河道生態(tài)基流價(jià)值研究進(jìn)展

李懷恩,岳思羽,2,趙 宇

(1.西安理工大學(xué)西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,陜西西安 710048; 2.陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,陜西漢中 723001)

河道生態(tài)基流價(jià)值研究進(jìn)展

李懷恩1,岳思羽1,2,趙 宇1

(1.西安理工大學(xué)西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,陜西西安 710048; 2.陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,陜西漢中 723001)

分別從水資源價(jià)值、水生態(tài)環(huán)境價(jià)值與生態(tài)基流價(jià)值以及保障補(bǔ)償?shù)确矫?評(píng)述了國內(nèi)外河道生態(tài)基流的研究進(jìn)展與存在問題。認(rèn)為應(yīng)將河道生態(tài)基流價(jià)值的定量計(jì)算和保障補(bǔ)償作為后續(xù)研究的重點(diǎn),以便為缺水地區(qū)生態(tài)基流長效保障機(jī)制的建立與枯水期有限水資源的科學(xué)管理等提供理論支撐與科學(xué)依據(jù)。

生態(tài)基流;價(jià)值;保障補(bǔ)償;河道

我國是世界上最缺水的國家之一,人均水資源擁有量僅為世界平均水平的1/4[1]。我國水資源不僅總量缺乏,還具有以下特點(diǎn):①時(shí)間分布不均勻;②空間分布南北差異較大,南方水多、北方水少;③水資源分布與需求極端不一致[2-3]。這些特點(diǎn)造成我國北方地區(qū)主要為資源型缺水[4]。

隨著社會(huì)的發(fā)展,我國北方地區(qū)的水資源開發(fā)利用程度不斷提高。根據(jù)中國工程院的研究[5],海河流域水資源利用率已近90%,黃河近67%,淮河為59%,整個(gè)北方地區(qū)的水資源利用率平均已經(jīng)接近50%。與此同時(shí),這些地區(qū)相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,如黃、淮、海、遼四大流域的水污染問題十分突出,江河斷流、湖泊萎縮、水生物種減少、生態(tài)環(huán)境退化等問題日益明顯,淡水生態(tài)系統(tǒng)功能呈現(xiàn)“局部改善、整體退化”的態(tài)勢(shì)[6]。究其根源,是沒有處理好水資源與生態(tài)環(huán)境的相互作用與關(guān)系。水資源是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中最重要、最活躍的因子,可以說,水資源數(shù)量的多少和質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的質(zhì)量。要使生態(tài)環(huán)境朝著良性循環(huán)的方向發(fā)展,必須改變當(dāng)前的用水結(jié)構(gòu),充分合理地考慮生態(tài)環(huán)境對(duì)水的需求,并適當(dāng)給河流配置一定的生態(tài)基流,使河道在滿足自身需求的前提下再為河道外供水,這對(duì)于促進(jìn)河流生態(tài)環(huán)境的改善和健康發(fā)展十分重要。筆者擬分別從水資源價(jià)值、水生態(tài)環(huán)境價(jià)值與生態(tài)基流價(jià)值,以及保障補(bǔ)償?shù)确矫?評(píng)述國內(nèi)外生態(tài)基流的研究進(jìn)展與存在問題,為缺水地區(qū)生態(tài)基流長效保障機(jī)制的建立與枯水期有限水資源的科學(xué)管理等提供理論支撐與科學(xué)依據(jù)。

1 生態(tài)基流的概念及其價(jià)值

1.1 生態(tài)基流的概念

流動(dòng)水量充盈是維系河流生態(tài)環(huán)境功能最基本的條件。對(duì)于非季節(jié)性河流,河道斷流將對(duì)原有水生態(tài)環(huán)境造成滅頂之災(zāi)[7-8]。河流的水量也許能在短時(shí)間恢復(fù),但原有水生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)將是一個(gè)漫長的過程,且不可能完全恢復(fù)到斷流前的狀態(tài),部分特有物種也極有可能在河流斷流中徹底滅絕,同時(shí),周邊的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到河流斷流的影響而不斷惡化[6]。為了維持河流的基本生態(tài)環(huán)境功能,河道中常年、特別是枯水期都應(yīng)保持一定的基礎(chǔ)流量,防止出現(xiàn)斷流或萎縮,該基礎(chǔ)流量被定義為生態(tài)基流[9-10]。

