水域生态系统 [一般性生产生活用水对水域生态系统价值的损益分析]

  水域生态系统是人类社会赖以生存和发展的生态系统之一。一般性生产生活用水在带来经济效益的同时,对水域生态系统造成了很大的生态价值损失。本文以杨凌示范区为对象,研究了一般性生产生活用水对杨凌地区水域生态系统价值的损益情况,探讨了其价值损益的计算公式,并计算了一般性生产生活用水对杨凌地区水域生态系统的损益价值。
  水资源是人类生存的基本要素,是人类生活和生产用水的主要来源,在渔业、航运、水利灌溉、发电、维持生物繁衍、降解环境污染等方面起着极其重要的作用。近年来,随着科技的进步和社会生产力的提高,对水资源的需求也急速增长,水域生态系统也受到了严重的改变和损害。一方面,为了经济的发展,人们对有限的水生资源进行掠夺性开采;另一方面,又将大量生产过程的污染物排放到水域生态系统中。人们对水资源的不合理利用,导致了水域生态系统面积减少、水质恶化、生物多样性丧失,水域生态系统开始退化。因此,延缓及阻止水域生态系统的受损进程,保持水资源持续健康发展已成为当今社会关注的焦点。
  根据研究,影响水域生态系统的人类活动主要有四种:(1)一般性生产生活用水;(2)限制发展区域;(3)重大工程建设;(4)流域水生态保护与修复。不同的人类活动会对水域生态系统产生不同甚至截然相反的影响。一般来说,一般性生产生活用水和重大工程建设都会对水域生态环境造成负面影响,但同时又带来正面的社会经济效益;而限制发展区域和流域水生态保护与修复则会对水生态产生好的作用,但同时会造成一定的经济损失。考虑到这四种人类活动对水域生态系统的各自影响,为了研究人类活动对水域生态系统的损害,本文以杨凌地区为研究对象,研究了一般性生产生活用水对杨凌地区水域生态系统价值的损益情况,探讨了其价值损益的计算公式,并计算了一般性生产生活用水对杨凌地区水域生态系统的损益价值。
  一、研究区域概况
  (一)杨凌示范区城市概况
  杨凌位于陕西省关中平原西部,介于北纬34°14′ ~34°20′,东经107°59′ ~108°08′之间,东西长16km,南北宽6.5km,总面积94.18km2,地势北高南低,三面环水,以渭河为主,形成三级阶地。杨凌属暖温带半湿润大陆性季风气候,春暖多风,夏热多暴雨,秋凉多连阴雨,冬寒少雨雪,年平均气温12.9℃,多年平均降雨量635 mm,多年平均蒸发量820 mm,平均风速2.4m/s。耕地面积9.3万亩,园林草地等面积1.79万亩(园地0.72万亩),灌溉面积8.48万亩。总人口20.17万人,其中城市人口7.93万人。作物种植以粮食作物为主,主要粮食作物为小麦、玉米,经济作物主要为蔬菜和果树等。
  (二)杨凌示范区水域生态系统概况
  杨凌的水资源比较丰富,区内共有三条过境河流,即漆水河、渭河、韦水河,其中以渭河为主,均属渭河水系。同时,还有宝鸡峡二支渠、渭惠渠、渭高干渠等人工渠系越境而过。在示范区东郊、漆水河西岸,还修建了一座水电站,利用塬下灌区非灌溉期和灌溉期的水量来进行发电。杨凌地表水年平均径流量为28.2亿m3,多年地下水可开采量为4137.62万m3,其中潜水2207.84万m3。地表水含酚量超标,仅适合于渔业和农田灌溉。地下水除大肠菌数超标外,其余各项指标符合饮用水水质要求,属良好性水质,符合饮用和灌溉用水标准。
  二、一般性生产生活用水对水域生态环境的损益核算
  本文将一般性生产生活用水界定为人类进行的工业、农业、生活等一般性生产生活活动中的取用水和废污水排放,具体包括农业用水、工业用水以及生活用水。一般性生产生活用水这种消耗水资源的同时并破坏资源的行为必然对生态环境带来负面的影响。当这种对生态环境的负面干扰超过环境自身的承受能力时,又会反作用于人类社会本身,限制人类社会的进一步发展。因此,计算一般性生产生活用水活动的生态损益,适合从生产生活取用水对生态环境带来的影响以及取用水所产生的社会经济效益两方面进行。
