劉少博 陳南祥 都仕龍 楊柳 常全根

摘要：丹江口水庫作為南水北調(diào)中線工程水源地，戰(zhàn)略地位十分突出。為了控制丹江口庫區(qū)及上游水土流失，確保南水北調(diào)中線工程充分發(fā)揮效益，已經(jīng)在該區(qū)域?qū)嵤┝藘善谒帘３止こ?。基于生態(tài)服務價值原理和當?shù)貙嶋H，構(gòu)建了適合該區(qū)域的水土保持生態(tài)服務價值評價體系，并對丹江口庫區(qū)及上游水土保持生態(tài)服務價值進行評價。結(jié)果表明：該工程在全部發(fā)揮效益后每年所產(chǎn)生的生態(tài)服務價值約為543.561億元，是其年成本的130.51倍，可見其生態(tài)經(jīng)濟效益非常顯著。在各項效益中，水圈效益尤其是水污染防治價值最為突出，是該工程生態(tài)服務價值的最主要體現(xiàn)，這和該工程的實施目標是一致的。

關(guān)鍵詞：水土保持；生態(tài)服務；價值評價；丹江口水庫；南水北調(diào)

中圖分類號：S157.1 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.02.018

生態(tài)服務價值是指生態(tài)系統(tǒng)通過各種途徑向人類社會提供物質(zhì)、能量以及服務的價值川。近年來，隨著公眾環(huán)保意識的增強，人們對生態(tài)環(huán)境方面的關(guān)注度越來越高，生態(tài)服務價值評價逐漸成為國內(nèi)外生態(tài)學研究熱點之一。Daily G.C.[1]系統(tǒng)研究了生態(tài)系統(tǒng)服務的各個方面，并指出社會系統(tǒng)依賴于自然生態(tài)系統(tǒng)；Constanza R.等[2]應用生態(tài)系統(tǒng)服務價值理論對全球生物圈的生態(tài)服務價值進行了估算；謝高地等[3]在國外學者研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實際得出了新的生態(tài)系統(tǒng)服務評估單價體系；余新曉等[4]綜合多門基礎(chǔ)學科，提出了水土保持生態(tài)服務價值的概念，系統(tǒng)地揭示了水土保持對經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境等多方面的深刻影響。然而目前這些研究多是從方法概念以及大的區(qū)域范圍人手，研究結(jié)果誤差較大，代表性不強，且對實際生產(chǎn)的指導作用不夠，難以為政府決策提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

南水北調(diào)工程是我國解決北方水資源匱乏問題、優(yōu)化水資源配置的重要舉措。丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程水源地，承擔著向京津冀等地區(qū)年供水95億m3的重要任務，戰(zhàn)略地位十分顯著。為了控制水土流失所造成的面源污染對丹江口水庫水質(zhì)的影響，確保南水北調(diào)中線工程充分發(fā)揮效益，我國分別于2007年和2011年啟動了丹江口庫區(qū)及上游水土保持治理（簡稱“丹治”工程）一期（2007-2010年）及二期工程（2011-2015年）。本文基于生態(tài)服務價值評價方法，對這兩期“丹治”工程生態(tài)效益進行定量分析評價。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

丹江口庫區(qū)及上游地區(qū)是南水北調(diào)中線工程水源區(qū)，區(qū)域總面積952萬hm2，地形以山地和丘陵為主，社會經(jīng)濟發(fā)展水平較低。該區(qū)域主要屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，多年平均氣溫為13.8℃，年均降水量為873mm。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所需數(shù)據(jù)主要有3部分：①丹江口庫區(qū)及上游基礎(chǔ)生態(tài)數(shù)據(jù)，主要來源于研究區(qū)兩期“丹治”工程項目規(guī)劃以及工程已完工部分竣工驗收表，部分數(shù)據(jù)來源于項目實施區(qū)水保監(jiān)測站；②丹江口庫區(qū)及上游水土保持生態(tài)服務價值評價體系基礎(chǔ)參數(shù)，主要來源于相關(guān)科研院所以及有關(guān)專家學者所公開的科研成果；③丹江口庫區(qū)及上游水土保持生態(tài)服務價值評價社會公共數(shù)據(jù)，來源于研究區(qū)實地調(diào)查、有關(guān)區(qū)域的統(tǒng)計年鑒以及相似地區(qū)有關(guān)研究。

