（环境科学专业论文）大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究.pdf

a b s t r a c t t h er e s e r v o i rh a sb e e na ne r i e c t i v et o o lw h i c hi sw i d e l yu s e da r o u n dt h ew o r l d ，b yf l o o d s t o r a g e ，p r o v i d i n gw a t e ra n da c c e s s i n ge n e r g yf o rh u m a nb e i n g w i t ht h ea d v a n c e m e n to f t e c h n o l o g ya n dt h el e v e lo fh u m a nu n d e r s t a n d i n g ，t h ep e o p l ed o n to n l yf o c u so nt h e e c o n o m i cb e n e f i t so ft h er e s e r v o i ra n dd a mc o n s t r u c t i o n ，b u ta l s og r a d u a l l yf i n dt h a tas e r i e s o fe c o e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s w e s t e r nd e v e l o p e dc o u n t r i e sd i s p u t eb e t w e e nt h ep r o sa n d c o n so fd o w na n do nt h ed a m s ，w h i c hh a v ea l s oa r o u s e de x t e n s i v ea t t e n t i o ni nc h i n a h o w e v e r ，a c c o r d i n gt o c h i n a sn a t i o n a lc o n d i t i o n ，t h er e s e r v o i rc o n s t r u c t i o np r o j e c t sw i l l c o n t i n u et oc a r r yo n ，i no r d e rt or e d u c et h ee c o l o g i c a lh a z a r d so ft h er e s e r v o i r s ，i n c l u d i n gt h e o n e sh a v eb e e nb u i l t ，t h eo n e sa r eb u i l d i n g ，a n dt h eo n e sa r ep l a n n i n gt ob u i l d ，t oa c h i e v e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t w h i c hs h o u l df u l l yt a k ei n t oa c c o u n tt h en e g a t i v ee f f e c t so ft h e r e s e r v o i rp r o j e c t sa n dt h ev a l u eo fe n v i r o n m e n t a lr e s o u r c e s ，s oi ti sv e r ys i g n i f i c a n tt oc a r r y o u ti m p a c ta s s e s s m e n t sa n dt of i n de c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o nm e a s u r er e s e a r c h e sf o rt h e r e s e r v o i r sw h i c hh a v eb e e nb u i l to n t h e p a p e rt a k e sd a h u o f a n gr e s e r v o i r si nf u s h u na st h es t u d ya r e a ，c o m b i n i n gt h er i v e r e c o s y s t e ms e r v i c ef u n c t i o n sw i t ht h ei m p a c t so fr e s e r v o i rc o n s t r u c t i o no nt h er i v e re c o s y s t e m ， s t u d i e st h ei m p a c t so fd a h u o f a n gr e s e r v o i ro nt h er i v e re c o s y s t e ms e r v i c ef u n c t i o n s t h e m a j o r c o n t e n t sa n dr e s