三門峽庫區(qū)濕地水資源利用效用評價

王富強 張紅璐 趙衡

摘 要：濕地是水陸相互作用形成的特殊生態(tài)系統(tǒng)，為了保證濕地水資源的合理利用，更好地開展?jié)竦厮鷳B(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)、水資源管理等工作，需要科學(xué)評價濕地水資源利用效用。選取典型的多泥沙河流濕地——三門峽庫區(qū)濕地為研究區(qū)域，將水資源利用效用定義為單位水資源量所產(chǎn)生的濕地生態(tài)服務(wù)功能價值，以2017年為基準(zhǔn)年，結(jié)合濕地生態(tài)環(huán)境需水量與生態(tài)服務(wù)功能價值計算，基于濕地生態(tài)環(huán)境需水對生態(tài)服務(wù)功能的支撐作用辨識，建立了濕地各類型生態(tài)環(huán)境需水與生態(tài)服務(wù)功能間的耦合關(guān)系，評價了三門峽庫區(qū)濕地水資源利用效用。三門峽庫區(qū)濕地在景觀保護、水質(zhì)凈化和生態(tài)系統(tǒng)平衡維持方面起到了重要作用。評價結(jié)果顯示：生態(tài)環(huán)境總需水利用效用為0.47元/m3;濕地在景觀保護和娛樂方面作用顯著，景觀保護需水和娛樂需水利用效用較高，分別為19.87元/m3和6.47元/m3;維持水體自凈能力需水利用效用最低，僅為0.01元/m3。

關(guān)鍵詞：水資源利用效用;生態(tài)服務(wù)功能;生態(tài)環(huán)境需水量;三門峽庫區(qū)濕地

Abstract：Wetlands are special ecosystems formed by the interaction between water and land. In order to ensure the rational utilization of wetland water resources and better carry out wetland water ecological environment protection and restoration， water resources management and other work， it is necessary to evaluate the water resources utilization of wetland scientifically. This paper selected the typical wetland in the sediment-laden river wetland， Sanmenxia Reservoir wetland as the study area. Water resources utilization utility was defined as the functional value of wetland ecological services generated by unit water resources. This paper selected 2017 as the base year， combined the calculation of the eco-environmental water demand of the wetland and the value of the ecological service function and identified the support of ecological service function of the wetland eco-environmental water to the ecological service function. The coupling relationship between various types of wetland eco-environmental water damands and ecological service functions and the water resources utilization utility in the Sanmenxia Reservoir wetland was evaluated. The evaluation results show that wetlands have played an important role in landscape protection， water and sediment regulation， water quality purification and ecosystem balance maintenance. Among them， the total ecological water demand in the ecological environment is 0.47 Yuan/m3 in the Sanmenxia Reservoir wetland. Among them， wetland landscape protection and recreational water demand have the highest utility， which are 19.87 Yuan/m3 and 6.47 Yuan/m3 respectively. The water resources utilization utility to maintain the self-purification ability of water body is the lowest， which is only 0.01 Yuan/m3.

Key words： water resources utilization utility; ecological service function; eco-environmental water demand; Sanmenxia Reservoir wetland

黃河是中華民族的母親河。2019年9月18日，習(xí)近平總書記在鄭州主持召開“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”座談會，明確提出要始終堅持以水而定、量水而行，著力加強生態(tài)保護治理，讓黃河成為造福人民的幸福河。三門峽庫區(qū)濕地作為黃河濕地自然保護區(qū)的重要組成部分，在調(diào)水調(diào)沙、水質(zhì)凈化、維持生態(tài)系統(tǒng)健康等方面起到了不可或缺的作用。水資源是維持濕地安全和健康的決定因素，進行水資源利用效用評價可以清楚了解區(qū)域水資源利用的真實情況。

