大顶子山航电枢纽水资源生态经济系统服务价值评估

王思聪，姚 宁，赵春梅，梁契宗

(1.哈尔滨市磨盘山水库管理处，黑龙江 哈尔滨 150001；2.黑龙江水运建设发展有限公司，黑龙江 哈尔滨 150026；3.广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510000；4.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

当今世界水资源问题的日益突出令人们感到不安，促使人们思考并探讨水资源价值的相关理论、方法和应用。水资源价值是可持续发展的重要内容之一，也是水资源核算的关键[1]。姜文来等[2]提出水资源价值的内涵为水资源使用者为了获得水资源使用权需要支付给水资源所有者(国家或集体)的一定货币额，沈大军等[3]阐述了水资源价值的内涵主要体现在稀缺性、资源产权和劳动价值上。水资源价值核算模型有影子价格模型、边际机会成本模型、收益现值模型等，核算方法有市场价值法、恢复费用法、机会成本法等[4]。

进入21世纪，对水资源价值的相关研究主要是通过社会、经济和生态的复合大系统——水资源生态经济系统来进行，否则势必会影响对水资源价值的客观评价[5]。在水资源生态经济系统的基础上提出水资源生态经济价值这一概念，其内涵是水质与水量的统一、自然资源价值与经济社会价值的统一、自然价值与经济社会属性的统一。因此，对其进行服务价值评估时需要从水资源经济价值、水资源社会价值和水资源生态环境价值三个角度进行讨论[6]。

松花江大顶子山航电枢纽工程是松花江干流第一座控制性工程。该工程总投资28.78亿元，2004年9月开工，2010年12月23日该工程通过了专家验收。该航电枢纽以航运为主，兼顾发电，同时具有交通、水产养殖、灌溉和旅游等功能。但是，航电枢纽建成后，也出现了河流水位提高、水面面积扩大等问题，同时改变了松花江干流的水流情势，对哈尔滨市区江段以及其所在的松花江上下游一定范围内的水生态环境产生了较大影响[7]。因此要对其进行水资源生态经济系统服务价值评估，同时也可为松花江干流梯级航电枢纽工程的建设提供相关借鉴。

1 水资源经济价值评估

水资源具有经济价值，作为生产资料，水资源可以满足工业、农业生产的要求。社会经济系统中，水资源为经济社会生产提供动力和原材料所产生的效益即为水资源经济价值[8]。

大顶子山航电枢纽水资源经济价值可以具体分为发电价值、蓄水价值和调洪价值。

1.1 发电价值

大顶子山航电枢纽工程的电站为河床式发电站，总装机容量为66 MW。2007年10月31日首台机组并网发电，至2008年12月其余5台机组陆续并网发电。大顶子山航电枢纽水电站建成后按计划预计多年平均发电量为3×108kW·h，对改善黑龙江省电力系统结构、增加黑龙江省水电比重、发展洁净能源起到一定的积极作用。计算公式如式(1)所示：

V发电=W发电·P电力

(1)

式中：V发电为发电价值，元；W发电为发电量，kW·h；P电力为电力价格，元/(kW·h)。

根据《大顶子山航电枢纽2017年发电量数据》等相关资料，其发电量为2.72×108kW·h，电力价格为0.38元/(kW·h)，求得其2017年发电价值为1.03亿元。

1.2 蓄水价值

大顶子山航电枢纽建成后，松花江哈尔滨段水位常年保持在115～116 m，比未建成时提高5～6 m。枢纽大坝以上将形成一个总库容为17.3亿m3、面积约240 km2的人工湖，因此具有一定的蓄水价值。计算公式如式(2)所示：

V蓄水=W水·P水

(2)

