南水北调中线通水后北京新增生态环境效益初评

李 阳，胡桂全，杨丽锦，李世君

（1．北京市地质工程勘察院，北京 100049；2．国务院南水北调工程建设委员会办公室政策及技术研究中心，北京 100038）

南水北调中线通水后北京新增生态环境效益初评

李 阳1，胡桂全2，杨丽锦1，李世君1

（1．北京市地质工程勘察院，北京 100049；2．国务院南水北调工程建设委员会办公室政策及技术研究中心，北京 100038）

通过北京市南水北调水利用情况及北京市2014—2016年林木生长增加量、城市绿地增加量等方面的了解，对水质改善、密云水库水域面积、固碳释氧、净化空气、涵养水源、防止水土流失等方面，进行初步评价，得出南水北调中线一期工程通水以来，北京市因南水利用而增加的生态环境经济效益累计约37．7917亿元。可见南水在解决供水困境和缓解地下水严重超采的情况下，为北京市生态环境恢复也带来了巨大的效益。

南水北调；水质改善；固氮释氧；净化空气；涵养水源

0 前言

北京市是以地下水为主要供水水源的大城市，人均年水资源量不足150m3，水资源短缺问题制约着北京城市的发展，南水北调中线工程的实施为解决北京市水资源问题提供了巨大帮助。南水北调中线工程通水至今已两年有余，北京市利用南水重点解决北京市供水缺口，保障工业发展及居民生活，其次是将水存于水库等地表水体，再者是向河湖生态环境进行补水，最后利用南水北调余水回补涵养亏损多年的地下水。至2016年12月27日，南水进京水量19.4亿m3，其中有13.2亿m3用于供水，2.8亿m3存入密云等水库，2.62亿m3用于中心城区河湖环境，0.78亿m3用于回补地下水。

南水北调进京后北京市供水状况发生了较大改变，南水北调水在解决北京市城市供水紧张局面的前提下，逐步缓解地下水持续超采问题，并将逐步解决环境地质问题，生态环境也得以逐步改善。因此本次利用已有环境经济学方法对南水北调中线工程通水后（左玉辉，2003），由于南水的利用，在直接改善城市河湖水质、直接增加的水域面积方面，以及由于南水的利用，直接或间接增加生态环境用水而增加林木种植面积、增大城市绿化面积所产生的涵养水源、固碳释氧、净化空气、防止水土流失等方面的效益，进行初步的经济评价，初步探讨南水北调中线工程实施后北京市生态环境改善效益（李忠魁等，2001；具杏祥等，2008）。

1 水质改善效益

水质改善效益量化评价方法通常有影子价格法和最优替代法，最优替代法即是推求达到同样水质，需要增加的工程投资费用。在使用时需要进行广泛的替代工程比较分析，而一般的水利工程建设很难找到相应的“最优等效工程”进行替代。在这种情况下，使用影子水价法进行计算就更为合适（申宏星，2005）。通常，增加环境用水前，枯水年份或非汛期，河道或库区水位都较低，在排污量相对一定的情况下，水域内水质污染必然相对严重。而在补充新的环境用水后，河道库区水量的增加必然会降低污染物浓度，达到了稀释改善水质的目的。因此工程所产生的水质改善效益可用该地区的影子水价与工程所能提供的稀释污水的水量的乘积来计算。计算公式

式中：B1为水质改善效益（万元）；W为水利工程每年能够提供的河湖环境水量（万m3）；C为影子水价(元/m3)。

截止2016年底，有2.62亿m3南水北调来水用于中心城区河湖环境，根据现行《北京市阶梯水价标准》及《关于北京市市属供水成本监审报告》，其中污水处理费1.36元/m3。因此本次水质改善效益影子水价暂取1.36元/m3。

因此南水北调中线工程通水以后至2016年年底水质改善效益=2.62亿m3×1.36元/m3=3.5632亿元人民币。

2 新增生态用水效益

提供生态用水所产生的生态效益主要包括新增绿化所造成的净化空气、固碳释氧、涵养水源和防止水土流失4个方面。

计算公式

式中：B2为新增生态效益（万元）；ΔSg为新增生态用水可增加的绿化面积（m2）；Ci为单位绿化面积所引起的各项环境经济效益。

根据北京市园林绿化局首都园林绿化政务网公开的统计数据，南水北调中线工程通水以后，至2016年，林木面积（不含山区森林）增加24209.62hm2，活立木蓄积量增加70.82万m3；城市绿地面积增加4889.60 hm2，其中公园绿地增加1270.88 hm2，其他绿地增加618.72 hm2；城市实有树木增加131万株，实有草坪增加688.20hm2（表1）。

表1 北京市林木资源及城市绿地基本情况Tab.1 The basic situation of Beijing forestry resources and urban green space

2.1 固碳释氧经济效益

固碳释氧经济效益计算公式

式中：C1为固碳释氧经济效益（万元）；G固碳为地区新增绿化面积固碳量，包括指标和土壤固碳量（t）；M固碳为固碳单位价格（元/t）；G释氧为地区新增绿化面积释氧量（t）；M释氧为释氧单位价格（元/t）。

