南水北調(diào)中線通水后北京新增生態(tài)環(huán)境效益初評

李 陽，胡桂全，楊麗錦，李世君

（1．北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100049；2．國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會辦公室政策及技術(shù)研究中心，北京 100038）

南水北調(diào)中線通水后北京新增生態(tài)環(huán)境效益初評

李 陽1，胡桂全2，楊麗錦1，李世君1

（1．北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100049；2．國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會辦公室政策及技術(shù)研究中心，北京 100038）

通過北京市南水北調(diào)水利用情況及北京市2014—2016年林木生長增加量、城市綠地增加量等方面的了解，對水質(zhì)改善、密云水庫水域面積、固碳釋氧、凈化空氣、涵養(yǎng)水源、防止水土流失等方面，進(jìn)行初步評價，得出南水北調(diào)中線一期工程通水以來，北京市因南水利用而增加的生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益累計約37．7917億元?？梢娔纤诮鉀Q供水困境和緩解地下水嚴(yán)重超采的情況下，為北京市生態(tài)環(huán)境恢復(fù)也帶來了巨大的效益。

南水北調(diào)；水質(zhì)改善；固氮釋氧；凈化空氣；涵養(yǎng)水源

0 前言

北京市是以地下水為主要供水水源的大城市，人均年水資源量不足150m3，水資源短缺問題制約著北京城市的發(fā)展，南水北調(diào)中線工程的實施為解決北京市水資源問題提供了巨大幫助。南水北調(diào)中線工程通水至今已兩年有余，北京市利用南水重點解決北京市供水缺口，保障工業(yè)發(fā)展及居民生活，其次是將水存于水庫等地表水體，再者是向河湖生態(tài)環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)水，最后利用南水北調(diào)余水回補(bǔ)涵養(yǎng)虧損多年的地下水。至2016年12月27日，南水進(jìn)京水量19.4億m3，其中有13.2億m3用于供水，2.8億m3存入密云等水庫，2.62億m3用于中心城區(qū)河湖環(huán)境，0.78億m3用于回補(bǔ)地下水。

南水北調(diào)進(jìn)京后北京市供水狀況發(fā)生了較大改變，南水北調(diào)水在解決北京市城市供水緊張局面的前提下，逐步緩解地下水持續(xù)超采問題，并將逐步解決環(huán)境地質(zhì)問題，生態(tài)環(huán)境也得以逐步改善。因此本次利用已有環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法對南水北調(diào)中線工程通水后（左玉輝，2003），由于南水的利用，在直接改善城市河湖水質(zhì)、直接增加的水域面積方面，以及由于南水的利用，直接或間接增加生態(tài)環(huán)境用水而增加林木種植面積、增大城市綠化面積所產(chǎn)生的涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化空氣、防止水土流失等方面的效益，進(jìn)行初步的經(jīng)濟(jì)評價，初步探討南水北調(diào)中線工程實施后北京市生態(tài)環(huán)境改善效益（李忠魁等，2001；具杏祥等，2008）。

1 水質(zhì)改善效益

水質(zhì)改善效益量化評價方法通常有影子價格法和最優(yōu)替代法，最優(yōu)替代法即是推求達(dá)到同樣水質(zhì)，需要增加的工程投資費用。在使用時需要進(jìn)行廣泛的替代工程比較分析，而一般的水利工程建設(shè)很難找到相應(yīng)的“最優(yōu)等效工程”進(jìn)行替代。在這種情況下，使用影子水價法進(jìn)行計算就更為合適（申宏星，2005）。通常，增加環(huán)境用水前，枯水年份或非汛期，河道或庫區(qū)水位都較低，在排污量相對一定的情況下，水域內(nèi)水質(zhì)污染必然相對嚴(yán)重。而在補(bǔ)充新的環(huán)境用水后，河道庫區(qū)水量的增加必然會降低污染物濃度，達(dá)到了稀釋改善水質(zhì)的目的。因此工程所產(chǎn)生的水質(zhì)改善效益可用該地區(qū)的影子水價與工程所能提供的稀釋污水的水量的乘積來計算。計算公式

式中：B1為水質(zhì)改善效益（萬元）；W為水利工程每年能夠提供的河湖環(huán)境水量（萬m3）；C為影子水價(元/m3)。

截止2016年底，有2.62億m3南水北調(diào)來水用于中心城區(qū)河湖環(huán)境，根據(jù)現(xiàn)行《北京市階梯水價標(biāo)準(zhǔn)》及《關(guān)于北京市市屬供水成本監(jiān)審報告》，其中污水處理費1.36元/m3。因此本次水質(zhì)改善效益影子水價暫取1.36元/m3。

