小南海库区生态系统生产总值变化预测与分析

2024-07-04 09:39:30郭佳玮朱捷缘杜建国荣月静王泽童严岩
人民长江 2024年6期
关键词:生产总值库区水电站

郭佳玮 朱捷缘 杜建国 荣月静 王泽童 严岩

收稿日期:2023-09-06;接受日期:2023-12-20

基金项目:国家自然科学基金面上项目(72174193);长江勘测规划设计研究有限责任公司开放创新基金项目(CX2021K01)

作者简介:郭佳玮,女,博士研究生,研究方向为生态系统服务价值、生态修复。E-mail:jwguo_st@rcees.ac.cn

通信作者:严  岩,男,研究员,博士,研究方向为复合生态系统过程与生态安全、区域可持续评价与管理。E-mail:yyan@rcees.ac.cn

Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

文章编号:1001-4179(2024) 06-0068-07

引用本文:郭佳玮,朱捷缘,杜建国,等.

小南海库区生态系统生产总值变化预测与分析

[J].人民长江,2024,55(6):68-74.

摘要:目前处于研究论证阶段的小南海水电站是长江重庆河段内集交通、能源、水利等多重功能为一体的重大基础设施工程,是位于超大城市主城区的大型枢纽工程项目,受到广泛关注。为了系统地评估和预测该项目建设可能的生态效益和影响,参考生态系统生产总值的研究框架和方法,通过构建库区生态系统生产总值评估指标体系,综合运用影子价格法、机会成本法等方法预测水电站建设给库区生态系统生产总值带来的影响。结果表明:① 水电站建设不仅可以助力重庆市防洪、供水和航运,还将推动生态系统生产总值提升和生态价值“外溢”,总体上水电站建设前后生态系统生产总值共增加56.86亿元,生态产品价值、生态调节服务价值和生态文化服务价值总量均呈现上升趋势。② 水电价值升高趋势较为明显,预计提升50.88亿元/a,其次是休闲旅游价值,预计提升0.34亿元/a;自然景观价值提升约2.30亿元/a;水源涵养、洪水调蓄价值分别提升2.32亿元/a和1.28亿元/a。③ 水电站建设导致坝址上游水位抬升,林草面积被少量侵占,将对土壤保持价值有轻微影响,建议同步实施一江两岸青山工程水土保持措施,保障库区水土保持效益的维持与提升。从生态、经济、社会多维度评估权衡小南海水电站建设可能造成的库区生态系统结构和生态系统生产总值的变化,可以为水电站建设后的库区生态空间生态修复与绿色发展方向提供指引。

关  键  词:生态系统生产总值; 土地利用变化; 生态系统服务; 可持续发展; 小南海水电站

中图法分类号: X196;F062.2

文献标志码: A

DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.06.010

0  引 言

目前处于研究论证阶段的小南海水电站是重庆市集交通、能源、水利等多重功能为一体的重大基础设施工程,坝址位于长江宜宾至重庆河段重庆市境内珞璜镇下游约1.0 km。在长江大保护战略背景下,水电站的开发将给库区带来多大的生态等效益,是政策层面和研究层面非常关注的问题。本文通过合理挖掘小南海库区绿色青山的生态产品价值,畅通“两山”转化路径,可以为小南海水电站工程生态效益分析提供定量支撑。

在库区的生态产品价值评估方面,Costanza等最先提出生态系统服务价值计算方法和原理[1];欧阳志云等提出了生态系统生产总值,即生态系统为人类提供的最终产品和服务价值的总和,用来衡量和评价湿地、森林、草原、沙漠等自然生态系统以及人工生态系统的功能和价值[2-4]。2022年国家发展和改革委员会发布了《生态产品总值核算规范(试行)》文件,明确了生态系统生产总值的概念为一个地区在一定时期内,所有种类生态系统提供的全部生态产品价值之和。其中,生态系统生产总值指标体系构建,不仅可以更完整地反映生态系统的功能和状况,还可以揭示生态系统对人类福祉以及经济社会发展的贡献[5]。不同学者根据不同地区的生态系统特征构建了生态系统生产总值指标体系,有根据行政区进行核算的[6],也有根据生态系统类型进行核算的[7-9]。

