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    天然水资源价值评估的能值方法及应用.pdf

    • 资源ID:74677786       资源大小:1.06MB        全文页数:5页
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    天然水资源价值评估的能值方法及应用.pdf

    年月水利学报第卷第期收稿日期基金项目 江苏省高等学校研究生创新计划项目作者简介 陈丹男 湖北荆门人 博士生 主要从事水土资源规划与生态经济方面研究文章编号天然水资源价值评估的能值方法及应用陈丹陈菁罗朝晖河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 江苏 南京河海大学 现代农业工程系 江苏 南京山梨大学 大学院医学工学综合教育部 环境社会创生工程系 日本 山梨县甲府市摘要 本文从水资源的自然属性出发 提出了采用能值理论与方法研究天然水资源价值的新思路论述了环境与自然资源定价的能值价值理论 根据水文循环与天然水资源基本特性 给出了水资源生成与能量转换的概念模型 从水的化学能角度提出了天然水资源价值的能值评估方法 包括理论方法与简化方法 并以我国南方某沿海县域为例进行了实际应用实例表明 基于能值价值理论的天然水资源价值定量评估方法具有可行性关键词 天然水资源 价值 评估 能值中图分类号文献标识码研究背景水资源的价值理论和定价方法是目前讨论和研究的热点水资源的价值理论有多种 例如劳动价值论 效用价值论 生态价值论 哲学价值论和环境价值论等水资源的定价方法也有多种系统模型方法 例如模糊数学模型模型影子价格模型等市场分析方法 例如供求定价模型 成本核算方法等非市场方法 例如条件价值评估法环境选择模型内涵价格法等水资源价值流运移传递模型等已往的研究大多侧重于水资源的经济属性 对水资源的自然属性考虑的不多 常常缺乏与水文循环和天然水资源特性的联系 对未经人类劳动参与的天然水资源的价值研究较少生态系统服务与自然资本的价值定量强调了生态过程 环境资源价值对人类社会生存与发展的重要意义而采用传统的 人类中心方法和费用效益方法等对生态系统 环境资源价值进行评估是不全面的 应发展 生物物理中心方法作为补充 例如采用以货币 能值和生态足迹等为计量单位的生态价格方法因此 采用生物物理方法研究天然水资源与其它自然资源的价值具有重要的理论和现实意义近年来发展起来的能值理论与方法是一种新的重要的生物物理方法 为科学评价自然资源的价值及其与社会经济活动之间的关系提供了客观定量的标准为此 本文基于能值理论来研究天然水资源的价值研究理论与方法能值价值理论能值理论与方法由为首于世纪年代创立其认为能值是流动或贮存的能量中所包含的另一类别能量的数量 常以太阳能值来衡量 单位为太阳能焦耳 即缩写为它是衡量不同类型能量品质的尺度 符合系统的能量等级原理不同品质的能量之间存在一个转换关系能值转换率即形成每单位物质或能量所含有的另一种能量的量 常用的是太阳能值转换率 即形成每单位物质或能量所含有的太阳能值 单位为?或?采用能值 货币比率 能值货币价值等基本概念可将各种能量转换为货币价格 实现生态系统与社会经济系统的不同能量流 物质流和货币流的统一定量研究虽然能值价值理论体系也存在一些问题与不足 目前仍然处于不断发展和完善的过程但已广泛的应用于不同系统的结构功能分析 环境资源评估利用 国际贸易评价 环境政策与管理决策等能值价值理论将地球视为一个以太阳能地热能和潮汐能为主要持续能量来源的封闭系统 所有的内在子系统均参与不同程度的能量流动网络由低等级的能量传递 转化为较高等级的能量 并伴随着能质和能级的提高太阳能是地球上最主要的能量来源 