式中：V蓄水为蓄水价值，元；W水为蓄水量，m3；P水为水价，元/m3。

根据《大顶子山航电枢纽2017年水情记录表》等相关资料，其蓄水量为9.49亿m3，水价为2.00元/m3，求得其2017年蓄水价值为18.98亿元。

1.3 调洪价值

大顶子山航电枢纽作为松花江上第一座航电枢纽，在松花江防洪过程中发挥重要作用。其设计防洪标准为100 a一遇，设有38孔泄洪闸。当出现汛情时，在保证发电的情况下根据以下情况进行泄洪闸门调节：如果连续15 d以上进入枢纽的江水流量接近2000 m3/s时，必须开启右岸1孔泄洪闸泄洪；接近4000 m3/s时，必须开启右岸4孔泄洪闸泄洪；接近5000 m3/s时，必须开启右岸6孔泄洪闸泄洪，由于上下游落差问题，发电机必须停止发电；大于5000 m3/s时，必须开启右岸10孔泄洪闸和左岸10孔泄洪闸泄洪。调洪价值计算公式如式(3)所示：

V调洪=R·Pc

(3)

式中：V调洪为调洪价值，元；R为水库调蓄洪水能力，m3；Pc为单位贮水价值，元/m3。

根据《大顶子山航电枢纽2017年水情记录表》等相关资料，其水库调蓄洪水能力为10.59亿m3，单位贮水价值为2.72元/m3，求得其2017年调洪价值为28.80亿元。

2 水资源社会价值评估

水资源为人类和其他动物(家畜、家禽及野生动物)提供饮用水，恢复劳动力，维持生命和健康。另外，水域还可以提供休闲娱乐服务，这使水资源具有社会价值[9]。

大顶子山航电枢纽水资源社会价值可以具体分为航运价值、陆运价值和旅游价值。

2.1 航运价值

大顶子山航电枢纽建成后，对松花江上游起到了渠化作用，使得其水位常年保持在116 m左右。哈尔滨至沙河子段的航道将达到三级航道标准，通航保证率达到95%。并且可打造“水上运输线”，使鹤岗市、依兰县、沙河子镇煤炭上行至哈尔滨市，形成吉林市、大安市等沿江地带的煤炭专线以及粮食木材等专线，对推动“江海联运”尽快形成规模等起到重要作用。计算公式如式(4)所示：

V航运=W航运·P航运

(4)

式中：V航运为航运价值，元；W航运为航运量，t；P航运为航运价格，元/t。

根据《大顶子山航电枢纽2017年船闸统计表》等相关资料，其航运量为49.80万t，航运价格为6.85元/t，求得其2017年航运价值为0.03亿元。

2.2 陆运价值

2008年9月，大顶子山航电枢纽坝顶公路桥和接线公路已全线通车。它与哈同公路和哈肇公路相连，形成了新的哈尔滨大外环交通网络，结束了哈尔滨市至佳木斯市两座城市的中心区域外区间440 km没有一座横跨松花江大桥及江北哈尔滨市三县依靠摆渡过江的历史。这条公路将哈尔滨市的江北经济带与江南经济带连接在一起，从而推动巴彦县、木兰县和通河县三县的经济发展。今后可从巴彦县经宾西经济开发区，至金家走外环，可不进哈尔滨市市区直接南下长春市、沈阳市，比进入哈尔滨市市区路线缩短约30 km。计算公式如式(5)所示：

V陆运=L陆运·P陆运

(5)

式中：V陆运为陆运价值，元；L陆运为陆运里程，km；P陆运为单位陆运里程价格，元/km。

根据《2017年哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》等相关资料，其陆运里程为108 km，单位陆运里程价格为14.81万元/km，求得其2017年陆运价值为0.16亿元。

2.3 旅游价值

大顶子山航电枢纽建成后还承担着旅游服务中心的功能，有相应配套的大坝旅游景区，以水利工程观览、山林度假、野外活动为主，游览大坝、山林、峡谷参观为辅。计算公式如式(6)所示：

V旅游=W旅游·P旅游

(6)

式中：V旅游为旅游价值，元；W旅游为旅游人数，人次；P旅游为人均旅游价格，元/人次。

根据《2017年哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》等相关资料，其旅游人数为24.4万人，人均旅游价格为200元/人次，求得其2017年旅游价值为0.49亿元。

3 水资源生态环境价值评估

水是生态系统中物质循环和能量流动的介质，在调节气候以及净化环境等方面有着不可替代的作用。水对生态环境系统正常运转需求的满足程度与效用就是水资源的生态环境价值，具体包括推移泥沙、运输营养物质、净化环境，以及维持湿地、湖泊、河流等自然生态系统及其他人工生态系统的稳定和平衡[10]。