e a r c hr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) i na c c o r d a n c ew i t ht h ea f f e c t i v ec h a r a c t e r i s t i c so fd a h u o f a n gr e s e r v o i rw o r ko nt h e f i v e re c o s y s t e ms e r v i c ef u n c t i o n sa n dt h ec o l l e c t i o n so ft h eb a s i so fd a t a ，t a k e s2 0 0 7a st h e e v a l u a t i o n b a s e y e a r , e s t a b l i s h e s t h ee v a l u a t i o ns y s t e m ，a n da s s e s s e st h ei m p a c t so f d a h u o f a n gr e s e r v o i ro nt h er i v e re c o s y s t e ms e r v i c ef u n c t i o n s ，i n c l u d i n gs i xp o s i t i v ei m p a c t s a n dt h r e en e g a t i v ei m p a c t s t h er e s u l t ss h o wt h a tp r o v i d i n gw a t e ra n df l o o ds t o r a g ea r et h e m a i nf u n c t i o n so fd a h u o f a n gr e s e r v o i r w h o s er e s p e c t i v ef u n c t i o n a lv a l u eo ft h ey e a ri s 4 6 0 6 9 7 1 0 6 y u a na n d3 0 0 0 0 0 1 0 0 y u a n ，a n dh y d r o p o w e r ，r e s e r v o i rf a r m s ，r e d u c i n gh a r m f u l g a se m i s s i o n sa n dt o u r i s mo ft h er e s e r v o i ra r e aa y ea l s oi m p o r t a n tf u n c t i o n so fd a h u o f a n g r e s e r v o i r t h et o m lo ft h es i xp o s i t i v ei m p a c t s f u n c t i o n a lv a l u eo ft h ey e a ri s 7 9 6 5 51 10 0 y u a n s e d i m e n t a t i o na c c u m u l a t i o ni sam a j o rn e g a t i v ei m p a c to fd a h u o f a n gr e s e r v o i r ，w h o s e l o s sv a l u eo ft h ey e a ri s19 8 6 61 10 0y u a n r e s e r v o i ri n u n d a t i o ni sa l s on e g a t i v ei m p a c tt h a t c a nn o tb ei g n o r e d ，a n dt h et o t a lo ft h et h r e en e g a t i v ei m p a c t s f u n c t i o nv a l u eo ft h ey e a ri s 2 8 6 9 11x 1 0 6y u a n ( 2 ) a p p l i e st h et h o u g h t w a yo fe c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，t oc a l c u l a t es u p p l ya n dr e q u i r e m e n to f e c o l o g i c a lf o o t p r i n to fd a h u o f a n gr e s e r v o i r ，a n dt h er e s u l t ss h o wt h a tp r o v i d i n gw a t e ra n d f l o o ds t o r a g ea r et h em a i nf u n c t i o n so fd a h u o f a n gr e s e r v o i r ，w h o s er e s p e c t i v ee c o l o g i c a l s u p p l yf o o t p r i n ta r e8 0 4 0 3 7 x 1 0 4 h m 2 a n d7 5 9 1 7 3 x 1 0 4h m 