河道生態基流價值研究進展

李懷恩,岳思羽,2,趙 宇

(1.西安理工大學西北旱區生態水利工程國家重點實驗室培育基地,陜西西安 710048; 2.陜西理工學院化學與環境科學學院,陜西漢中 723001)

河道生態基流價值研究進展

李懷恩1,岳思羽1,2,趙 宇1

(1.西安理工大學西北旱區生態水利工程國家重點實驗室培育基地,陜西西安 710048; 2.陜西理工學院化學與環境科學學院,陜西漢中 723001)

分別從水資源價值、水生態環境價值與生態基流價值以及保障補償等方面,評述了國內外河道生態基流的研究進展與存在問題。認為應將河道生態基流價值的定量計算和保障補償作為后續研究的重點,以便為缺水地區生態基流長效保障機制的建立與枯水期有限水資源的科學管理等提供理論支撐與科學依據。

生態基流;價值;保障補償;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:①時間分布不均勻;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]。這些特點造成我國北方地區主要為資源型缺水[4]。

隨著社會的發展,我國北方地區的水資源開發利用程度不斷提高。根據中國工程院的研究[5],海河流域水資源利用率已近90%,黃河近67%,淮河為59%,整個北方地區的水資源利用率平均已經接近50%。與此同時,這些地區相繼出現了嚴重的生態環境問題,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、生態環境退化等問題日益明顯,淡水生態系統功能呈現“局部改善、整體退化”的態勢[6]。究其根源,是沒有處理好水資源與生態環境的相互作用與關系。水資源是生態環境系統中最重要、最活躍的因子,可以說,水資源數量的多少和質量的優劣直接影響生態環境系統的質量。要使生態環境朝著良性循環的方向發展,必須改變當前的用水結構,充分合理地考慮生態環境對水的需求,并適當給河流配置一定的生態基流,使河道在滿足自身需求的前提下再為河道外供水,這對于促進河流生態環境的改善和健康發展十分重要。筆者擬分別從水資源價值、水生態環境價值與生態基流價值,以及保障補償等方面,評述國內外生態基流的研究進展與存在問題,為缺水地區生態基流長效保障機制的建立與枯水期有限水資源的科學管理等提供理論支撐與科學依據。

1 生態基流的概念及其價值

1.1 生態基流的概念

流動水量充盈是維系河流生態環境功能最基本的條件。對于非季節性河流,河道斷流將對原有水生態環境造成滅頂之災[7-8]。河流的水量也許能在短時間恢復,但原有水生態環境的恢復將是一個漫長的過程,且不可能完全恢復到斷流前的狀態,部分特有物種也極有可能在河流斷流中徹底滅絕,同時,周邊的生態系統也會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環境功能,河道中常年、特別是枯水期都應保持一定的基礎流量,防止出現斷流或萎縮,該基礎流量被定義為生態基流[9-10]。

盡管近年來人們逐步認識到生態基流的重要性,也采取了一些措施試圖保障河道生態基流,但實施效果差強人意。造成這種結果的原因很多,但重要原因之一是生態基流的價值較難定量化和貨幣化,使社會公眾和有關決策者無法直觀地認識到生態基流的重要性。這樣,當河道生態基流保障與當地生產用水之間出現矛盾時,有限的水資源常常更多地分配給直觀經濟效益明顯的生產用水,導致河道生態基流長期受到擠占而得不到有效保障。

1.2 生態基流價值

目前國內外沒有關于生態基流價值的公認定義,考慮到生態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,結合生態基流的相關研究,從水資源價值、水環境價值和河流價值出發,將生態基流價值分為3個層次:對人類的服務價值、對生物生存的價值以及對流域生態系統的價值[11]。

我國近年來才開始重視與研究河道生態基流及其保障問題,取得了一批成果,主要集中在生態基流量的計算方法與調控措施方面,而對生態基流價值及由生態基流保障產生的代價與相關補償問題的研究還鮮見報道。在水資源短缺地區,枯水期為河道生態基流保障的關鍵期,這時河道生態基流保障與當地農業、工業生產用水之間的矛盾非常尖銳。所以,開展水資源短缺地區河道生態基流價值與保障補償機制研究,可以促進生態基流、水生態環境價值和流域生態補償研究的交叉滲透,不僅在完善生態基流價值的計算方法與保障補償機制方面具有理論價值,而且對缺水地區生態基流的保障決策與枯水期有限水資源的科學管理等方面具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。

