大頂子山航電樞紐水資源生態經濟系統服務價值評估

王思聰，姚 寧，趙春梅，梁契宗

(1.哈爾濱市磨盤山水庫管理處，黑龍江 哈爾濱 150001；2.黑龍江水運建設發展有限公司，黑龍江 哈爾濱 150026；3.廣東省水利電力勘測設計研究院，廣東 廣州 510000；4.黑龍江大學 水利電力學院，黑龍江 哈爾濱 150080)

當今世界水資源問題的日益突出令人們感到不安，促使人們思考并探討水資源價值的相關理論、方法和應用。水資源價值是可持續發展的重要內容之一，也是水資源核算的關鍵[1]。姜文來等[2]提出水資源價值的內涵為水資源使用者為了獲得水資源使用權需要支付給水資源所有者(國家或集體)的一定貨幣額，沈大軍等[3]闡述了水資源價值的內涵主要體現在稀缺性、資源產權和勞動價值上。水資源價值核算模型有影子價格模型、邊際機會成本模型、收益現值模型等，核算方法有市場價值法、恢復費用法、機會成本法等[4]。

進入21世紀，對水資源價值的相關研究主要是通過社會、經濟和生態的復合大系統——水資源生態經濟系統來進行，否則勢必會影響對水資源價值的客觀評價[5]。在水資源生態經濟系統的基礎上提出水資源生態經濟價值這一概念，其內涵是水質與水量的統一、自然資源價值與經濟社會價值的統一、自然價值與經濟社會屬性的統一。因此，對其進行服務價值評估時需要從水資源經濟價值、水資源社會價值和水資源生態環境價值三個角度進行討論[6]。

松花江大頂子山航電樞紐工程是松花江干流第一座控制性工程。該工程總投資28.78億元，2004年9月開工，2010年12月23日該工程通過了專家驗收。該航電樞紐以航運為主，兼顧發電，同時具有交通、水產養殖、灌溉和旅游等功能。但是，航電樞紐建成后，也出現了河流水位提高、水面面積擴大等問題，同時改變了松花江干流的水流情勢，對哈爾濱市區江段以及其所在的松花江上下游一定范圍內的水生態環境產生了較大影響[7]。因此要對其進行水資源生態經濟系統服務價值評估，同時也可為松花江干流梯級航電樞紐工程的建設提供相關借鑒。

1 水資源經濟價值評估

水資源具有經濟價值，作為生產資料，水資源可以滿足工業、農業生產的要求。社會經濟系統中，水資源為經濟社會生產提供動力和原材料所產生的效益即為水資源經濟價值[8]。

大頂子山航電樞紐水資源經濟價值可以具體分為發電價值、蓄水價值和調洪價值。

1.1 發電價值

大頂子山航電樞紐工程的電站為河床式發電站，總裝機容量為66 MW。2007年10月31日首臺機組并網發電，至2008年12月其余5臺機組陸續并網發電。大頂子山航電樞紐水電站建成后按計劃預計多年平均發電量為3×108kW·h，對改善黑龍江省電力系統結構、增加黑龍江省水電比重、發展潔凈能源起到一定的積極作用。計算公式如式(1)所示：

V發電=W發電·P電力

(1)

式中：V發電為發電價值，元；W發電為發電量，kW·h；P電力為電力價格，元/(kW·h)。

根據《大頂子山航電樞紐2017年發電量數據》等相關資料，其發電量為2.72×108kW·h，電力價格為0.38元/(kW·h)，求得其2017年發電價值為1.03億元。

1.2 蓄水價值

大頂子山航電樞紐建成后，松花江哈爾濱段水位常年保持在115～116 m，比未建成時提高5～6 m。樞紐大壩以上將形成一個總庫容為17.3億m3、面積約240 km2的人工湖，因此具有一定的蓄水價值。計算公式如式(2)所示：

V蓄水=W水·P水

(2)