2 a n ds e d i m e n t a t i o na c c u m u l a t i o n i sam a j o rn e g a t i v ei m p a c to fd a h u o f a n gr e s e r v o i rw h o s er e q u i r e m e n to fe c o l o g i c a lf o o t p r i n t i s1 4 3 316 4 3 2h m 2 t h et o t a lo ft h ef o u re c o l o g i c a ls u p p l yf o o t p r i n ti s15 7 5 6 2 0 9 2h m 2 ，a n d t h et o t a lo ft h et h r e er e q u i r e m e n to fe c o l o g i c a lf o o t p r i n t16 6 2 6 4 6 5 2h m 2 n ( 3 ) p u tf o r w a r dt h ee c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o nm e a s u r e so fd a h u o f a n gr e s e r v o i r ，a n d c o n c l u d ea no p e r a t i o nf l o wc h a r to fe c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o na n da nc o m p e n s a t i o nn e t w o r k c h a r to fd a h u o f a n gr e s e r v o i ro nt h er i v e re c o s y s t e ma f f e c t e d ，a l lo fw h i c hc a np r o v i d e r e f e r e n c e sf o re c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o ns t u d i e so ft h er i v e r s k e y w o r d s ：d a h u o f a n gr e s e r v o i r ；e c o s y s t e ms e r v i c ef u n c t i o n s e c o n o m i cv a l u e ； e c o l o g i c a lf o o t 9 r i n te c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o n i i i 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特 别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其 他同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示 谢意。 学位论文作者签名：盘查垫卫 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名： 粗姆 签名日期： 指导教师签名：0 整坠堕 年6 只3 - e l 大伙房水库时河流生态系统服务功能影响评价研究 第一章绪论 1 1 选题背景及研究意义 ( 一) 选题背景 近来，国内有专家对于我国西南河流的水电开发计划提出了质疑，主张“保留一条 原始态生态河流”【l 】。还有专家认为西方发达国家在主张拆坝之时，我国为什么还要建设 大坝? 2 0 世纪7 0 年代在西方国家出现的大坝建设的利弊之争，经过3 0 年后终于波及到 中国。据资料统计，截止2 0 0 3 年，坝高超过1 5m 或水库库容超过1 0 0 x 1 0 4 m 3 的大坝全 世界有4 96 9 7 座。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度【2 】。在改善 水资源利用、处理中国所面临的水资源问题和挑战方面，水坝建设仍将是有效的方法【3 】。 水利工程建设在控制洪水灾害，水力发电，提供生活、生产、农业用水等方面起着重要 的作用，但是同样伴随着一系列的社会和环境问题。近年来，已建水利工程对流域环境 影响的负效应倍受关注、水坝建设受到环保制约，而我国仍需大力发展水利水电事业【4 】， 对己建水利工程进行环境影响评价与生态补偿措施研究势在必行。因此，如何寻求水利 工程建设与河流生态系统的和谐发展，是急需研究和探索的问题。 ( 二) 研究意义 目前，就在生态系统服务功能的研究方面来说，对河流生态系统服务功能的研究与 对森林、草原生态系统服务功能的研究相比，尤其是水利工程对河流生态系统服务功能 影响的关注与研究甚少【5 】。但是水利工程建设的影响对于减少生态环境的不利影响和保 护河流系统的稳定性有着举足轻重的作用。 国内外学者对生态系统服务功能的影响评价进行了一系列的研究和探讨并取得了 很多有价值的成果。但从河流生态系统服务功能的角度，对大伙房水库的影响进行评价 的类似文章没有发现。