大顶子山航电枢纽水资源生态环境价值可以具体分为水产价值、净化价值和栖息地价值。

3.1 水产价值

大顶子山航电枢纽水产品资源丰富，包括鲤鱼等为主的鱼类，江虾等为主的甲壳类和以河蚌等为主的贝类。计算公式如式(7)所示：

V水产=W水产品·P水产品

(7)

式中：V水产为水产价值，元；W水产品为水产品产量，kg；P水产品为水产品价格，元/kg。

根据《2017年哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》等相关资料，其水产品产量为1.21亿kg，水产品价格为35元/kg，求得其2017年水产价值为42.35亿元。

3.2 净化价值

大顶子山航电枢纽建成蓄水后，沿岸水位有所提高，使得滩涂、沙滩、排污口和臭河道都被淹没，其上游的江水对哈尔滨的生活污水起到了溶解、淡化和分解作用。计算公式如式(8)所示：

V净化=(W氮元素污染物去除·P氮元素污染物处理+

W磷元素污染物去除·P磷元素污染物处理)·S

(8)

式中：V净化为净化价值，元；W氮元素污染物去除、W磷元素污染物去除分别为氮元素、磷元素化学污染物去除量，t/km2；P氮元素污染物处理、P磷元素污染物处理分别为单位质量氮元素、磷元素污染物处理成本，元/t；S为水体面积，km2。

根据《2017年哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》等相关资料，其氮元素化学污染物去除量为398 t/km2，磷元素化学污染物去除量为180 t/km2，单位质量氮元素污染物处理成本为1500元/t，单位质量磷元素污染物处理成本为2500元/t，水体面积为240 km2，求得其2017年净化价值为2.51亿元。

3.3 栖息地价值

根据相关研究，泛滥平原或者沼泽能提供的避难所或栖息地，每年产生一定的栖息地价值。计算公式如式(9)所示：

V栖息地=S·P栖息地效益

(9)

式中：V栖息地为栖息地价值，元；S为水体面积，km2；P栖息地效益为单位面积产生的栖息地效益，元/km2。

根据《2017年哈尔滨市国民经济和社会发展统计公报》等相关资料，其水体面积为55.68 km2，单位面积产生的栖息地效益为28.74万元/km2，求得其2017年栖息地价值为0.16亿元。

4 水资源生态经济系统服务价值评估

综上所述，对大顶子山航电枢纽2017年水资源生态系统服务价值进行评估，评估结果显示，水资源生态经济价值总计为94.51亿元。其中水资源经济价值为48.81亿元，水资源社会价值为0.68亿元，水资源生态环境价值为45.02亿元(见表1)。

表1 大顶子山航电枢纽2017年水资源生态系统服务价值评估

5 结论与建议

水资源生态经济系统服务价值评估需要从经济价值、社会价值和生态环境价值三个角度进行讨论，这三者是不可分割的整体，只有将三者统一衡量和研究，才能实现水资源利用的经济效益、社会效益和生态环境效益的统一，水资源的可持续开发利用才具有理论基础。

以大顶子山航电枢纽为例，对其进行水资源生态经济系统服务价值评估，水资源生态经济价值总计为94.51亿元。其中水资源经济价值为48.81亿元，占总价值的51.64%；水资源社会价值为0.68亿元，占总价值的0.72%；水资源生态环境价值为45.02亿元，占总价值的47.64%。

目前学术界对水资源生态经济价值研究已取得了一些进展，但仍存在一些待解决的问题，如难以实现水资源经济价值、社会价值、生态环境价值的统一度量等。近年来，美国著名生态学家Odum创立了能值价值理论，进一步解释为产品或劳务形成过程直接或间接投入应用的一种有效能总量就是其所具有的能值。如果将能值价值理论应用到水资源生态经济系统服务价值评估中，相信可以解决不同水资源价值间的统一度量问题。建议今后能将能值价值理论推广到松花江干流梯级航电枢纽工程的水资源生态经济系统服务价值评估中，为松花江干流的梯级调度提供合理依据。