2 生態基流價值的研究進展

2.1 水資源價值

長期以來,國外學者對水資源價值的計算方法進行了大量研究,取得了很多成果。20世紀80年代后期,隨著水資源危機加劇,許多學者考慮通過經濟杠桿調節水資源在經濟社會中的供需矛盾。20世紀90年代,水市場的研究與建立為水資源價值的實現開辟了新的空間。Hanse等[12]采用支付意愿法評估了美國河流的旅游價值,間接反映了水資源價值。21世紀以來,國外對水資源價值及其影響進行了多方面的研究:如Rogers等[13]針對印度Tamil Nadu邦的水危機,計算了水在各個產業部門中的經濟價值;Johansson等[14]研究了農業用水的定價理論和方法,并在Grande流域進行了實踐應用;Mogno等[15]分析了歐盟的城市污水政策,并指出該政策對法國的水經濟問題和廢水管理具有重要影響;Young等[16]系統闡述了水經濟價值的評價方法;Mesa-Jurado等[17]研究了農業水權價值,指出在水資源稀缺時,水資源經濟價值除了包括供水價值外,還應包括相關的非市場價值。

我國在水資源價值、水價等方面也進行了大量的研究,成果豐碩。如姜文來[18]對水資源價值進行了系統研究;王浩等[19]建立了水價模型及其計算方法,并研究了水價調整對水資源供需的影響,等。近年來研究有所拓展,如呂翠美等[20]分析了水資源價值的構成和內涵,并將能值價值理論引入水資源價值的研究;唐立杰等[21]對水資源價值組成的分類方法進行了歸納,并對水資源價值的影子價格模型、模糊數學模型和殘值模型進行了剖析;郭瑞麗等[22]應用能值價值理論計算了城市居民生活用水的水價;秦長海等[23-24]對水資源價值的內涵進行了辨析,在此基礎上研究水資源的定價方法與實踐問題。

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

2.2 水生態環境價值與生態基流價值

國內外對水生態環境價值的研究以水體的生態系統服務功能價值為主。自20世紀70年代以來,生態系統服務功能開始成為生態學與生態經濟學的研究分支。在眾多研究中,1997年Costanza等[25]首次給出了全球生態系統每年的服務價值為16×1012～54×1012美元,平均為33×1012美元,在學術界引起了震動和爭議,極大地促進了全球范圍內生態系統服務功能及其價值的評估與應用。水生態環境價值方面的有關研究成果較多,如:Wilson等[26]總結了美國淡水生態系統服務的經濟價值,并重點研究了河流生態系統的娛樂功能價值;Loomis等[27]用條件價值評估法對恢復美國普拉特河生態系統服務(水質凈化、侵蝕控制、魚和野生生物生態環境、休閑旅游功能)的總經濟價值進行了研究;Aylward等[28]研究了農業、城市和工業用水的經濟價值;Riegels等[29]建立了市政、農業、工業、畜牧業和旅游業用水的生態價值計算方法;Comino等[30]應用空間多準則分析方法探討了意大利都靈Pellice河流域生態系統服務的環境價值。

我國早期的生態系統服務功能及其價值評估研究為20世紀80年代初開始的森林資源價值核算工作。在水生態環境價值及其評估方面有關學者也開展了一些研究,如雷毅[31]對河流健康生命及其價值和權利進行了研究,定性分析了河流的價值、河流的生存與健康權利,以及人對河流的責任與義務等。潘文斌等[32]以湖北保安湖為例,運用生態系統與生態經濟學方法開展了湖泊生態系統服務功能的評估研究。王浩等[33]綜合研究了水生態系統服務功能價值、地表地下水環境污染與破壞的經濟損失、水土流失經濟損失,以及水生態環境保護的效益評估等,是國內水生態環境價值研究方面的代表。張大鵬[34]對石羊河流域的河流生態系統服務價值、以農業節水為主要措施的流域綜合治理和修復的生態價值、農業節水單方水的生態價值等進行了評估。段錦等[35]對東江流域的生態系統服務價值進行了評估,并分析了其時空變化特征。陳美球等[36]基于RS和GIS手段處理土地利用數據,分析了土地利用變化引起的生態系統服務價值的變化。王飛[37]運用SWAT模型和生態系統服務功能及價值理論,模擬并分析了渭河流域產流和生態系統服務價值對土地利用變化的響應。王大尚等[38]利用InVEST模型和空間制圖對密云水庫上游流域的水生態系統服務及居民福祉進行了定量評估,并探討了二者之間的關系模式。賈芳芳[39]也采用InVEST模型對贛江流域的功能重要區進行分級,并確定出優先保護區域。賴敏等[40]以青海三江源區為例,探討了基于生態系統服務價值的生態補償額度測算方法。陳陽等[41]分析了三江平原北部地區土地生態系統服務價值隨時空變化的特點。

