南水北調中線工程受水區生態效益評價指標體系構建評估

摘 要：圍繞南水北調中線工程受水區生態效益評估，針對林地、綠地、濕地、水域以及地下水等生態系統，構建了南水北調中線工程受水區生態效益評價指標體系，提出了易于操作實施的南水北調中線工程生態效益評估方法。對南水北調中線一期工程受水區以行政區進行劃分，分別評估了北京、天津、河南11縣（市）和河北6縣（市）在南水北調通水后前4個調水年度由南水北調工程調水產生的生態效益價值。結果顯示：受水區新增水域生態效益占比最大，達到48.46%；不同受水區單方水創造的生態效益價值不同，2015—2018年北京、天津、河南、河北由南水北調調水帶來的生態效益價值比大致為1∶1.7∶1∶3.2。研究成果可為南水北調中線工程受水區生態用水計劃的制定提供參考，為進一步探索工程生態效益發揮途徑、受水區生態環境修復與保護、南水北調工程生態補償等研究提供支撐。

關鍵詞：南水北調中線工程；生態效益；指標體系；量化評估

中圖分類號：X171.1 文獻標志碼：A

doi：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2024.0403

收稿日期：2024-01-05

基金項目：水利部重點領域戰略研究項目（SKR-2022008）

作者簡介：曾子悅，女，高級工程師，博士，主要從事水資源管理、遙感水文等方面研究。E-mail：zengzy@mail.crsri.cn

0 引 言

作為緩解我國黃淮海平原水資源嚴重短缺、優化配置水資源的重大戰略性基礎設施，南水北調工程事關戰略全局、事關長遠發展、事關人民福祉。該工程于2013年建成通水，截至2023年9月，累計調水超過650億m3，已成為沿線42座大中城市280多個縣（市、區）的主力水源，超1.76億人受益，有力保障了受水區城市用水安全，提升了受水區飲用水品質，推進了受水區河湖生態環境改善和地下水位回升，促進了南北經濟社會協同發展[1]。十八大以來，黨中央高度重視社會主義生態文明建設，黨的二十大報告中也明確指出，要“完善國家重大基礎設施等安全保障體系建設”“加快實施重要生態系統保護和修復重大工程”，意味著對南水北調工程在全面提升國家水安全保障能力、發揮重大工程實施對生態保護能力建設的重要推動提升作用等方面提出了更高要求[2]。

目前，南水北調中線已建一期工程年調水規模達到了95 億m3。截至2023年10月，中線工程已累計實施生態補水超過100億m3。南水北調工程通過直接或間接補充受水區生態用水，一定程度上緩解了受水區城鎮工業與農業、生態用水矛盾。作為華北地下水超采區地下水回補試點以及年度常態化生態補水的重要水源，南水北調工程有效遏制了華北地區地下水位下降、地面沉降等生態環境惡化趨勢，使得滹沱河、子牙河、南運河等河流以及白洋淀、衡水湖、北大港等湖泊濕地面積得到增加，提升了水源涵養能力，使得生態環境得到改善[3-5]。而隨著受水區生態文明建設的持續推進，未來受水區生態環境修復與保護對南水北調工程實施生態補水的需求逐步提升，對南水北調工程生態效益的期待也日益增大。科學理解和客觀評估南水北調工程的生態功能和效益價值，是推動南水北調工程生態功能充分發揮、提升南水北調工程生態效益的前提。