  根据一般生产生活用水的特征以及对水域生态系统的影响,考虑到数据的可获得性,本文初步确定生产生活用水的生态环境损失包括水循环价值损失、污染净化价值损失以及防止地面沉降的价值损失。其中,水循环价值损失包括农业水循环价值损失和工业水循环价值损失,污染净化价值损失包括生活污水净化价值损和工业废水净化价值损失。由于表现形式和市场化程度的差别,每一种生态损失所采用的计算方法各不相同。而一般性生产生活用水的经济效益主要包括农业用水效益、工业用水效益以及生活用水的社会效益三方面。
  (一)生态价值损失核算
  1.水循环价值损失
  考虑到水分调节和水分供给并没有市场价格,我们可以用机会成本法来计算水循环的生态价值损失,即用由于水污染所带来的工农业产值损失来估算水循环的价值损失。具体计算本文参考张增强在我国水污染经济损失中的研究,其中,农业水循环价值损失的计算公式为:QA=M×WA
  式中:QA为农业损失;WA为农业产值;M为农业损失系数。
  工业水循环价值损失的计算公式为:V1=M×W1
  式中:V1为工业水循环价值损失;W1为工业增加值;M为工业损失系数。
  2.污染净化价值损失
  水体具有自净功能,水体自净是指受污染的水体通过物理、化学、生物等方面的作用,使污染物的浓度逐渐降低,经过一段时间后恢复到受污染前的状态。污染净化价值损失包括生活污水净化价值损和工业污水净化价值损失。本文用防治成本法来计算污染净化价值损失,其中,生活污水净化价值损失计算公式为:Vcv=-W×P×PW
  式中:Vcv为生活污水净化价值;W为人均产生的生活废水量;P为总人口;Pw 为生活废水处理价格。
  工业废水净化价值损失计算公式为Viv=-W×G×PW
  式中:Viv为工业废水净化价值, W为万元产值工业废水量, G为工业总产值,Pw为工业废水处理价格。
  (二)生产生活用水经济效益核算   一般性生产生活用水的经济效益主要是指由于淡水供给所带来的农业、工业以及生活中的效益,具体数值用农业用水效益、工业用水效益以及生活用水效益的加总来计算。
  1.农业用水效益
  农业用水大部分都是灌溉用水,因此可以用灌溉效益来代替农业用水效益。灌区开发以后,农业技术措施有了较大改进,此时应将灌溉效益进行合理分摊,以便计算水利工程措施的灌溉效益,计算公式参考孙静,董新光等对农业灌溉用水效益的计算:
  式中:B为灌区农业灌溉净效益(元/m3);εj为j种农产品灌溉效益分摊系数;Aj为作物灌溉面积,Yj为灌溉作物单产(kg/hm2);为作物旱地单产(kg/hm2);Cj为j种农作物产品价格(元/kg)。
  2.工业用水效益
  工业用水效益可以根据产值分摊系数法来计算,产值分摊系数法的公式为:
  式中:ei为i区域工业用水效益系数(元/m3);qi为万元产值取水量(m3/万元);β 为工业供水效益分摊系数;f为净产值率,即工业净产值与总产值的比例系数;r为年利率,取10%计;
  工业供水效益分摊系数β 的计算公式为(竺士林和杨裕英,1997):
  式中:K水为工业供水投资或固定资产(万元);K总为工业生产总投资或总固定资产(万元)。
  (三)生活用水社会效益
  生活用水主要指使用公共供水设施供水的城市和农村居民家庭日常生活使用的自来水,其中包括冲洗卫生洁具、洗澡、洗衣、烧煮、清扫、浇洒及家庭洗车等用水。计算方法采用影子价格法,根据生活供水的价值量来表示生活用水社会效益。具体计算公式如下:
  Vc=W×PW
  式中:W为生活用水量,包括城市生活用水量和农村生活用水量;Pw为水的价格。
  三、一般性生产生活用水对杨凌水域生态环境的损益核算