盡管近年來人們逐步認(rèn)識(shí)到生態(tài)基流的重要性,也采取了一些措施試圖保障河道生態(tài)基流,但實(shí)施效果差強(qiáng)人意。造成這種結(jié)果的原因很多,但重要原因之一是生態(tài)基流的價(jià)值較難定量化和貨幣化,使社會(huì)公眾和有關(guān)決策者無法直觀地認(rèn)識(shí)到生態(tài)基流的重要性。這樣,當(dāng)河道生態(tài)基流保障與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)用水之間出現(xiàn)矛盾時(shí),有限的水資源常常更多地分配給直觀經(jīng)濟(jì)效益明顯的生產(chǎn)用水,導(dǎo)致河道生態(tài)基流長期受到擠占而得不到有效保障。

1.2 生態(tài)基流價(jià)值

目前國內(nèi)外沒有關(guān)于生態(tài)基流價(jià)值的公認(rèn)定義,考慮到生態(tài)基流屬于一類特殊的水資源,也是河流的重要組成部分,因此,結(jié)合生態(tài)基流的相關(guān)研究,從水資源價(jià)值、水環(huán)境價(jià)值和河流價(jià)值出發(fā),將生態(tài)基流價(jià)值分為3個(gè)層次:對(duì)人類的服務(wù)價(jià)值、對(duì)生物生存的價(jià)值以及對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值[11]。

我國近年來才開始重視與研究河道生態(tài)基流及其保障問題,取得了一批成果,主要集中在生態(tài)基流量的計(jì)算方法與調(diào)控措施方面,而對(duì)生態(tài)基流價(jià)值及由生態(tài)基流保障產(chǎn)生的代價(jià)與相關(guān)補(bǔ)償問題的研究還鮮見報(bào)道。在水資源短缺地區(qū),枯水期為河道生態(tài)基流保障的關(guān)鍵期,這時(shí)河道生態(tài)基流保障與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)用水之間的矛盾非常尖銳。所以,開展水資源短缺地區(qū)河道生態(tài)基流價(jià)值與保障補(bǔ)償機(jī)制研究,可以促進(jìn)生態(tài)基流、水生態(tài)環(huán)境價(jià)值和流域生態(tài)補(bǔ)償研究的交叉滲透,不僅在完善生態(tài)基流價(jià)值的計(jì)算方法與保障補(bǔ)償機(jī)制方面具有理論價(jià)值,而且對(duì)缺水地區(qū)生態(tài)基流的保障決策與枯水期有限水資源的科學(xué)管理等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

2 生態(tài)基流價(jià)值的研究進(jìn)展

2.1 水資源價(jià)值

長期以來,國外學(xué)者對(duì)水資源價(jià)值的計(jì)算方法進(jìn)行了大量研究,取得了很多成果。20世紀(jì)80年代后期,隨著水資源危機(jī)加劇,許多學(xué)者考慮通過經(jīng)濟(jì)杠桿調(diào)節(jié)水資源在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的供需矛盾。20世紀(jì)90年代,水市場(chǎng)的研究與建立為水資源價(jià)值的實(shí)現(xiàn)開辟了新的空間。Hanse等[12]采用支付意愿法評(píng)估了美國河流的旅游價(jià)值,間接反映了水資源價(jià)值。21世紀(jì)以來,國外對(duì)水資源價(jià)值及其影響進(jìn)行了多方面的研究:如Rogers等[13]針對(duì)印度Tamil Nadu邦的水危機(jī),計(jì)算了水在各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門中的經(jīng)濟(jì)價(jià)值;Johansson等[14]研究了農(nóng)業(yè)用水的定價(jià)理論和方法,并在Grande流域進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用;Mogno等[15]分析了歐盟的城市污水政策,并指出該政策對(duì)法國的水經(jīng)濟(jì)問題和廢水管理具有重要影響;Young等[16]系統(tǒng)闡述了水經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)價(jià)方法;Mesa-Jurado等[17]研究了農(nóng)業(yè)水權(quán)價(jià)值,指出在水資源稀缺時(shí),水資源經(jīng)濟(jì)價(jià)值除了包括供水價(jià)值外,還應(yīng)包括相關(guān)的非市場(chǎng)價(jià)值。

