城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用论文.pdf

厦门大学 硕士学位论文 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 姓名 万显会 申请学位级别 硕士 专业 环境管理 指导教师 彭荔红 20080501 摘要 水资源的持续供给直接关系到城市社会稳定和经济持续发展 但是随着城市 社会经济迅速发展和人口增长 对于水资源持续供给的保障却没有跟上城市发展 的步伐 其中又突出表现在水源地污染和城市供水系统安全隐患等环节 因此 城市水源地保护和城市供水体系安全研究 对于保障城市供水安全乃至城市持续 发展都具有积极的意义 本文选取厦门本岛的应急水源湖边水库作为研究对象 其水质现状及整治问 题具备城市水源地保护和开发问题的共性 论文以城市可持续发展 环境经济学 生态系统服务功能等理论为指导 以文献研究 资料收集 实地调查等方法相结 合 采用市场价值法 影子价格法 影子工程法 旅行费用法 机会成本法以及 水环境容量计算模型等为计算依据 货币化计算湖边水库作为水源地保护或者景 观水体开发两种发展思路下 其各自具备的效益和维护所需的费用 通过对比确 定水库的优势发展策略 为决策者提供直接明了的依据 并通过分析湖边水库案 例的普适性 为其它水源地保护和合理开发提供一定的借鉴和参考 主要研究内容和研究成果包括 1 通过文献调研和资料收集 综述城市可持续发展等理论及生态系统服务 功能价值评估方法等的研究进展 结合目前国内外有关水生态系统服务的研究成 果 分析总结水源地保护的重要意义及不同水体生态的服务功能体系 2 结合湖边水库的历史变迁 水体特征及综合整治情况等 分析可持续发 展观下的湖边水库战略意义 构建湖边水库在不同发展策略下的费用一效益体系 3 运用各种生态服务功能价值评估方法初步估算出湖边水库在保护策略和 开发策略下的费用和效益 4 通过费用一效益分析方法 对比分析湖边水库的优势发展策略 从学术 角度提出优化水库发展和保障体系建设的建议 为决策者提供参考 5 就湖边水库案例进行分析总结 分析本案例的特殊性和普适性 初步探 讨本文研究方法和研究成果的可推广性 关键词 费用一效益分析 生态系统服务功能 应急水源地 湖边水库 A BS T R A C T T h es u s t a i n e ds u p p l yo fw a t e rr e s o u r c e sh a v ead i r e c tr e l a t i o n s h i pw i t ht h ec i t y S s o c i a ls t a b i l i t ya n ds u s t a i n a b l ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta saw h o l e b u tw i t hr a p i d s o c i o e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dp o p u l a t i o ng r o w t hi nc i t i e s s u s t a i n e ds u p p l yo fw a t e r r e s o u r c e sd on o tk e p tp a c ew i mu r b a nd e v e l o p m e n t a n di ti sh i g h l i g h t e db yt a c h e ss u c h a sw a t e rp o l l u t i o na n ds e c u r i t yr i s k si nu r b a nw a t e rs u p p l ys y s t e m s T h e r e f o r e r e s e a r c h e so nw a t e rS O u r C ec o n s e r v a t i o na n ds e c u r i t yo fu r b a nw a t e rs u p p l ys y s t e m h a v eas i g n i f i c a n tm e a n i n gf o rw a t e rs e c u r i t ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti nc i t i e s T h i sp a p e rs e l e c t e dt h ee m e r g e n c yw a t e rS O u r C e H u b i a nR e s e r v o i ro fX i a m e n i s l a n da sas t u d yo b j e c t i v e a si t sw a t e rq u a l i t ys t a t u sq u oa n dt r e a t m e n tp r o b l e m sa r e r e p r e s e n t a t i v eo fw a t e rs o u r c ec o n s e r v a t i o na n dd e v e l o p m e n ti s s u e si nc i t i e s I nt h e g u i