1.3 生態(tài)服務價值評價體系

科學合理的生態(tài)服務價值評價體系的建立是進行丹江口庫區(qū)及上游水土保持生態(tài)服務價值評價的前提。本文根據(jù)謝高地等[3]、余新曉等[4]、康玲玲等[5]的研究成果和丹江口庫區(qū)及上游實際，提出既適合庫區(qū)自然及社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，又能夠突出水保工程特征的生態(tài)系統(tǒng)服務價值動態(tài)評估體系（見表1）。

1.4 生態(tài)服務價值評價方法

從表1可知，“丹治”工程生態(tài)系統(tǒng)的服務價值按其表現(xiàn)形式可以分為水圈效益、土圈效益及大氣圈效益三大效益，具體又可分為涵養(yǎng)水源價值、防洪價值、水污染防治價值、儲存土中營養(yǎng)成分價值、減少水庫泥沙淤積價值、保護土地資源價值、固碳供氧價值以及凈化空氣價值等8種具體價值。

由于生態(tài)系統(tǒng)只有一部分服務功能可以通過市場交換實現(xiàn)其價值，大部分服務功能無法通過市場進行交換，沒有市場價格，也就不能直接評估其價值，因此本文從正面或反面尋求與生態(tài)系統(tǒng)某種服務功能效果相同、可以計算出市場價格的事物，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)（見表2），以其實施成本或折算后的效益作為“丹治”工程水土保持生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值。

1.4.1 水圈效益

研究區(qū)水土保持措施的水圈效益主要體現(xiàn)在非汛期涵養(yǎng)水源、汛期防洪以及凈化水質(zhì)3個方面。

（1）涵養(yǎng)水源價值。水土保持措施可以有效攔蓄降水，促進地表水入滲形成地下徑流，從而達到涵養(yǎng)水源、補充地下水的效果。就丹江口上游及庫區(qū)而言，一方面隨著地表及地下水位的上升，降低了當?shù)厝∷杀荆硪环矫嬖搮^(qū)域所涵養(yǎng)水源量的提高保證了受水區(qū)（河南、河北、天津、北京）的供水安全。

由于南水北調(diào)中線工程的主要任務是向北方受水區(qū)城市供水，因此本文暫不考慮當?shù)厝∷杀镜慕档托б?。利用市場價值法，針對所涵養(yǎng)水源在受水區(qū)的價值進行估算，計算公式為：式中：Vh為“丹治”工程涵養(yǎng)水源的價值；Wh為“丹治”工程涵養(yǎng)的水源量（參照《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持規(guī)劃》和《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持“十二五”規(guī)劃》，取最小值6億m3）；θi為北調(diào)水在受水區(qū)4?。ㄊ校┑姆峙浔壤籞hi為北調(diào)水在受水區(qū)4?。ㄊ校┑膯蝺r。

（2）防洪價值。水土保持防洪效益的發(fā)揮主要通過工程措施、林草措施等地面攔蓄和林冠截留實現(xiàn)?？盗崃岬萚5]認為，水保措施對不同強度洪水的攔蓄效果不同，低強度洪水時水保措施削峰作用明顯，大強度洪水時水保措施削峰作用不明顯。謝高地等[3]、余新曉[4]等在水保措施防洪價值估算方面多采用影子工程法，將水保工程防洪價值用攔蓄等量水所修建的水庫造價來表示。然而水庫的使用并不是一次性的，不同等級水庫有不同的設(shè)計使用年限[10]。

本文基于影子工程法及我國水利行業(yè)標準（SL191-2008）中小型水庫最低設(shè)計使用年限的規(guī)定，得到“丹治”工程防洪價值年效益評估模型：

Vf=30-1（Wgf+Wlf）Zf （2）式中：Vf為工程防洪價值；Wgf為工程措施地面截留降水量；Wlf為林草措施截留降水量；Zf為該區(qū)域單位庫容水庫造價；30為我國中小型水庫最低設(shè)計使用年限[10]。其中：

Wgf=Wh，Wlf=JSl （3）式中：J為單位面積林冠截留量；S1為“丹治”工程造林面積。

（3）凈化水質(zhì)價值。水土保持凈化水質(zhì)的價值主要通過對非點源污染的控制來實現(xiàn)。非點源污染指大氣、地面或土壤中的污染物質(zhì)在降水淋溶和沖刷下隨徑流、泥沙進入地表水體和地下含水層而引起的污染，與水土流失有密切關(guān)系。我國學者相關(guān)研究表明，土中營養(yǎng)成分隨著泥沙遷移而流失，在一些地區(qū)其流失比例甚至高達95%[8]。

