和問題，因此確定了加和原則；二是伴隨著存量流量變化帶來的影響，稱為間接價值，包括凈化水體污染物、物質(zhì)運移、調(diào)節(jié)局地小氣候、提供水電等；三是生態(tài)系統(tǒng)的存在造成的間接服務(wù)，這些服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)自身的存在對跨尺度的生態(tài)環(huán)境造成的影響或者人類的文化、科研、休閑需求產(chǎn)生的價值，即存在價值，本研究因數(shù)據(jù)原因僅考慮氣候調(diào)節(jié)等［27］；四是水壩建設(shè)產(chǎn)生的其他類型服務(wù)，包括正服務(wù)與負(fù)服務(wù)兩大類，正服務(wù)為因修建水壩而產(chǎn)生調(diào)蓄洪水功能等正面效應(yīng)，負(fù)服務(wù)為修建水壩而對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成的負(fù)面效應(yīng)，包括土地淹沒等。建壩前后河流生態(tài)系統(tǒng)提供的各類服務(wù)功能分類見表1。

表1 建壩前后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類

1．4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能計算

水壩建設(shè)前，研究區(qū)域為自然河流生態(tài)系統(tǒng)，所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可直接使用濕地系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能核算方法［29］。這里僅說明建壩后與濕地系統(tǒng)不同的情況。

（1）提供水電（自然貢獻(xiàn)部分）。從自然角度考慮可以認(rèn)為水電來源于兩方面的貢獻(xiàn)，一是河流生態(tài)系統(tǒng)所在區(qū)域降水的貢獻(xiàn)，二是造山運動的貢獻(xiàn)。該項服務(wù)僅針對建壩后水庫，具體計算公式：

式中：Emh為水壩產(chǎn)生水電對應(yīng)能值，sej／a；Emr為降水對水電的貢獻(xiàn)，sej／a；Emmb為造山運動對水電的貢獻(xiàn)，sej／a；Sdc為水壩的集水面積，m2；Rd為水壩所在區(qū)的降水量，m／a；ρ為水的密度，kg／m；UEVr為雨水的能值轉(zhuǎn)化率，sej／g；rd為水壩所在區(qū)域的年均侵蝕率，m／a；ρsoil為山體的密度，g／cm；UEVm為山的能值轉(zhuǎn)化率，sej／g。

（2）調(diào)蓄洪水。水壩修建極大地減小了下游地區(qū)遭受洪水淹沒的威脅［4］，因此從水壩發(fā)揮調(diào)蓄洪水功能、減少下游地區(qū)生物量損失的角度來考慮該項服務(wù)的價值。生物量是指地球表面綠色植物在單位時間、單位面積上所累積的有機(jī)物數(shù)量，計算公式：式中：Ri包括水生生態(tài)系統(tǒng)所在區(qū)域所有的可更新能值投入量（不考慮人工投入），包括太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、風(fēng)能、雨水化學(xué)能、徑流勢能、徑流化學(xué)能等，為避免重復(fù)計算，max（Ri）＝ max［Sum（太陽能，潮汐能，地?zé)崮埽?，風(fēng)能，雨水化學(xué)能，徑流勢能，徑流化學(xué)能］，sej／a。

建壩前河流生態(tài)系統(tǒng)輸入主要來源于自然界，包括太陽能、雨水以及上游入流帶來的營養(yǎng)物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和污染物等；產(chǎn)出主要有提供水源、漁業(yè)生產(chǎn)、地表水蒸發(fā)帶來的調(diào)節(jié)局地小氣候、水生態(tài)系統(tǒng)吸收溫室氣體而調(diào)節(jié)氣候，以及河流向下游運移物質(zhì)等。建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)輸入除了來源于自然界外，還來自于水壩建設(shè)的人工投入，包括建筑材料、人力勞動、運營維護(hù)投入等；產(chǎn)出與建壩前相比新增提供水電等。建壩前、建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)能值見圖3、圖4。

（4）水壩建設(shè)年人工投入。水壩的建設(shè)運行需要投入大量的人力、物力，因此在評價建壩河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時不應(yīng)將產(chǎn)生的電能均考慮為自然服務(wù)，需要剝離人工投入。人工投入主要分為三部分：第一是購入資源投入，包括水泥、鋼材、木材、炸藥、發(fā)電設(shè)備等；第二是勞動力投入；第三是運行維護(hù)費用投入等［30］。 購入資源投入：