本文在众多国内外学者研究的基础上，以抚顺大伙房水库为例， 就水库建设对河流生态系统服务功能影响问题，进行研究，以期为水利工程对河流生态 系统服务功能影响的评价及其补偿措施提供参考。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 生态系统服务功能价值评价研究现状 现代意义上的生态系统服务最早见于1 8 6 4 年美国学者g e o r g ep e r k i n sm a r s h 著述 的( ( m a na n dn a t u r e ) ) ( 19 6 5 版) 一书【6 | 。19 7 0 年，s c e p ( s t u d yo fc r i t i e a le n v i r o n m e n t a l p r o b l e m s ) 在( ( m a n si m p a c to nt h eg l o b a le n v i r o n m e n t ) ) 报告中首次使用生态系统服务功 能的“s e r v i c e s ”一词，并列举了生态系统对人类的“环境服务”功能，包括害虫控制、昆虫 传粉、渔业、土壤形成、水土保持、气候调节、洪水控制、物质循环和大气组成等方面 【_ 7 1 。后来出现了自然服务功能和生态服务功能一词，生态系统服务功能( e c o s y s t e m s e r v i c e s ) 这一术语逐渐被人们公认。 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 自从1 9 9 1 年国际科学联合会环境问题科学委员会( s c o p e ) 召开了生物多样性间 接经济价值定量会议后，关于生物多样性与生态系统服务功能价值评估的研究逐渐发展 起来。1 9 9 7 年，d a i l y 负责的研究小组，对生态系统服务功能进行了系统的研究，并形 成论文集( ( n a t u r e ss e r v i c e s ：s o c i e t a ld e p e n d e n c eo nn a t u r a le c o s y s t e m s ，包括生态系统 服务功能的定义，研究的必要性及历史起源，功能价值评价的原理和常用的评价方法等， 并对森林、湿地、草原和海岸等主要的生态系统类型进行了评估。同年，c o s t a n z a 等1 3 位学者的论文( ( t h ev a l u eo f t h ew o r l d se c o s y s t e ms e r v i c e sa n dn a t u r a lc a p i t a l ) ) 在( ( n a t u r e ) ) 上发表，使生态系统服务功能价值评估的研究成为研究的热剧8 1 ，文中将全球生态系统 划分为1 6 种类型，囊括了1 7 种服务功能，其中包括：调节大气、调节气候、干扰调节、 调节水分、供应水资源、控制侵蚀与沉积物滞留、土壤形成、养分循环、废物处理、授 粉、生物控制、避难所、食物生产、原材料、基因资源、娱乐文化等，并核算出全球生 态系统服务功能的价值为平均每年3 3 亿美元，约是当年全社会g d p 的1 8 倍。但是在 他的研究中存在着不足之处，那就是对湿地的服务功能估计过高，而对农f f l 的服务功能 估计却又过低。 之后，又有许多学者对生态系统服务功能评估问题进行了研究，并提出了生态系统 功能整体评价和价值评价综合框架( 图1 1 ) 及分析了生态系统服务功能产生于不同尺 度的生态过程和生态功能。 图1 - 1 生态系统功能整体评价和价值评价综合框架 我国有关生态系统服务的研究始于2 0 世纪8 0 年代，但大多集中在森林生态系统的 研究。1 9 8 3 年中国林学会开展了森林综合效益评价研究，1 9 8 8 年国务院发展研究中心 开展了包括森林在内的资源价值核算工作。随着国际上生态系统服务功能及其价值评价 研究的发展，从9 0 年代中期开始，我国的生态学者开始系统地进行生态系统服务功能 及其价值评价的研究工俐9 1 。侯元兆等人( 1 9 9 4 年) 【l o 】首次较全面地评估了全国森林生态 系统的涵养水源、防风固沙和净化大气的服务功能价值，结果表明这三项服务功能的价 值是立木价值的1 3 倍。李金昌等人【l l 】根据长期研究成果，较全面地总结了森林生态系 统服务功能的计量理论和方法，并提出用社会发展阶段系数来校正生态价值。蒋延玲等 2 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 人( 1 9 9 9 年) 【l2 】应用c o s t a n z a 等人的思想和方法评估了我国3 8 种主要森林生态系统服务 功能的价值，结果为每年7 1 7 4 0 1 亿美元。其次，钟全林等( 2 0 0 1 年) 【l3 】采用成本法、意 愿调查法、森林环境效益评价法及木材需求曲线修正法对井冈山林区生态公益林价值进 行了核算。其次，许中旗，李文华等( 2 0 0 5 年) 【1 4 】采用c o s t a n z a 等人的生态系统服务评价 方法对锡林河流域生态服务功能价值变化进行了研究。 关于水坝对河流生态系统服务功能价值的影响的研究并不是很多，一些研究只涉及 到了水利工程与河流生态系统之间的关系，例如王秀艳等【15 】研究了水坝建设对滹沱河流 域石家庄段生态环境的影响。