就丹江口庫區(qū)而言，水庫水質(zhì)雖然整體上符合國家地表水Ⅱ類標準，能基本滿足南水北調(diào)功能要求，但是庫區(qū)部分庫灣土壤侵蝕嚴重，大量岸上營養(yǎng)物質(zhì)隨水土流失進入庫區(qū)，引起庫區(qū)局部營養(yǎng)元素富集。

本文參考閆峰陵等[8]的研究成果，利用恢復和防護費用法，通過計算“丹治”工程所減少的氮、磷流失總量，將其換算為污染物去除投資額來反映“丹治”工程凈化水質(zhì)價值。其評估模型表達式為式中：Vw為凈化水質(zhì)價值；Wd為泥沙減少量；ηn為泥沙中所含第n種元素的比例；Fn為污水處理中去除第n種元素的成本。

1.4.2 土圈效益

研究區(qū)水土保持措施的土圈效益主要體現(xiàn)在儲存營養(yǎng)成分價值、保持土壤價值和減少泥沙淤積價值3個方面。

（1）儲存營養(yǎng)成分價值。水土流失是造成土壤中營養(yǎng)成分流失的主要原因，水土保持儲存營養(yǎng)成分價值是土圈效益的重要體現(xiàn)。土壤中的營養(yǎng)成分主要為無機物N、P、K以及有機物。對“丹治”工程儲存無機物N、P、K的價值估算主要利用市場價值法，通過對工程所減少的N、P、K等營養(yǎng)元素流失量轉(zhuǎn)化為在原有土壤侵蝕程度的情況下，為維持該地區(qū)土地同樣水平的N、P、K量所需施相應種類化肥的投資進行評估。其評估模型表達式為式中：Vcw為儲存營養(yǎng)成分價值；Rn為某種元素的折算系數(shù)；Dn為某種元素所折算成的化肥單價。

假定為了維持庫區(qū)土壤中原有的有機物含量水平，需施用大量有機肥，利用市場價值法，將“丹治”工程所保持的有機物轉(zhuǎn)化為所用有機肥，然后再按照有機肥的價格進行估算。其評估模型表達式為

Vcy=WdηyRyDy （6）式中：Vcy為儲存有機物價值；ηy為土壤中所含有機物的比例；Ry為有機物的折算系數(shù)；Dy為有機肥的單價。

（2）保持土壤的價值。利用機會成本法，將“丹治”工程所保持的土壤量轉(zhuǎn)化為耕地、林地、草地面積，再對這部分土地所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行估算。其評估模型表達式為式中：Vb為保持土壤價值；Ri為庫區(qū)第i種土地年平均收益；αi為第i種土地所占比例；h為庫區(qū)土層平均厚度；ρ為庫區(qū)土壤平均密度。

（3）減少泥沙淤積價值。根據(jù)國內(nèi)已有的研究成果[4]，我國主要流域的泥沙運動有一定的規(guī)律性，即土壤侵蝕流失的泥沙中約有24%會在水系中淤積。本文利用恢復和防護費用法，對這部分泥沙清淤成本進行估算，就是“丹治”工程所減少泥沙淤積價值。其評估模型表達式為

Vj=0.24WdFq（8）式中：Vj為減少泥沙淤積價值；Fq為水庫清淤單價。

1.4.3 大氣圈效益

研究區(qū)水土保持措施的大氣圈效益主要體現(xiàn)在固碳供氧價值和大氣凈化價值兩個方面[11]。

（1）固碳供氧價值?！暗ぶ巍惫こ坦烫脊┭鮾r值主要體現(xiàn)在水保植物通過光合作用以CO2和水為主要原料，將碳元素固定在植物體內(nèi)，同時釋放可以維持生物生命的O2。

本文對“丹治”工程固碳供氧價值的評估主要依靠市場價值法，用CO2的碳匯交易價值和Oz的市場價值來體現(xiàn)。其評估模型表達式為

Vg=S1roFo+S1rcFc （9）式中：Vg為固碳供氧價值；S1為水保植物種植面積；ro為水保植物釋放O2效率；Fo為O2單價；rc為水保植物吸收CO2效率；Fc為CO2的國際碳匯交易價格。