式中：Eml為勞動力投入對應(yīng)能值，sej／a；L1為建設(shè)總工期，d；L2為運行期平均每年維護(hù)工期，d／a；k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，k＝12 588 J／d［30］；UEVl為勞動力投入對應(yīng)的能值轉(zhuǎn)化率，sej／g。

勞動力投入：勞動力投入主要分為建設(shè)和運行兩個階段，計算公式為

三峽水利樞紐工程位于湖北省宜昌市境內(nèi)，是我國目前規(guī)模最大，承擔(dān)任務(wù)最繁重的水利工程，控制流域面積100萬km2。三峽水庫庫區(qū)西起重慶江津，東至湖北宜昌，全長約660 km，水面面積達(dá)1 084 km2，為典型的河道型水庫，正常蓄水位為175 m，正常蓄水總庫容為393億m3。三峽庫區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水豐富，多年平均降水量為1 122．5 mm。三峽水庫投入使用后，庫區(qū)由于水壩攔截，水位升高，流速減小，河流水文要素發(fā)生了巨大改變，因此出現(xiàn)了泥沙淤積，營養(yǎng)物質(zhì)運移受阻，下游河床沖刷加劇等問題。但同時2018年三峽電站年發(fā)電首次突破1 000億kW·h，調(diào)蓄洪水確保了長江中游1 500萬人民生命財產(chǎn)與153萬hm2耕地安全。因此選取三峽大壩為例進(jìn)行研究，通過分析建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化，判斷三峽工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響。

式中：Emp為購入資源投入對應(yīng)能值，sej／a；Mi為第i種資源的投入量，g；UEVi為第i種資源對應(yīng)的能值轉(zhuǎn)化率，sej；Td為水壩的設(shè)計生命周期，a。

運行維護(hù)投入：水壩開始運行后，需要對其正常運轉(zhuǎn)進(jìn)行維護(hù)，計算公式為

式中：Emr為運行維護(hù)投入對應(yīng)能值，sej／a；I為每年運行維護(hù)費用投入，元／a；EMR為當(dāng)?shù)氐哪苤地泿疟?，sej／元。

據(jù)介紹，在質(zhì)量責(zé)任方面，明確了農(nóng)村公路建設(shè)工程實行質(zhì)量責(zé)任終身制；在監(jiān)管機(jī)制方面，明確了按照分級負(fù)責(zé)原則，建立健全上下協(xié)調(diào)、控制有效、覆蓋全面的農(nóng)村公路建設(shè)質(zhì)量齊抓共管的工作機(jī)制；在質(zhì)量管控方面，根據(jù)農(nóng)村公路建設(shè)特點和薄弱環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)把設(shè)計關(guān)、材料關(guān)、施工首件關(guān)、質(zhì)量公示關(guān)、過程把控關(guān)、工程驗收關(guān)、質(zhì)量考核關(guān)、信用評價關(guān)等“八大關(guān)口”，增強(qiáng)實踐操作性；在監(jiān)管措施方面，明確了發(fā)揮當(dāng)?shù)厝罕姷馁|(zhì)量監(jiān)督作用，建立質(zhì)量約談和掛牌督辦制度，督促落實農(nóng)村公路質(zhì)量責(zé)任。

總?cè)斯ね度爰礊橘徣胭Y源投入能值Emp、勞動力投入能值Eml、運行維護(hù)投入能值Emr之和。

研究選取壩區(qū)水庫正常蓄水時淹沒區(qū)面積與壩下河流約1 km范圍內(nèi)面積來推算建壩前河流面積，建壩前、后面積示意見圖1、圖2。

式中：ΔEm為建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化量，sej／a；Em1、Em2、Em3分別為建壩前河流、建壩后水庫、壩下河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值，sej／a；Em4為人工投入對應(yīng)能值，sej／a；EmAix、EmBjx、EmCx、EmDkx分別為直接價值、間接價值、存在價值、其他服務(wù)價值中各項服務(wù)對應(yīng)能值，sej／a；j為4種間接服務(wù)序號；k為3種其他服務(wù)序號；x為不同濕地類型，如河流、湖泊、河口等，x＝1，2，3。