陈庆伟等【16 】也进行了筑坝对河流生态系统的影响的研究。 2 0 0 7 年，肖建红【7 】研究了水坝对河流生态系统服务功能的影响，并且定量计算了三峡 工程对河流生态系统服务功能的影响。 1 2 2 流域生态补偿研究现状 生态补偿在国内外研究中起步较晚，目前尚处于早期阶段，还没有形成统一的概念。 环境科学大辞典曾将自然生态补偿( n a t u r a le c o l o g i c a lc o m p e n s a t i o n ) 定义为“生物有 机体、种群、群落或生态系统受到干扰时，所表现出来的缓和干扰、调节自身状态使生 存得以维持的能力，或者可以看作生态负荷的还原能力。”或是自然生态系统对由于社 会、经济活动造成的生态环境破坏所起的缓冲和补偿作用。一般地，都将生态补偿理解 为一种资源环境保护的经济手段。 在西方发达国家，很早就产生了生态补偿的理念，其主要研究方向是生态补偿中微 观主体的行为与选择的问题，以及补偿的经济原因、市场化的补偿途径、补偿的具体机 制。早期的生态补偿被认为是对遭受破坏的生态系统进行修复或者进行异地重建以弥补 生态损失，目前则认为生态补偿是为了维护生态系统服务功能，受益者对提供这些服务 的生态功能进行补偿。随着对生态补偿研究的深入，美国的k a n t a k u m a r i 通过研究，提 出了针对具体生态建设项目的生态补偿金的区域分配问题，以使生态保护的资金投入能 获得最大的收益。德国的d r e c h s l e 对生态补偿机制进行了较为深入的研究，他利用生态 学与经济学交叉方法，提出了一套生态经济模拟程序，设计多种生物多样性保护的生态 补偿方案。 对于流域生态补偿机制的研究以及实践最早源于流域的管理和规划。1 9 8 6 年美国田 纳西州为减少土壤侵蚀对流域周围的耕地和边缘土地的所有者和使用权人进行补偿，就 是一种政府实施的流域管理计划，亦是流域生态补偿机制形成的雏形。在此之后，哥斯 达黎加水电公司对上游植树造林的自主、哥伦比亚考卡和流域灌溉者协会对调节河流径 流的支付，都是富有典型和代表性的流域生态补偿的模式。1 9 9 0 年德国和捷克共和国对 贯穿德国和捷克共和国的易北河开展流域整治，双方达成采取措施共同整治易北河的双 边协议，成立双边合作组织，改良农用水灌溉质量，保持两河流域生物多样，减少流域两 岸排放污染物。整治费用的来源之一就是作为易北河下游的德国对易北河上游的捷克共 3 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 和国给与的经济补偿。日本在1 9 7 2 年制定琵琶湖综合开发特别措施法，对在水源区 的综合利益补偿机制的建立提出了切实可行的措施。1 9 7 3 年日本制定水源地区对策特 别措施法，通过“水源地区对策基金”对水源地区实行有效地补偿。国外的流域生态治 理以及经济补偿的实践来看，国外对流域生态补偿机制的研究主要集中在流域生态受益 和损害的补偿方面，侧重对流域生态损失层面的法律机制的研究，进而协调补偿主体与 补偿对象的关系。 在国内流域生态补偿方面的研究起步较晚，尚处探索学习阶段。郑天柱【l8 】应用生态 工程学理论，探讨河道生态恢复机理，指出满足河流生态需水量是缺水地区恢复河流生 态的关键，为实施河流生态补偿机制奠定了理论基础。陈敏芬等【l9 】通过分析人类活动对 河流造成的负面影响，结合社会现状，从水土保持与治理、生态水利工程、水体污染源 的控制方面论述河流生态修复对策，为实施河流生态补偿机制提供了实践参考。杨海军 等【2 0 】提出退化水岸带生态系统修复应包含的内容，为河流生态补偿机制的健全提供了现 实依据。董哲仁【l 】针对传统水利工程对河流生态系统的胁迫，论证了对筑坝河流进行生 态补偿的可行性，阐述了筑坝河流的生态补偿机制。 我国对河流生态补偿的探索多侧重于受破坏、污染河流水体的恢复。河流生态补偿 在我国目前还缺乏系统性的案例研究，因此，参考国外成功的实践经验，开展典型河流 生态补偿的系统管理理论、方法、实践研究，将有助于改善我国河流系统水污染和生态 退化的现状。 1 3 主要研究内容 基于上述分析可以看出，相关学者对于生态系统服务功能的价值评估及其生态补偿 问题十分关注，并在不断地进行着探索性研究。本文在已有研究成果的基础上，运用生 态学、生念经济学和水利学等相关知识，对大伙房水库对河流生态系统服务功能的影响 进行分析研究。具体研究思路和内容如下： 第一章绪论 论述了选题背景和研究意义。介绍了生态系统服务功能价值评价及流域生态补偿的 研究现状。概括地介绍了本文的主要内容。介绍了本文的研究路线。 第二章河流生态系统服务功能影响评价方法 对经济价值评价法、生态足迹法的原理、方法及特点进行概况介绍，总结了前人研 究的成果。 第三章大伙房水库对河流生态系统服务功能影响的评价 介绍了大伙房水库概况及流域概况，包括大伙房水库特征，流域地理气候特征等等。 以2 0 0 7 年为代表年，首先介绍指标体系的选取及权重的确定；然后分别运用经济价值 评价法和生态足迹法对大伙房水库对河流生态系统服务功能影响进行分析评价；最后对 评价结果进行分析。 4 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 第四章大伙房水库对河流生态系统影响的生态补偿措施 首先对生态补偿依据进行分析，然后对生态补偿标准、补偿主体、补偿方式及补偿 网路的构建进行研究。 