d a n c eo fp r i n c i p l e sl i k es u s t a i n a b l eu r b a nd e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n t a le c o n o m i c s e c o l o g i c a lv a l u ea s s e s s m e n tt h e o r yo ft h ee c o s y s t e ma n dS Oo n w i t ht h ea p p r o a c h e so f l i t e r a t u r er e v i e w d a t ac o l l e c t i o n f i e l ds t u d i e sa n do t h e rm e t h o d sc o m b i n e d c a l c u l a t e d o nt h eb a s i so fm a r k e t v a l u em e t h o d s h a d o wp r i c em e t h o d s h a d o we n g i n e e r i n gm e t h o d t r a v e lc o s t sm e t h o d o p p o r t u n i t yc o s tm e t h o d sa sw e l la sw a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y m o d e le t c t h o u g h to fm o n e t a r yc a l c u l a t i o nw h e t h e rp r o t e c t i n gH u b i a nR e s e r v o i ra sa w a t e rs o u r c eo rd e v e l o p i n gi ta sl a n d s c a p ew a t e rb o d y t h i sr e s e a r c hc a r r i e do u ta d e t a i l e dc o s t b e n e f i ta n a l y s i s s u g g e s t e da na d v a n t a g e o u sd e v e l o p m e n ts t r a t e g yf o rt h e r e s e r v o i rb yc o m p a r i s o n a n dp r o v i d e dad i r e c ta n dc l e a rs c i e n t i f i ce v i d e n c ef o rd e c i s i o n m a k e r s I na d d i t i o n t h ep a p e ra l s os e r v e sa sar e f e r e n c ef o rp r o t e c t i o na n dr e a s o n a b l e d e v e l o p m e n to fo t h e rw a t e rr e s o u r c e sb ya n a l y z i n gt h eu n i v e r s a l i t yo fH u b i a nR e s e r v o i r C a s e M a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n dr e s u l t si n c l u d e 1 C o n c l u d i n gt h er e s e a r c hd e v e l o p m e n to fu r b a ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h e o r ya n de c o l o g i c a lv a l u ea s s e s s m e n tm e t h o do ft h ee c o s y s t e mt h r o u g h l i t e r a t u r er e v i e wa n dd a t ac o l l e c t i o n a n a l y z i n gt h ei m p o r t a n c eo fw a t e r s o u r c ec o n s e r v a t i o na n dt h es e r v i c ef u n c t i o ns y s t e mo fd i f f e r e n tw a t e r b o d i e sb yc o m b i n gr e s e a r c hp r o g r e s so fs e r v i c ef u n c t i o no fw a t e re c o s y s t e m a th o m ea n da b r o a d 2 A n a l y z i n gt h es t r a t e g i cs i g n i f i c a n c eo fH u b i a nR e s e r v o i ru n d e r t h ev i e wo