2 案例分析

2．1 研究區(qū)概況

選取2016年12月～2018年1月本院收治的缺血性腦病患者60例作為研究對象，均表現(xiàn)偏癱、失語、偏身感覺障礙等癥狀。其中，男41例，女19例，年齡52～73歲，平均年齡（62.5±2.5）歲，均行CTA檢查，其中15例同時進(jìn)行腦動脈血管造影（DSA）檢查。

本文以TMS320DM642處理器為核心芯片，攝像頭為前端，農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)器為總存儲器，PC機(jī)與智能手機(jī)為終端設(shè)計了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用視頻/圖像定點數(shù)字信號處理器TMS320DM642對視頻信號進(jìn)行壓縮，使用H.264編碼算法且進(jìn)行優(yōu)化，壓縮比能達(dá)到200∶1，滿足3G傳輸?shù)睦碚撘?，視頻信號處理系統(tǒng)流程如圖1所示。

2．2 結(jié)果與分析

根據(jù)建壩前后水量一定的原則，選擇三斗坪—樂天溪的寬谷河段距離大壩9 600 m為壩下河流長度，為計算方便，根據(jù)河段平均值假設(shè)建壩前平均河寬為2 000 m，平均水位為100 m，依據(jù)前文所述系統(tǒng)邊界確定方法，預(yù)估建壩前后河流面積，計算結(jié)果見表2。

Step 1：當(dāng)需要保留重建對象原始位置信息時可以取剛體位移為Δξ=ξi-r0sin(θi-θ0)。如果不需要知道重建對象原始坐標(biāo)，可以直接取Δξ=ξi。

2．2．1 建壩前后河流面積預(yù)估

表2 建壩前后河流面積

2．2．2 建壩前后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算

其中，ωi+1和表示桿件i+1的角速度和角加速度；表示連桿坐標(biāo)系{i}和{i+1}之間的轉(zhuǎn)換矩陣；和表示連桿坐標(biāo)系{i+1}的原點和桿件i+1質(zhì)心處的線加速度；i+1k＾i+1表示桿件坐標(biāo)系中z軸正向的單位向量；iPi+1表示桿件坐標(biāo)系{i+1}的原點在桿件坐標(biāo)系{i}中的位置矢量，取旋轉(zhuǎn)矩陣Ai的第四列，一般為常數(shù)；Ci+1Ii+1為桿件i+1 用其質(zhì)心坐標(biāo)系描述的慣性張量；i+1Fi+1和i+1NCi+1分別為桿件i+1質(zhì)心處的慣性力和慣性力矩。以上的動力學(xué)參數(shù)均使用連桿坐標(biāo)系{i+1}來描述。

研究所采用數(shù)據(jù)主要來源于各類三峽建設(shè)資料、《長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報》［31］及文獻(xiàn)［32-33］等，能值轉(zhuǎn)換率主要來自文獻(xiàn)［34-37］等。最終計算得到的能值分析結(jié)果見表3。

表3 水壩建設(shè)前后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值能值

2．2．3 核算結(jié)果與分析

1.1.2 主要試劑 T4 DNA連接酶、Taq DNA聚合酶為Takara(大連)公司產(chǎn)品；質(zhì)粒提取試劑盒為QIAGEN公司產(chǎn)品；膠回收試劑盒為Promega公司產(chǎn)品；熒光染料Cy3，Cy5為Amersham Pharmacia biotech公司產(chǎn)品；傷寒沙門菌基因組芯片由本實驗室制備.

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，建壩前后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均為間接價值＞直接價值＞存在價值。在直接價值中，增加生物量為主要服務(wù)功能，其次是固碳釋氧與漁業(yè)生產(chǎn)。間接價值中，建壩前物質(zhì)運移與調(diào)節(jié)局地小氣候為河流生態(tài)系統(tǒng)主要服務(wù)功能，而建壩后變?yōu)檎{(diào)節(jié)局地小氣候與提供水電為主要服務(wù)功能。存在價值中，建壩后相較于建壩前河流生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣候服務(wù)價值有所增加。

