黄河上游水库生态服务功能及生态经济价值研究

寇晓梅，牛 乐，赵 鸿

（中国电建集团西北勘测设计院有限公司，西安 710065）

黄河上游是我国能源发展规划的十三大水电基地之一，龙羊峡至青铜峡河段长918km，已建成梯级电站22座，其中库容大于1亿m3的有8座。 按照河段的资源环境特点、 经济社会发展与治理开发保护的要求，梯级电站通过联调，实现了为电网供电、沿河省区灌溉供水、沿河城市村庄防洪、河道防凌及生态用水等多重功能， 为区域经济社会健康持续发展做出了巨大贡献。

梯级水库是在河流上通过人工筑坝形成的半自然半人工的多个水体， 其改变了天然河流的形态和水文泥沙特征， 由此对生态环境产生了直接或间接影响，例如对植被淹没、鱼类阻隔、气候变化、土地浸没等，其中生态类影响是长期的，不可逆的。目前，随着碳达峰、 碳中和国家战略的提出和生态文明建设的不断加强， 水电作为优质的可再生能源仍然发挥着重要作用，作为人工型湿地，水库在发挥生态系统服务功能和经济价值方面作用突出， 主要体现在生产与供给功能、环境调节功能、休闲娱乐功能等方面。

黄河上游梯级水库群自20世纪50年代建设，至今已有60余年， 人工构建的湿地生态系统已基本稳定。 本文利用对黄河上游梯级电站建设对环境影响后评价等有关工作成果， 从水库形成的水面及库周人工湿地产生的正效应角度， 对梯级水库群的生态服务功能和经济价值进行量化评估， 旨在为持续推进水库可持续利用，发挥水库生态功能与作用，实现黄河上游流域生态保护与经济社会协调发展提供参考与借鉴。

1 研究区概况

1.1 环境特征

黄河上游龙羊峡至青铜峡河段是中国开发治理黄河、最早实施梯级开发的河段之一。 黄河出龙羊峡后自西向东， 形成峡川相间的地貌特征，刘家峡以上河段为青藏高原，刘家峡至青铜峡段为青藏高原和黄土高原过渡地带。龙羊峡至青铜峡河段长918km， 天然落差1324m，比降0.69%，区间较大支流有隆务河、大夏河、洮河、湟水河、祖厉河、清水河等。 刘家峡以上植被良好，水土流失轻微，河流含沙量小， 刘家峡以下植被条件差，水土流失较为严重，河流含沙量增大。 青铜峡坝址以上控制流域面积27.5万km2，年径流量334亿m3， 分别占黄河流域总量的36%，58%，河段水力资源丰富，是我国重要的水电基地。

1.2 梯级格局

龙羊峡至青铜峡河段由于径流稳定、水力资源集中，被誉为水电开发的“富矿区”。 经过多次规划、优化调整，共布置了25个梯级，利用水头约1217m，总装机容量17012MW，年均发电量717亿kW·h。从20世纪50年代中期国家批准建设刘家峡、盐锅峡和青铜峡以来，目前已建成大中型梯级22座，装机容量15106MW，年均发电量504亿kW·h。 河段已形成以龙羊峡为龙头的水库群，龙羊峡、刘家峡两库联合调节，梯级联合运行的格局，在向西北电网提供强大电能并担负全网调峰、调频任务的同时，还承担着黄河干流防洪、防凌，沿黄灌溉、供水、生态用水等综合利用的任务。各梯级电站的基本特征如表1。

表1 黄河上游龙羊峡至青铜峡河段水电梯级基本特征

1.3 依托水电站设立的保护地

已建的22座梯级水库总长度575km，形成水域面积约753km2，包括库面湖泊及库尾沼泽湿地。 水库形成后改变了原河道的天然形态， 河段水沙特性发生明显变化， 人工湿地特征明显， 库区生物多样性增加，河段自然景观趋于丰富。 由此，依托河段水库及工程，不同部门设立了多个类型的保护地（如表2），这些保护地极大丰富了区域生态资源， 改善了生态环境质量，发挥了重要的生态功能和价值。