  对一般性生产生活用水对杨凌水域生态环境的损益核算,主要参考上文的损益核算内容以及公式来进行。因此,确定杨凌区生产生活用水的生态环境损失包括水循环价值损失、污染净化价值损失,生态环境收益则包括农业用水效益、工业用水效益以及生活用水效益。计算数据主要来自陕西省2011年的统计年鉴、陕西省2010年水资源公报、杨凌示范区第一次全国水利普查工作报告的统计数据以及杨凌示范区规划建设局、陕西省水利厅等网站上公布的统计数据。由于2011年的统计数据很多还没有公布,所以本文的计算年度为2010年。
  (一)生态价值损失计算
  根据张增强的研究,农业损失系数的确定与地区水域质量参数相关。根据相关文献资料的记载,对杨凌区三条过境河的水质级数(见上文)进行平均得到数值为5.3245,与此相对应的农业损失系数约为0.41,杨凌地区2010年农业产值为3.75亿元。因此,农业水循环的价值损失为1.5375亿元。相对应地,杨凌地区的工业损失系数为0.837,工业增加值为1.58亿元,工业水循环的价值损失为1.32246亿元。
  根据陕西省2010年的水资源公报,2010年杨凌城镇居民生活总废水量为0.03亿m3,而陕西省物价局网站的最新数据显示,杨凌地区生活废水处理价格为0.8元/m3。因此,生活污水净化价值损失为0.024亿元。从统计年鉴数据可知,2010年杨凌工业废水总量为70.85万m3,工业生产总值为16.24亿元,杨凌地区工业废水处理价格为0.8元/m3,万元产值工业废水量为4.36m3。因此,杨凌区2010年工业废水净化价值损失为56.6451亿元。
  因此,杨凌地区2010年一般性生产生活用水的水域生态系统损失为59.5291亿元。
  (二)生态效益计算
  考虑到数据的可获得性,在计算杨凌区农业用水效益时,本文排除了果树以及畜牧业的灌溉用水效益,仅计算杨凌地区种植面积比较大的几种农作物的农业灌溉效益,主要包括小麦、玉米、油菜籽和花生。作物的旱地单产量则以延安市2010年的同种作物产量为准。很多文献在选择作物旱地单产时会以当地未灌溉前的作物单产作为标准,这个方法在一定程度上可以消除地域等方面的差异性,但是由于时间跨度太大,作物品种的更新换代以及物价等因素并未考虑在内。因此,本文选择同为陕西省的延安市作为比对对象,希望在降低品种差异的同时尽量避免地域差异。农产品价格选用当年陕西省物价局发布的农产品批发价格指数,其中小麦价格为2.11元/公斤,玉米价格为2.13元/公斤,油菜籽价格为4.21元/公斤,花生价格为10.03元/公斤。根据文献资料,农业灌溉效益分摊系数一般取值为0.2-0.6,北方干旱少雨区可以取值0.4-0.6,杨凌属暖温带季风半湿润气候区,可以取值0.3。因此,农业灌溉用水效益为 3.09亿元。
  工业用水效益则由工业用水总量与工业用水效益系数的乘积获得。杨凌区2010年工业用水总量为133.9万m3,工业用水效益系数按上文的计算公式来计算,其中万元产值取水量为8.25m3,工业供水效益分摊系数为0.35,净产值率用杨凌区十年来工业投资效果系数的平均数来表示,为0.4659.因此,工业供水效益为2.91亿元。2010年杨凌地区居民生活用水总量为510.18万m3,水价为1.4元/m3。因此,生活用水的社会效益为0.071亿元。因此,杨凌地区2010年一般性生产生活用水的经济效益为6.071亿元。
  四、结论
  从上文的计算可知,杨凌地区一般性生产生活用水造成水域生态系统损失值为59.5291亿元,经济效益为6.071亿元,每1亿元的用水经济效益所对应的损失值为9.8亿元,说明杨凌地区的用水效率有待提高,杨凌地区应该改善现有的水资源利用方式,加强水资源利用管理,努力提高用水效率。
  (作者单位:西北农林科技大学经济管理学院)

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