第五章结论与展望 对论文研究进行总结，提出尚待进一步研究的问题。 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 1 4 研究路线图 图1 2 研究路线图 6 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 第二章河流生态系统服务功能影响评价方法 目前，关于生态系统服务功能价值评估的研究还处于探索阶段，还没有公认的统一 的成熟的评价指标体系和评价方法。生态系统服务的定量评价方法主要有三类：能值分 析法、物质量评价法和价值量评价法【2 1 1 。能值分析法是指用太阳能值计量生态系统为人 类提供的服务或产品，也就是用生态系统的产品或服务在形成过程中直接或间接消耗的 太阳能焦耳总量表示。物质量评价法是指从物质量的角度对生态系统提供的各项服务进 行定量评价。价值量评价法是指从货币价值量的角度对生态系统提供的服务进行定量评 价【2 2 1 。生态系统服务功能价值量评估法主要包括直接市场法、替代市场法和模拟市场法 等。 2 1 经济价值评价法 生态资源本身具有的价值则是复杂的，往往难以量化，也是最受争议的。目 前，学术界对此类生态价值的计算方法见表2 1 【l7 1 。 表2 - 1 主要评估方法分类 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 市场价值法 市场价值法的基本原理是将河流生态系统作为生产中的一个要素，河流生态 系统质量的变化将导致生产率和生产成本的变化，进而影响价格和产出水平的变 化，或者将导致产量或预期收益的损失【2 3 1 。例如水污染将导致渔业减产，影响水 产品价格等。因此，通过河流生态系统质量的变化可以求出水库对河流生态系统 服务的影响值。 本研究在核算水库供水、水库养鱼、水力发电等各项的经济价值时，用的是 市场价值法。直接用上述各项能提供的物质量乘以它们各自的单位价值( 市场价 格) ，来计算它们的经济价值。计算公式如下： = 纵己 ( 2 1 ) 式中，为各项的经济价值；编为各项的物质量；己为各项的单位价格。 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 本研究在核算旅游价值、调蓄洪水时，用的是直接获得的收益。计算公式如 下： = i 棚( 2 - 2 ) 式中，为各项的经济价值收入；k 为直接获得的收入。 机会成本法 机会成本法是费用效益分析法的重要组成部分。机会成本法通常用来衡 量决策的后果。所谓机会成本，就是做出某一决策而不做出另一种决策时所放弃 的利益1 2 4 】。机会成本法能为决策者和公众提供宝贵的有价值的信息。大伙房水库对 河流生念系统服务功能影响的部分难于直接评估，可以利用机会成本法来进行影 响值评估，以便于为决策者提供科学的依据，更合理地开发利用水资源。如评价 水库的泥沙淤积的损失可以利用这种方法( 因泥沙被淤积而失去了补充下游河道、 河口、三角洲造地的机会) 。 本研究在核算水库泥沙淤积、调蓄洪水、水库淹没、水坝占据等经济价值( 或 经济损失) 时，用的是机会成本法。计算公式如下： v , c = s 地圪( 2 3 ) 式中，圪为各项的经济价值( 或经济损失值) ；s , c 为各项通过间接方法折算的 物质的量；己为各项通过间接方法核算的单位价值。 影子工程法 影子工程法是在河流生态系统遭受破坏后人工建造一个工程来代替原来的河流生 态系统服务功能，用建造新工程的费用来估计河流生态系统破坏所造成的经济损失的一 种方、法【2 5 1 。当水库对河流生态系统服务功能影响的价值难以直接估算时，可借助于此种 方法来代替其对河流生态系统服务功能的影响值。其数学表达式为： a v = g = x i ( x f = 1 , 2 ，锣) ( 2 - 4 ) 式中：v 为对河流生态系统服务功能的影响价值；g 为替代工程的造价；x i 为替 代工程中i 项目的建设费用。 本研究在核算水力发电减少c 0 2 排放的经济价值时，用的是影子工程法。计 算公式如下： u = q 协p 协 ( 2 - 5 ) 式中，u 为水力发电减少c 0 2 排放的经济价值；q 伍为用水力发电代替火力发 电而减少c 的排放量；r 为我国的造林成本。 影子价格法 9 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 生态环境向人类提供的产品及服务很大部分也没有市场交换和市场价格，于是我们 可以根据生态资源提供的环境效果，计算出效果的定量值，通过替代品来计算它的价值 【2 6 】。计算公式如下： a v = a q p ( 2 6 ) 式中，v 为河流生态系统服务功能的影响价值；a q 为河流生态系统产品或服务 影响的物质量；p 为河流生态系统产品或服务的影子价格。 恢复费用法 水坝对河流生态系统的破坏，会给人们的生产、生活和健康造成损害。为了 消除这种损害，最直接的办法就是采取措施将破坏了的河流生态系统恢复到原来 的状况，恢复措施所需的费用即为水坝对河流生态系统的影响价值，这种方法称 为恢复费用法【1 7 】。本研究在核算水力发电减少s 0 2 排放的经济价值时，用的是恢 复费用法。用水力发电代替火力发电而减少s 0 2 的排放量( 物质量) 乘以治理s 0 2 的单位成本，来评估水力发电代替火力发电而减少有害气体s 0 2 排放的经济价值。 