f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t 丽t l lt h ec o m b i n a t i o no fh i s t o r i c a lc h a n g e s w a t e r f e a t u r e sa n dc o m p r e h e n s i v et r e a t m e n ta n dS Oo n a sw e l la sb u i l d i n g c o s t b e n e f i ts y s t e m su n d e rd i s t i n c td e v e l o p m e n ts t r a t e g i e s 3 E v a l u a t i n gp r e l i m i n a r i l yt h ec o s t sa n db e n e f i t so fH u b i a nR e s e r v o i ru n d e r t h ec o n c e p to fp r o t e c t i o na n dd e v e l o p m e n ta tt h es a m et i m eb yu t i l i z i n g v a r i o u se c o l o g i c a lv a l u ea s s e s s m e n tm e t h o d so ft h ee c o s y s t e m 4 C o m p a r i n gt h ea d v a n t a g e o u sd e v e l o p m e n ts t r a t e g i e so fH u b i a nR e s e r v o i r b yc o s t b e n e f i ta n a l y s i s a n dp r o v i d i n gar e f e r e n c ef o rd e c i s i o n m a k e r sb y s u g g e s t i n go p t i m i z i n gt h ed e v e l o p m e n t o fr e s e r v o i r sa n dt h ec o n s t r u c t i o no f t h ep r o p o s e ds e c u r i t ys y s t e mf r o ma r ta c a d e m i cp e r s p e c t i v e 5 A n a l y z i n gt h es p e c i a l t ya n du n i v e r s a l i t yo fH u b i a nR e s e r v o i rc a s ea n d e x p l o r i n gt h ee x t e n s i b i l i t yo fr e s e a r c hm e t h o d sa n dr e s e a r c hr e s u l t so ft h i s p a p e r K e yw o r d s c o s t b e n e f i ta n a l y s i s e c o s y s t e ms e r v i c ef u n c t i o n e m e r g e n c yw a t e rs o u r c e s H u b i a nR e s e r v o i r 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文 是本人在导师指导下独立完成的研究成果 本人在 论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果 均在文中以明确方式标明 本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任 徽 歹彩2 d 形年 月易日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留 使用学位论文的规定 厦门大学有权保留 并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版 有权将学位论文用 于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅 有权将学位论文的 内容编入有关数据库进行检索 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版 保密的 学位论文在解密后适用本规定 本学位论文属于 1 保密 在年解密后适用本授权书 2 不保密 作者签名 万舅含日期 2 一 年 月 日 聊獬 扔匈删 柳 月铀 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 1 1 选题依据与意义 1 1 1 研究背景 第一章绪论 水是生命之源 是人类生存和发展不可或缺的资源之一 然而随着人类社会 的发展 人口的激增和工业的膨胀给地球上的水资源安全带来前所未有的挑战 当前全球有1 5 的人得不到安全的饮用水 3 0 亿人缺乏卫生设施 致使每年有 3 0 0 4 0 0 万人死于由饮水问题引起的疾病 l2 1 