目前針對南水北調工程受水區生態效益評估的研究以定性分析為主。楊愛民等[6]根據生態系統服務功能理論，提出了調水為受水區生態保育措施、城市綠地與濕地生態系統帶來的物質量與價值量的評估方法，并計算出調水能夠為受水區帶來的生態環境效益總價值量為62.33億元。張璐等[7]認為南水北調中線一期工程實施后能夠為受水區城市綠地生態系統帶來的生態環境效益可以用物質量與價值量來表征，計算出了南水北調中線一期工程對受水區城市綠地生態系統產生的生態環境總效益值為93.60億元。張璐和解翼陽[8]以南水北調中線工程水土保持林草措施生態服務功能為研究對象，探討了其生態服務功能結構及計算方法，并得出南水北調中線工程水土保持林草措施生態服務功能價值為37 766.07萬元。以上研究可為南水北調工程生態環境保護及水資源可持續管理策略與措施制定提供參考，但采用的數據均來源于南水北調工程的相關規劃或可行性研究報告，計算所得的生態環境效益評估值為預測值，而不是實際值。此外，李陽等[9]通過對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、城市綠地增加量等的調研，圍繞水質改善、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了初步評價，得出截至2016年北京市因南水利用而增加的累計生態環境經濟效益約37.791 7 億元。但該研究將受水區生態系統物質量增長全部歸結于南水北調工程調水的貢獻，這一假設存在明顯局限。曾子悅等[10]針對林地、綠地、濕地、水域和地下水五類生態系統，總結了南水北調工程受水區生態效益評估方法，并分離出了南水北調中線一期工程對受水區生態系統價值增長的貢獻，估算出2015—2018年北京市由于南水北調一期工程供水而新增的林地、綠地、水域生態效益和補充地下水累計生態效益可達67.29億元。以上研究均可為進一步擴大南水北調工程生態效益評估范圍、優化相關的量化評估方法提供有效參考。本研究在前人研究的基礎上，系統性開展南水北調工程生態效益評價技術指標體系構建研究，并針對性選取數據資料較為完備的中線一期工程受水區開展南水北調工程生態效益定量評估，旨在反映工程通水后為受水區帶來的生態效益增益及其空間分布情況，為南水北調中線工程乃至東線工程的運行調度和受水區用水提供科學參考，為促進南水北調工程生態功能充分發揮提供技術支撐，也為引調水工程受水區生態效益評估研究提供科學可靠的參考案例。

1 南水北調工程受水區生態效益評價指標體系構建

1.1 南水北調工程受水區生態效益定義

現有研究大多認為南水北調工程生態效益是指南水北調工程帶來的經濟效益增量。楊愛民等[6]認為南水北調工程生態效益是指南水北調工程通水后，受水區各種生態系統在原有生態系統服務功能基礎上所產生的生態系統服務功能的增量。宋煒等[11]認為生態效益屬于生態修復效益的一個方面，指的是水土保持措施實施后水土流失防治責任范圍內的生態環境將得到明顯改善，在適宜恢復植被的區域都進行了造林種草綠化，使建設項目區的生態環境得到明顯的恢復和改善。總體上，目前引調水工程生態效益主要包括增加河湖水量、改善河湖水質、新增水域面積、補充地下水、新增林地、新增綠地、新增水土保持林等生態用水等的直接效益以及由新增林地、新增綠地、新增水土保持林等植被綠化面積而產生的凈化空氣、固碳釋氧、涵養水源、防止水土流失等間接效益[12]。因此，本研究認為南水北調工程的生態效益是指在工程區生態系統及其影響范圍內，由工程供水引起的生態系統狀態改變而產生的有益作用的全部效用，可通過生態系統服務價值的變化進行衡量[13]。

1.2 南水北調工程受水區生態效益評價指標

對于南水北調工程受水區生態效益，可用來作為生態效益評價的指標很多，但由于時間、資金和資料與生態系統、區域環境、人類活動和人類福祉需求差異等因素的限制，只能選取有限的指標進行評價[14]。由于生態系統服務功能的直觀變化表現為生態系統中各類子系統物質的量變和質變[15]，對于南水北調工程，即是對受水區水資源量的補充而產生的典型生態系統子系統，具體表現為林地、綠地、濕地、水域和地下水等生態系統中資源的量變和質變。因此，準則層分為兩類，即體現生態系統面積/儲量變化的直接指標和反映生態系統服務價值的間接指標。根據代表性、獨立性、靈敏性和可行性這四大基本原則[16-18]進行了指標的篩選。其中，由于新增水資源量綜合了地下水、水域等多個生態系統資源量，概念較為籠統，不便于分項計算，故其代表性和可行性稍弱；而由于現有數據的條件限制，對于涉及生態系統資源質變的指標，如地表水及地下水的水質改善度，廣泛開展受水區地下水典型測井及地表水關鍵河湖重要斷面長時序水質監測指標還缺乏充分的基礎數據支撐；由于人類對大氣調節生態服務功能的認知較淺，其生態服務價值核算標準難以確定；觀光旅游、文化科研、保護生物多樣性等相關的生態效益衡量缺乏統一的定價標準和成熟案例，以上三個指標可行性均較弱。因此，本研究結合現有的監測數據條件，選定南水北調中線一期工程生態效益評價指標，包含反映林地、綠地、濕地、水域和地下水生態系統服務功能的土壤保持、固碳釋氧、凈化空氣、減弱噪聲等11項間接指標（見表1）。