表2 依托已建水库设立的生态保护地

2 研究方法

根据黄河上游梯级水库生态系统特点、结构特征、生态过程和利用情况， 并参考国内外水生态系统及湿地生态系统服务功能分类方法， 把黄河上游梯级水库生态系统服务功能划分为生产与供给、 环境调节和休闲娱乐3大类。其中，生产与供给功能包括发电、灌溉与供水2个子功能；环境调节功能包括涵养水源、调蓄洪水、水质净化、防治凌汛、调节气候及维护生物多样性等6个子功能； 休闲娱乐功能主要是旅游休闲文化功能。生产与供给及休闲娱乐属直接使用价值，可按照或参考市场价值进行估算； 环境调节功能价值属间接使用价值，可采用影子工程法或参照相关成果估算。

3 梯级水库生态服务功能及生态经济价值估算

3.1 直接使用价值估算

3.1.1 发电

黄河上游水电梯级开发的主要任务是发电，特别是所形成的具有极大调节能力的梯级电站群，向西北电网提供了强大电能，并担负着全网调峰、调频的重任，当前随着能源结构的调整，水电还将在协同多种新能源互补互济， 提高能源综合利用效率方面发挥重要作用。对各梯级的年均发电量进行统计，按照平均上网电价0.25元/kW·h进行计算，得出各梯级发电的年价值量为126亿元。

3.1.2 灌溉与供水

黄河上游沿黄工农业用水及城镇生活由黄河取水，经龙羊峡、刘家峡调节运用后，用水保证率大大提高，灌区面积增加明显。 黄河上游主要灌区位于兰州以下，通过联合调度，每年可为甘肃、宁夏、内蒙3省春灌补水8亿m3， 灌溉保证率由原来的65%提高到85%，灌溉面积由66.67万hm2增加到106.67万hm2，粮食年均增产150万t； 兰州以上利用水库新建灌溉面积约2.67万hm2，粮食年产10万t。 每公斤粮食按2元计算，得出灌溉的年价值量为32亿元。

通过黄河上游联合调度为中下游区域增加有效供水7.2亿m3， 按照居民平均供水价格1.6元/m3计，得出供水的年价值量为11.5亿元。

3.1.3 休闲旅游

水库建成后，依托高原水库的独特景观，并结合库周环境资源优势建立了数个风景名胜区、森林公园等，其中以李家峡、刘家峡、青铜峡为代表， 成为青藏高原、 沿黄区域重要的、独特的旅游休闲文化功能的载体。由于缺少相关的旅游统计数据， 本次对黄河上游主要的几处湿地生态旅游相关数据进行匡算，各景区年旅游人数约100万，直接产生的价值量约2.5亿元， 此外因旅游所带动的住宿、交通、旅游产品等的间接价值更加可观。

3.2 间接使用价值估算

3.2.1 涵养水源

水源涵养的价值按照影子工程法来计算。该方法是以人工建造一个工程来替代生态功能或原来被破坏的生态功能的费用。黄河上游梯级电站基本在2010年以前建成，按照建设1m3库容投入成本0.67元， 梯级水库蓄水量作为水源涵养的有效库容（336亿m3）进行估算，各梯级水源涵养功能的年价值量为225亿元。

3.2.2 调蓄洪水

水库调洪的价值按照影子工程法来计算。 该方法是利用水库的调蓄洪水能力，即防洪库容与单位储水价值的乘积来计算。黄河上游梯级水库防洪库容68亿m3，单位储水价值参照库容成本0.67元/m3计， 梯级调蓄洪水功能年价值量为45.6亿元。

