极端干旱条件下河道生态基流间接价值计算

周　洋，周　强

(1.成都大学建筑与土木工程学院，成都 610106；2.成都大学信息科学与工程学院，成都 610106)

0　引　言

极端气候事件是对人类社会危害最为严重的自然灾害之一。近些年来，全球气候变暖问题越来越突出，而且降水的年际变化也比较反常，从而导致极端天气事件经常发生。因此，在极端干旱条件下，在充分利用水资源时，还要预留一定的生态用水。生态用水量研究的一个重要方面是河道的生态基流研究，在枯水期，河道中生产用水与生态基流之间的用水矛盾比较尖锐，传统观点中，人们主要是为了保证一定的生产用水，而忽略了河道的生态基流量，这样就会造成河道断流甚至河道功能退化，对河流生态系统带来不可逆转的影响。因此为了保障枯水期的河道生态基流，定量评价生态基流的生态系统服务功能，有助于人们全面意识到生态基流的生态系统价值，进而科学合理的利用水资源，将水资源的利用达到产品效益和生态效益最优化。20世纪70年代初，国外许多生态学家与经济学家将生态系统服务功能的价值分为直接价值的提供产品功能和间接价值的调节功能、文化功能和支持功能。并分别计算了每种服务的功能量和价值量，最后分析和评价了生态系统服务功能总价值，发展了针对不同生态系统服务功能与生物资源的评价方法。国外学者Young[1]等首先就对水的娱乐价值进行了评价,之后许多学者针对[2-4]不同河流的生态和娱乐价值开展了评价。

20世纪80年代初，国内学者开始针对水资源价值、水生态环境价值进行了研究。从大量文献可以看出，国内外的学者[5-9]对水资源价值研究已经取得了长足的进展，但在水资源匮乏的地区，生态基流作为一类特殊的水资源，在开发利用时，生态基流量没有得以保证，生态基流的价值不为人所知。李怀恩[10]等以渭河宝鸡段为例，针对河道生态基流的功能，得到了2010年渭河宝鸡段生态基流总价值为95 179万元。水资源价值的评价体系已比较完善，但目前生态基流价值的研究刚刚起步，尤其是在极端干旱条件下的生态基流的价值还未见报道，本文根据河道生态基流功能的价值，以黄河的最大支流渭河宝鸡段为例，以2015年为评价基准年份，运用资源经济学的方法，得到在极端干旱年份下的生态基流价值量，该研究将为河流生态修复和水资源配置提供科学依据。为缺水地区生态基流长效保障与生态补偿机制的建立等提供理论支撑与科学依据。

1　研究区域概况

渭河是黄河的一级支流，起源于甘肃省渭源县，渭河宝鸡段全长430 km，属于黄土丘陵区，位于渭河的上游河段。由于河道的生活生产用水，导致枯水期的河道生态基流缺失程度逐渐加大，尤其在这种极端干旱条件下，引水导致渭河宝鸡段断流，丧失生命力，造成生态系统的严重退化。为了让生态基流得到足够重视及建立一套完善的生态基流的补偿机制，首要的就是计算生态基流的价值量。那么计算价值量的前提，首先要确定生态基流量。极端干旱条件下的生态基流量，根据周洋前期的研究成果[11]，运用湿周法、最小日平均流量和Tennant法对极端干旱条件下渭河宝鸡段的生态基流进行计算，参考渭河宝鸡林家村断面特大干旱年1929年的逐日流量分析，最终得到渭河宝鸡林家村断面的生态基流量为2.51 m3/s。依据此生态基流量，进一步开展生态基流间接价值的评价工作。

2　数据来源

利用宝鸡市2015年统计资料和相关地方部门(农业局、水利局、旅游局、水文站和环保局等)的调查统计资料, 对研究河段2015年的生态基流服务功能价值进行计算。

3　生态基流功能及其价值评估方法

水是人类社会经济发展的基础资源之一，同时还维持了人类赖以生存与发展的生态环境。河道生态基流的存在，使河道中常年有流动之水，生态基流量是支持河流生态系统健康的重要因素之一，对维持生态系统健康发展起着关键作用。根据水生态系统提供的服务机制、类型和效用，河道生态基流的间接服务功能包括水生态调节功能，水生态文化功能和水生态支持功能三类。生态服务功能价值评估方法包括替代成本法 、机会成本法、资产价值法、旅行费用法、恢复和防护费用法、影子工程法 、享乐价格法等。

3.1　调节功能

生态基流的调节功能主要包括水质净化、营养物质输移、地表水调蓄等方面。

3.1.1水质净化

由于存在一定的生态基流量，使得水体对污染物的降解能力有一定程度的提高,改善河流的水体自净功能。水质净化能力的提高，这样就可以大大的减轻污水的处理量和降低污水处理成本。水质净化功能价值可利用影子工程法进行计算，需综合考虑处理成本与河流的纳污能力。计算公式为：

V1=P1Q1

(1)

式中：V1为水质净化功能的价值；P1为单位污水的处理成本；Q1为减少的污水处理量。

3.1.2营养物质输移价值

生态基流的存在保证河流的连通性，使得河流生态系统中营养物质保持良性健康循环，为各类水生生物提供生长所需的营养。即为营养物质输移价值：

V2=CiQ基流Pi

(2)

式中：V2为营养物质输移的价值，元；Ci分别对应N,P,K的浓度，mg/L；Pi分别为N,P,K的市场价格；Q基为极端干旱条件下的生态基流量。

3.1.3地表水调蓄价值

V3=Q3P3

(3)