1.3 南水北調工程受水區生態效益評估方法

基于基礎數據、生態學原理、經濟學和社會學方法，從貨幣價值量的角度對南水北調工程為受水區帶來的生態系統服務進行定量評估[19]。在眾多評估方法中，基于市場價值理論的直接評估法具有原理直觀、易于推廣等優勢，是目前的主流方法[20]。而直接評估法也分為主觀評估法和客觀評估法兩種，本研究采用的影子工程法、重置成本法（恢復和防護費用法）與工程費用法等，屬于直接評估法里的客觀評估法，相對于主觀評估法，具有數據獲取容易、方法科學客觀等優勢，且隨著遙感、GIS 等空間技術的出現，彌補了直接評估法中“以點代面”的缺陷，具有時間和空間上的優勢[21]。

曾子悅等[10]針對林地、綠地、濕地、水域和地下水五類生態系統，總結了南水北調工程受水區生態效益評估方法。本研究在此基礎上，進一步提出南水北調工程受水區生態效益評估方法流程，如圖1所示。首先明確研究區生態系統類型，確定各類生態效益評價指標，明確計算的基準年和現狀年；其次通過相關國家標準、行業標準、計算規范、文獻資料等，針對各類生態效益評價指標，確定用于計算各類生態系統服務價值物質量的各類系數和計算價值量的單位價值；其次通過結合調查統計資料以及多源遙感數據，獲取受水區新增的綠地、林地、水域、濕地等面積信息和地下水壓采量等地下水變化數據；由于資源量的增長可累加，故本研究與前述研究保持一致，認為各評價指標間的權重相同，采用曾子悅等[10]總結提出的南水北調工程生態效益評估方法，計算研究區域各類生態系統在研究時段產生的生態效益價值量（即生態系統服務價值增量），并折算至研究時段對應的物價水平；再次依據水利氣象、自然資源、國土資源等部門的資料數據，估算研究區域各類生態系統在研究時段產生的生態效益中南水北調工程的貢獻比例；最后計算得到研究區域在研究時段由南水北調工程產生的生態效益。

2 南水北調中線一期工程典型受水區生態效益評估

由于在南水北調工程通水運行初期，中線一期工程實施的生態補水居多，故選取南水北調中線一期工程受水區作為生態效益評估區域。中線一期工程規劃供水范圍包括19個大中城市、111個縣（市），主要為：北京市，天津市，河北省的邯鄲、邢臺、石家莊、保定、衡水、廊坊6個省轄市及其轄內14個縣級市和65個縣城，河南省的南陽、平頂山、漯河、周口、許昌、鄭州、焦作、新鄉、鶴壁、安陽、濮陽11個省轄市及其轄內7個縣級市和25個縣城。由于調查統計資料一般以省（市）為單位，故將南水北調中線一期工程受水區以行政區進行劃分，分別整理和分析北京市、天津市、河北省、河南省相關受水區的基礎資料數據。由于統計數據的滯后性和衛星遙感影像的時效性影響，評估南水北調中線一期工程生態效益時，選取2018年為評估年、2014年為基準年進行計算，以2018年物價水平衡量，計算截至2018年南水北調中線一期工程為各受水區帶來的生態效益。

2015—2018年南水北調中線一期工程受水區各?。ㄊ校┥鷳B效益價值結果如表2所示。可知，南水北調中線一期工程受水區2015—2018年四省（市）生態效益為453.80億元。從生態系統類型分析，由于受水區生態補水措施的實施使得水域面積普遍增加、水域生態服務價值當量較大等原因，新增水域生態效益占比最大，達到48.46%；各?。ㄊ校﹪栏衤鋵嵢A北地下水超采綜合治理行動相關要求，加大地下水壓采力度，使得通水后前4個年度，南水北調中線一期工程合計壓采地下水近19億m3，補充地下水效益在整體生態效益中僅次于新增水域，占比達到24.55%；由于天津、河南濕地呈現負增長，北京濕地補水水源水量尚不明晰，因此南水北調中線一期工程濕地生態效益表現為河北省的新增濕地生態效益。河北省對白洋淀等重要濕地實施了生態補水，例如，在2018年中線一期工程累計補水4.04億m3，其中向白洋淀補水1.12億m3，使得通水后前4個年度，河北省由于南水北調新增的濕地生態效益達到88.10億元，占總體生態效益的19.41%；而受水區林地和綠地生態效益分別為20.87億元和13.49億元，占比分別為4.60%和2.97%。