同样在我国 近年来随着经济发展和 城市化进程的加快 无序开发和排污行为带来了一系列的水环境问题 尤其是饮 水安全问题最为突出 有关统计资料显示 目前我国有1 4 的人口饮用不符合卫生 标准的水1 4 7 饮水问题已经成为制约许多地区经济和社会持续发展的主要问题 城市作为新世纪人居环境的主要类型和社会经济的主要载体 其创造的国民 生产总值高达全社会的9 0 消耗的资源也占9 0 4 6 1 中国的城市 尤其是大城 市为社会发展做出了重要贡献 在经济发展方面 城市发挥着无可比拟的凝聚力 吸引力和规模效应 目前全国工业总产出的5 0 国内生产总值的7 0 国家税 收的8 0 第三产业增加值的8 5 以及高等教育和科研力量的9 0 以上集中在城 市 7 8 不难断定 城市发展质量将直接决定2 l 世纪我国社会经济发展水平和综合 国力 然而摆在我国城市面前的一个严峻的形势就是城市饮水及生产用水在近年 来受到的威胁 尤其是饮水安全问题 不仅影响城市经济和社会的发展 更直接 威胁到居民生命安全 目前我国的城市饮水安全不仅仅是城市缺水问题 更严峻的问题是城市水源 地的污染和破坏 6 引 城市水源地一般位于城市周边甚至城区内部 其主要功能是 为城市居民提供饮水水源 但是由于多年来不少城市基础设施建设滞后 居民和 企业环保意识较差 城市水源地同时也成为了污水承纳水体 随着城市规模扩大 和人口进一步增加 人为活动向水体排放的污染物逐渐超过了水体的自净能力 从而导致了水体水质的超标 另一方面 城市建成区的不断蔓延和无序扩张 已 第一章绪论 经危急到水源地周边土地和生态系统的保护 目前我国城市水源地在水质 水量 水资源管理等方面存在很多的不足 具体表现在 饮用水水源水质较差 根据第二次全国水资源调查评价 调查的饮用水 源地水功能不达标率为3 5 6 其中河道不达标率4 4 湖泊不达标率7 7 水 库不达标率2 3 全国1 0 7 3 个集中式地表水饮用水源地有2 5 水质不达榭皑J 水 污染呈现有机污染 持久性有毒有机污染 重金属污染等共存形态 8 们 水量不足 水源地数量偏少 全国6 9 9 个建制市中 约有4 0 0 余个存在 供水不足现象 其中严重缺水的有1 1 0 个 年均缺水量达6 0 亿m 3 随着我国城市 进一步发展 城市供水人口数量以及单位人口耗水量将进一步增加 迫切需要新 建或扩建城市水源地 满足区域经济 社会需求 8 0 1 安全防护体系和保障措施薄弱 我国饮用水水源地保护区基本安全保护 设旅建设滞后 在污染控制和排污口整治 污染底泥清淤 水源地隔离防护方面 长期缺少必要投入 工程建设滞后 2 0 0 5 年松花江水污染事件中 由于缺乏有效 的应急预案和水源地保护措施 造成污染河道下游大面积城市居民饮用水受到严 重影响 造成严重的社会 经济问题 进 步说明了我国在饮用水源地保护 应 急措施建设等方面严重滞后 难以适应社会发展的需求 6 引 与水源地问题对应的是水污染防治工作的艰巨和面临的困境 困扰我国水污 染治理的一个现象是 投入巨大而收效甚微 水利部部长汪恕诚2 0 0 1 年在中国水 利学会成立7 0 周年大会上所做的学术报告中指出 目前中国对水污染治理还没 拿出一个足以令人信服的理论或者实践 传统的末端治理方式如今已越来越不 能有效解决水源地污染问题 对于各个城市来说 其面临的一个抉择就是要痛下 决心 废弃现有已经备受污染的水源地 改变其使用功能 另辟新径 建立新的 水源地 还是对水源地进行彻底整治 通过高额的费用 恢复水源水质并通过工 程维护和管理手段对其进行保护 本文以为 地方政府在水源地的保护和开发上具有重要的影响 但是对于地 方政府而言 促使其开展某项决策的重要依据在于该投资费用和效益分析 当前 经济增长仍然是各级地方政府的首要发展目标 只有预期可以得到良好经济效应 的投资才能唤起政府的投资和决策热情 因此通过货币化计算城市水源地功能更 改或整治保留两种发展策略的费用和效益 既可以从学术角度提出城市水源地合 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 理保护和开发思路 还能够为决策者宏观决策提供令其信服的参考信息 具有一 定的理论和实践意义 这也正是本文的核心内容和最终目的 1 1 2 研究目的与意义 1 研究目的 本论文拟通过文献学习和理论综述 系统阐明水生生态系统的服务功能价值 并选取合理的评估方法 结合厦门市湖边水库的实际资料 以可持续发展理论为 指导 货币化计算湖边水库作为水源地保护或者景观水体开发两种发展思路下 其各自具备的效益和维护所需的费用 尤其是对紧急状况下城市应急水源地的服 务价值尝试进行货币化估算 进而通过费用一效益对比分析出优势开发策略 从 学术角度提出优化建议 旨在能为决策者提供一定的科学依据 2 研究意义 目前我国处于环境突发性污染事故高发时期 水资源作为维系人类生命系统 最主要的物质 但同时也是最容易受各类突发性事故污染和破坏的环境因子 本 文以城市应急水源地作为研究对象 通过综合理论综述不同功能水生生态系统服 务功能体系及其价值评估方法 通过厦门市湖边水库实证分析阐释城市应急水源 地保护的积极意义和效益 具有一定的积极意义 理论意义 目前对于生态系统服务功能体系及其价值体系研究是学术界的一个热点 对 于该理论的应用主要集中于自然生态系统价值的评估上 费用一效益分析方法是 环境经济学中一个重要的理论方法 常用于分析某一项决策的科学性或比较几种 不同决策的优劣性 