河流功能区划及其价值评估

河流功能区划及其价值评估

 

河流是流域生态系统的重要组成部分,对河流生态系统服务功能的定量评估,有助于全面认识河流的价值,并且为合理利用水资源和科学管理整个流域提供决策依据。大汶河位于黄河下游右岸,山东省中部的泰山南麓,是黄河下游的最大支流,其服务功能和开发利用的状况将直接影响沿岸居民的生产、生活,对其功能进行评估有利于保护河流生态系统结构与功能的完整、科学合理地评估人类活动对河流生态系统的影响,使大汶河更好地为地方经济发展和区域生态环境服务。文章在借鉴国内外相关研究成果的基础上,结合基础数据资料的可获得性,对大汶河河流生态系统部分服务功能的经济价值进行定量评估,并得出相应结论,以期为开展河流生态系统服务功能价值评估研究的同行学者提供参考。   1研究区域与数据来源   1.1研究区域概况   大汶河又名汶水,简称汶河,是山东省名川之一,黄河下游的最大支流。大汶河主流起源于淄博市沂源县松固山南麓的沙崖子村,汇集泰山山脉以南、蒙山山脉以北诸水,由东向西流经莱芜、泰安、济宁的8个县(市、区),在东平县马口入东平湖,再由东平湖清河门出湖闸入黄河,主要支流有嬴汶、石汶、泮汶、柴汶、漕河和汇河。大汶河源头至入湖口全长208km,自然落差362m,总流域面积8536.5km2,其中,在泰安市境内流域面积6093.2km2。大汶河流域内包括淄博市、莱芜市、泰安市、济宁市、济南市等5个地级市,主要流域在泰安市。   1.2数据来源   利用《大汶河志》和相关地方部门(如旅游局、环保局、国土资源局、水利渔业局和河道管理局等)及中国价格信息网、中国水网和国家统计局的调查统计资料,收集大汶河流域水供给、水力发电、内陆航运、水产品生产、旅游等各类统计数据,对研究河段2010年的河流服务功能进行评估。   2河流生态系统服务功能类型划分   生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[1]。它不仅包括各类生态系统为人类所提供的食物、医药及其他工农业生产的原料,更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定[2]。对于不同类型的生态系统,生态系统服务功能具有不同的表现形式,对于生态系统服务的分类是评估或计算生态系统服务功能的基础[3]。   20世纪70年代以来,生态系统服务功能开始成为一个科学术语及生态学与生态经济学研究的分支。1977年,Westman提出了“自然的服务”概念及其价值评估问题,Costanza等人的研究将生态系统服务的价值评估研究推向生态经济学研究的前沿,并取得了显著进展。Costanza综合了国际上已经出版的用各种不同方法对生态系统服务价值的评估研究结果,将全球生物圈分为16个生态系统类型,并将生态系统服务分为17种类型,在世界上最先开展了对全球生物圈生态系统服务价值的估算,这是目前最有影响的对生态系统服务价值的研究结果。20世纪90年代末,国外有关生态系统服务的概念、生态效益的价值理论及评估方法等开始被引入国内[4]。一些学者参照Costanza等人的研究基础与方法对水生态系统的功能与效益进行了分析与评估[2,5]。文章参考借鉴国内外水生态系统服务功能的分类方法,根据水生态系统提供服务的特点,将河流生态系统服务功能划分为具有直接使用价值的产品生产功能和具有间接使用价值的生命支持系统功能两大类,其中,直接使用价值又包括直接实物价值和直接服务价值,具体包括水供给、水产品生产、水力发电、内陆航运、休闲娱乐、调蓄洪水、贮水、气候调节、河流输沙、净化环境、碳固定、提供生境等12项功能。   