水資源利用效用評價是在水資源利用效率的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，Israelsen等[1]首先研究了農(nóng)田灌溉水的利用效率，Bierhuizen等[2]對植被葉片水資源利用效率進行了研究，F(xiàn)rank等[3]對農(nóng)作物節(jié)水機理進行了大量研究并分析了不同品種的農(nóng)作物水資源利用效率的差異。楊麗英等[4]提出了水資源利用效率的評價內(nèi)涵，構(gòu)建了水資源利用效率評價指標(biāo)體系;范群芳等[5]從經(jīng)濟學(xué)的觀點出發(fā)，定量研究了農(nóng)業(yè)和生活用水效率;買亞宗等[6]建立了工業(yè)水資源效率評價模型。在可持續(xù)發(fā)展的背景下，水資源利用存在著諸多問題，水資源利用效率評價已不能反映區(qū)域水資源利用的真實情況，逐漸向水資源利用效用評價轉(zhuǎn)變。Wolters[7]以農(nóng)業(yè)水資源利用效率為基礎(chǔ)，增加了兩項效益指標(biāo)，研究了農(nóng)業(yè)水資源利用效用;雷波等[8]認(rèn)為效用評價對于農(nóng)業(yè)水資源利用十分重要，初步構(gòu)建了農(nóng)業(yè)水資源效用評價體系和方法。目前在農(nóng)業(yè)水資源利用效用方面有較多研究，但對濕地生態(tài)系統(tǒng)的水資源利用效用評價成果相對較少，僅有馬濤[9]以白洋淀濕地為例，開展了濕地水資源利用效用評價。因此，進行濕地水資源利用效用評價十分必要，水資源利用效用評價更能反映水資源利用是否合理高效。

濕地各類型生態(tài)環(huán)境需水支撐著不同的生態(tài)服務(wù)功能，在滿足人類對環(huán)境的要求等方面具有不可或缺的作用。本文選取多泥沙河流典型濕地——三門峽庫區(qū)濕地為研究區(qū)域，在相關(guān)學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，將濕地水資源利用效用定義為單位水資源量所產(chǎn)生的濕地生態(tài)服務(wù)功能價值，以2017年為基準(zhǔn)年，基于濕地生態(tài)環(huán)境需水對生態(tài)服務(wù)功能的支撐作用辨識，建立濕地各類型生態(tài)環(huán)境需水與生態(tài)服務(wù)功能間的耦合關(guān)系，結(jié)合濕地生態(tài)環(huán)境需水量與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值計算成果，完成三門峽庫區(qū)濕地水資源利用效用評價，旨在為三門峽庫區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)保護提供參考。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值和生態(tài)環(huán)境需水量計算

1.1 三門峽庫區(qū)濕地概況

三門峽水庫位于陜西、山西、河南三省交界處，地處黃河中游地區(qū)，控制流域面積68.84萬km2。三門峽水庫不同運行方式和黃河中游特殊水沙條件的共同作用，使三門峽庫區(qū)形成了河流、灘地、水塘和湖泊等多種濕地類型。在汛期和非汛期，隨著三門峽水庫運用方式的變化，各類型濕地面積發(fā)生相應(yīng)變化，在徑流調(diào)節(jié)、凈化水質(zhì)、改善環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用。

1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值和生態(tài)環(huán)境需水量計算

1.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值計算

根據(jù)生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的相關(guān)研究，結(jié)合三門峽庫區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)特征，以庫區(qū)濕地類型、結(jié)構(gòu)及各生態(tài)過程的特點為依據(jù)[10]，將三門峽庫區(qū)濕地生態(tài)服務(wù)功能劃分為供給功能、調(diào)節(jié)功能、支持功能、文化功能，包括生物資源供給、水資源供給、發(fā)電、大氣調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、輸沙能力、調(diào)蓄洪水、凈化水質(zhì)、生物棲息地、生態(tài)系統(tǒng)完整性、教學(xué)科研和休閑旅游12個指標(biāo)。采用市場價值法[11]、碳稅法[12]、機會成本法[13]、影子工程法[14]、替代費用法[15]、成果參照法[16]和旅行費用法[17]估算2017年三門峽庫區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，結(jié)果見表1。