生态系统为人类提供了航运、水力发电、水源涵养、洪水调蓄等多种服务[10-11],对于人类的生产生活有着重要意义,生态产品生产总值也引起了学者的广泛关注[12],学者们认为水电站建设将会引起土地利用变化[13],从而带来生态系统生产总值的变化[14]。现有的研究中生态系统生产总值核算的指标一般分为生态产品供给价值、调节服务价值和文化服务价值三大类[15-17]。通过对国内外学者的研究进行梳理发现,物质产品价值大都采用市场价值法进行计算,生态能源价值通过水电站产值来计算[18],而调节服务价值主要通过市场价值法来进行核算[19]。

本研究从生态学以及经济学的角度出发,以小南海水电站建设前后辐射的库区为研究区,针对生态系统生产总值变化,采取市场价值法、替代成本法、影子工程法等经济学评价方法,首先对小南海水电站建设前后的土地利用变化进行预测,再核算建设前后库区生态系统生产总值变化。通过科学量化水电工程建设对库区生态效益带来的影响,直观展示了长江重庆河段产业发展带来的生态、经济、社会和安全等多层面的效益,以期为库区的生态效益综合分析提供定量依据,并为建设后的区域生态空间生态修复与绿色发展方向提供指引。

1  研究区概况

小南海水电站未来建设坝址坐落于重庆市巴南区鱼洞街道、大渡口区跳磴镇和江津区珞璜镇交界处(图1),地处重庆市中心城区,水电站建设后预计总库容13亿m3,

电站装机容量2 030 MW[16],属Ⅰ等大型工程。工程主要开发任务是发电、航运,并促进地方经济社会发展[20]。库区范围涉及重庆市巴南区、大渡口区、九龙坡区和江津区等4个区,总面积为70.5万km2,地处四川盆地的温湿地区,多年平均降水量为1 034.7 mm,多年平均气温为18.2 ℃,极端最低气温为-2.3 ℃,极端最高气温为44.3 ℃。库区涉及长江河道92.0 km,两岸支流较多,干流与支流库岸总长421.4 km。两岸地势较高,均高于水电站正常蓄水位197.00 m,主要的生态系统类型包括森林生态系统、河流生态系统、农田生态系统。库区是一个多产业融合的区域,主要包括粮食、蔬菜等生产农业以及林业、畜牧业和渔业产品;同时,两岸自然景观风景秀丽,旅游业较为发达。

2  研究数据与方法

2.1  评估指标体系及方法

根据小南海库区生态系统的特点,考虑评估方法适用性与研究区生态现状,结合数据可获得性,借鉴Costanza[1]、欧阳志云[2]等已有的研究成果,参照《生态系统生产总值核算技术指南》,构建小南海库区生态系统生产总值评估指标体系。小南海水电站建设后,坝址上游江段水位抬升,最直接的影响反映在库区土地利用变化方面。物质生产中,土地利用变化将带来农林牧渔产量的变化,水电站建设将对库区水电价值、水资源价值带来影响[21-22];调节服务中,水电站建设主要影响库区生态系统的水源涵养、洪水调蓄、土壤保持3项功能;文化服务中,水电站滨水空间景观打造和岸线基础设施建设,将会带来休闲旅游和自然景观价值的提升。基于以上分析,本研究规定了小南海库区生态系统生产总值评估指标类别、具体内容与评估方法,如表1~2所示。

2.2  数据来源

本研究主要数据包括统计数据和遥感数据。农林牧渔产品统计资料、旅游收入等数据主要来自重庆市统计年鉴、重庆市文化和旅游发展委员会;水资源数据

主要来自于水利局等各相关部门的统计年鉴、公报;文中涉及的矢量行政区数据来自于地理国情监测云平台;遥感数据来源于中科院资源环境科学与数字中心,包括土地利用、植被覆盖、水体分布等信息,为生态系统生产总值评估提供空间分布和动态变化的基础数据,具体见表3。