有關生態基流價值的研究尚處于起步階段,研究成果較少。2013年黃文菁[42]應用模糊數學模型,得到渭河關中段4個斷面,即臨潼、魏家堡、咸陽和華縣斷面的生態基流價值分別為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基流價值為26 978.56萬元/年,渭河關中段的生態基流價值為71 424萬元/年,相當于生態基流量保障效益為13.78元/m3。

可見,國內外對水生態環境價值,特別是水生態系統服務功能價值的定量化方法進行了較多的研究,但對生態環境流量的價值,尤其是河道生態基流價值方面的研究卻鮮見報道。缺乏生態基流價值的估算方法與定量結果,就無法科學衡量生態基流保障的效益,不利于河道生態基流保障的決策與河流健康的實現。

2.3 生態基流的保障補償方面

近年來,隨著生態基流研究的快速發展,結合經濟分析手段協調生態用水和生產、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,研究了保障生態用水產生的農業機會成本。Jones等[45]考慮到多因素的影響,通過構建隨機動力過程模型,分析了農業灌溉用水轉移到生態用水產生的農業經濟損失。Sisto[46]計算了保障莫斯科北部Rio Conchos流域下游Chihuahua沙漠生態需水造成的農業損失補償標準。Malano等[47]以印度Krishna流域和澳大利亞Murray-Darling流域為例,建立農業用水和生態用水的權衡分析框架,并采用殘差法研究了農業用水不足的經濟損失。

近年來,我國的一些學者也開始探討應用環境經濟手段解決生產用水與生態需水矛盾。如王浩等[48]針對我國水資源利用方面的矛盾,提出按現狀用水固化農業水權,通過水權轉讓發展高效節水農業,使農民得到補償的思路。鄭垂勇等[49]采用模糊綜合評價法測算水資源價值,分析各產業用水比重的變化,測算被擠占的農業用水量,并應用補償額度測算模型對廣州市農業水權補償額度進行了測算。龐愛萍等[50-51]根據流域農業需水和生態需水間的矛盾和協調發展的要求,提出了基于生態需水保障的農業生態補償標準的計算方法,并以黃河流域為例,計算了為保障黃河河口生態流量而對農業灌溉造成損失的經濟補償標準。黃文菁[42]根據渭河關中段生態基流的價值,制定了保障生態基流時各受損用水戶的補償標準,并計算不同水資源配置方案時的補償額。

可見,國內外有關生態基流補償方面的研究尚處于起步階段,主要研究保障生態需水對農業灌溉的影響與農作物經濟損失的補償標準。考慮到生產用水與河道生態基流保障之間的矛盾復雜,缺水地區的影響因素更多,現有的初步研究遠遠滿足不了生態基流保障決策的需要。

3 結 語

分析表明,國內外已經在生態基流方面開展了大量研究,特別是在河道生態基流的計算方法與模型方面取得了不少有價值的成果。近幾年,我國在國家重大科技水專項中對生態基流進行了一些研究,取得了一批成果,主要集中在生態基流量的計算方法、調控模型與保障措施方面。然而,從理論與實踐兩方面來看,均需要進一步開展系統深入的研究,如:對河道生態基流價值的研究;水資源短缺地區的枯水期,保障河道生態基流損失與代價的定量估算問題;在枯水期,適當保障河道生態基流但不致于造成農業、工業等用水戶損失過大問題的研究;確定河道生態基流合理保障水平的研究;河道生態基流保障對現有用水戶造成一定損失的補償方法與補償標準的研究,等。

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李懷恩(1960—),男,陜西商南人,教授,博士,主要從事水資源保護與環境經濟研究。E-mail:25283105@qq.com