柘林水库的生态服务功能与价值评估

孔琼菊

河海大学 水利水电工程学院

江西省水利科学研究院 大坝安全管理技术研究所

方国华

河海大学 水利水电工程学院

马秀峰

江西省水利科学研究院 大坝安全管理技术研究所

1 工程概况

1.1 柘林水库概况

柘林水库位于江西省修河中游末端永修县境内，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养殖、旅游等综合效益的大型水利水电工程。水库控制流域面积9340km²，占修河全流域1.47万km²的63.5%，多年平均流量255m³/s，多年平均年径流量80.6亿m³。水库正常蓄水位65.0m，相应库容50.17亿m³；设计洪水位70.13m，相应库容67.71亿m³；校核洪水位73.01m，相应库容（总库容）79.2亿m³，是目前亚洲已建成库容最大的土坝水库，其中兴利库容34.7亿m³，调洪库容32亿m³。库容系数为42.7%，径流利用系数为93.4%，为多年调节水库^［1］。

柘林水利枢纽于1958年动工兴建，1985年12月通过正式竣工验收，投入正常运用。电站原装机4台4.5万kW水轮发电机组，总装机容量18万kW，1999年开始进行2台12万kW机组的扩建，使总装机容量达到42万kW，是目前江西省装机容量最大的水电站。

柘林水库保护修河下游两岸城镇、农田和交通设施。这里是江西省的重要商品粮基地之一，昌九工业走廊的军山、杨家岭开发区坐落其内，南浔铁路、京九铁路、昌九特级公路横贯其中；共有农田3.30万hm²，人口18万人。水库修建以前，这一地区洪涝灾害频繁。水库的修建有效地减轻了洪水灾害，保障了这一地区的经济繁荣、社会发展和人民生活的安定。尤其是在1998年的防洪中发挥了很大的作用：保住了京九铁路、郭东堤、永北围堤、昌九高速公路，最大限度地缓解了下游汛情，其社会效益是无法用金钱来计算的^［2］。

柘林灌区位于柘林水库下游左岸，自流引水条件得天独厚。设计灌溉面积2.14万hm²，有效灌溉面积1.47万hm²，灌溉永修、德安2县和共青、云山、恒丰3个垦殖场，共17个乡、镇（场）。灌区总人口达30万人，其中农业人口171608人。工程于1973年动工，1979年建成，总干渠全长54.92km，共有17条分渠，全长157.34km，110条支渠，全长130km，设计灌溉引水流量30m³/s^［3］。

^[1]

1.2 水库湿地生态系统

柘林水库建成后，原先的陆地变成了水体或湿地，库区周围地下水位上升，发生渍水，最终形成了柘林水库沼泽湿地。湿地主要接受水库水、修水和几条小河的河水补给，其次为地下水补给。柘林水库地区已被国家环保总局列入中国重要湿地名录名单。柘林水库沼泽湿地区位于江西省九江市西南80km的武宁县境内，分布于鄱阳湖西面山区修水河中游地区，约为北纬29°17′，东经115°20′，主要为芦苇沼泽、菰沼泽，面积约为1.2万hm²，海拔高度一般为20～30m。综合自然区划属中亚热带常绿阔叶林地带（湿润）江南南岭山地丘陵盆地区。

该区气候具有中亚热带湿润季风型气候特点，年平均气温16.5℃，7月平均气温28.2℃，1月平均气温0.4℃，极端最高气温41.1℃，极端最低气温-13.5℃，大于10℃积温平均值为5372.5℃；年均降水量达1433mm；年平均无霜期241d。岸边沼泽植被主要有芦苇、菰等群落，是迁徙水禽的重要越冬地。

2 柘林水库的生态服务功能及其评价方法

2.1 水库湿地生态系统的服务功能

生态系统服务功能（Ecosystem Services）是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，它不仅给人类提供生存必需的食物、医药及工农业生产的原料，而且维持了人类赖以生存和发展的生命支持系统^［4，5］。