（2）凈化空氣價值。水保工程凈化空氣價值主要是通過水保植物吸收空氣中的SO2、氟化物以及吸附粉塵和消除噪音污染等來體現(xiàn)的。具體到“丹治”工程，丹江口庫區(qū)距城市居民聚集區(qū)較遠，消除噪音污染價值并不明顯，其凈化空氣方面的生態(tài)服務價值主要采用恢復和防護費用法對其針對大氣污染物處理價值進行評估。其評估模型表達式為式中：Vi為去除大氣污染價值；rji為水保植物對第i種有害物質(zhì)的吸收效率；Fji為去除有害物質(zhì)成本。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)服務價值整體評價

根據(jù)表2及式（1）～式（10），對“丹治”工程進行生態(tài)服務價值評價，結(jié)果見表3。

從表3可知，丹江口庫區(qū)及上游水土保持工程在全部發(fā)揮效益后每年所產(chǎn)生的生態(tài)服務價值約為543.561億元，單位面積水土保持價值為0.58元/m2，是全國平均水平0.18元/m2[11]的3.22倍。從《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持規(guī)劃》和《丹江口庫區(qū)及上游水污染防治和水土保持“十二五”規(guī)劃》可知，整個“丹治”工程實施10a間在水土保持方面總投資為59.495億元。根據(jù)《水利建設(shè)項目經(jīng)濟評價規(guī)范》（SL72-2013）社會資本年均收益率即費用利率取7%，可算得“丹治”工程水土保持生態(tài)建設(shè)每年所產(chǎn)生的成本為4.165億元，“丹治”工程水土保持項目全部發(fā)揮效益后每年所產(chǎn)生的生態(tài)服務功能價值為其年成本的130.51倍?？梢姟暗ぶ巍惫こ趟帘３猪椖可鷳B(tài)經(jīng)濟效益非常顯著。

分析其成功經(jīng)驗，一是該工程將庫區(qū)水土保持工作同地方經(jīng)濟社會發(fā)展和人民群眾致富緊密結(jié)合，人民群眾和地方政府參與積極性高。“丹治”工程把具體水保措施和項目區(qū)當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、土地綜合利用相結(jié)合，通過大力發(fā)展水土保持經(jīng)濟林果產(chǎn)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等措施，促進群眾脫貧致富，同時對項目區(qū)河流、公路、土地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村莊等同步規(guī)劃、同步治理。實現(xiàn)了中央政府要生態(tài)文明建設(shè)、地方政府要經(jīng)濟社會發(fā)展、人民群眾要發(fā)家致富多方共贏的目標，極大地促進了地方政府和人民群眾參與丹江口庫區(qū)及上游水土保持建設(shè)的熱情。二是前期工作做得扎實，治理措施針對性強。兩期“丹治”工程實施前都進行了大量前期準備工作，進行細致的實地勘察，使“丹治”工程中具體水保措施可以有的放矢，針對性更強?！暗ぶ巍惫こ谈鶕?jù)項目區(qū)自然和經(jīng)濟特點，將整個治理區(qū)域劃分為水源地安全保障區(qū)、水質(zhì)影響控制區(qū)和水源涵養(yǎng)生態(tài)建設(shè)區(qū)，每個區(qū)域水保措施治理的重點都不一樣，如在距庫區(qū)較近的水源地安全保障區(qū)，通過種植大量水生植物以及建設(shè)生態(tài)隔離帶等措施凈化水質(zhì)、攔截入庫泥沙；在距庫區(qū)距離適中的水質(zhì)影響控制區(qū)，進行坡耕地改造，從而達到減少面源污染的目的；在距庫區(qū)較遠的水源涵養(yǎng)生態(tài)建設(shè)區(qū)，通過在荒山荒坡大面積植樹造林和封禁治理相結(jié)合的方式，固土保水，涵養(yǎng)水源。

2.2 生態(tài)服務價值分類評價

對“丹治”工程生態(tài)服務價值進行分類效益評價，發(fā)現(xiàn)其水圈效益最顯著，為433.410億元，占總效益的79.74%；其次為土圈效益，為71.722億元，占總效益的13.19%；大氣圈效益最小，為38.429億元，占總效益的7.07%。