3  结果与分析

3.1  土地利用变化预测

选取2020年作为水电站建设前基准年,通过数据分析发现,水电站建设前,库区土地利用类型以林地与耕地为主,其中林地占33.36%,耕地占54.13%,其次是城乡用地占7.12%,水体与草地共占4.99%,未利用地不到1%。由于水电站建设,未来区域的土地利用格局将会发生改变,通过对水电站建设后淹没区范围分析得出,未来土地利用变化的总面积为40.02 km2,其中17.45 km2的林地转变为水域,15.92 km2的耕地转变为水域,4.57 km2的城乡用地转变为水域。

3.2  生态产品价值量变化

(1) 农林牧渔产品。

通过查阅江津区、巴南区、大渡口区、九龙坡区4区统计年鉴,并根据库区占比,对2020年小南海库区生态产品供给服务价值量进行总结(表4)。可以看出,2020年库区生态产品价值总量为255.88亿元,其中农业产值在库区生态产品价值占比最高,为180.42亿元,是库区供给产品的支柱产业;牧业为库区占比第二的产业;江津区是库区供给产品价值的主要提供区,总价值占库区供给服务价值的65.93%;巴南区总价值占库区供给服务价值的29.36%,渔业产值却大于江津区。

水电站建设后,受淹没土地的影响,预计水电站建设初期,一定程度上将会对被淹没区农业产量造成影响,

其中淹没粮食生产和蔬菜种植的耕地、园地土地面积2.5万亩(江津区1.8万亩,巴南区3 729亩,九龙坡区2 405亩,大渡口区606亩),淹没鱼塘面积92.41亩。

江津区是受淹没面积影响最大的区,涉及贾嗣、西湖、先锋等粮食生产主要镇和白沙、油溪等蔬菜农产品种植乡镇。

根据面积对水电站建设后农林牧渔产品价值变化进行计算[28-29],淹没前江津区单位面积农产品价值为0.24万元/亩;巴南区单位面积农业产值为0.20万元/亩;九龙坡区单位面积农业产值为0.11万元/亩;大渡口区单位面积农业产值为0.012万元/亩。根据淹没土地面积计算农产品损失,预计共损失农业产值0.53亿元,渔业产值损失0.30万元,水电站建设后库区农林牧渔产品价值共计损失0.53亿元。

(2) 生态能源。

库区内现有小水电站89座,水电是库区占比最大的生态能源[30]。2020年,库区可再生能源供给量为32 486.4万kW·h,装机容量为10.29万kW。预计未来水电站建成后,总装机容量达2 030 MW,电站保证出力819 MW,多年平均发电量达104.09亿kW·h,发电效益大,可用于缓解重庆市用电紧张情况。

运用市场价值法对发电价值进行核算,根据重庆市电费价格表,取电价0.55元/kW·h,经计算,水电站建设后发电价值为57.25亿元。将发电价值减去运营成本得到最终的生态能源价值,包括人工成本、材料费、修理费、折旧费等,后期运营每年成本约为发电费的8%[31],合计4.58亿元。经计算,水电站建成后生态能源价值约为52.67亿元,将为库区带来巨大的经济效益。

(3) 水资源。

根据重庆市水资源公报数据,2020年小南海水电站库区的自然水资源供给总量为24.18亿m3。通过分析水电站建设对水位的影响,以及水域面积的变化,预测小南海水电站建设后带来的水资源变化。结果表明:共有40.02 km2的其他土地利用类型转变为水域,正常蓄水位为197.00 m,总库容5 010万m3。水库水资源损失包括蒸发和渗漏损失。由于没有实测资料,根据其他水库蒸发损失和渗漏损失资料,每月蒸发损失水量按水库正常蓄水量的0.5%计,每月渗漏损失水量按水库正常蓄水量的1%计,即月总损失量按水库正常蓄水量的1.5%计[32],预计水资源月损失量为100.2万m3,年损失量为1 202.4万m3。按原水价格0.65元/m3计算,预计水资源价值提升0.25亿元。

3.3  生态调节服务价值量变化

(1) 水源涵养。

经计算,2020年研究区水源涵养量为2.69亿m3,在水电站建设的背景下,坝址上游江段水位抬升,水体蓄水能力明显提升,其中水电站建设使得上游水域深度平均提升0.5 m,同时由于水电站建设带来库区面积增加40.02 km2,得出小南海水电站建设后水源涵养量为3.07亿m3,整体提升14.13%。按新建水库投资单价6.11元/m3计,小南海水电站建设前后库区水源涵养价值分别为16.45亿元和18.77亿元,水源涵养价值提升2.32亿元(表5)。