目前，得到国际广泛承认的生态系统服务功能分类系统是由MA工作组提出的分类方法^［6］。MA的生态服务功能分类系统将主要服务功能类型归纳为提供产品、调节、文化和支持4个大的功能组。

根据湿地生态系统提供的消费与市场化特点，可以将湿地生态系统的服务功能分为湿地生态系统经济服务功能与湿地生态系统生态服务功能^［7］。湿地生态系统经济服务功能可以指水资源维持人的生产与生活活动的功能，主要是为人类社会经济发展提供各种物质产品和精神产品，包括生活用水、农业用水、工业用水、发电、航运、渔业等。湿地生态系统生态服务功能可以指水资源维持自然生态过程与区域生态环境条件的功能，主要是调节生态系统的结构，维持生态系统平衡的服务功能，包括洪灾控制、生物多样性保护、营养物质的运输、环境净化，维持湿地自然生态系统的结构与过程，以及其他人工生态系统的功能。

2.2 水库湿地生态系统服务功能评价方法

生态系统服务功能的评价近年来已成为生态学和生态经济学研究的热点，许多学者对其进行了探索性研究，并且提出了一些方法。本文只采用了其中的几种：市场价值法、炭税法、机会成本法、影子价格法和影子工程法等^［7］。

（1）市场价值法。市场价值法也称生产率法，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，进而影响价格和产出水平的变化。如因为灌溉用水量和水质的变化，影响农作物的产量和产品质量，而导致价格变化等。因此，通过这种变化可以求出生态系统产品和服务的价值。

（2）机会成本法。由于资源有限，选择了一种资源使用方案就意味着放弃了使用其他所有方案的机会，也就失去了其他方案获得效益的机会。这样，把失去使用机会方案中获得最大的效益称为使用这种资源选择方案的机会成本。如在某一河段修建水利工程的机会成本，即为保护自然景观所获得的休闲娱乐等经济效益之和。机会成本法是费用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。

（3）炭税法。根据生物的生物学特性，其具有吸收CO₂的能力，利用光合作用方程式，计算出单位干物质生产量所吸收的CO₂，并根据对CO₂排放收费标准将生态指标换算成经济指标，得出固定CO₂的经济价值^［8］。

（4）影子价格法。影子价格，又称为最优计划价格，是指当社会经济处于某种最优状态时，能够反映社会劳动的消耗、资源的稀缺程度和市场供求状况的价格。影子价格是资源和产品在完全自由竞争市场中的供求均衡价格，它代表着生产或消费某种商品的机会成本。影子价格法已广泛应用于生态系统服务功能的定量评价。用于评价生态系统释放O₂价值的工业制氧法就属于影子价格法。

（5）影子工程法。影子工程法又称替代工程法，影子工程法是在水生态系统被破坏后人工建造一个工程来代替原来的水生态系统服务功能，用建造新工程的费用来估计水生态系统破坏所造成的经济损失的一种方法。如用于评价生态系统固碳价值的造林成本法就属于影子法，它是将生态系统固定CO₂的量乘以单位森林蓄积的平均造林成本而估算出生态系统固定CO₂的价值算的一种方法。

3 柘林水库生态系统价值评估

3.1 柘林水库生态系统的经济功能价值评价

3.1.1 水力发电

柘林水电站设计年平均发电量6.3亿kWh。电厂投产30年来，累计发电超过180亿kWh，为江西经济建设做出了显著贡献。水电的影子价格取0.40元/kWh，则柘林每年水力发电的价值为2.52亿元。

3.1.2 农业灌溉用水

柘林灌区工程建成运行20多年来，为受益地区的经济发展起了重要的保障作用，同时发挥了巨大的社会效益。由于提高了灌溉保证率和农业抗自然灾害的能力，农业的生产条件得到了极大的改善，由过去单一种植水稻，改为水稻、棉花、其他经济作物、果林综合开发的新格局，粮食单产由过去的4050kg/hm²，提高到12000kg/hm²，工程运行22年来，累计增产粮食14.84亿kg，棉花1.168亿kg，油料1.12亿kg^［3］。