3.2.3 水质净化

水质净化的价值按照影子工程法计算水库的污染净化价值， 考虑进入水库的污染物没有使水体整体功能退化，可认为是水体净化的功能。根据黄河上游国控断面水质监测成果，目前水环境质量达标，各梯级发挥着污染净化的功能。 按照河段干流接纳排放污水总量3.5亿m3（其中生活污水2.3亿m3，工业废水1.2亿m3），以及单位污水处理的价格（生活污水0.5元/t，工业废水2元/t）进行估算，各梯级水库净化水质的年价值量为3.6亿元。

3.2.4 防治凌汛

凌汛灾害是黄河上游宁蒙河段特有的自然地理环境产生的特殊灾害现象， 通过控制刘家峡水库凌汛期下泄流量的方式， 能有效地防止解冻期冰坝形成或减轻其危害的程度。 防治冰凌的价值按照影子工程法计算， 即避免或减小凌灾造成的损失就是产生的生态价值， 根据有关治理黄河防洪效益分析的成果， 估算梯级联合调度对宁蒙河段防治凌汛灾害的年价值量为15亿元。

3.2.5 调节气候

“水库效应”在库周范围增加降雨、湿度、调节气温等方面有一定作用，也与水库所处环境关系密切，水库的作用较难准确估计，参照Constanza 等人的研究成果，水库水面单位面积气候调节功能价值为407元/hm2，估算各梯级调节气候的年价值量为0.3亿元。

3.2.6 维护生物多样性

水库水面和湿地为鸟类及其他野生生物提供了避难所和栖息地， 对维持生物多样性起着重要作用。由水库周围生物的栖息地的具体情况较难定量，参考Constanza 等人的研究成果，沼泽或泛滥平原提供栖息地或避难所服务功能的生态效益为2835元/hm2，估算各梯级水库维护生物多样性的年价值量为2.2亿元。

3.3 水库生态服务功能及经济价值结果分析

根据上述计算，得出黄河上游梯级水库生态服务功能的各指标价值量，如表3。梯级水库每年所提供的生态服务功能总价值464亿元， 其中直接价值172 亿元，间接价值292亿元。 在各类生态服务功能价值中，生产供给功能价值量169.5亿元， 环境调节功能价值量291.7亿元，休闲娱乐功能价值量2.5亿元。从各指标看，发电及涵养水源的价值量占绝对优势，约75.7%；发电量与装机规模密切，其中龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡、刘家峡等6个梯级产生的价值量占总量的70%；涵养水源主要与水库规模密切，龙羊峡和刘家峡2个梯级规模巨大， 其价值量占总量的86%，在河段中生态经济价值的贡献比例较高。

表3 黄河上游梯级水库生态服务功能及生态价值汇总

4 结语

（1）本文参照国内外生态功能服务评价方法及有关数据资料， 对黄河上游梯级水库生态系统服务功能产生的正效益做了生态经济价值评估，结果表明，已建梯级年产生的生态服务功能总价值约464亿元，其中间接利用价值约占62.91%， 直接利用价值约占37.09%。 平均单位水库面积的价值量为61.61元/m2，平均单位库容的价值量为1.38元/m3， 与国内有关估算成果水平基本相当。黄河上游已建22座梯级，其中龙羊峡、刘家峡因为水库规模大，其生态服务功能价值贡献量较大。通过本次生态价值的分析，有助于更加客观和全面的认识水库生态系统的价值， 对进一步合理、充分、全面利用水库的价值，促进科学管理梯级水库的综合利用功能提供一定的借鉴。

（2）目前，由于对水库生态服务功能和生态经济价值的估算并没有统一的计算标准， 而且生态价值涉及的因素较多，关系复杂，并不能考虑全面并且定量化，同时因为数据资料有限，本次仅从有限的角度对水库的生态服务功能进行了初步探讨， 而对其他很多相关的、间接的效益，例如配合多能互补、防洪防凌减灾、提高水资源利用率、文化旅游科研等的多方面价值未能考虑全面；此外，本次只对水库的年均价值量进行了估算，未考虑动态因素，不能全面反应实际情况，今后还有更多的工作需要深入研究。希望本文能够为推进黄河上游流域梯级工程生态保护和高质量发展提供一些研究思路。