1.2.2 生態(tài)環(huán)境需水量計算

根據(jù)三門峽庫區(qū)濕地所發(fā)揮的生態(tài)服務(wù)功能，將濕地生態(tài)環(huán)境需水量劃分為消耗型生態(tài)環(huán)境需水量和非消耗型生態(tài)環(huán)境需水量。消耗型生態(tài)環(huán)境需水量指濕地生態(tài)系統(tǒng)消耗掉的水量，包括植被蒸散需水量、水面蒸發(fā)需水量和滲漏需水量。根據(jù)相關(guān)研究[24]，三門峽庫區(qū)濕地滲漏需水量較小，可忽略不計。由于各消耗型生態(tài)環(huán)境需水量之間不存在重復(fù)，因此采用加和法計算出消耗型生態(tài)環(huán)境需水量為3.22億m3。非消耗型生態(tài)環(huán)境需水量指維持濕地生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的地表儲水量，包括土壤需水量、棲息地需水量、輸沙需水量、維持水體自凈能力需水量、景觀保護需水量、生態(tài)基流和娛樂需水量。除土壤需水量外，其他非消耗型生態(tài)環(huán)境需水量之間存在重復(fù)，不能采用簡單的加和方法，因此根據(jù)2017年三門峽庫區(qū)濕地各月各類型非消耗型生態(tài)環(huán)境需水量（除土壤需水量外）的最大值與土壤需水量加和求得，通過計算，非消耗型生態(tài)環(huán)境需水量為165.03億m3。濕地生態(tài)環(huán)境總需水量通過2017年三門峽庫區(qū)濕地各月消耗型需水量與非消耗型需水量之和再扣除各月降水量求得，通過計算，生態(tài)環(huán)境總需水量為167.05億m3。2017年三門峽庫區(qū)濕地各類型生態(tài)環(huán)境需水量計算方法及計算結(jié)果見表2。

2 濕地水資源利用效用評價

2.1 生態(tài)環(huán)境需水與生態(tài)服務(wù)功能耦合關(guān)系

根據(jù)濕地生態(tài)環(huán)境需水對生態(tài)服務(wù)功能的支撐作用，建立三門峽庫區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境需水與生態(tài)服務(wù)功能耦合關(guān)系（見圖1）。植被蒸散需水、水面蒸發(fā)需水和滲漏需水屬于消耗型需水，能夠維持濕地生態(tài)系統(tǒng)正常運行，對維持生態(tài)系統(tǒng)完整性有支撐作用;植被蒸散需水是植被生長過程中所必須消耗的水量，對植物資源的供給有支撐作用;植被進行光合作用時，對大氣調(diào)節(jié)有支撐作用;植被的蒸騰作用和水面的蒸發(fā)作用均能吸收熱量起到降溫增濕的作用，二者對氣候調(diào)節(jié)有支撐作用。非消耗型需水中，土壤需水是濕地生態(tài)系統(tǒng)形成初期所必須補充的水量，對維持生態(tài)系統(tǒng)完整性具有支撐作用;濕地是野生動物的棲息地，棲息地需水對生物棲息地功能具有支撐作用;濕地具有強大的凈化功能，維持水體自凈能力需水對凈化水質(zhì)具有支撐作用;泥沙淤積一直是困擾黃河的重要問題之一，輸沙需水對輸沙功能具有支撐作用;三門峽庫區(qū)濕地以河流濕地為主，生態(tài)基流是維持河流濕地運轉(zhuǎn)的基本流量，采用Tennant法計算生態(tài)基流量，該方法主要依據(jù)魚類生存和繁殖確定推薦流量標(biāo)準(zhǔn)，因此生態(tài)基流對魚類等動物資源供給功能具有支撐作用;三門峽庫區(qū)濕地具有獨特的人文景觀和生態(tài)風(fēng)光，具有較大的科研和旅游價值，景觀保護需水對教學(xué)科研功能和旅游功能具有支撐作用，娛樂需水對旅游功能具有支撐作用。