3大汶河河流生态系统服务功能价值评估   根据所研究河段的特点并且考虑数据的可获得性以及技术原因等,同时参考已有研究[6-9],文章仅对水供给、水产品生产、水力发电、休闲娱乐、调蓄洪水、贮水、河流输沙、净化环境、提供生境等9项功能进行评估。   3.1直接使用价值   1)水供给功能价值。水源地的水资源是全流域重要的淡水供给源,为全流域提供生活用水、农业灌溉用水和工业用水以及绿化用水等。河流水供给功能的评估可以利用市场价值法,其计算公式为ni=1ΣQi•Pi(i=1,2,3,...,n)式中,V1为水供给功能价值Qi为第i种用途的水量,Pi为第i种用途水的市场价格。大汶河流域的水资源主要用于农业灌溉和水力发电这两个用途。根据《大汶河志》,全流域水库拦蓄和引河扬水站提引水量共8.22亿m3,水电站正常年份发电量为140万度,农业灌溉的水费为0.356元/m3[10],根据山东省物价局、水利厅批复的水费价格,水力发电的水费为0.03元/度。由此计算可得,水供给功能价值为29267.40万元。   2)水产品生产功能价值。运用市场价值法计算水产品生产的经济价值,具体计算公式如下:V2=I2式中,V2为水产品生产功能价值,I2为水产业产值。研究河段的水产品生产主要是以大汶河为主要水源的东平湖水产养殖。根据东平县政府办公室提供的资料,2010年东平湖水产业产值为86400.00万元。   3)水力发电功能价值。河流的落差形成了丰富的势能,水力发电是该能量的有效转换形式。发电价值用市场价值法计算,计算公式为:V3=Qa•Pa式中,V3为水力发电价值,Qa为电站的年发电量,Pa为单位电的市场价格。根据《大汶河志》,大汶河流域内水电站主要是水库水电站和河道水电站两部分。水电站正常年份发电量为140万度,单位电的价格按居民用电电价0.55元/度计算[11],由此可得,大汶河水力发电功能价值为77.00万元。   4)休闲娱乐功能价值。运用市场价值法计算休闲娱乐的经济价值,具体计算公式如下:V4=I4式中,V4为休闲文化功能的经济价值,I4为流域已建水利风景区旅游直接获得的收入。研究河段的旅游价值主要体现在以河流为依托的东平湖景区。根据东平旅游局统计,2010年东平湖景区旅游年纯收入12700.00万元。#p#分页标题#e#   3.2间接使用价值   1)调蓄洪水功能价值。调蓄洪水功能包括两个方面:一方面,指河流湿地具有巨大的渗透能力和蓄水能力。由于湿地植物吸收、渗透降水,致使降水进入江河的时间滞后,入河水量减少,从而减少了洪水径流量,达到削减洪峰的目的。另一方面,在河流上兴建的水库也起到调节洪水、减少灾害的作用。运用机会成本法计算调蓄洪水的经济价值,具体计算公式如下:V5=S5式中,V5为调蓄洪水功能的价值,S5为可避免的经济损失。根据《大汶河志》,若出现标准洪水,受灾面积将达1307.1km2,受灾人口达171.26万人,经济损失可达33.27亿元。因此,大汶河调蓄洪水功能价值为332700.00万元。   2)贮水功能价值。河流除了为人类提供可用的水以外,还是一个天然的容器,起到存贮水源、补充和调节周围湿地径流及地下水水量的作用。这种功能类似于天然的湖泊,但是它的跨度和可供给范围远远大于湖泊,并减少了许多水库等贮水工程和引水工程的建设。贮水功能价值利用替代工程法进行计算,计算公式为:V6=Qb•Pb其中,V6为贮水价值,Qb为河段潜在的贮水量,Pb为这种潜在水量的获得成本(单位蓄水量的库容成本)。根据河流的特点,对供水功能的利用只是其服务功能的一部分,因此,应在保证其他功能正常的情况下进行评估。由国际大坝组织的生态用水不低于水资源总量的30%的理论可知,贮水量为多年平均河流年径流量的70%[6]。