(2) 洪水调蓄。

经计算,研究区2020年洪水调蓄量为0.67亿m3,小南海水电站建设后洪水调蓄量为0.88亿m3。按新建水库投资单价6.11元/m3计,2020年和小南海水电站建设后研究区洪水调蓄价值分别为4.09亿元和5.37亿元,洪水调蓄价值提升1.28亿元。与2020年相比,小南海水电站建设后使得库区洪水调蓄能力显著提升,增长约26.87%,这主要与水电站建设使得上游水域蓄水能力增强有关(表6)。

(3) 土壤保持。

经计算,研究区2020年和小南海水电站建设后土壤保持量分别为2 580万t和2 590万t,与2020年相比,小南海水电站建设后研究区土壤保持服务略有提升。这主要与研究区大坝建设导致坝址上游一江两岸少量林草等用地向水体转变、导致水域面积增加紧密相关。总体上,小南海水电站建设后库区土壤保持价值增加0.02亿元(表7),但是随着重庆市山水林田湖草试点和一江两岸青山工程的实施,未来库区土壤保持功能很大可能会升高。

3.4  生态文化旅游服务价值量变化

(1) 旅游休闲服务价值。

小南海水电站建成后,库区水域空间增值和景观打造将带动当地旅游产业发展。由于小南海水电站位于重庆市主城区范围,通过长江两岸和小南海坝址的景观打造、综合旅游开发,未来必定成为重庆市知名的水上观光、休闲、度假、疗养、娱乐、体验的旅游目的地之一,带来文化旅游价值和土地增值效益。采用旅游价值法对水电站旅游价值提升进行预测[33],查阅年鉴发现2020年,全市接待过夜游客8 834.86万人次,游客逗留天数平均为4.5 d,消费者支出为400元/d,消费者剩余按91元/d,小南海水电站建成后预计将吸引约9.13万人/a,经过计算,预计小南海水电站建设后每年提升休闲旅游价值为0.34亿元。

(2) 自然景观价值。

小南海水电站建成后,优良的水利风景区将为周边人群提供美学体验、精神愉悦等服务;另一方面,主城区的水电枢纽将会成为引导片区开发建设和绿色发展的重要节点,从而提高周边土地价值。根据相关研究,土地增值可以通过地块上的房价来体现,通过分析房价推算后与原始房价比较是研究土地增值的一般途径,因此本研究选用酒店房价增值,作为生态系统景观增值价值量的评价指标[34]。依据三峡水电站周边酒店景观房的价值作为预测标准,通过去哪儿网进行查询,三峡水电站酒店景观房的平均价格为220元/晚,查询小南海水电站附近酒店价格约为108元/晚,小南海水电站建成后预计将吸引约9.13万人/a,游客逗留天数平均为4.5 d,预计销售房间数为1 350万间,通过计算酒店景观增值发现,小南海水电站建成后景观价值将提升约为2.3亿元。

4  讨 论

通过对小南海水电站建设后库区生态系统生产总值进行评估,发现水源涵养价值量将提升2.32亿元;洪水调蓄价值量将提升1.28亿元。由于水电站建设导致坝址上游水位抬升,上游森林、农田等用地被少量侵占,土壤保持价值略有增加,增加0.02亿元。在水电站建设情景下,生态价值变化量最大的是生态能源价值,每年将促进50.88亿元的电力清洁能源的转化利用。在坝区配套设施建设、滨水空间景观打造后,将会带来休闲旅游和自然景观价值的提升,坝区文化旅游将带动每年新增旅游休闲产值0.34亿元,同时带动自然景观溢价约为2.30亿元。通过核算,水电站建设后库区生态系统生产总值增加56.86亿元(表8)。按照生态系统分类核算调节服务的价值量,在水电站建设之后,农田生态系统的价值量有所下降,而森林生态系统的价值量增加最多,增加了2.34亿元;草地生态系统的价值量变化幅度不大,仅减少了0.01亿元;而湿地生态系统的价值量则增加了0.90亿元。