因此南水北調(diào)中線工程通水以后至2016年年底水質(zhì)改善效益=2.62億m3×1.36元/m3=3.5632億元人民幣。

2 新增生態(tài)用水效益

提供生態(tài)用水所產(chǎn)生的生態(tài)效益主要包括新增綠化所造成的凈化空氣、固碳釋氧、涵養(yǎng)水源和防止水土流失4個方面。

計算公式

式中：B2為新增生態(tài)效益（萬元）；ΔSg為新增生態(tài)用水可增加的綠化面積（m2）；Ci為單位綠化面積所引起的各項環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)北京市園林綠化局首都園林綠化政務(wù)網(wǎng)公開的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，南水北調(diào)中線工程通水以后，至2016年，林木面積（不含山區(qū)森林）增加24209.62hm2，活立木蓄積量增加70.82萬m3；城市綠地面積增加4889.60 hm2，其中公園綠地增加1270.88 hm2，其他綠地增加618.72 hm2；城市實有樹木增加131萬株，實有草坪增加688.20hm2（表1）。

表1 北京市林木資源及城市綠地基本情況Tab.1 The basic situation of Beijing forestry resources and urban green space

2.1 固碳釋氧經(jīng)濟(jì)效益

固碳釋氧經(jīng)濟(jì)效益計算公式

式中：C1為固碳釋氧經(jīng)濟(jì)效益（萬元）；G固碳為地區(qū)新增綠化面積固碳量，包括指標(biāo)和土壤固碳量（t）；M固碳為固碳單位價格（元/t）；G釋氧為地區(qū)新增綠化面積釋氧量（t）；M釋氧為釋氧單位價格（元/t）。

（1）林木固碳釋氧量計算

本文采用的植被固碳和釋氧計算公式來自于國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(LY/T1721－2008)“森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范”：

式中: G植被固碳為為植被年固碳量（t·a-1）；R碳為為CO2中碳的含量，為 27.27%；A為林分面積（hm2）；B年為林分單位凈生產(chǎn)力（t·hm-2a-1）；G釋氧為植被年釋氧量（t·a-1）。

目前，我國的森林資源檔案不統(tǒng)計生物量、只統(tǒng)計森林的蓄積量。根據(jù)以往研究，我國的森林生物量與蓄積量的比值平均為1.9，木材基本密度平均為0.45t·m-3，則每立方米森林蓄積的生物量為0.855 t·m-3。根據(jù)目前國內(nèi)森林固碳的研究成果，土壤中所存儲的碳大約是植被中的 2.5～3.0倍，本文按2.5倍計算，即土壤固碳量G土壤固碳=2.5G植被固碳（李福強(qiáng)，2011）。

（2）城市綠地固碳釋氧量計算

早在1970年，日本有關(guān)專家通過相關(guān)實驗，推算出1hm2闊葉林每年固碳48t，釋氧36t，除去自身消耗，凈固碳16t，釋氧12t。我國有關(guān)植物學(xué)家、林學(xué)家，在20世紀(jì)70年代開展相關(guān)實驗，結(jié)果基本一致，1hm2樹林日固碳67～69kg，釋氧49～50kg。每平方米草坪日固碳36g，釋氧24g。另外深圳市梅林公園管理處王曉明等人（2005）以深圳市蓮花山公園為研究對象進(jìn)行研究表明，如果采用喬灌草復(fù)層植物群落的固碳釋氧能力比單層植物群落高出許多，每公頃公園綠地年固碳33.6t，釋氧24.2t，另外通過測算得到林地是草地碳氧平衡生態(tài)效益的2.5倍。

（3）價值計算

按照國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(LY/T1721－2008)，2007年固碳價格為1200元/t，釋氧價格1000元/t。根據(jù)計算的固碳釋氧量即可估算固碳釋氧效益。

根據(jù)表1，南水北調(diào)進(jìn)京后，林分凈生長量為70.82萬m3，林分增加面積為24209.62hm2，林分凈生產(chǎn)力為605511t，林分單位面積凈生產(chǎn)力為25.01t·hm-2。根據(jù)公式（4），林分的固碳釋氧量分別為：269137.6t（固碳）、720524.3t（釋氧）。林分面積內(nèi)土壤固碳量等于2.5G植被固碳，為672844t。林木總的固碳量為941982t。