本文尝试将生态系统服务功能理论与环境经济学中的费用一 效益分析方法相结合 并以城市可持续发展理论为指导 将生态系统服务价值作 为费用一效益分析中的一个重要依据 从而增加了费用一效益分析结果的客观性 和科学性 而且也在一定程度上赋予了生态系统服务功能理论更广的应用范围 现实意义 城市应急水源地是目前一个备受关注的区域 其在城市供水安全乃至城市民 心稳定方面具有特别的意义 本文选取厦门市应急水源地湖边水库最为研究对象 通过费用一效益分析方法 对比不同发展策略下水库的净效益 从而确定优势发 第一章绪论 展策略 能够为决策提供科学的依据 同时 费用一效益分析的优势还在于其计 算方法 能够将各类直接投入产出和隐含的价值全部转化为简单明了的货币形式 从而最易为广大公众和决策者所接受 合理的分析手段和科学的分析结果有利于 促进城市应急水源地的科学决策 对于保护和合理开发城市水资源具有一定的现 实意义 1 1 3 研究对象选择 本文所选择的研究对象为厦门市湖边水库 湖边水库是厦门本岛最大的一座 淡水水库 水库占地1 0 3k m 2 集雨面积9 1l k m 2 总库容6 2 4 万m 3 丰水年来水 量7 9 9 4 万m 3 7 9 1 由于厦门本岛内没有天然淡水水源地 岛内日常生活生产用水 8 0 以上来自岛外九龙江北溪引水 供水形式单一 供水安全隐患较大 如果九龙 江北溪或者饮水干渠发生风险事故 则厦门本岛就失去了最主要的淡水来源 这 将对厦门岛内居民的正常生活乃至生命安全产生巨大的威胁 为此 厦门市政府 将湖边水库定位为厦门岛的应急备用水源 与岛内北溪引水管渠连通 通过干渠 供水维持水库一定的贮备水量 在无岛外供水时能满足居民生活用水1 5 天以上的 需求 以备急需 在没有其它水源的情况下 湖边水库的存在和水质维护对于厦 门本岛具有重要的战略意义 然而如同许多城市水源地一样 湖边水库多年来未受到有效的保护 水库与 周边陆域没有设置相应的防护措施 使得水库逐渐成为周边居民的污水受纳水体 随着城市建设区的扩大及湖边水库周边市政道路 居住小区的形成 小型工企业 的引入 湖边水库水质日趋恶化 部分指标超过了V 类水质标准限值 已经无法 满足其作为应急水源地的要求 厦门市政府历来重视对湖边水库的保护 早在1 9 9 7 年 厦门市规划局便对湖边水库保护区范围进行规划 2 0 0 2 年 厦门市政府正式 提出湖边水库综合整治计划 2 0 0 3 年厦门市发展与改革委员会正式批复了湖边水 库整治工程项副5 1 1 然而时至2 0 0 6 年 由于整治工程实施过程中存在多种现实困 难 湖边水库水质并未得到本质改善 而与此同时 湖边水库周边土地开发计划 正在紧张有序的开展 一时间关于湖边水库是否应该作为水源地 如何协调水库 保护和片区开发问题成为厦门市的一个焦点 由此可见 湖边水库现状及整治问题具备城市水源地保护和开发问题的共性 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 选取湖边水库作为研究对象 具有一定的典型性和代表性 1 2 本文指导性理论和方法的界定 1 2 1 论文指导性理论 本文研究涉及多种理论 不同内容需要通过相应的基础理论作为依据 具体 而言 本论文的指导性理论主要包括 1 可持续发展理论与城市可持续发展理论 可持续发展是我国的基本国策之一 也是全世界公认的社会经济发展指导理 论 社会的持续发展是全世界共同追求的目标 城市供水与饮水安全问题 直接 关系到广大人民群众的健康 关系到城市发展的可持续性 2 0 0 3 年世界环境日的 主题为 水 二十亿人生命之所系 强调了水对人类生存和持续发展的核心作 用 城市供水和饮水问题将会成为我国未来城市发展的瓶颈 在城市水源地保护 和合理开发的问题处理上 必须要以可持续发展理念作为根本出发点和最终归宿 点 从可持续发展的角度协调 解决该问题 以得到最优化的解决方案 最大化 实现经济效益 社会效益和环境效益的统一 城市可持续发展理论与可持续发展 理论在本质上是一致的 区别点是城市可持续发展理论的实践意义较强 可以说 是可持续发展理论的具体应用与实施瞰 也是本文重要的理论指导依据 2 环境经济学基本理论 环境经济学属于应用经济学 主要研究发展经济与保护环境之间的关系 即 研究环境与经济的协调发展的理论 本文的研究中涉及的环境外部性问题 消费 者剩余理论都属于环境经济学的重要基础理论 环境外部性理论 外部性 E x t e r n a l i t y 理论又称外部效应 是解释经济活动与环境问题成因的一 个基础性理论 最早由马歇尔 A M a r s h a l l 提出 1 8 9 0 年在其巨著 经济学原理 一书中将其定义为 某些类型的产业发展和扩张是由于外部经济降低了产业内厂 商的成本曲线 萨缪尔森 P a u lA S a m u e l s o n 对外部性的理解是 外部性是指那些 生活或消费对其它团体强征了不可补偿的成本或给予无需补偿的收益的情形 6 J 按照外部性影响效果的不同 庇古区分了外部经济性 即正外部性 P o s i t i v e 第一章绪论 E x t e m a l 畸 和外部不经济 即负外部性 N e g a t i v eE x t e r n a l i t y 1 7 1 外部经济性指某经 济主体的活动使他人或社会受益 而受益者无需花费代价 外部不经济性是指某 经济主题的活动使他人或社会受损 而造成伤害的人却没有为此承担成本 在湖 边水库问题的研究中 