5  结 论

小南海水电站建设将推动库区生态系统生产总值提升和价值“外溢”,这符合新时代新要求下生态文明理念,既守住了“绿水青山”,还实现了“绿水青山”成为“金山银山”的目标。总体上,通过核算,水电站建设后生态系统生态总值将增加56.86亿元/a,带来了潜在经济价值,实现了库区从生态资源到生态产品(“资源变产品”)的变化。这意味着小南海枢纽工程的建设,将极大促进重庆市江段生态清洁能源利用、水源涵养、旅游休闲等生态调节服务与文化服务价值的实现与利用,为筑牢长江上游绿色发展提供支撑。

未来,随着库区水位抬升对两岸林草空间的侵占,库区土壤保持价值将增加0.02亿元/a,建议加强库区生态资源保护,保护好土地、水源、植被等生态资源,避免生态环境的恶化,保证生态产品的生产基础,通过积极开展生态修复和生态恢复工作,增加生态产品的数量和质量,促进库区生态产品的生产总值增加,实现生态、经济和社会的可持续发展;库区农林牧渔产品价值会随着淹没区的增加而降低,未来可以通过提供政策、技术和资金支持等方式,促进库区生态农业的发展,增加生态产品的生产总值,比如推广有机农业、优质农业等技术,扶持生态农业企业,培育生态农业产业集群等措施,提高生态农产品的产量和品质;未来还可以结合库区的旅游资源,依托库区良好的生态环境和气候条件,开展水库生态旅游区,打通“绿水青山”向“金山银山”转化的通道。

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(编辑:黄文晋)

Prediction and analysis of gross ecosystem product changes in Xiaonanhai Reservoir Area

GUO Jiawei1,2,ZHU Jieyuan3,DU Jianguo4,RONG Yuejing1,WANG Zetong1,2,YAN Yan1

(1.State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology,Research Center for Eco-Environmental Sciences of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China;

2.College of Resources and Environment,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

3.Changjiang Survey,Planning,Design and Research Co.,Ltd.,Wuhan 430010,China;

4.China Three Gorges Corporation,Beijing 100038,China)

Abstract:

The Xiaonanhai Hydropower Station is currently in the research and demonstration stage.It is a major infrastructure project integrating transportation,electricity generation,water conservancy,and other multi-functions in the Chongqing section of the Changjiang River.It is a unique large-scale hub project located in the main urban area of a mega-city,which receives extensive attention.To systematically assess and predict the possible ecological benefits and impacts of the construction of this project,we utilized the research framework and methodology of Gross Ecosystem Product.We predicted the impacts of hydropower station construction on the watershed gross water ecosystem product by constructing the ecosystem value assessment index system of the reservoir area and comprehensively applying the shadow price method,opportunity cost method,and other methods.The results indicated that:① The construction of the hydropower station will boost gross water ecosystem product and ecological value “spillover” in addition to its contribution to flood control,water supply,and navigation in Chongqing,the total value before and after the construction of hydropower station will increase 5.686 billion yuan,the total value of ecosystem products,ecological regulation services,ecological and cultural services will all present rising trends.② The increasing trend of hydropower value is rather obvious,which is expected to raise 5.088 billion yuan per year,followed by eco-tourism,which is expected to raise 34 million yuan per year; natural landscape value is expected to increase approximately 0.23 billion yuan per year; water conservation and flood storage are expected to raise 232 million and 128 million yuan per year,respectively.③ Due to the construction of the hydropower station,the water level upstream of the dam site rises,and a small amount of forest and grass area will be occupied,which will have a slight impact on the soil conservation value.It is recommended to synchronize the implementation of soil and water conservation measures on both sides of the river,to ensure the maintenance and enhancement of soil and water conservation benefits in the reservoir area.Evaluating the changes in ecosystem structure and gross water ecosystem product caused by the construction of the Xiaonanhai Hydropower Station from the ecological,economic,and social multi-dimensional perspectives,can provide a guideline for the ecological restoration and green development of the ecological space in the reservoir area after the construction of the hydropower station.

Key words:

gross ecosystem product; land-use change; ecosystem services; sustainable development; Xiaonanhai Hydropower Station

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