繼續(xù)分析可以發(fā)現(xiàn)，建壩后直接價值中各項服務(wù)價值相較于建壩前均有所增加，且建壩后直接價值約為建壩前的1．9倍。原因是水壩修建后，水面面積增加，研究區(qū)從水流湍急的河流變成流速相對緩慢的水庫，水流運載的底泥、營養(yǎng)物質(zhì)等因流速減小以及水壩的攔截作用而在水庫中沉積，從而為水庫中水生植物、藻類等生長提供了良好的生存條件，因此建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)生物量增加、固碳釋氧能力增強(qiáng)。然而，對比建壩前后間接價值發(fā)現(xiàn)，建壩后相較于建壩前有所增加，后者約為前者的1．5倍。其中凈化水體污染物與調(diào)節(jié)局地小氣候這兩項服務(wù)價值增加較明顯，分別為建壩前的1．7倍和2．6倍，原因是水庫為藻類以及水生植物等提供了更易于生存的環(huán)境，而河流凈化水體污染物主要是通過藻類和水生植物等的吸收過程實現(xiàn)的；另外，水壩修建后水面面積增大導(dǎo)致水體蒸發(fā)量增加，降溫增濕作用增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)了局地小氣候的調(diào)節(jié)。然而對于物質(zhì)運移服務(wù)，因水壩阻隔，流速減小，物質(zhì)運移能力明顯下降，建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)運移服務(wù)主要由壩下河流提供，建壩后相較于建壩前顯著降低，后者僅為前者的2%。對于存在價值，建壩后河流調(diào)節(jié)氣候服務(wù)價值約為建壩前的2．7倍。研究針對調(diào)節(jié)氣候服務(wù)是從生態(tài)系統(tǒng)減少溫室氣體排放，進(jìn)而減少生態(tài)資源損失與人體健康損害的角度考慮的，水壩建設(shè)導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧能力增強(qiáng)，相應(yīng)減少了溫室氣體排放量，因此建壩后河流調(diào)節(jié)氣候服務(wù)價值增加。

評估師應(yīng)該客觀的進(jìn)行評估。在評估過程中，評估師需要多通過數(shù)據(jù)支撐并降低人為主觀因素影響(如評估師的個人偏見)，以保持客觀性。

間接價值中，建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)相較于建壩前新增“提供水電”這一服務(wù)。經(jīng)計算，所發(fā)水電中自然的貢獻(xiàn)（降水+造山運動）能值為 1．19×1021sej／a，但人工投入是真正驅(qū)動這種生態(tài)服務(wù)的主要因素。由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，因此通過水電每發(fā)1 kW·h電總的平均投入量（水電的能值轉(zhuǎn)換率 2．26×1012sej／（kW·h）［38］）計算得出，三峽總發(fā)電量 8．47×1010kW·h／a需要投入的人工+自然總的能值為 1．91×1022sej／a，水電中的人工投入約為自然投入的15倍。水電的產(chǎn)生包括人工投入與自然投入兩部分，其中人工投入占提供水電服務(wù)價值的比例極高［39］，因此在計算提供水電這一服務(wù)時，是否剝離人工投入將對該項服務(wù)價值產(chǎn)生巨大影響。單純從發(fā)電量角度出發(fā)而未剝離人工投入，可能導(dǎo)致過高地估計水壩發(fā)電的服務(wù)功能。

總體來看，建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)直接價值、間接價值、存在價值相較于建壩前分別增長 90%、48%、174%。相較之前的自然河流生態(tài)系統(tǒng)，修建水壩后所產(chǎn)生生態(tài)服務(wù)功能的總價值更高（總價值相較于建壩前增長了58%），這歸功于攔蓄形成的水庫所產(chǎn)生的生物量與調(diào)節(jié)局地小氣候的功能價值都大于建壩前自然河流的。但是仍需指出，水壩建設(shè)實際是極大損失了河流最重要的服務(wù)功能（向下游運輸營養(yǎng)物質(zhì)）而用局地的服務(wù)功能的提升來置換的。如果進(jìn)一步延伸壩后河流的研究邊界（如不少研究將水壩建設(shè)的影響范圍擴(kuò)展到末端河口區(qū)域），那么這部分的損失會進(jìn)一步增大。局地的服務(wù)功能的加大是否能替代更大區(qū)域／全球的服務(wù)功能的衰減，這是接下來需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。由于數(shù)據(jù)和方法學(xué)的缺失，因此并未考慮所有的正負(fù)效應(yīng)（包括清淤和調(diào)水調(diào)沙的影響、對河流形態(tài)的影響、對水質(zhì)的影響、河道灘地面積的變化等）。