圪= o t g 己 ( 2 - 7 ) 式中，为水力发电减少s 0 2 排放的经济价值；q f r 为用水力发电代替火力发 电而减少s 0 2 的排放量；，为治理s 0 2 的单位成本。 人力资本法 人力资本法【2 6 1 也叫工资损失法，它是通过市场价格和工资多少来确定个人对社会的 潜在贡献，并以此来估算河流生态系统变化对人体健康影响的损益。河流生态系统恶化 对人体健康造成的影响可以概括为三个方面：一是污染致病、致残或早逝，从而减少本 人和社会的收入；二是开支增加，主要是指医疗费用的增加；三是精神或心理上的代价。 水库形成后，可能增加水上疾病，降低水质等。如1 9 6 6 年，福尔塔大坝建成后， 疟病、血吸虫等各种传染病相继扩散，2 年后当地的传染病发病率就从1 5 上升到 8 0 1 0 0 ；建坝1 0 年内，仅为了控制这些传染病，政府就花了1 亿多美元。埃及随着 阿斯旺水坝工程兴建的灌溉网，加速了肝吸虫病、血吸虫病的蔓延，危害2 5 0 万农民的 健康；南非的佛沃哀德坝，蓄水后杂草丛生，现已成为疟疾和血吸虫病的流行区。同时， 修建水库，如果库底清理不当，会影响库区水质；水库水流速度减慢，降低了水本身的 自净能力。恶化后的水作为居民饮用水，将影响人类健康。对这些问题进行核算时，可 以用人力资本法。 旅行费用法 旅行费用法是通过旅行费用建立描述无价格的( 河流) 生态系统服务价值或价值变 化的需求曲线( 严格地说是一种“全经验”曲线) ，进而求出( 河流) 生态系统服务价值 或价值变化的方法。 1 0 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 本文主要运用如下经济价值评价法，见表2 2 。 表2 2 本文应用的经济价值评价方法归类 评估方法评估内容 市场价值法 机会成本法 影子t 程法 恢复费用法 水库供水、水库养鱼、水力发电、调蓄洪水、旅游 水库淹没、水库泥沙淤积、对河流生态系统占据 水力发电减少c 0 2 的排放 。水力发电减少s 0 2 的排放 在大伙房水库对河流生态系统服务功能的影响评价中，往往要综合几种方法 来确定生态资源的价值，根据大伙房水库对河流生态系统服务功能的各种影响， 选择合适的方法分别计算并加和，便可计算大伙房水库的生态价值损失。 2 2 生态足迹法 生态足迹法是由加拿大生态经济学家威廉( w i l l i a mr e e s ) 等人于19 9 2 年提出，并 由他的博士生瓦克纳格尔( w a c k e m a g e l ) 等人完善的一种衡量可持续发展程度的方法 2 7 - 3 0 1 。生态足迹供给和需求计算遵循以下五个步骤和具体方法【3 l 】： 第一步，计算各主要消费项目的人均年消费量值。 ( 1 ) 划分消费项目。w a c k e m a g e l 在1 9 9 7 年计算5 2 个国家和地区的生态足迹时， 将消费分为消费性能源和消费性食物，而在1 9 9 8 年对智力首都圣地亚哥的研究中将消 费分为粮食及木材消费、能源消费和日常用品消费等项目； ( 2 ) 计算区域第f 项年消费总量，计算公式为： b ，= ( + 1 f e f )( 2 8 ) 其中f 为消费项目的类型，b ，为f 种消费项目的年消费总量，只为衍中消费项目的年 生产量，j i 为f 种消费项目的年进口量，e 为f 种消费项目的年出口量； ( 3 ) 计算第f 项的人均年消费量( c i ) 。 第二步，计算为了生产各种消费项目人均占用的生物生产性土地面积。利用生产力 数据，将各项资源或产品的消费折算为实际生物生产性土地的面积，即实际生态足迹的 各项组分。其计算公式如下： a i = c i r , ( 2 - 9 ) 其中彳，为生产第f 项消费项目人均占用的生物生产性土地面积( h m 2 人) ，z 为相应 的生物生产性土地生产第f 项消费项目的年平均生产力( k g t u n 2 ) 。在计算煤、焦炭、燃 料油、原油、汽油、柴油和电力等能源消费项目的生态足迹时，将这些能源消费转化为 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 化石能源土地面积。 第三步，计算生态足迹： ( 1 ) 汇总生产各种消费项目人均占用的各类生物生产性土地面积，即生态足迹组 分； ( 2 ) 计算均衡因子( ，) 。由于这6 类生物生产面积的生物生产力不同，要将这些 具有不同生物生产力的生物生产面积转化为具有相同生物生产力的面积加总以计算生 态足迹和生态承载力，需要对计算得到的各类生物生产面积乘以一个均衡因子 ( e q u i v a l e n c ef a c t o r ) 。其计算公式为： 某类生物生产面积的均衡因子= 丕喜蔷萼霉姜差笔蓦季雾翥冕蓦睾篱赫c 2 一，。， 现采用的均衡因子见表2 3 t 3 2 1 。 表2 3 生态足迹测算中的十地类型说明 ( 3 ) 计算人均占用的各类生物生产性土地等价量； ( 4 ) 求各类人均生态足迹的总和( e f ) ： e f = l 彳， ( 2 - 11 ) 其中，e f 为人均生态足迹( h m 2 人) ；为均衡因子；a ，为人均f 种交易商品折算的 生物生产面积( 人均生态足迹分量，h m 2 人) 。 ( 5 ) 计算地区总人口( ) 的总生态足迹( 职) ： e f = n x e f ( 2 1 2 ) 1 2 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 其中e f 为总的生态足迹( h m 2 ) ；n 为人口数( 人) ；e f 为人均生态足迹( h m 2 人) 。 2 3 小结 本章主要对生态系统服务功能的评价方法进行介绍，概括地分析了市场价值法、机 会成本法、影子工程法、影子价格法、恢复费用法、人力资本法等经济价值方法。对生 态足迹评价法的计算思路、计算过程进行了介绍。 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 第三章大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价 3 1 研究区概况 大伙房水库是辽河一级支流浑河干流上的一座国家大( i ) 型水库，位于辽宁省抚 顺市东洲区境内，是国家“一五”期间由水利部组织修建的建国后第二座大( i ) 型水利枢 纽工程，同时也是我国第一座自行设计、自行施工的大型水利枢纽工程。其工程特征如 表3 1 。 表3 i大伙房水库特性表 水库枢纽工程有：大坝、溢洪道、输水道，在输水道后接有泄洪支洞和水电厂，在 库内还建有取水建筑物。 大伙房水库坝址位于辽宁省抚顺市东洲区境内，距扰顺市1 8 k m ，距沈阳市6 8 k m 。 大坝有主坝1 座、副坝3 座、贴坡坝1 座。主坝坝型为碾压式粘土心墙坝，最大坝高4 9 8 m ， 坝长1 3 6 7 m 。一副坝坝型为碾压式粘土心墙坝，最大坝高3 1 5 m ，坝长3 2 8 m ；- - n 坝 坝型为均质土坝，最大坝高1 0 1 m ，坝长8 5 m ；三副坝坝型为混凝土斜墙坝，最大坝高 9 8 m ，坝长2 1 0 m 。 溢洪道有主溢洪道1 座、非溢洪道1 座。主溢洪道为直泄陡槽式，消能形式为差动 挑流消能，堰顶高程1 2 5 m ，堰顶净宽5 2 m 。设有5 扇1 0 4 x 8 7 m 的弧型钢闸门，最大 泄流量5 1 2 0 m 3 s 。非常溢洪道为直泄陡槽式，消能形式为分流转向冲击墩挑流消能，堰 项高程1 2 5 m ，堰顶净宽8 4 m 。设有7 扇1 2 1 2 m 的弧型钢闸门，最大泄流量9 2 8 0m 3 s 。 1 4 大伙房水库对河流生态系统服务功能影响评价研究 输水道为圆形有压遂洞，进口底高程9 3 4 m 。主洞直径6 5 m ，主洞长2 4 3 m ；一支 洞直径5 5 m ，一支洞长9 2 m ，一支洞末端建有1 座水电厂，2 台机组总装机容量4 万 k w ，最大泄流量1 8 0m 3 s 。二支洞直径4 o m ，二支洞长4 8 m ，二支洞为泄洪支洞，设 有2 扇2 2 5 2 2 5 m 的油压平板闸门，最大泄量2 2 0r n 3 s 。 引水建筑物包括沈阳自来水公司引水口、抚顺自来水公司引水口及辽宁发电厂引水 口。在沈阳引水管道上还建有为坝后式电站，3 台机组总装机1 2 0 0 k w ，设计年发电量 3 9 0 万k w h ，实际年发电量4 5 0 万k w h 。 水库控制流域主要包括苏子河流域和社河流域，流域内山丘占9 0 以上，地势东高 西低，以中、低山地型为主。流域内的地质构造复杂而岩性单一，多处岩石裸露，属古 生代寒武纪地层。分布最广的是太古代的花岗片麻岩，称辽河系。流域内属暖温带大陆 性季风气候，冬季漫长寒冷，夏季炎热多雨，7 、8 月份的降雨量占全年降雨量的5 0 左右，气温以7 月份最高，平均温度在2 5 左右。1 月份气温最低，平均温度在零下 1 3 1 9 。2 、3 、1 1 、1 2 月份的气温一般均在o 。c 以下。 流域内有森林面积2 8 1 8 万h m 2 ，森林覆盖率5 1 8 。林木中针叶树以落叶松为主， 有9 7 2 万h m 2 ；阔叶树以祚树为主，有1 8 4 6 万2 。水库流域内应划为水源涵养林的 有8 6 8 万h m 2 ，占流域现有森林面积的3 0 8 。截止2 0 0 5 年底，已经划定水源涵养林 的面积2 2 8 4 万h m 2 ( 基本在河流源头和水库淹没区周围) ，占现有森林面积的3 6 5 。 水库淹没区周围有森林面积1 2 万h m 2 ，森林覆盖率达7 0 以上。 流域包含清原满族自治县( 浑河流域) 、新宾满族自治县( 苏子河流域) 和扰顺县 ( 社河流域) 三个县，属林农混合区。流域内有林地3 0 2 万h m 2 ，占5 5 5 ；农田5 2 7 万h m 2 ，占9 7 ；荒地5 5 8 万h m 2 ，占1 0 3 ；牧地3 2 1 万h m 2 ，占4 ，村庄、河流 占1 8 5 。流域内的坡耕地约占耕地面积的1 4 ，水土保持能力较弱，暴雨径流系数在 o 5 珈8 。流域内的山岭基本为森林、荒草、灌木所覆盖。径流多年平均含沙量为o 5 k g m 3 ， 属少沙河流。 流域内共有中小型水库8 6 座。其中中型水库5 座。是后楼水库，1 9 7 3 年竣工。 位于浑河源头区红河上游，控制流域面积8 1 k m 2 ，最大蓄水1 5 8 0 万m 3 。水电站设有2 台机组，装机2 5 0 k w 。二是红升水库，1 9 7 6 年竣工。位于苏子河上游，控制流域面积 7 8k m 2 ，最大蓄水量3 2 6 0 万m 3 。水电站设有3 台机组，装机6 0 0 k m 。三是腰b