我國在水資源價(jià)值、水價(jià)等方面也進(jìn)行了大量的研究,成果豐碩。如姜文來[18]對(duì)水資源價(jià)值進(jìn)行了系統(tǒng)研究;王浩等[19]建立了水價(jià)模型及其計(jì)算方法,并研究了水價(jià)調(diào)整對(duì)水資源供需的影響,等。近年來研究有所拓展,如呂翠美等[20]分析了水資源價(jià)值的構(gòu)成和內(nèi)涵,并將能值價(jià)值理論引入水資源價(jià)值的研究;唐立杰等[21]對(duì)水資源價(jià)值組成的分類方法進(jìn)行了歸納,并對(duì)水資源價(jià)值的影子價(jià)格模型、模糊數(shù)學(xué)模型和殘值模型進(jìn)行了剖析;郭瑞麗等[22]應(yīng)用能值價(jià)值理論計(jì)算了城市居民生活用水的水價(jià);秦長海等[23-24]對(duì)水資源價(jià)值的內(nèi)涵進(jìn)行了辨析,在此基礎(chǔ)上研究水資源的定價(jià)方法與實(shí)踐問題。

顯然,國內(nèi)外在水資源價(jià)值的定量計(jì)算方法與模型研究方面取得了長足的進(jìn)展,考慮到河道生態(tài)基流屬于一類特殊而重要的水資源(組成部分),所以,相關(guān)計(jì)算方法與模型可以作為生態(tài)基流價(jià)值研究的重要參考與借鑒。

2.2 水生態(tài)環(huán)境價(jià)值與生態(tài)基流價(jià)值

國內(nèi)外對(duì)水生態(tài)環(huán)境價(jià)值的研究以水體的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值為主。自20世紀(jì)70年代以來,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能開始成為生態(tài)學(xué)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究分支。在眾多研究中,1997年Costanza等[25]首次給出了全球生態(tài)系統(tǒng)每年的服務(wù)價(jià)值為16×1012～54×1012美元,平均為33×1012美元,在學(xué)術(shù)界引起了震動(dòng)和爭議,極大地促進(jìn)了全球范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值的評(píng)估與應(yīng)用。水生態(tài)環(huán)境價(jià)值方面的有關(guān)研究成果較多,如:Wilson等[26]總結(jié)了美國淡水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,并重點(diǎn)研究了河流生態(tài)系統(tǒng)的娛樂功能價(jià)值;Loomis等[27]用條件價(jià)值評(píng)估法對(duì)恢復(fù)美國普拉特河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(水質(zhì)凈化、侵蝕控制、魚和野生生物生態(tài)環(huán)境、休閑旅游功能)的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了研究;Aylward等[28]研究了農(nóng)業(yè)、城市和工業(yè)用水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值;Riegels等[29]建立了市政、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、畜牧業(yè)和旅游業(yè)用水的生態(tài)價(jià)值計(jì)算方法;Comino等[30]應(yīng)用空間多準(zhǔn)則分析方法探討了意大利都靈Pellice河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的環(huán)境價(jià)值。

