南水北調中線通水后北京新增生態環境效益初評

李 陽，胡桂全，楊麗錦，李世君

（1．北京市地質工程勘察院，北京 100049；2．國務院南水北調工程建設委員會辦公室政策及技術研究中心，北京 100038）

南水北調中線通水后北京新增生態環境效益初評

李 陽1，胡桂全2，楊麗錦1，李世君1

（1．北京市地質工程勘察院，北京 100049；2．國務院南水北調工程建設委員會辦公室政策及技術研究中心，北京 100038）

通過北京市南水北調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，對水質改善、密云水庫水域面積、固碳釋氧、凈化空氣、涵養水源、防止水土流失等方面，進行初步評價，得出南水北調中線一期工程通水以來，北京市因南水利用而增加的生態環境經濟效益累計約37．7917億元。可見南水在解決供水困境和緩解地下水嚴重超采的情況下，為北京市生態環境恢復也帶來了巨大的效益。

南水北調；水質改善；固氮釋氧；凈化空氣；涵養水源

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展，南水北調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，保障工業發展及居民生活，其次是將水存于水庫等地表水體，再者是向河湖生態環境進行補水，最后利用南水北調余水回補涵養虧損多年的地下水。至2016年12月27日，南水進京水量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用于中心城區河湖環境，0.78億m3用于回補地下水。

南水北調進京后北京市供水狀況發生了較大改變，南水北調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超采問題，并將逐步解決環境地質問題，生態環境也得以逐步改善。因此本次利用已有環境經濟學方法對南水北調中線工程通水后（左玉輝，2003），由于南水的利用，在直接改善城市河湖水質、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環境用水而增加林木種植面積、增大城市綠化面積所產生的涵養水源、固碳釋氧、凈化空氣、防止水土流失等方面的效益，進行初步的經濟評價，初步探討南水北調中線工程實施后北京市生態環境改善效益（李忠魁等，2001；具杏祥等，2008）。

1 水質改善效益

水質改善效益量化評價方法通常有影子價格法和最優替代法，最優替代法即是推求達到同樣水質，需要增加的工程投資費用。在使用時需要進行廣泛的替代工程比較分析，而一般的水利工程建設很難找到相應的“最優等效工程”進行替代。在這種情況下，使用影子水價法進行計算就更為合適（申宏星，2005）。通常，增加環境用水前，枯水年份或非汛期，河道或庫區水位都較低，在排污量相對一定的情況下，水域內水質污染必然相對嚴重。而在補充新的環境用水后，河道庫區水量的增加必然會降低污染物濃度，達到了稀釋改善水質的目的。因此工程所產生的水質改善效益可用該地區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為水質改善效益（萬元）；W為水利工程每年能夠提供的河湖環境水量（萬m3）；C為影子水價(元/m3)。

截止2016年底，有2.62億m3南水北調來水用于中心城區河湖環境，根據現行《北京市階梯水價標準》及《關于北京市市屬供水成本監審報告》，其中污水處理費1.36元/m3。因此本次水質改善效益影子水價暫取1.36元/m3。

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

2 新增生態用水效益

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

計算公式

式中：B2為新增生態效益（萬元）；ΔSg為新增生態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境經濟效益。

根據北京市園林綠化局首都園林綠化政務網公開的統計數據，南水北調中線工程通水以后，至2016年，林木面積（不含山區森林）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 固碳釋氧經濟效益

固碳釋氧經濟效益計算公式

式中：C1為固碳釋氧經濟效益（萬元）；G固碳為地區新增綠化面積固碳量，包括指標和土壤固碳量（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行業標準(LY/T1721－2008)“森林生態系統服務功能評估規范”：

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計生物量、只統計森林的蓄積量。根據以往研究，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。根據目前國內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，2011）。

（2）城市綠地固碳釋氧量計算

早在1970年，日本有關專家通過相關實驗，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。我國有關植物學家、林學家，在20世紀70年代開展相關實驗，結果基本一致，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行研究表明，如果采用喬灌草復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效益的2.5倍。

（3）價值計算

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

根據表1，南水北調進京后，林分凈生長量為70.82萬m3，林分增加面積為24209.62hm2，林分凈生產力為605511t，林分單位面積凈生產力為25.01t·hm-2。根據公式（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。根據國家林業行業標準(LY/T1721－2008)計算，2014—2016年固碳產生的經濟效益約為12.0033億元，釋氧經濟效益7.6260億，固碳釋氧經濟總效益為19.6293億元。

2.2 凈化空氣經濟效益

凈化空氣的經濟效益表現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為地區新增植株數量（株）；ΔC21為單位植株減少污染損失費（元/株）。

根據有關部門研究向環境中排放1噸二氧化硫就會造成343元人民幣的損失。可以理解為綠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為地區新增植株數量（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，另外據北京市環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。因此利用根據公式（6），2014—2016年新增林木及城市綠地滯塵量效益為2560萬元。總的凈化空氣經濟效益約為2585萬元。

2.3 涵養水源效益及防止水土流失效益

（1）涵養水源

由以往研究可知，林地水份涵養主要表現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給等方面有顯著作用。

新增綠化面積的涵養水量經濟效益計算公式

式中：C3為涵養水源的經濟效益（萬元）；ΔC3為單位水的經濟價值，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和根據公式（7），涵養水源效益為0.4175億元。

（2）防止水土流失

據北京市林業局的研究成果，林地減少土壤流失保護土地的價值為3480.3元/hm2。根據表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

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

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

本次采用中科院地理科學與資源研究所謝高地等人分析的2010年生態系統面積及生態系統服務價值研究成果（謝高地等，2015），單位水域生態服務價值約0.00358億/公頃，本次主要針對密云水庫，在南水北調來水以后，水域面積增加對于氣候調節，增加濕度所能增加的經濟效益進行推算。

截至2016年底，南水北調來水向密云水庫等大中型水庫存蓄2.8億m3，根據有關數據，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。僅密云水庫水域面積增加了36km2。因此南水北調中線通水以后，至2016年年底水域面積約增加效益約為12.8880億元。

4 結論

截至2016年12月27日，南水進京水量為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用于中心城區河湖環境，0.78億m3用于回補地下水。

綜上所述，本次分析的生態環境效益主要包括水質改善，新增水域面積效益，新增生態用水增加綠化面積而產生的凈化空氣、固碳釋氧、涵養水源、防止水土流失等效益。南水進京以后至2016年底，直接利用南水所產生的水質改善效益約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環境經濟效益約37.7917億元人民幣。

具杏祥，蘇學靈，2008. 水利工程建設對水生態環境系統影響分析[J]. 中國農村水利水電，(7)：8-11.

李福強，2011. 吉林市森林固碳釋氧生態效益評價[J]. 吉林林業經濟，40(2)：10-13.

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

申宏星，2005. 廣東省水利工程水環境效益量化模型機應用研究[D]. 河海大學：30-40.

王曉明，李貞，蔣昕，等，2005. 城市公園綠地生態效應的定量評估[J]. 植物資源與環境學報，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系統服務價值化方法[J]. 自然資源學報，23(5)：911-920.

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

左玉輝，2003. 環境經濟學[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、環境研究。E-mail: bjdky_ly@163.com

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