式中：V3为地表水调蓄总价值，元；P3为生态基流量单位调蓄价格；Q3为生态基流调蓄量。

3.2　支持功能

生态系统生物多样性维持功能的价值，由于数据的局限性，生物多样价值的估算用其生物栖息地面积与生态系统单位面积生物多样性维持的价值相乘而得到。计算公式为：

V4=S4P4

(4)

式中：V4为维持生物多样性价值，元；S4为水生态系统服务面积；P4为单位面积维持生物多样性价值。

3.3　文化功能

生态基流提供的文化审美功能主要表现在休闲娱乐方面，河道生态基流的这部分价值可通过河流的休闲娱乐景观价值与生态基流部分所产生的价值，按照比例折算的方式计算，那么河流的休闲娱乐景观价值可按旅行费用法进行计算。

V5=γVc

(5)

式中：V5为休闲娱乐价值，元；r为旅游收入中水景观所占的比例；Vc区域内全年旅游收入。

4　生态基流间接价值计算成果

4.1　调节功能价值

(1)水质净化价值。2015年，宝鸡市的污水处理厂的处理能力为41.20 万m3/d。宝鸡地区的污水排放都基本进入渭河，如果生态基流得到有效保障，污水处理厂处理率可按照80%～90%计算，由于是极端干旱条件，取污水处理厂处理率90%计算。采用行业治污成本计算方法对宝鸡市生活污水处理厂的治污成本进行计算，按照COD 的处理成本1.50 元/kg。代入公式(1)，得到水质净化价值为20 301.3 万元/a。

(2)营养物质输移价值。根据宝鸡市环境质量公报，环境监测站提供的数据，渭河宝鸡段多个断面面的TN平均值为0.613 mg/L；TP 平均值为0.115 mg/L。

2015年市场化肥尿素参考价格为1 700 元/t，P肥为900 元/t，生态基流量为2.51 m3/s,代入公式(2),得到营养物质输移的价值为0.29万元。

(3)地表水调蓄价值。地表水资源单位调蓄价格采用宝鸡市居民用水价格代替，为2.2 元/m3，生态基流全部参与了地表水调蓄，参与的调蓄总量为按照每个月生态基流量进行估算，每个月流量不足2.51 m3/s的，按照2.51 m3/s计算，大于2.51 m3/s的，按照2.51 m3/s计算，年总量计算为2.40×107m3,代入公式(3)，得到地表水调蓄价值为5 280 万元。

4.2　支持功能价值(生物多样性价值)

我国生态系统各项生态服务中水体生态系统单位面积的生物多样性维持价值为2 203 元/(hm2·a), 宝鸡段只要存在生态基流，就可维持生物的多样性，按照水生态系统的面积为1 000 hm2来计算，代入公式(4)，由此估算的渭河宝鸡段生物多样性维持价值为220.3 万元/a。

4.3　文化功能价值

生态基流与河道年径流量比值为0.05，假设旅游景点在旅游效益中的分摊系数为0.2，宝鸡市共旅游综合收入125 亿元，代入公式(5)，得到文化功能价值为12 500万元。

综合以上计算，2015年，渭河宝鸡段生态基流间接价值总量为上述各项价值量之后，为38 301.9 万元/a。

5　结　语

在极端干旱年份的条件下，渭河宝鸡段2015年的生态基流间接价值为38 301.9 万元，2015年宝鸡市国民收入1 788 亿元，占国民收入的0.2%，单方水的价值为1.59 元/m3，居民用水的价值为2.2 元/m3，说明在特种特殊的水文条件下，保持一定的生态基流，还是发挥了不容忽视的生态服务功能价值。该计算单方水的价值结果低于参考文献[12]得到的3.01 元/m3，造成计算结果的差异主要原因，首先本文考虑极端的水文条件下的生态基流间接价值。未考虑提供水产品的直接价值。所以计算结果一定是低于文献[12]。另外不同的计算方法可能导致结果的差异性，所以本文的计算结果吻合度较好。在计算的各项功能中，营养物质输移价值最低，原因在于，由于生态基流量比较少，水中的营养物质浓度较低，所以价值低。水质净化的价值最高，保持一定的生态基流量，相当于虚拟设置了一座人工湿地，那么污水的自然净化占有了相当大的一部分比重。该部分价值比较高。本文的不足之处在于，河道生态基流的一部分功能还是难以用货币价格定量化计算的，那么得到的计算结果是小于实际价值的。例如，为人类提供生活质量、给城市带来活力等，但是这部分功能在科学研究、陶冶情操等方面的价值是不可忽略的。在下一步研究中，提高生活质量等的这部分价值需要定量计算出来，使得结果更趋于实际。此外该研究还具有一定的局限性，不同的学者、采取的计算方法、参数的选择对于研究的结果都有较大的影响。在后续的研究中，应尽量完善生态基流价值的计算体系。

生态基流的生态服务功能价值显著，这也是保障生态基流的意义所在。在人们的眼中，可以货币化的价值才叫价值，尤其在这种极端水文条件下，那么生态基流隐含的价值更要很好地被挖掘出来。因此在这种特殊的水文条件下，水资源短缺时，要权衡好生态利益与其他各类利益之间的关系，以防过分取水使得河道生态系统服务功能受损，造成不可恢复的生态环境问题。

参考文献：

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[12]李怀恩, 黄文菁, 岳思羽. 基于模糊数学模型的河道生态基流价值计算[J]. 生态经济, 2016,32(5):186-190.