式中：V蓄水為蓄水價值，元；W水為蓄水量，m3；P水為水價，元/m3。

根據《大頂子山航電樞紐2017年水情記錄表》等相關資料，其蓄水量為9.49億m3，水價為2.00元/m3，求得其2017年蓄水價值為18.98億元。

1.3 調洪價值

大頂子山航電樞紐作為松花江上第一座航電樞紐，在松花江防洪過程中發揮重要作用。其設計防洪標準為100 a一遇，設有38孔泄洪閘。當出現汛情時，在保證發電的情況下根據以下情況進行泄洪閘門調節：如果連續15 d以上進入樞紐的江水流量接近2000 m3/s時，必須開啟右岸1孔泄洪閘泄洪；接近4000 m3/s時，必須開啟右岸4孔泄洪閘泄洪；接近5000 m3/s時，必須開啟右岸6孔泄洪閘泄洪，由于上下游落差問題，發電機必須停止發電；大于5000 m3/s時，必須開啟右岸10孔泄洪閘和左岸10孔泄洪閘泄洪。調洪價值計算公式如式(3)所示：

V調洪=R·Pc

(3)

式中：V調洪為調洪價值，元；R為水庫調蓄洪水能力，m3；Pc為單位貯水價值，元/m3。

根據《大頂子山航電樞紐2017年水情記錄表》等相關資料，其水庫調蓄洪水能力為10.59億m3，單位貯水價值為2.72元/m3，求得其2017年調洪價值為28.80億元。

2 水資源社會價值評估

水資源為人類和其他動物(家畜、家禽及野生動物)提供飲用水，恢復勞動力，維持生命和健康。另外，水域還可以提供休閑娛樂服務，這使水資源具有社會價值[9]。

大頂子山航電樞紐水資源社會價值可以具體分為航運價值、陸運價值和旅游價值。

2.1 航運價值

大頂子山航電樞紐建成后，對松花江上游起到了渠化作用，使得其水位常年保持在116 m左右。哈爾濱至沙河子段的航道將達到三級航道標準，通航保證率達到95%。并且可打造“水上運輸線”，使鶴崗市、依蘭縣、沙河子鎮煤炭上行至哈爾濱市，形成吉林市、大安市等沿江地帶的煤炭專線以及糧食木材等專線，對推動“江海聯運”盡快形成規模等起到重要作用。計算公式如式(4)所示：

V航運=W航運·P航運

(4)

式中：V航運為航運價值，元；W航運為航運量，t；P航運為航運價格，元/t。

根據《大頂子山航電樞紐2017年船閘統計表》等相關資料，其航運量為49.80萬t，航運價格為6.85元/t，求得其2017年航運價值為0.03億元。

2.2 陸運價值

2008年9月，大頂子山航電樞紐壩頂公路橋和接線公路已全線通車。它與哈同公路和哈肇公路相連，形成了新的哈爾濱大外環交通網絡，結束了哈爾濱市至佳木斯市兩座城市的中心區域外區間440 km沒有一座橫跨松花江大橋及江北哈爾濱市三縣依靠擺渡過江的歷史。這條公路將哈爾濱市的江北經濟帶與江南經濟帶連接在一起，從而推動巴彥縣、木蘭縣和通河縣三縣的經濟發展。今后可從巴彥縣經賓西經濟開發區，至金家走外環，可不進哈爾濱市市區直接南下長春市、沈陽市，比進入哈爾濱市市區路線縮短約30 km。計算公式如式(5)所示：

V陸運=L陸運·P陸運

(5)

式中：V陸運為陸運價值，元；L陸運為陸運里程，km；P陸運為單位陸運里程價格，元/km。

根據《2017年哈爾濱市國民經濟和社會發展統計公報》等相關資料，其陸運里程為108 km，單位陸運里程價格為14.81萬元/km，求得其2017年陸運價值為0.16億元。

2.3 旅游價值

大頂子山航電樞紐建成后還承擔著旅游服務中心的功能，有相應配套的大壩旅游景區，以水利工程觀覽、山林度假、野外活動為主，游覽大壩、山林、峽谷參觀為輔。計算公式如式(6)所示：

V旅游=W旅游·P旅游

(6)

式中：V旅游為旅游價值，元；W旅游為旅游人數，人次；P旅游為人均旅游價格，元/人次。

根據《2017年哈爾濱市國民經濟和社會發展統計公報》等相關資料，其旅游人數為24.4萬人，人均旅游價格為200元/人次，求得其2017年旅游價值為0.49億元。

3 水資源生態環境價值評估

水是生態系統中物質循環和能量流動的介質，在調節氣候以及凈化環境等方面有著不可替代的作用。水對生態環境系統正常運轉需求的滿足程度與效用就是水資源的生態環境價值，具體包括推移泥沙、運輸營養物質、凈化環境，以及維持濕地、湖泊、河流等自然生態系統及其他人工生態系統的穩定和平衡[10]。