每年增产粮食6745.45万kg，棉花530.91万kg，油料509.10万kg。灌溉分摊系数取0.4，则每年因灌溉增产粮食2698.18万kg，棉花212.36万kg，油料203.64万kg。粮食价格以0.7元/kg，棉花价格以5.0元/kg，油料价格以0.2元/kg计算，则农业灌溉用水的价值为0.30亿元/a，见表1。

3.1.3 水产品生产

柘林水库水体中浮游植物含量为20～88.75个/L，湿重为0.252～1.318mg/L，营养盐含量为0.01～0.02mg/L，溶氧量为6～10.8mg/L。水体透明度60～340cm，pH值7～7.5，属营养性水库，适宜鱼类8个月生长期的需要，对水产养殖非常有利。柘林水库内天然资源丰富，目前以繁殖保护为主，人工放养为辅，目前主要养殖生产银鱼、鳜鱼，以捕捞生产鳜、“四大家鱼”为主，以捕捞野生杂鱼为辅。

柘林水库库区分别属于永修县和武宁县。永修县在柘林水库的商品水产品产量达2400t，年产值近2000万元。武宁县水产资源丰富，全县水域面积达2.8万hm²，其中柘林水库在武宁县辖区内2.267万hm²。武宁充分利用柘林水库库区发展水产业，2001年，武宁特色鱼种棍子鱼苗种人工繁育喜获成功，每年投入近千万尾。2003年武宁棍子鱼、银鱼年产量达到1000多吨，水产品年总产量达2.2万t，产值1亿多元，2004年全县水产品总量达2.3万t。

按面积估算，武宁县在柘林库区水产养殖的水产品年总产量约为1.8万t，加上永修县在柘林水库的商品水产品产量，全库区每年水产品产量约为2.0万t。水产品单位以0.5万元/t计算，则柘林水库水产品生产的价值达到1.0亿元。

3.1.4 休闲娱乐

柘林水库建成后，库区内形成了蔚为秀美壮观的人工湖，湖区面积308km²，有900多个岛屿，被誉为“一级空气、一级水质”的休闲度假乐园。

2000年才开始对外正式营业的柘林湖风景区，短短1年就成为全省旅游新热点。2000年4月28日，柘林湖正式对外开放，其后的几年间客流量以28.5%的幅度递增。据统计，风景区2000年接待游客30.79万人次，旅游收入达3116万元；2001年一季度接待游客已超过10万人次，比前一年同期大幅增长；2002年度接待游客30余万人次；2003年即便是受“非典”影响，柘林湖还是取得了接待人次增长6.33%的好成绩；整个柘林湖2004年接待游客40万人次，旅游收入近亿元，并解决了2000多人就业；2005年1～4月，游客同比有较大幅度上升。

柘林湖风景区每年接待游客的人数以30万人计算，人均消费以100元计算，则其休闲娱乐的价值为0.30亿元。

3.2 柘林水库生态系统的生态功能价值评价

3.2.1 调蓄洪水

以保护耕地的收益作为水库防洪的效益，综合农业受灾损失按5532.9元/hm²计^［9］，柘林水库下游保护耕地3.30万hm²，则柘林水库生态系统调蓄洪水功能的总价值为1.83亿元。

3.2.2 土壤保持

湿地保护土壤、减少土壤侵蚀的价值用土地废弃的机会价值来代替，即认为湿地完全破坏后，这些土地将退化乃至废弃。用土壤的侵蚀量和一般的土壤耕作层的厚度来推算相当的土地面积减少量。用湿地减少废弃土地的土层厚度乘以减少土壤侵蚀总量即可得出相当的废弃土地面积。

