黃河上游水庫生態服務功能及生態經濟價值研究

寇曉梅，牛 樂，趙 鴻

（中國電建集團西北勘測設計院有限公司，西安 710065）

黃河上游是我國能源發展規劃的十三大水電基地之一，龍羊峽至青銅峽河段長918km，已建成梯級電站22座，其中庫容大于1億m3的有8座。 按照河段的資源環境特點、 經濟社會發展與治理開發保護的要求，梯級電站通過聯調，實現了為電網供電、沿河省區灌溉供水、沿河城市村莊防洪、河道防凌及生態用水等多重功能， 為區域經濟社會健康持續發展做出了巨大貢獻。

梯級水庫是在河流上通過人工筑壩形成的半自然半人工的多個水體， 其改變了天然河流的形態和水文泥沙特征， 由此對生態環境產生了直接或間接影響，例如對植被淹沒、魚類阻隔、氣候變化、土地浸沒等，其中生態類影響是長期的，不可逆的。目前，隨著碳達峰、 碳中和國家戰略的提出和生態文明建設的不斷加強， 水電作為優質的可再生能源仍然發揮著重要作用，作為人工型濕地，水庫在發揮生態系統服務功能和經濟價值方面作用突出， 主要體現在生產與供給功能、環境調節功能、休閑娛樂功能等方面。

黃河上游梯級水庫群自20世紀50年代建設，至今已有60余年， 人工構建的濕地生態系統已基本穩定。 本文利用對黃河上游梯級電站建設對環境影響后評價等有關工作成果， 從水庫形成的水面及庫周人工濕地產生的正效應角度， 對梯級水庫群的生態服務功能和經濟價值進行量化評估， 旨在為持續推進水庫可持續利用，發揮水庫生態功能與作用，實現黃河上游流域生態保護與經濟社會協調發展提供參考與借鑒。

1 研究區概況

1.1 環境特征

黃河上游龍羊峽至青銅峽河段是中國開發治理黃河、最早實施梯級開發的河段之一。 黃河出龍羊峽后自西向東， 形成峽川相間的地貌特征，劉家峽以上河段為青藏高原，劉家峽至青銅峽段為青藏高原和黃土高原過渡地帶。龍羊峽至青銅峽河段長918km， 天然落差1324m，比降0.69%，區間較大支流有隆務河、大夏河、洮河、湟水河、祖厲河、清水河等。 劉家峽以上植被良好，水土流失輕微，河流含沙量小， 劉家峽以下植被條件差，水土流失較為嚴重，河流含沙量增大。 青銅峽壩址以上控制流域面積27.5萬km2，年徑流量334億m3， 分別占黃河流域總量的36%，58%，河段水力資源豐富，是我國重要的水電基地。

1.2 梯級格局

龍羊峽至青銅峽河段由于徑流穩定、水力資源集中，被譽為水電開發的“富礦區”。 經過多次規劃、優化調整，共布置了25個梯級，利用水頭約1217m，總裝機容量17012MW，年均發電量717億kW·h。從20世紀50年代中期國家批準建設劉家峽、鹽鍋峽和青銅峽以來，目前已建成大中型梯級22座，裝機容量15106MW，年均發電量504億kW·h。 河段已形成以龍羊峽為龍頭的水庫群，龍羊峽、劉家峽兩庫聯合調節，梯級聯合運行的格局，在向西北電網提供強大電能并擔負全網調峰、調頻任務的同時，還承擔著黃河干流防洪、防凌，沿黃灌溉、供水、生態用水等綜合利用的任務。各梯級電站的基本特征如表1。

表1 黃河上游龍羊峽至青銅峽河段水電梯級基本特征

1.3 依托水電站設立的保護地

已建的22座梯級水庫總長度575km，形成水域面積約753km2，包括庫面湖泊及庫尾沼澤濕地。 水庫形成后改變了原河道的天然形態， 河段水沙特性發生明顯變化， 人工濕地特征明顯， 庫區生物多樣性增加，河段自然景觀趨于豐富。 由此，依托河段水庫及工程，不同部門設立了多個類型的保護地（如表2），這些保護地極大豐富了區域生態資源， 改善了生態環境質量，發揮了重要的生態功能和價值。