我國早期的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估研究為20世紀(jì)80年代初開始的森林資源價(jià)值核算工作。在水生態(tài)環(huán)境價(jià)值及其評(píng)估方面有關(guān)學(xué)者也開展了一些研究,如雷毅[31]對(duì)河流健康生命及其價(jià)值和權(quán)利進(jìn)行了研究,定性分析了河流的價(jià)值、河流的生存與健康權(quán)利,以及人對(duì)河流的責(zé)任與義務(wù)等。潘文斌等[32]以湖北保安湖為例,運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法開展了湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評(píng)估研究。王浩等[33]綜合研究了水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值、地表地下水環(huán)境污染與破壞的經(jīng)濟(jì)損失、水土流失經(jīng)濟(jì)損失,以及水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的效益評(píng)估等,是國內(nèi)水生態(tài)環(huán)境價(jià)值研究方面的代表。張大鵬[34]對(duì)石羊河流域的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、以農(nóng)業(yè)節(jié)水為主要措施的流域綜合治理和修復(fù)的生態(tài)價(jià)值、農(nóng)業(yè)節(jié)水單方水的生態(tài)價(jià)值等進(jìn)行了評(píng)估。段錦等[35]對(duì)東江流域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估,并分析了其時(shí)空變化特征。陳美球等[36]基于RS和GIS手段處理土地利用數(shù)據(jù),分析了土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化。王飛[37]運(yùn)用SWAT模型和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值理論,模擬并分析了渭河流域產(chǎn)流和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)土地利用變化的響應(yīng)。王大尚等[38]利用InVEST模型和空間制圖對(duì)密云水庫上游流域的水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及居民福祉進(jìn)行了定量評(píng)估,并探討了二者之間的關(guān)系模式。賈芳芳[39]也采用InVEST模型對(duì)贛江流域的功能重要區(qū)進(jìn)行分級(jí),并確定出優(yōu)先保護(hù)區(qū)域。賴敏等[40]以青海三江源區(qū)為例,探討了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的生態(tài)補(bǔ)償額度測(cè)算方法。陳陽等[41]分析了三江平原北部地區(qū)土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨時(shí)空變化的特點(diǎn)。

有關(guān)生態(tài)基流價(jià)值的研究尚處于起步階段,研究成果較少。2013年黃文菁[42]應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)模型,得到渭河關(guān)中段4個(gè)斷面,即臨潼、魏家堡、咸陽和華縣斷面的生態(tài)基流價(jià)值分別為2.011元/m3,3.006元/m3, 3.302元/m3和2.105元/m3。林啟才[43]估算渭河寶雞段的生態(tài)基流價(jià)值為26 978.56萬元/年,渭河關(guān)中段的生態(tài)基流價(jià)值為71 424萬元/年,相當(dāng)于生態(tài)基流量保障效益為13.78元/m3。

可見,國內(nèi)外對(duì)水生態(tài)環(huán)境價(jià)值,特別是水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的定量化方法進(jìn)行了較多的研究,但對(duì)生態(tài)環(huán)境流量的價(jià)值,尤其是河道生態(tài)基流價(jià)值方面的研究卻鮮見報(bào)道。缺乏生態(tài)基流價(jià)值的估算方法與定量結(jié)果,就無法科學(xué)衡量生態(tài)基流保障的效益,不利于河道生態(tài)基流保障的決策與河流健康的實(shí)現(xiàn)。

2.3 生態(tài)基流的保障補(bǔ)償方面

近年來,隨著生態(tài)基流研究的快速發(fā)展,結(jié)合經(jīng)濟(jì)分析手段協(xié)調(diào)生態(tài)用水和生產(chǎn)、生活用水的研究逐步引起重視。Qureshi等[44]在澳大利亞Murray流域水資源管理中,研究了保障生態(tài)用水產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)機(jī)會(huì)成本。Jones等[45]考慮到多因素的影響,通過構(gòu)建隨機(jī)動(dòng)力過程模型,分析了農(nóng)業(yè)灌溉用水轉(zhuǎn)移到生態(tài)用水產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。Sisto[46]計(jì)算了保障莫斯科北部Rio Conchos流域下游Chihuahua沙漠生態(tài)需水造成的農(nóng)業(yè)損失補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。Malano等[47]以印度Krishna流域和澳大利亞Murray-Darling流域?yàn)槔?建立農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水的權(quán)衡分析框架,并采用殘差法研究了農(nóng)業(yè)用水不足的經(jīng)濟(jì)損失。