大頂子山航電樞紐水資源生態環境價值可以具體分為水產價值、凈化價值和棲息地價值。

3.1 水產價值

大頂子山航電樞紐水產品資源豐富，包括鯉魚等為主的魚類，江蝦等為主的甲殼類和以河蚌等為主的貝類。計算公式如式(7)所示：

V水產=W水產品·P水產品

(7)

式中：V水產為水產價值，元；W水產品為水產品產量，kg；P水產品為水產品價格，元/kg。

根據《2017年哈爾濱市國民經濟和社會發展統計公報》等相關資料，其水產品產量為1.21億kg，水產品價格為35元/kg，求得其2017年水產價值為42.35億元。

3.2 凈化價值

大頂子山航電樞紐建成蓄水后，沿岸水位有所提高，使得灘涂、沙灘、排污口和臭河道都被淹沒，其上游的江水對哈爾濱的生活污水起到了溶解、淡化和分解作用。計算公式如式(8)所示：

V凈化=(W氮元素污染物去除·P氮元素污染物處理+

W磷元素污染物去除·P磷元素污染物處理)·S

(8)

式中：V凈化為凈化價值，元；W氮元素污染物去除、W磷元素污染物去除分別為氮元素、磷元素化學污染物去除量，t/km2；P氮元素污染物處理、P磷元素污染物處理分別為單位質量氮元素、磷元素污染物處理成本，元/t；S為水體面積，km2。

根據《2017年哈爾濱市國民經濟和社會發展統計公報》等相關資料，其氮元素化學污染物去除量為398 t/km2，磷元素化學污染物去除量為180 t/km2，單位質量氮元素污染物處理成本為1500元/t，單位質量磷元素污染物處理成本為2500元/t，水體面積為240 km2，求得其2017年凈化價值為2.51億元。

3.3 棲息地價值

根據相關研究，泛濫平原或者沼澤能提供的避難所或棲息地，每年產生一定的棲息地價值。計算公式如式(9)所示：

V棲息地=S·P棲息地效益

(9)

式中：V棲息地為棲息地價值，元；S為水體面積，km2；P棲息地效益為單位面積產生的棲息地效益，元/km2。

根據《2017年哈爾濱市國民經濟和社會發展統計公報》等相關資料，其水體面積為55.68 km2，單位面積產生的棲息地效益為28.74萬元/km2，求得其2017年棲息地價值為0.16億元。

4 水資源生態經濟系統服務價值評估

綜上所述，對大頂子山航電樞紐2017年水資源生態系統服務價值進行評估，評估結果顯示，水資源生態經濟價值總計為94.51億元。其中水資源經濟價值為48.81億元，水資源社會價值為0.68億元，水資源生態環境價值為45.02億元(見表1)。

表1 大頂子山航電樞紐2017年水資源生態系統服務價值評估

5 結論與建議

水資源生態經濟系統服務價值評估需要從經濟價值、社會價值和生態環境價值三個角度進行討論，這三者是不可分割的整體，只有將三者統一衡量和研究，才能實現水資源利用的經濟效益、社會效益和生態環境效益的統一，水資源的可持續開發利用才具有理論基礎。

以大頂子山航電樞紐為例，對其進行水資源生態經濟系統服務價值評估，水資源生態經濟價值總計為94.51億元。其中水資源經濟價值為48.81億元，占總價值的51.64%；水資源社會價值為0.68億元，占總價值的0.72%；水資源生態環境價值為45.02億元，占總價值的47.64%。

目前學術界對水資源生態經濟價值研究已取得了一些進展，但仍存在一些待解決的問題，如難以實現水資源經濟價值、社會價值、生態環境價值的統一度量等。近年來，美國著名生態學家Odum創立了能值價值理論，進一步解釋為產品或勞務形成過程直接或間接投入應用的一種有效能總量就是其所具有的能值。如果將能值價值理論應用到水資源生態經濟系統服務價值評估中，相信可以解決不同水資源價值間的統一度量問題。建議今后能將能值價值理論推廣到松花江干流梯級航電樞紐工程的水資源生態經濟系統服務價值評估中，為松花江干流的梯級調度提供合理依據。