有植被和无植被的不同类型土壤侵蚀量大不相同。根据中国土壤侵蚀的研究成果，无植被的土壤中等程度的侵蚀深度为15～35mm/a。对于湿地减少土壤侵蚀总量估算，采用草地的中等侵蚀深度的平均值（25mm/a）来代替。减少侵蚀总量等于有植被与无植被的草地的侵蚀差异量。湿地总面积3.08万hm²，则减少侵蚀总量为770万m³。取土壤表土平均厚度0.5m，估算得到其折合的土地面积为1540.0hm²。该功能的生态经济价值可采用机会成本法进行估算，以折合土地的总收益作为湿地土壤保持的年经济价值，单位土地面积收益可取1.784万元/hm²（由年度农业产值/耕地总面积计算得出，2001年江西省农业总产值为405.9183亿元，耕地总面积为227.53万hm²），得到其土壤保持的年经济价值为0.27亿元。

3.2.3 调节气候价值

（1）固定CO₂功能的价值。参照鄱阳湖单位面积生物量为2054t/km²计算柘林水库湿地植物的生物量^［10］，水库湿地面积以120km²计算，得出柘林水库湿地植物的生物量为246480t。

计算湿地植被固定CO₂的价值可以根据光合作用方程式^［11］：

CO₂（264g）+H₂O（108g）→C₆H₁₂O₆（108g）+O₂（193g）→多糖（162g）

可知，植物每生产162g干物质可吸收固定264g CO₂，即植物每生产1g干物质需要1.63g CO₂。得出柘林湿地生态系统每年吸收CO₂401671.11t。目前国际上通用的碳税率通常为瑞典的碳税率150美元/t（折合人民币1240.5元/t），对于我国来说无疑是偏高的，所以这里采用中国造林成本250元/t和国际碳税标准的平均值即770元/t作为碳税标准，得出柘林湿地吸收CO₂功能价值为3.09亿元。

（2）释放O₂功能的价值。同时，可知，植物每生产162g干物质可释放193g O₂，即植物每生产1g干物质释放1.19g O₂，得出柘林湿地生态系统每年释放O₂293645.93t。中国目前工业氧的现价为0.4元/kg，则可得出柘林湿地释放O₂功能价值为1.17亿元。

两项合计，得到柘林水库调节气候的价值为4.26亿元。

3.2.4 降解污染功能

河流、沼泽、湖泊、湿地都有一定的自净能力，可以去除多种排入水体的污染物。本文计算柘林水库的降解污染功能时采用Robert Costanza的研究成果^［12］，即湿地生态系统的降解污染功能的单位面积价值为4177美元/（hm²·a）［折合人民币34543.79元/（hm²·a）］，柘林水库湿地面积取12000hm²，则有：降解污染功能的价值为4.15亿元。

3.2.5 生物栖息地功能

各种水体与湿地是地球上最重要的野生生物的栖息地或避难所。根据Costanza等人的研究成果^［12］，沼泽或泛滥平原提供栖息地或避难所这一服务功能的年生态效益为304美元/（hm²·a）［折合人民币2514.1元/（hm²·a）］。柘林水库湿地面积以12000hm²计算，得出这一服务功能的年生态效益为0.30亿元。

3.3 总评价结果

综合以上计算结果，得到柘林水库生态系统的经济服务功能价值为14.93亿元，发电、灌溉、水产养殖、旅游等直接经济价值仅为4.12亿元，而其间接服务价值则超过了10亿元。

4 结论

柘林水库生态系统的间接服务功能为直接经济服务功能价值的2.5倍，其中水库气候调节的价值为4.26亿元，居首位；其次为降解污染的功能，价值为4.15亿元；然后是发电和调蓄洪水的功能，分别为2.52亿元和1.83亿元。说明柘林水库不仅在发电、防洪等方面效益巨大，而且生态效益更大，对当地社会经济发展和生态环境保护的作用是至关重要的。

参考文献

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