“丹治”工程項目區(qū)即南水北調(diào)中線工程水源區(qū)，治理庫區(qū)面源污染是頭等大事，因此“丹治”工程的生態(tài)服務價值很大部分表現(xiàn)為水圈效益，尤其是水污染防治價值最為突出。這和“丹治”工程的總目標“保證丹江口庫區(qū)水質(zhì)長期穩(wěn)定達到國家地表水11類標準，同時減少治理區(qū)的平均侵蝕模數(shù)”的要求是一致的。

2.3 生態(tài)服務價值分區(qū)評價

從各省情況來看，陜西、河南及湖北3省“丹治”工程水保措施生態(tài)服務價值分別為227.825億、94.020億、221.716億元；3省均為水圈效益最顯著，分別為174.233億、77.393億、181.784億元，分別占總效益的76.48%、82.32%、81.99%；3省土圈效益均排第2位，大氣圈效益均排第3位。

從總量上來看，3省中陜西省“丹治”水保項目年生態(tài)服務價值最高，湖北省第2，河南省第3。綜合考慮各省“丹治”工程水保措施投資，陜西省總投資38.656億元，年投資效益比為1：84；湖北省總投資13.710億元，年投資效益比為1：231；河南省總投資7.128億元，年投資效益比為1：188?？梢?，水保措施生態(tài)服務價值與水保工程量有一定關(guān)系，然而并不一定是正比關(guān)系。

具體原因上文中已提及，“丹治”工程水保措施的主要目標是減少庫區(qū)面源污染，確保庫區(qū)水質(zhì)長期穩(wěn)定達到國家地表水n類標準?！暗ぶ巍惫こ谈鶕?jù)項目區(qū)各地自然和經(jīng)濟特點，將整個治理區(qū)域劃分為3個子區(qū)域，每個區(qū)域水保措施治理的重點都不一樣。丹江口庫區(qū)主要位于河南省和湖北省，因此丹江口水庫的水源地安全保障區(qū)和水質(zhì)影響控制區(qū)大部分位于這兩個省，水圈效益在其總效益中所占比例較大。陜西省距中心庫區(qū)較遠，因此其水圈效益在該省總效益中所占比例小于以保證庫區(qū)水質(zhì)安全和治理面源污染為目標的河南、湖北兩省，這在很大程度上拉低了該省“丹治”水保項目的年生態(tài)服務價值。

3 結(jié)語

（1）研究表明，丹江口庫區(qū)及上游水土保持工程在全部發(fā)揮效益后每年所產(chǎn)生的生態(tài)服務價值為543.561億元，約為其年成本的130.51倍，可見“丹治”工程水土保持項目生態(tài)經(jīng)濟效益非常顯著。

（2）在各類效益中水圈效益尤其是水污染防治價值最大，土圈效益次之，大氣圈效益最小。這和“丹治”工程水土保持項目總目標是一致的。

（3）水土保持是一項各區(qū)域聯(lián)動的綜合性公益工程，相同的水保措施在項目區(qū)不同區(qū)域?qū)嵤?、在不同尺度上以及用不同方法評定，其效益都是不同的，因此不能簡單地以投入產(chǎn)出比去衡量其實際效益。

（4）“丹治”工程在控制丹江口庫區(qū)及上游點源與面源污染方面，將水污染防治與水土保持的工程與管理措施相融合，開創(chuàng)了我國水源地治理的新模式，是我國流域水環(huán)境治理和水土保持及經(jīng)濟建設(shè)相結(jié)合的新成果。然而前兩期“丹治”工程也暴露出一些問題，需要“丹治”三期及后續(xù)工程關(guān)注和解決：一是缺乏建后管護長效機制，部分已治理的區(qū)域投資費用欠缺，重建輕管現(xiàn)象普遍，工程效益不能完全發(fā)揮；二是部分地區(qū)治理標準不高，建議后期工程按照建設(shè)生態(tài)清潔型小流域模式重點開展治理，進一步提高水源區(qū)水土保持治理效果；三是相關(guān)生態(tài)補償政策不完善，建議水源區(qū)水土保持生態(tài)補償政策能和“丹治”三期規(guī)劃同時落地，同時生效，確保水源區(qū)經(jīng)濟社會和生態(tài)環(huán)境保持長期穩(wěn)定，確保南水北調(diào)中線工程能長期穩(wěn)定運行。

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