对水库水体进行保护或排污破坏均会影响到周边乃至整个 厦门岛居民的福利和生活质量 具有一定的外部性特征 因此在本论文研究过程 中 需要以环境外部性理论为指导考虑不同开发策略下的外部成本和外部效益 这也是本文的基础理论之一 消费者剩余理论 消费者剩余 C o n s u m e rS u r p l u s 也称净支付意愿 是指消费者为获得一种商 品 一次机会或一种享受而愿意支付的货币资金与实际支出资金之差瞪 2 2 1 消费者 剩余理论在估算公共商品的价值中具有重要的理论意义 在生态系统服务功能价 值计算中 将广泛使用消费者剩余来估算其服务价值 3 生态资产与生态系统服务功能价值理论 人类早就意识到生态系统对于人类生存和发展的重要作用 但是关于生态系 统服务功能或环境服务功能的研究却始于2 0 世纪7 0 年代 C o n s t a n z a 等将生态系 统提供的商品和服务统称为生态系统服务 E c o s y s t e ms e r v i c e t l l C a i m s 认为生态系 统服务是对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和生态系统功能 因此 生态系统服务可分为两方面 即生态系统提供的人类生活必须的生态产品和保证 人类生活质量的生态功能 生态服务价值体系包括了直接利用价值 间接利用价 值和非利用价值 7 酬 水体不管是水源地还是其它景观水体都不同程度的具备了上 述价值 因此本论文需根据生态服务功能价值理论 对湖边水库作为水源地保留 或者改变其功能作为景观水体的价值体系进行全面的分析 从而为进一步的核算 提供基础和依据 生态资产 E c o A s s e t s 是在自然资源价值和生态服务价值两个概念的基础上发 展起来的 是二者的结合和统一 表征人类对生态环境 自然资源认识达到了一 个新的高度 陈百明等认为 生态资产是所有者对其实施所有权并且所有者可以 从中获得经济利益的生态景观实体 9 潘耀钟等认为 生态资产是以生态系统服务 功能效益和自然资源为核心的价值体现 包括隐形的生态系统服务价值和有形的 自然资源直接价值两部分 3 7 胡聃从生态资产的交叉学科意义上将生态资产理解 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 为 人类或生物与其环境相互作用形成的能服务于一定生态系统经济目标的适应 性 进化性生态实体 它在未来能够产生系统产品或服务 1 6 生态资产理论体现 了自然资源的稀缺性和价值 因此与生态系统服务功能价值理论 样 是本文科 学确定湖边水库价值体系的理论依据 1 2 2 论文研究的技术方法 在本文研究中 主要通过以下研究方法进行计算和分析 1 费用一效益分析法 费用一效益分析是鉴别和量度一个项目或决策的经济效益和费用的方法 l 在项目的评估决策中 它是通过对项目的费用和效益进行比较的决策工具 如果 一项决策呈现正效益 则项目具备了决策的必要条件 如果几种决策相比 则正 效益越大的决策越具有优越性 3 2 1 本文旨在通过对比保护和开发两种发展策略下 湖边水库的费用一效益 其中费用是指开发或者保护湖边水库所需要的工程 管 理等各种费用之和 而效益是在各种发展策略下水体能够带来的所有价值之和 该值主要通过估算水生态系统服务功能的价值而得 并以此为基础对比得出优势 发展策略 因此费用一效益分析原理是本文的一个重要评价方法 2 生态系统服务功能价值评估方法 对于生态系统服务功能价值的评估 目前广泛采用的方法是根据生态经济学 环境经济学 福利经济学等理论发展而来 概括来说 生态系统服务功能的经济 价值评估方法分为两类 一是替代市场价值法 它以 影子价格 和消费者剩余 来表述生态系统服务功能的经济价值 评价方法有费用支出法 市场价值法 机 会成本法 旅行费用法和条件价值法等 二是模拟市场技术法 又称假设市场技 术法 它以支付意愿和净支付意愿法来表达生态系统服务功能的经济价值 其评 价方法是条件价值法f 4 1 各方法的具体内容和实际应用情况见本文研究综述 在本 文研究中 将利用上述方法量化计算湖边水库具有的各种服务功能的价值 3 水环境容量的计算方法 环境容量的概念最早由日本学者提出来的 它是指对一定地区 在特定的产 业结构和污染源分布的条件下 根据地区的自然净化能力 为达到环境目标值 所能承受的最大污染物排放量 对于环境容量的概念存在两种理解 一种认为环 第一章绪论 境容量是在人类生存和自然生态不致受害的前提下 某一环境所能容纳的污染物 最大负荷量 2 l 另外一种认为环境容量是在规定的环境目标下 某一环境所能容 纳的污染物的数量 4 4 1 水环境容量的计算方法包括解析法 试错法 系统最优化 法等 4 9 在湖边水库服务价值体系之中 其环境容量是一项重要的内容 而水库作为 水源地或者景观水体其执行标准不同 具有不同的环境容量 在本论文研究过程 中 将根据环境容量的预测模型计算水库作为不同使用功能下的环境容量 并根 据环境容量有偿使用理论估算其市场价值 1 3 相关理论方法研究和应用进展 1 3 1 城市可持续发展理论研究进展 可持续发展一词最初由国际自然保护联盟于1 9 8 0 年提出的 1 9 8 4 年 挪威前 首相布伦特兰夫人起草 我们共同的未来 O u rC o m m o nF u t u r e 一书 该书将 可持续发展定义为 既满足当代人的需要 又不对后代人满足其需要构成危害的 发展 4 2 1 可持续发展概念提出后 