3 結(jié) 語

基于能值分析構(gòu)建了水壩生態(tài)系統(tǒng)模型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值計算方法，并以三峽水利樞紐工程為例核算了建壩前后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其變化情況。研究結(jié)果表明，建壩前后河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均為間接價值＞直接價值＞存在價值。在直接價值中，增加生物量均為建壩前后河流的主要服務(wù)價值；間接價值中，建壩后河流物質(zhì)運移能力削弱，而凈化水體污染物與調(diào)節(jié)局地小氣候能力增強(qiáng)，同時新增提供水電服務(wù)，并成為主要間接服務(wù)價值之一；存在價值中，河流生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣候能力增強(qiáng)。然而水壩建設(shè)除了新增調(diào)蓄洪水等服務(wù)功能而增加正效益外，也帶來諸如土地淹沒等負(fù)效應(yīng)。建壩后河流生態(tài)系統(tǒng)直接價值、間接價值、存在價值相較于建壩前分別增長 90%、48%、174%，總價值相較于建壩前增長了58%。

從上述計算可以得到如下結(jié)論：雖然水壩建設(shè)后所產(chǎn)生生態(tài)服務(wù)功能的總價值相較建壩前增長，但是實際是通過損失了河流最重要的服務(wù)功能（向下游運輸營養(yǎng)物質(zhì)）而用局地的服務(wù)功能的提升來置換的。水壩給人類提供的主要功能（發(fā)電的自然投入）僅占總的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的15．61%，這是建設(shè)水壩新利用（原來自然河流人類不能利用）的服務(wù)功能，但是人工建設(shè)水壩的年均投入量是自然投入的15倍。這說明，水電并不是一個傳統(tǒng)認(rèn)為的可再生能源，相關(guān)研究也有類似的結(jié)論［38］；在發(fā)電量不下降的情況下，至少需要51．38 a才能回本（水壩人工投入／發(fā)電量）。

相較于河流單水電開發(fā)，長江流域的梯級開發(fā)現(xiàn)象更為顯著［40］，而梯級開發(fā)將導(dǎo)致水壩間形成復(fù)雜的相互關(guān)系，并對河流生態(tài)環(huán)境造成時間、空間上的累積效應(yīng)，最終影響其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提供［41］。針對單水電開發(fā)造成影響的研究無法全面反映水壩建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)的整體影響［42］。傳統(tǒng)固定邊界方法很難確定是否是梯級水電，多為人為指定。如果根據(jù)水量來推算建壩前河流長度，可以認(rèn)為如果計算出的建壩前河流長度超過現(xiàn)有兩個大壩之間的距離，那么說明上游大壩會對下游大壩產(chǎn)生影響，可視為梯級水電開發(fā)；如果小于大壩之間的距離，則可認(rèn)為是獨立的兩個大壩。當(dāng)然，現(xiàn)在對于建壩前河流長度的計算還比較簡化，后續(xù)可以進(jìn)一步研究。

本研究為評估水壩建設(shè)的影響提供了區(qū)別傳統(tǒng)貨幣量分析的新方法。本研究也存在一定局限性。由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，因此未核算生態(tài)系統(tǒng)部分服務(wù)價值，例如提供水源、旅游休閑、文化教育等價值，這可能使核算結(jié)果偏離河流生態(tài)系統(tǒng)的真實服務(wù)價值；因缺乏詳盡的統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù)，僅核算了三峽地區(qū)多年平均河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值及其變化。在未來研究中，應(yīng)考慮多方面的內(nèi)容，時間上應(yīng)考慮水壩從開始建設(shè)到達(dá)到使用年限，空間上應(yīng)包括壩上壩下乃至流域總體區(qū)域，研究對象上應(yīng)包括單一水電與梯級水電，從而在長時間、大范圍、多對象條件下開展水壩生態(tài)影響評估，為水壩的建設(shè)管理與河流生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供參考依據(jù)。