表2 依托已建水庫設立的生態保護地

2 研究方法

根據黃河上游梯級水庫生態系統特點、結構特征、生態過程和利用情況， 并參考國內外水生態系統及濕地生態系統服務功能分類方法， 把黃河上游梯級水庫生態系統服務功能劃分為生產與供給、 環境調節和休閑娛樂3大類。其中，生產與供給功能包括發電、灌溉與供水2個子功能；環境調節功能包括涵養水源、調蓄洪水、水質凈化、防治凌汛、調節氣候及維護生物多樣性等6個子功能； 休閑娛樂功能主要是旅游休閑文化功能。生產與供給及休閑娛樂屬直接使用價值，可按照或參考市場價值進行估算； 環境調節功能價值屬間接使用價值，可采用影子工程法或參照相關成果估算。

3 梯級水庫生態服務功能及生態經濟價值估算

3.1 直接使用價值估算

3.1.1 發電

黃河上游水電梯級開發的主要任務是發電，特別是所形成的具有極大調節能力的梯級電站群，向西北電網提供了強大電能，并擔負著全網調峰、調頻的重任，當前隨著能源結構的調整，水電還將在協同多種新能源互補互濟， 提高能源綜合利用效率方面發揮重要作用。對各梯級的年均發電量進行統計，按照平均上網電價0.25元/kW·h進行計算，得出各梯級發電的年價值量為126億元。

3.1.2 灌溉與供水

黃河上游沿黃工農業用水及城鎮生活由黃河取水，經龍羊峽、劉家峽調節運用后，用水保證率大大提高，灌區面積增加明顯。 黃河上游主要灌區位于蘭州以下，通過聯合調度，每年可為甘肅、寧夏、內蒙3省春灌補水8億m3， 灌溉保證率由原來的65%提高到85%，灌溉面積由66.67萬hm2增加到106.67萬hm2，糧食年均增產150萬t； 蘭州以上利用水庫新建灌溉面積約2.67萬hm2，糧食年產10萬t。 每公斤糧食按2元計算，得出灌溉的年價值量為32億元。

通過黃河上游聯合調度為中下游區域增加有效供水7.2億m3， 按照居民平均供水價格1.6元/m3計，得出供水的年價值量為11.5億元。

3.1.3 休閑旅游

水庫建成后，依托高原水庫的獨特景觀，并結合庫周環境資源優勢建立了數個風景名勝區、森林公園等，其中以李家峽、劉家峽、青銅峽為代表， 成為青藏高原、 沿黃區域重要的、獨特的旅游休閑文化功能的載體。由于缺少相關的旅游統計數據， 本次對黃河上游主要的幾處濕地生態旅游相關數據進行匡算，各景區年旅游人數約100萬，直接產生的價值量約2.5億元， 此外因旅游所帶動的住宿、交通、旅游產品等的間接價值更加可觀。

3.2 間接使用價值估算

3.2.1 涵養水源

水源涵養的價值按照影子工程法來計算。該方法是以人工建造一個工程來替代生態功能或原來被破壞的生態功能的費用。黃河上游梯級電站基本在2010年以前建成，按照建設1m3庫容投入成本0.67元， 梯級水庫蓄水量作為水源涵養的有效庫容（336億m3）進行估算，各梯級水源涵養功能的年價值量為225億元。

3.2.2 調蓄洪水

水庫調洪的價值按照影子工程法來計算。 該方法是利用水庫的調蓄洪水能力，即防洪庫容與單位儲水價值的乘積來計算。黃河上游梯級水庫防洪庫容68億m3，單位儲水價值參照庫容成本0.67元/m3計， 梯級調蓄洪水功能年價值量為45.6億元。

3.2.3 水質凈化

水質凈化的價值按照影子工程法計算水庫的污染凈化價值， 考慮進入水庫的污染物沒有使水體整體功能退化，可認為是水體凈化的功能。根據黃河上游國控斷面水質監測成果，目前水環境質量達標，各梯級發揮著污染凈化的功能。 按照河段干流接納排放污水總量3.5億m3（其中生活污水2.3億m3，工業廢水1.2億m3），以及單位污水處理的價格（生活污水0.5元/t，工業廢水2元/t）進行估算，各梯級水庫凈化水質的年價值量為3.6億元。