在短短的3 0 余年里 可持续发展理论迅速成为 环境 经济 社会等领域研究的焦点 1 9 9 2 年联合国环境与发展大会以后 可持 续发展思想逐步成为世界各国指导经济社会发展的总体战略 1 9 9 5 年可持续发展 被确定为中国的基本国策之一 城市可持续发展是可持续发展理论的具体应用与实施 相较于可持续发展理 论而言 其具有更强的实践意义 城市可持续发展既关注城市发展的现状 又注 重城市面向未来发展的生命力 强调城市在面向未来的发展过程中 要形成一种 以人为主体的有机结构体 充分考虑人和城市环境的融合性和城市中人的个性的 全面发展 最终实现城市人 经济 社会文化活动与城市环境一体化的高度综合 和协调发展 因而城市可持续发展既是一种城市发展观 又是城市进步的行动准 则和指导 4 6 1 在我国 城市是社会经济功能比较完善的基本单元 也是国家整体 可持续发展战略的关键环节 一个城市有没有明确的可持续发展计划 对城市综 合协调发展关系很大 首先要系统了解城市自身可持续发展水平 全面分析城市 各方面的基本情况 协调制定城市的可持续发展计划 7 1 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 城市问题的复杂性使城市可持续发展理论的研究体现出了综合性与交叉性的 特点 城市可持续发展理论的建立 主要沿着五个主要的方向去解释其内涵与实 质 资源与环境方向 生态学方向 经济学方向 社会学方向和系统学方向 城 市可持续发展理论框架可以概况为图1 1 所示的内容1 2 3 1 图1 一l 城市可持续发展理论框架图 F i g 1 1 T h ec o n c e p t i o no fu r b a n s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t 1 3 2 生态系统服务功能价值及其评估方法研究进展 1 生态系统服务功能价值分类 虽然目前对于生态系统具有服务功能的论断已经被广泛接受和认同 但是对 于生态系统服务功能具有的价值及其评估还存在很大的争议 生态系统的多功能 性导致了其服务功能的多价值性 学者徐篙龄从生态系统服务功能与市场联系的 系统组成 可持 一 续发展内容 系统对城市的作用内容 城市可持续发展 I I l l 资源环境经济社会 t 1ll 保护不可再生资源 代内不占用别国或 降低单位经济的环 消除贫困 居民获 最优最大化利用可 区域 代际不侵占 境成本 物耗 能 得良好教育机会 再生资源 提高资源 后代人用于发展经 耗的同时获得经济 政治与环境权利 济的环境容量 并公众社会参与积极 循环利用率实力的快速增长 设法提高环境容量性高 lI lI 水 土地 矿产 水 空气 生态环 经济总量 人均经居民富裕 社会公 石油等可生或不可境等消纳 降解人 济量的增加增强城平 居民素质高将 再生资源为人类发 类活动产生的污染 市综合竞争实力 提高社会精神文 展提供生产和生活 物 为人类生活与 为资源利用 环境明 为资源利用 保护 社会繁荣提环境保护 经济发 资料 生产提供环境容量 供经济保障展提供智力保障 第一章绪论 角度 将生态系统服务功能价值分为3 类 能够以商品形式出现于市场的价值 虽不能商品形式出现于市场 但有着与某些商品相似的性能或能对市场行为有明 显影响的功能 既不能形成商品 又不能明显地影响市场行为的功能 例如信息 功能 6 3 欧阳志云等将生态系统服务功能的价值总结为4 类 直接使用价值 主 要是生态系统产品具有的价值 可以直接用市场价值估算 间接使用价值 指无 法商品化的生态系统服务功能 选择价值 是人们为了将来能直接利用或间接利 用某种生态服务功能的支付意愿 存在价值 是人们为了确保生态服务功能继续 存在的支付意愿 3 4 1 具体的价值体系概括见图l 一2 图l 一2 生态系统服务功能价值体系图 F i g 1 2 T h ev a l u es y s t e m so fe c o s y s t e ms e r v i c e s f u n c t i o n 2 生态系统服务功能价值的主要评估方法 如1 2 2 节中所述 生态系统服务功能价值主要包括市场价值法 机会成本法 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 影子价格法 影子工程法 资产价值法 旅行费用法 条件价值法等 各种常用 方法介绍如下 市场价值法 市场价值法又称生产率法 其基本原理是将生态系统作为生产中的一个要素 生态系统的变化将导致生产率和生产成本的变化 进而影响价格的产出水平的变 化 或者将导致产量或预期收益的损失 2 9 1 市场价值法从理论上是种合理的方法 但是在实际上由于生态系统服务种类繁多 同一种服务效果也多种多样 其产品 的影响很难定量 在实际应用时困难重重 因此目前的实践应用也较少 机会成本法 机会成本法常用来衡量决策的后果 所谓机会成本 就是做出某一项决策而 不做出另一种决策时所放弃的利益 3 3 1 任何一种自然资源的使用 都存在许多相 互排斥的备选方案 为了做出最有效的选择 必须找出社会经济效益最大的方案 资源是有限的 选择了一种利用方案就意味着放弃了使用其他方案的机会 也就 失去了获得相应效益的机会 把其他方案中最大经济效益称为该资源选择方案的 机会成本 机会成本法的数学表达式为 C k m a x E l E 2 E 3 E i 式中 C I 一方案的机会成本 E l E 2 