3 南水北調中線一期工程典型受水區生態效益評估結果分析

由各?。ㄊ校╅g生態效益對比可知，南水北調中線一期工程河北受水區6縣（市）新增生態效益占比最大，達到46.08%，天津市次之，占比為24.54%，而北京市和河南省受水區11縣（市）占比分別為14.83%和14.55%。2015—2018年北京、天津、河南、河北由南水北調工程產生的生態效益價值的比大致為1∶1.7∶1∶3.2。表3展示了南水北調中線一期工程受水區前4個調水年度各?。ㄊ校┑恼{水情況，在通水后前4個年度，中線一期工程達效率（實際供水量與規劃分配水量之比）逐年上升，2017—2018年度已達66.18%。其中北京、天津實際供水量已超過設計指標，而河北、河南引江水量尚未達設計能力，實際供水量超過分配水量的五成。2015—2018年北京、天津、河南、河北累計正常供水量的比大致為0.74∶0.58∶1∶0.49。

由此可知，南水北調調水至不同?。ㄊ校?，每方水創造的生態效益價值并不相同，由當地水資源情況、南水北調水用水計劃、生態用水的水源組分、氣候環境條件、國土資源規劃要求、城市園林綠化規劃要求等諸多因素共同決定。例如，河北省受水區按照省、市（縣）政府要求，貫徹執行《河北省生態環境保護條例》，采取大力壓采地下水、實施濕地生態補水、林木資源保育等措施，利用南水北調中線一期工程調水創造的單方水資源生態效益達到了7.57元。相比其他省份，北京市較早開展了地下水壓采和城市林地綠地等自然資源的保育，生態環境保護措施的落地落實情況較好，單方水生態效益估算為1.62元，生態系統物質量的增長速率反而不像河北等省份迅速，因此單方水生態效益價值由于邊際效用遞減，反而呈現出并未比受水區其他省（市）高的情況。

4 結 論

南水北調工程作為國家水網的主骨架、大動脈，肩負著國家供水安全保障的重要使命。本研究針對南水北調中線一期工程受水區生態效益評估，圍繞新增林地、綠地、濕地、水域以及壓采地下水等方面，考慮代表性、靈敏性、獨立性和可行性等原則，構建了生態效益評價指標體系，并提出了易于操作和實施的南水北調工程生態效益評估方法。本文選取南水北調中線一期工程受水區作為典型區域，分別評估了北京、天津、河南11縣（市）和河北6縣（市）在南水北調工程通水后前4個調水年度（2015—2018年）由南水北調工程調水產生的生態效益價值，共計約為453.80億元?？陀^評估了不同受水區由中線一期工程供水產生的生態效益和單方水創造的生態價值，可為南水北調工程中線一期工程受水區生態用水計劃的制定提供參考，為進一步探索工程生態效益發揮途徑提供基礎數據，為南水北調工程生態環境修復與保護、水資源高效利用、生態補償等方面政策措施的制定提供支撐。未來可進一步深入探討南水北調工程生態效益價值局部/全局效益最大化問題，為南水北調工程總體規劃動態修編、沿線?。ㄊ校┛陂T分水、擴大生態補水范圍、受水區對水源區進一步實施生態補償等重大決策提供更可靠的科學支撐。

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2024，8（4）：13-20

An Indicator System for Evaluating Ecological Benefit of South-to-North Water Diversion Project to Water-receiving Areas

ZENG Ziyue1，2，JIANG Lei3，XU Jijun1，2，WANG Dong1，2

（1. Water Resources Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2. Hubei Provincial Key Laboratory of Basin Water Resources and Ecological Environmental Sciences，Wuhan 430010，China；3. Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：In this paper we assessed the ecological benefit of the South-to-North Water Diversion Project to its water-receiving areas. Focusing on forest land，green spaces，wetlands，surface water and groundwater ecosystems，we constructed a system of evaluation indexes for the ecological benefits and propose an easy-to-operate method for assessing the ecological benefits. Based on the administrative division of the water-receiving areas of phase I of the middle route of South-to-North Water Diversion Project，we evaluated the values of ecological benefits，generated by the project’s water transfer in Beijing，Tianjin，11 counties and cities in Henan Province，and 6 counties and cities in Hebei Province. The assessment covers the first four years following the initiation of water transfer. Results reveal that newly generated surface water areas represent the largest proportion of ecological benefits，reaching 48.46%. Eco-benefit values per square meter vary across different receiving areas，with the ratio of ecological benefits to Beijing，Tianjin，Henan and Hebei roughly as 1∶1.7∶1∶3.2 in 2015-2018. This study serves as a reference for the formulation of ecological water use plans in the project’s receiving areas and supports further explorations on the approaches of the project’s ecological benefits，eco-environmental restoration and protection，and ecological compensation for the South-to-North Water Diversion Project.

Key words：Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project；ecological benefit；index system；quantitative evaluation