（1）林木固碳释氧量计算

本文采用的植被固碳和释氧计算公式来自于国家林业行业标准(LY/T1721－2008)“森林生态系统服务功能评估规范”：

式中: G植被固碳为为植被年固碳量（t·a-1）；R碳为为CO2中碳的含量，为 27.27%；A为林分面积（hm2）；B年为林分单位净生产力（t·hm-2a-1）；G释氧为植被年释氧量（t·a-1）。

目前，我国的森林资源档案不统计生物量、只统计森林的蓄积量。根据以往研究，我国的森林生物量与蓄积量的比值平均为1.9，木材基本密度平均为0.45t·m-3，则每立方米森林蓄积的生物量为0.855 t·m-3。根据目前国内森林固碳的研究成果，土壤中所存储的碳大约是植被中的 2.5～3.0倍，本文按2.5倍计算，即土壤固碳量G土壤固碳=2.5G植被固碳（李福强，2011）。

（2）城市绿地固碳释氧量计算

早在1970年，日本有关专家通过相关实验，推算出1hm2阔叶林每年固碳48t，释氧36t，除去自身消耗，净固碳16t，释氧12t。我国有关植物学家、林学家，在20世纪70年代开展相关实验，结果基本一致，1hm2树林日固碳67～69kg，释氧49～50kg。每平方米草坪日固碳36g，释氧24g。另外深圳市梅林公园管理处王晓明等人（2005）以深圳市莲花山公园为研究对象进行研究表明，如果采用乔灌草复层植物群落的固碳释氧能力比单层植物群落高出许多，每公顷公园绿地年固碳33.6t，释氧24.2t，另外通过测算得到林地是草地碳氧平衡生态效益的2.5倍。

（3）价值计算

按照国家林业行业标准(LY/T1721－2008)，2007年固碳价格为1200元/t，释氧价格1000元/t。根据计算的固碳释氧量即可估算固碳释氧效益。

根据表1，南水北调进京后，林分净生长量为70.82万m3，林分增加面积为24209.62hm2，林分净生产力为605511t，林分单位面积净生产力为25.01t·hm-2。根据公式（4），林分的固碳释氧量分别为：269137.6t（固碳）、720524.3t（释氧）。林分面积内土壤固碳量等于2.5G植被固碳，为672844t。林木总的固碳量为941982t。

另外城市绿地固碳释氧计算，公园绿地固碳量为 33.6t·hm-2a-1，释氧量为 24.2 t·hm-2a-1，其他绿地按照普通单层树林计算，1hm2树林日吸收二氧化碳69kg，释放氧气50kg，即其他绿地固碳量为 25.2 t·hm-2a-1，释氧量为 18.3 t·hm-2a-1，由表1可知2014—2016年，共计增加1270.88hm2，其他绿地共计增加618.72hm2。绿地总的固碳量为58293.31t，总的释氧量为42077.87t。

因此根据公式（4），北京市林木及城市绿地近两年总的固碳量为1000275.31t，释氧量为762602.17t。根据国家林业行业标准(LY/T1721－2008)计算，2014—2016年固碳产生的经济效益约为12.0033亿元，释氧经济效益7.6260亿，固碳释氧经济总效益为19.6293亿元。

2.2 净化空气经济效益

净化空气的经济效益表现为吸收二氧化硫和滞尘效益。

（1）吸收二氧化硫有害气体效益估算总的减少污染损失费计算公式

式中：C21为植株每年减少的污染损失费（万元/年）；N21为地区新增植株数量（株）；ΔC21为单位植株减少污染损失费（元/株）。

根据有关部门研究向环境中排放1吨二氧化硫就会造成343元人民币的损失。可以理解为绿化植物从空气中吸收1吨二氧化硫，即可减少损失343元，而单位减少污染损失费是0.033元/株。

根据表1，近两年城市绿地实增林木131万株，绿地面积实增4889.60hm2，平均268株/hm2。林木实增面积24209.62公顷，约增树木649万株。

根据公式（5），2014—2016年总的减少污染损失费为25.74万元。

（2）滞尘量效益估算

计算公式

式中：C22为每年植株的滞尘效益（万元/年）；N22为地区新增植株数量（hm2）；ΔC22为每年每公顷植株的滞尘量（10.9吨）；η为除尘每吨所需费用（元/t）。

因此根据表1，近两年实增林木面积24209.62hm2，城市绿地实增面积4889.60hm2，另外据北京市环保局和园林局测算每公顷树木每年滞尘量平均为10.9t，除尘费用为80.69元/t。因此利用根据公式（6），2014—2016年新增林木及城市绿地滞尘量效益为2560万元。总的净化空气经济效益约为2585万元。

2.3 涵养水源效益及防止水土流失效益

（1）涵养水源

由以往研究可知，林地水份涵养主要表现为由枯枝落叶层及土壤的持水功能及林冠的降雨截留功能，这些功能在削减洪峰流量、延滞洪涝时间及保证水源补给等方面有显著作用。

新增绿化面积的涵养水量经济效益计算公式

式中：C3为涵养水源的经济效益（万元）；ΔC3为单位水的经济价值，一般按0.088～0.12元/m3；Si为第i种林的实施面积（亩）；Wi为第i种林的单位涵水量（m3/亩）。