另外城市綠地固碳釋氧計算，公園綠地固碳量為 33.6t·hm-2a-1，釋氧量為 24.2 t·hm-2a-1，其他綠地按照普通單層樹林計算，1hm2樹林日吸收二氧化碳69kg，釋放氧氣50kg，即其他綠地固碳量為 25.2 t·hm-2a-1，釋氧量為 18.3 t·hm-2a-1，由表1可知2014—2016年，共計增加1270.88hm2，其他綠地共計增加618.72hm2。綠地總的固碳量為58293.31t，總的釋氧量為42077.87t。

因此根據(jù)公式（4），北京市林木及城市綠地近兩年總的固碳量為1000275.31t，釋氧量為762602.17t。根據(jù)國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(LY/T1721－2008)計算，2014—2016年固碳產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為12.0033億元，釋氧經(jīng)濟(jì)效益7.6260億，固碳釋氧經(jīng)濟(jì)總效益為19.6293億元。

2.2 凈化空氣經(jīng)濟(jì)效益

凈化空氣的經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)為吸收二氧化硫和滯塵效益。

（1）吸收二氧化硫有害氣體效益估算總的減少污染損失費計算公式

式中：C21為植株每年減少的污染損失費（萬元/年）；N21為地區(qū)新增植株數(shù)量（株）；ΔC21為單位植株減少污染損失費（元/株）。

根據(jù)有關(guān)部門研究向環(huán)境中排放1噸二氧化硫就會造成343元人民幣的損失?？梢岳斫鉃榫G化植物從空氣中吸收1噸二氧化硫，即可減少損失343元，而單位減少污染損失費是0.033元/株。

根據(jù)表1，近兩年城市綠地實增林木131萬株，綠地面積實增4889.60hm2，平均268株/hm2。林木實增面積24209.62公頃，約增樹木649萬株。

根據(jù)公式（5），2014—2016年總的減少污染損失費為25.74萬元。

（2）滯塵量效益估算

計算公式

式中：C22為每年植株的滯塵效益（萬元/年）；N22為地區(qū)新增植株數(shù)量（hm2）；ΔC22為每年每公頃植株的滯塵量（10.9噸）；η為除塵每噸所需費用（元/t）。

因此根據(jù)表1，近兩年實增林木面積24209.62hm2，城市綠地實增面積4889.60hm2，另外據(jù)北京市環(huán)保局和園林局測算每公頃樹木每年滯塵量平均為10.9t，除塵費用為80.69元/t。因此利用根據(jù)公式（6），2014—2016年新增林木及城市綠地滯塵量效益為2560萬元?？偟膬艋諝饨?jīng)濟(jì)效益約為2585萬元。

2.3 涵養(yǎng)水源效益及防止水土流失效益

（1）涵養(yǎng)水源

由以往研究可知，林地水份涵養(yǎng)主要表現(xiàn)為由枯枝落葉層及土壤的持水功能及林冠的降雨截留功能，這些功能在削減洪峰流量、延滯洪澇時間及保證水源補(bǔ)給等方面有顯著作用。

新增綠化面積的涵養(yǎng)水量經(jīng)濟(jì)效益計算公式

式中：C3為涵養(yǎng)水源的經(jīng)濟(jì)效益（萬元）；ΔC3為單位水的經(jīng)濟(jì)價值，一般按0.088～0.12元/m3；Si為第i種林的實施面積（畝）；Wi為第i種林的單位涵水量（m3/畝）。

根據(jù)湖南省研究成果，水保林工程措施單位涵水量為1420.5 m3/hm2，種草工程措施單位涵水量為600 m3/hm2。本次選擇水保林、種草兩種水保措施的單位涵水量來作為北京市新增林木和城市綠地面積的參考值。參照表1和根據(jù)公式（7），涵養(yǎng)水源效益為0.4175億元。

（2）防止水土流失

據(jù)北京市林業(yè)局的研究成果，林地減少土壤流失保護(hù)土地的價值為3480.3元/hm2。根據(jù)表1，2014—2016年防止水土流失效益為1.0127億元。

3 新增水域面積效益

對于不提供生態(tài)用水的水利工程項目水域面積的增加也會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，其計算公式可由下式計算（謝高地等，2008）

式中：B3為水域面積增加產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，萬元/年；ΔC3為單位水域面積產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益（萬元/ hm2）；W為水域面積增加值（hm2）。