大汶河年均径流量为18.83亿m3,取其70%,则贮水量为13.18亿m3。单位贮水价值,取每建设一单位库容需投入的成本0.67元[12]。根据国家统计局的统计数据计算可知[13],2010年比1999年居民消费价格总水平上涨22%,由此推算,取单位蓄水量的库容成本0.82元,大汶河贮水功能价值为108076.00万元。   3)河流输沙功能价值。河流输沙是指河水运移泥沙、冲刷河床上的淤积物、疏通河道的作用。河流的输沙为河道进一步泄洪、排水提供了条件。采用替代成本法对其价值进行计量,输沙功能的价值计算公式为:V7=Qc•L式中,V7为河流输沙价值,Qc为河流年均输沙量,L为人工清理河道成本费用。据临汶水文站观测,大汶河年均流量39.2m3/s,年均输沙量196万t。采用替代成本法对其价值进行计量,人工清理河道成本费用3.1元/t[2]。同样,使用居民消费价格指数进行调整,可得大汶河人工清理河道费用为3.8元/t,则其河流输沙功能价值为744.80万元。   4)净化环境功能价值。河流生态系统能够通过稀释、吸附、过滤、扩散、氧化还原等一系列物理和生物化学反应来净化由径流带入河流的污染物,起到净化水质的作用。净化功能的价值公式为:V8=Qw•Pw式中,V8为净化功能价值,Qw表示净化能力下降而减少的污水处理量,Pw为污水处理厂处理单位成本的价格。根据泰安市环保局统计年报,2010年注入大汶河流域工业废水排放量3987.30万t,生活废水排放量9586.17万t。污水处理费标准为,工业污水处理费0.8元/m3,居民生活污水处理费0.7元/m3[14],据此可计算大汶河水质净化功能价值为9900.16万元。   5)提供生境功能价值。各种水体与湿地是地球上最重要的野生生物的栖息地或避难所。提供生境功能的价值公式为:V9=Ma•Sa式中,V9为提供生境功能价值,Ma为单位面积土地的效益价值,Sa为提供生境的面积。根据Costanza等人的研究成果,沼泽或泛滥平原提供栖息地或避难所这一服务功能的年生态效益为439美元/hm2[15],根据世界银行的统计数据计算可知,2010年比1997年美国消费物价指数上涨了31.08%[16],由此得知,提供生境的年生态效益为575美元/hm2,折合人民币3892.98元/hm2(以100美元兑换人民币677.04元计算),根据《大汶河志》,大汶河水域4782.19hm2,可得出河段提供生境价值为1861.70万元。   4结论   研究结果表明,2010年大汶河河流生态系统服务功能直接使用价值为128444.40万元,间接使用价值为453282.66万元,间接使用价值是直接使用价值的3.5倍,总价值为581727.06万元,相当于2010年泰安市国内生产总值的2.91%。在对大汶河河流生态系统服务功能价值评估中,调蓄洪水功能的经济价值最大,占总经济价值的57.19%,水力发电功能的经济价值最小,只占总经济价值的0.01%(见表1)。各项服务功能价值量由高到低排序为调蓄洪水、贮水、水产品生产、水供给、休闲娱乐、净化环境、提供生境、河流输沙、水力发电,这说明大汶河河流生态系统在调节洪水、减少和防御洪涝灾害、保护社会和经济发展等方面具有极其重要的作用。   另外,由于数据的不可获得性及方法不成熟等原因,这里对于气候调节、碳固定等功能未作评估,导致评估结果可能偏小,在应用本研究的结果时应予以考虑。对河流生态系统服务功能进行评估的最终目的,是预测河流生态系统发生某种改变时,它为人类提供的各种服务功能将会发生怎样的变化,从而为河流的开发和利用政策的制定提供科学依据[17]。因此,对大汶河河流生态系统服务功能的评估将为大汶河的开发利用及其管理提供参考和比较的依据,为实现河流可持续利用提供科学保证。