近年來,我國的一些學(xué)者也開始探討應(yīng)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)手段解決生產(chǎn)用水與生態(tài)需水矛盾。如王浩等[48]針對(duì)我國水資源利用方面的矛盾,提出按現(xiàn)狀用水固化農(nóng)業(yè)水權(quán),通過水權(quán)轉(zhuǎn)讓發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè),使農(nóng)民得到補(bǔ)償?shù)乃悸?。鄭垂勇等[49]采用模糊綜合評(píng)價(jià)法測(cè)算水資源價(jià)值,分析各產(chǎn)業(yè)用水比重的變化,測(cè)算被擠占的農(nóng)業(yè)用水量,并應(yīng)用補(bǔ)償額度測(cè)算模型對(duì)廣州市農(nóng)業(yè)水權(quán)補(bǔ)償額度進(jìn)行了測(cè)算。龐愛萍等[50-51]根據(jù)流域農(nóng)業(yè)需水和生態(tài)需水間的矛盾和協(xié)調(diào)發(fā)展的要求,提出了基于生態(tài)需水保障的農(nóng)業(yè)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法,并以黃河流域?yàn)槔?計(jì)算了為保障黃河河口生態(tài)流量而對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉造成損失的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。黃文菁[42]根據(jù)渭河關(guān)中段生態(tài)基流的價(jià)值,制定了保障生態(tài)基流時(shí)各受損用水戶的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn),并計(jì)算不同水資源配置方案時(shí)的補(bǔ)償額。

可見,國內(nèi)外有關(guān)生態(tài)基流補(bǔ)償方面的研究尚處于起步階段,主要研究保障生態(tài)需水對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉的影響與農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)損失的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到生產(chǎn)用水與河道生態(tài)基流保障之間的矛盾復(fù)雜,缺水地區(qū)的影響因素更多,現(xiàn)有的初步研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生態(tài)基流保障決策的需要。

3 結(jié) 語

分析表明,國內(nèi)外已經(jīng)在生態(tài)基流方面開展了大量研究,特別是在河道生態(tài)基流的計(jì)算方法與模型方面取得了不少有價(jià)值的成果。近幾年,我國在國家重大科技水專項(xiàng)中對(duì)生態(tài)基流進(jìn)行了一些研究,取得了一批成果,主要集中在生態(tài)基流量的計(jì)算方法、調(diào)控模型與保障措施方面。然而,從理論與實(shí)踐兩方面來看,均需要進(jìn)一步開展系統(tǒng)深入的研究,如:對(duì)河道生態(tài)基流價(jià)值的研究;水資源短缺地區(qū)的枯水期,保障河道生態(tài)基流損失與代價(jià)的定量估算問題;在枯水期,適當(dāng)保障河道生態(tài)基流但不致于造成農(nóng)業(yè)、工業(yè)等用水戶損失過大問題的研究;確定河道生態(tài)基流合理保障水平的研究;河道生態(tài)基流保障對(duì)現(xiàn)有用水戶造成一定損失的補(bǔ)償方法與補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的研究,等。

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TV213.4

A

1003 -9511(2015)04 -0006 -04

2015-04 -27 編輯:胡新宇)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.04.003

國家自然科學(xué)基金(51479162)

李懷恩(1960—),男,陜西商南人,教授,博士,主要從事水資源保護(hù)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究。E-mail:25283105@qq.com