本次采用中科院地理科學(xué)與資源研究所謝高地等人分析的2010年生態(tài)系統(tǒng)面積及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究成果（謝高地等，2015），單位水域生態(tài)服務(wù)價值約0.00358億/公頃，本次主要針對密云水庫，在南水北調(diào)來水以后，水域面積增加對于氣候調(diào)節(jié)，增加濕度所能增加的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行推算。

截至2016年底，南水北調(diào)來水向密云水庫等大中型水庫存蓄2.8億m3，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，由于存蓄南水及上游來水，密云水庫突破16億m3蓄水量大關(guān)。僅密云水庫水域面積增加了36km2。因此南水北調(diào)中線通水以后，至2016年年底水域面積約增加效益約為12.8880億元。

4 結(jié)論

截至2016年12月27日，南水進(jìn)京水量為19.4億m3，其中有13.2億m3用于供水，2.8億m3存入密云等大中型水庫，2.62億m3用于中心城區(qū)河湖環(huán)境，0.78億m3用于回補(bǔ)地下水。

綜上所述，本次分析的生態(tài)環(huán)境效益主要包括水質(zhì)改善，新增水域面積效益，新增生態(tài)用水增加綠化面積而產(chǎn)生的凈化空氣、固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、防止水土流失等效益。南水進(jìn)京以后至2016年底，直接利用南水所產(chǎn)生的水質(zhì)改善效益約3.5632億元；密云水庫存蓄南水和上游來水，新增水域面積效益約12.8880億元，南水北調(diào)中線通水以后，2014—2016年北京市新增林木及城市綠化所帶來的固碳釋氧、凈化空氣、涵養(yǎng)水源、防止水土流失的效益分別為19.6293億元、0.2585億元、0.4175億元、1.0127億元。

綜合得出,南水北調(diào)中線一期工程投入運行以來，至2016年底，北京市因南水的直接或間接利用而增加生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益約37.7917億元人民幣。

具杏祥，蘇學(xué)靈，2008. 水利工程建設(shè)對水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)影響分析[J]. 中國農(nóng)村水利水電，(7)：8-11.

李福強(qiáng)，2011. 吉林市森林固碳釋氧生態(tài)效益評價[J]. 吉林林業(yè)經(jīng)濟(jì)，40(2)：10-13.

李忠魁，周冰冰，2001. 北京市森林資源價值初報[J]. 林業(yè)經(jīng)濟(jì)，(2)：36-43.

申宏星，2005. 廣東省水利工程水環(huán)境效益量化模型機(jī)應(yīng)用研究[D]. 河海大學(xué)：30-40.

王曉明，李貞，蔣昕，等，2005. 城市公園綠地生態(tài)效應(yīng)的定量評估[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報，14(4)：42-45.

謝高地，甄霖，魯春霞，等，2008. 一個基于專家知識的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值化方法[J]. 自然資源學(xué)報，23(5)：911-920.

謝高地，張彩霞，張昌順，2015. 中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值[J].資源科學(xué)，37(9)：1740-1746.

左玉輝，2003. 環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)[M]. 高等教育出版社.

Preliminary Evaluation on Ecological Environmental Effect after Passing through Mid-route of South-to-North Water Diversion Project in Beijing

LI YANG1, HU Guiquan1,2, YANG Lijin1, LI Shijun3
(1. Beijing Institute of Geological and Prospecting Engineering, Beijing, 100048; 2. Research Centre for Policy and Technology,Office of the South-to-North Water Diversion Project Commission of the State Council, Beijing 100038)

Through understanding the South-to-North Water utilization situation in Beijing and from 2014 to 2016,increment of trees growth and urban green space, etc., we have preliminary evaluated the water quality, water area of the Miyun reservoir, carbon sequestration and oxygen release, air purification, water loss and soil erosion. Since the first phase of the mid-route of South-to-North Water Diversion Project, the ecological economic benefit of Beijing is the cumulative increase of about 3.77917 billion yuan. It can be seen that the South-to North Water has brought great benefits to the environmental restoration of Beijing in the condition of water supply difficulties and the serious over-mining of groundwater.

South-to-North Water Diversion Project; Water quality improvement; Carbon sequestration and oxygen release; Air purification; Water conservation

A

1007-1903（2017）04-0035-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.04.006

李陽（1986- ），男，碩士，工程師，主要從事地下水資源、環(huán)境研究。E-mail: bjdky_ly@163.com

胡桂全（1985- ），男，工程師，主要從事水利、環(huán)境政策研究工作。E-mail: huguiquan@mwr.gov.cn