3.2.4 防治凌汛

凌汛災害是黃河上游寧蒙河段特有的自然地理環境產生的特殊災害現象， 通過控制劉家峽水庫凌汛期下泄流量的方式， 能有效地防止解凍期冰壩形成或減輕其危害的程度。 防治冰凌的價值按照影子工程法計算， 即避免或減小凌災造成的損失就是產生的生態價值， 根據有關治理黃河防洪效益分析的成果， 估算梯級聯合調度對寧蒙河段防治凌汛災害的年價值量為15億元。

3.2.5 調節氣候

“水庫效應”在庫周范圍增加降雨、濕度、調節氣溫等方面有一定作用，也與水庫所處環境關系密切，水庫的作用較難準確估計，參照Constanza 等人的研究成果，水庫水面單位面積氣候調節功能價值為407元/hm2，估算各梯級調節氣候的年價值量為0.3億元。

3.2.6 維護生物多樣性

水庫水面和濕地為鳥類及其他野生生物提供了避難所和棲息地， 對維持生物多樣性起著重要作用。由水庫周圍生物的棲息地的具體情況較難定量，參考Constanza 等人的研究成果，沼澤或泛濫平原提供棲息地或避難所服務功能的生態效益為2835元/hm2，估算各梯級水庫維護生物多樣性的年價值量為2.2億元。

3.3 水庫生態服務功能及經濟價值結果分析

根據上述計算，得出黃河上游梯級水庫生態服務功能的各指標價值量，如表3。梯級水庫每年所提供的生態服務功能總價值464億元， 其中直接價值172 億元，間接價值292億元。 在各類生態服務功能價值中，生產供給功能價值量169.5億元， 環境調節功能價值量291.7億元，休閑娛樂功能價值量2.5億元。從各指標看，發電及涵養水源的價值量占絕對優勢，約75.7%；發電量與裝機規模密切，其中龍羊峽、拉西瓦、李家峽、公伯峽、積石峽、劉家峽等6個梯級產生的價值量占總量的70%；涵養水源主要與水庫規模密切，龍羊峽和劉家峽2個梯級規模巨大， 其價值量占總量的86%，在河段中生態經濟價值的貢獻比例較高。

表3 黃河上游梯級水庫生態服務功能及生態價值匯總

4 結語

（1）本文參照國內外生態功能服務評價方法及有關數據資料， 對黃河上游梯級水庫生態系統服務功能產生的正效益做了生態經濟價值評估，結果表明，已建梯級年產生的生態服務功能總價值約464億元，其中間接利用價值約占62.91%， 直接利用價值約占37.09%。 平均單位水庫面積的價值量為61.61元/m2，平均單位庫容的價值量為1.38元/m3， 與國內有關估算成果水平基本相當。黃河上游已建22座梯級，其中龍羊峽、劉家峽因為水庫規模大，其生態服務功能價值貢獻量較大。通過本次生態價值的分析，有助于更加客觀和全面的認識水庫生態系統的價值， 對進一步合理、充分、全面利用水庫的價值，促進科學管理梯級水庫的綜合利用功能提供一定的借鑒。

（2）目前，由于對水庫生態服務功能和生態經濟價值的估算并沒有統一的計算標準， 而且生態價值涉及的因素較多，關系復雜，并不能考慮全面并且定量化，同時因為數據資料有限，本次僅從有限的角度對水庫的生態服務功能進行了初步探討， 而對其他很多相關的、間接的效益，例如配合多能互補、防洪防凌減災、提高水資源利用率、文化旅游科研等的多方面價值未能考慮全面；此外，本次只對水庫的年均價值量進行了估算，未考慮動態因素，不能全面反應實際情況，今后還有更多的工作需要深入研究。希望本文能夠為推進黃河上游流域梯級工程生態保護和高質量發展提供一些研究思路。