根据湖南省研究成果，水保林工程措施单位涵水量为1420.5 m3/hm2，种草工程措施单位涵水量为600 m3/hm2。本次选择水保林、种草两种水保措施的单位涵水量来作为北京市新增林木和城市绿地面积的参考值。参照表1和根据公式（7），涵养水源效益为0.4175亿元。

（2）防止水土流失

据北京市林业局的研究成果，林地减少土壤流失保护土地的价值为3480.3元/hm2。根据表1，2014—2016年防止水土流失效益为1.0127亿元。

3 新增水域面积效益

对于不提供生态用水的水利工程项目水域面积的增加也会产生经济效益，其计算公式可由下式计算（谢高地等，2008）

式中：B3为水域面积增加产生的经济效益，万元/年；ΔC3为单位水域面积产生的经济效益（万元/ hm2）；W为水域面积增加值（hm2）。

本次采用中科院地理科学与资源研究所谢高地等人分析的2010年生态系统面积及生态系统服务价值研究成果（谢高地等，2015），单位水域生态服务价值约0.00358亿/公顷，本次主要针对密云水库，在南水北调来水以后，水域面积增加对于气候调节，增加湿度所能增加的经济效益进行推算。

截至2016年底，南水北调来水向密云水库等大中型水库存蓄2.8亿m3，根据有关数据，由于存蓄南水及上游来水，密云水库突破16亿m3蓄水量大关。仅密云水库水域面积增加了36km2。因此南水北调中线通水以后，至2016年年底水域面积约增加效益约为12.8880亿元。

4 结论

截至2016年12月27日，南水进京水量为19.4亿m3，其中有13.2亿m3用于供水，2.8亿m3存入密云等大中型水库，2.62亿m3用于中心城区河湖环境，0.78亿m3用于回补地下水。

综上所述，本次分析的生态环境效益主要包括水质改善，新增水域面积效益，新增生态用水增加绿化面积而产生的净化空气、固碳释氧、涵养水源、防止水土流失等效益。南水进京以后至2016年底，直接利用南水所产生的水质改善效益约3.5632亿元；密云水库存蓄南水和上游来水，新增水域面积效益约12.8880亿元，南水北调中线通水以后，2014—2016年北京市新增林木及城市绿化所带来的固碳释氧、净化空气、涵养水源、防止水土流失的效益分别为19.6293亿元、0.2585亿元、0.4175亿元、1.0127亿元。

综合得出,南水北调中线一期工程投入运行以来，至2016年底，北京市因南水的直接或间接利用而增加生态环境经济效益约37.7917亿元人民币。

具杏祥，苏学灵，2008. 水利工程建设对水生态环境系统影响分析[J]. 中国农村水利水电，(7)：8-11.

李福强，2011. 吉林市森林固碳释氧生态效益评价[J]. 吉林林业经济，40(2)：10-13.

李忠魁，周冰冰，2001. 北京市森林资源价值初报[J]. 林业经济，(2)：36-43.

申宏星，2005. 广东省水利工程水环境效益量化模型机应用研究[D]. 河海大学：30-40.

王晓明，李贞，蒋昕，等，2005. 城市公园绿地生态效应的定量评估[J]. 植物资源与环境学报，14(4)：42-45.

谢高地，甄霖，鲁春霞，等，2008. 一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法[J]. 自然资源学报，23(5)：911-920.

谢高地，张彩霞，张昌顺，2015. 中国生态系统服务的价值[J].资源科学，37(9)：1740-1746.

左玉辉，2003. 环境经济学[M]. 高等教育出版社.

Preliminary Evaluation on Ecological Environmental Effect after Passing through Mid-route of South-to-North Water Diversion Project in Beijing

LI YANG1, HU Guiquan1,2, YANG Lijin1, LI Shijun3
(1. Beijing Institute of Geological and Prospecting Engineering, Beijing, 100048; 2. Research Centre for Policy and Technology,Office of the South-to-North Water Diversion Project Commission of the State Council, Beijing 100038)

Through understanding the South-to-North Water utilization situation in Beijing and from 2014 to 2016,increment of trees growth and urban green space, etc., we have preliminary evaluated the water quality, water area of the Miyun reservoir, carbon sequestration and oxygen release, air purification, water loss and soil erosion. Since the first phase of the mid-route of South-to-North Water Diversion Project, the ecological economic benefit of Beijing is the cumulative increase of about 3.77917 billion yuan. It can be seen that the South-to North Water has brought great benefits to the environmental restoration of Beijing in the condition of water supply difficulties and the serious over-mining of groundwater.

South-to-North Water Diversion Project; Water quality improvement; Carbon sequestration and oxygen release; Air purification; Water conservation

A

1007-1903（2017）04-0035-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.04.006

李阳（1986- ），男，硕士，工程师，主要从事地下水资源、环境研究。E-mail: bjdky_ly@163.com

胡桂全（1985- ），男，工程师，主要从事水利、环境政策研究工作。E-mail: huguiquan@mwr.gov.cn