E 3 E 厂k 方案以外的其他方案的效益 机会成本法是费用一效益分析法的重要组成部分 它常被用于某些资源应用 的社会净效益不能直接估算的场合 是一种非常实用的技术 目前已有学者用机 会成本法定量评价生态系统服务功能的价值 机会成本简单易懂 能为决策者和 公众提供宝贵的有价值的信息 生态系统服务功能的部分价值难以直接评估 因 此可利用机会成本法 通过计算生态系统用于消费时的机会成本 来评估生态系 统功能的价值 以便为决策者提供科学价值 更合理的使用生态资源 4 5 1 影子价格法 人们常用市场价格来表达商品的经济价值 但生态系统给人类提供的产品或 服务属于 公共商品 没有市场交换和市场价格 经济学家利用替代市场技术 先寻找 公共商品 的替代市场 再以市场上与其相同的产品价格来估算该 公 共商品 的价值 这种相同的产品价格被称为 公共商品 的 市场价格 1 3 6 1 第一章绪论 影子价格法的数学表述式为 V Q P 式中 V 一生态系统服务功能价值 Q 一生态产品或服务的量 卜 生态系统产品或服务的影子价格 影子价格是资源稀缺时 为了更合理地分配使用并使生产效益或社会福利达 到最优 对这类资源的市场价格加以校正 或对没有市价时加以补充 影子价格 按照资源稀缺程度对现有价格进行调整 并且考虑了那些不能用价格表示的社会 效益或损失 能够全面反映社会的效益和费用 1 1 影子价格的计算方法有多种 例如直接成本法 替代工程法 线性规划的对偶规划法等多种 影子价格法已广泛应用于生态系统服务的定量评价 例如 用于评价生态系 统固碳价值的碳税法就属于影子价格法 它是将生态系统每年固定的C 0 2 的量乘 以碳税的影子价格而得出生态系统固定C 0 2 价值的一种方法 总体而言 影子价 格法是评估生态系统间接使用价值的一个常用方法 影子工程法 影子工程法又称替代工程法 是恢复费用法的一种特殊形式 影子工程法是 在生态系统遭受破坏后人工建造一个工程代替原来的生态系统服务功能 用建造 新工程的费用来估计生态系统破坏所造成的经济损失的一种方法 2 9 1 影子工程的 数学表达式为 V 3 X i i 1 2 棚 式中 卜生态系统服务功能价值 C r 替代工程的造价 X 广一替代工程中i 项目的建设费用 通过影子工程法可以将本身难以用货币表示的生态系统服务功能价值用其 影子工程 来计量 将不可知转化为可知 因此当生态系统服务功能价值难以 直接估算时 可借助于能够提供相似功能的替代工程的费用来评估该服务功能的 价值 因此影子工程法在生态服务功能中的应用也较为广泛 例如森林具有涵养 水源的功能 这种生态系统服务功能很难直接量化 因此可以找一个影子工程 如修建一座可以储存与森林涵养水源同等水量的水库 则修建此水库的费用就是 城市应急水源地生态服务功能保护与开发的研究和应用 该森林涵养水源生态服务功能的价值 但是影子工程法同样存在局限性 具体表 现在 一是替代工程的非唯一性 使得影子工程造价存在差异 二是两种功能效 用的异质性 影子工程往往只能涵盖替代生态系统某种功能 而不能完全替代生 态系统的功能体系 4 5 1 资产价值法 资产价值法是利用生态系统变化对某些产品或生产要素价格的影响 评估生 态系统服务功能价值的方法1 4 5 1 资产的价值可用下式表示 V 厂 Q 式中 V 资产的价值 生态系统服务功能的价值 s 资产本身的特征 N 一资产周围社区特点变量 Q 一资产周围生态系统变量 资产价值法暗含了一个基本假设 即生态系统的变化影响着资产的收益 资 产价值法要求有足够大的单一均衡的资产市场 如果市场不够大 就难以建立相 应的方程 如果市场不处于均衡状态 资产价值就不完全反映人们的福利变化 另外 资产价值法需要大量数据 包括资产特性数据 生态系统数据 以及消费 者个人的社会经济数据等 这些局限性使得该方法的应用受到了限制 目前资产 价值法一般用于评估环境污染对房地产价值造成的损失 旅行费用法 旅行费用法 T C M 又叫费用支出法或游憩费用法 起源于如何评价消费者 从其所利用的生态系统中获得的效益 2 9 它主要是通过往返交通费 门票费 餐 饮费 住宿费 设施运作费等一系列旅行费用资料 确定某项生态系统服务的消 费者剩余 并以此来估算该项生态系统服务的价值 T C M 的一个隐含原则是 尽 管自然景观可能不收取费用 但是旅行者为了游览 或者说使用或消费这类环境 商品和服务 却需要付出费用 旅游者为此而付出的代价可以看作是对这些环境 商品或服务的实际支付 T C M 是发达国家最流行的游憩价值评价标准方法 当然 也是估算生态旅游价值的方法 该方法是在2 0 世界5 0 6 0 年代提出并完善的 8 0 年代后日益盛行 并广泛应用于各种野外游憩活动的利用价值 旅行费用法自问 世以来 其方法渐趋完善 目前发展到三个模型 即分区模型 个体模型和随即 第一章绪论 效用模型 其中分区模型适宜于广大范围人口为主要旅客的生态系统服务价值的 评估 个体模型适用于以当地居民为主要游客的生态系统服务价值评估 随即模 型则常用于评估旅游地生态系统变化而引起的价值变化和新增景观的价值 T C M 最大贡献是对消费者剩余的创造性应用 公共商品消费具有非排他性的 特征 其边际效用为零 因而其消费者剩余也无法计算 T C M 首次把消费者剩余 这一概念引入公共商品价值评估 并计算出数值 这是公共商品价值评估领域的 一大突破 消费者剩余可以用数学模型对其进行阐释 见图1 3 P P l O X l 图1 3 消费者剩余模型图 F i