2.2 水資源利用效用評價方法

若某種生態(tài)服務(wù)功能只由一種生態(tài)環(huán)境需水所支撐，則其貢獻系數(shù)為1;若某種生態(tài)服務(wù)功能由多種生態(tài)環(huán)境需水支撐，貢獻系數(shù)計算方法及結(jié)果見表3。

3 三門峽庫區(qū)濕地水資源利用效用評價

依據(jù)上節(jié)對濕地生態(tài)環(huán)境需水量和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的計算，基于生態(tài)環(huán)境需水和生態(tài)服務(wù)功能耦合作用關(guān)系的辨識，根據(jù)各類型生態(tài)環(huán)境需水對生態(tài)服務(wù)功能的貢獻系數(shù)，可以計算得到各生態(tài)環(huán)境需水所支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值。消耗型生態(tài)環(huán)境需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值由植被蒸散需水和水面蒸發(fā)需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值共同組成，為0.545億元;非消耗型生態(tài)環(huán)境需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值由土壤需水、棲息地需水、輸沙需水、維持水體自凈能力需水、景觀保護需水、生態(tài)基流和娛樂需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值共同組成，為78.055億元;生態(tài)環(huán)境總需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值由消耗型生態(tài)環(huán)境需水和非消耗型生態(tài)環(huán)境需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值共同組成，為78.600億元。由于水資源供給價值、發(fā)電、調(diào)蓄洪水3項生態(tài)服務(wù)功能價值并未對應(yīng)相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境需水，因此生態(tài)環(huán)境總需水支撐的生態(tài)服務(wù)功能價值相比濕地生態(tài)服務(wù)功能價值123.75億元偏低。根據(jù)式（1）計算出的各類型生態(tài)環(huán)境需水利用效用評價結(jié)果見表4。

由表4可以看出，三門峽庫區(qū)濕地在景觀保護、水質(zhì)凈化和生態(tài)系統(tǒng)平衡維持方面起到了重要作用，其中景觀保護需水利用效用最高，娛樂需水量利用效用次之，分別為19.87、6.47元/m3，說明三門峽庫區(qū)濕地自然景觀和人文景觀十分豐富。三門峽水庫管理部門加強了庫區(qū)濕地文化和旅游開發(fā)，建設(shè)了三門峽大壩風(fēng)景區(qū)、天鵝湖濕地公園等旅游勝地，進一步提高了景觀保護需水和娛樂需水利用效用。三門峽庫區(qū)濕地輸沙需水利用效用僅為0.77元/m3，開展水沙調(diào)控研究對于提高輸沙需水利用效用十分必要。維持水體自凈能力需水利用效用最低，僅為0.01元/m3，原因是濕地凈化水質(zhì)主要依靠生長在沼澤中的植物吸收和同化作用，而三門峽庫區(qū)濕地以河流濕地為主，沼澤濕地占比較小，只能通過河流濕地中大量水體的稀釋來凈化水質(zhì)，水量要求很大，導(dǎo)致維持水體自凈能力需水利用效用偏低，因此如何提高多泥沙河流濕地維持水體自凈能力需水利用效用值得今后進一步研究。

4 結(jié) 論

（1）三門峽庫區(qū)濕地生態(tài)環(huán)境總需水利用效用為0.47元/m3，消耗型生態(tài)環(huán)境需水利用效用為0.17元/m3，非消耗型生態(tài)環(huán)境需水利用效用為0.47元/m3。

（2）三門峽庫區(qū)濕地景觀保護需水利用效用最高，為19.87元/m3;三門峽庫區(qū)濕地維持水體自凈能力需水利用效用最低，為0.01元/m3。

（3）濕地水資源利用效用評價研究尚處于起步階段，對于濕地生態(tài)環(huán)境需水和生態(tài)服務(wù)功能間的耦合關(guān)系認(rèn)識還不夠深入，理論體系和計算模型尚不成熟，構(gòu)建濕地水資源利用效用評價指標(biāo)體系有待后續(xù)進一步深入研究。

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