各种能量都直接或间接的来源于太阳能 采用能值基本概念可对生态系统和环境资源的真实价值进行客观的评估能量的价值由能量形成过程中的其它能量消耗决定 不论是生物物理过程还是人类劳动过程 只要对其投入的越多 其价值也就越大太阳能值转换率则是评价环境资源价值的尺度 某种资源的太阳能值转换率越高 它在能量系统中的等级就越高 环境生产价值也就越大自能值理论提出以来 国外众多学者采用此方法对环境资源的价值及其对社会经济发展的贡献做了定量研究 取得了丰富的成果不过多集中于系统结构功能及其相互作用的定量关系的研究 从生物物理作用角度的资源定价专项研究较少 对环境资源价值的能值评估方面也仅限于理论可行性的初步探讨部分学者在各自的能值研究过程中 也根据各自研究目的从不同角度对水资源进行了相关的研究总结了水资源能值价值评估的四个主要方面 即水的化学能 水的重力势能 水的固体物质溶解能力和水的废物同化能力 并以美国福罗里达州为例 对不同水体的能值价值进行了研究 但侧重于能值方法的应用 对水资源的能值价值理论基础研究不全面根据能值理论 水的重力势能是水力发电主要能量来源 生物生产和生活主要利用水的化学能 固体物质溶解能力和废物同化能力等本文从水的化学能角度采用能值理论对天然水资源的价值进行研究概念模型水循环是地球上最主要的物质循环和能量流动的转化方式之一水循环过程遵循质量守恒和能量守恒定律对于任一区域 宏观尺度上在多年平均条件下存在水量平衡 降水量蒸散发量径流量 其中 径流量包括地表径流量和地下水径流量大气降水是区域水资源的补给来源从雨水到径流这一转化过程 属于地球生物圈的基本作用之一 其能量流动 转化过程遵循热力学第一第二定律采用所创立的能路符号与图示语言经过简化绘制这一过程的能量系统图 见图由图可知 太阳能 雨水 风等可更新资源是环境生产的主要根本来源 在太阳能 风能作用下 部分水的能量通过蒸散发产生耗散 水资源与生态环境之间相互作用 可简化成考虑水资源能量转换的主要过程 将水资源作为贮存库独立出来 雨水则是这一过程的基本来源 径流水的能量作为此能量转化系统的输出根据热力学第一定律 雨水 蒸散发 径流量存在能量平衡 即系统内能增量 径流流入系统的能量 雨水流出系统的能量 蒸散发根据热力学第二定律 这一系统过程存在能量等级关系 具有低能质的能量 雨水经系统过程传递与转换而成为较高能质的能量 径流而能值和能值转换率可反映不同能量的能质差异计算方法本文以具有完整水文单元的流域或行政单元的区域范围内的天然水资源为对象根据能值价值理论和水循环基本规律 对研究方法的前提条件进行如下限定研究范围内的雨水化学能是各类水体的基本能量来源按雨水补给区域划分的各类水体单元的总能量来源 雨水能值需同时考虑各自控制范围内的雨水补给与各自水体的更新周期对区域内存在的过境水资源价值评估需要追溯至上一级的流域水文单元进行分析具体步骤为对研究区域内水体进行归类和区划 先从总体上分为地表水和地下水两部分 然后 对地表水可采用近似的不相容原理 根据水文单元分为几种主要类型地表水体 如河流 湖泊 湿地等 对地下水体 按照直接雨水补给的主要潜水层分布进行分区分别计算各类水体的能量来源雨水能值 首先由各自控制范围内的年降雨与雨水能值转换率等求出年降雨能值 然后 用年降雨能值乘以各自的更新周期求出总能值用各类水体的总雨水能值除以各类水体的不同计量单位的数值 可求出相应的单位太阳能值 如?等其中各类水体自身的能量由各自相对于海水的吉布斯自由能计算出根据能值图水资源生成转换能量系统分析货币比率 各类水体的单位太阳能值等计算其单位能值货币价值 即天然水资源的货币价值上述方法是一种较理论的方法 考虑我国水资源评价的统计口径及数据的可得性 将研究系统简化为黑箱模型 只考虑系统的输入与输出 再按照能值转换率的逐级推算方法 分析生物物理过程的投入与产出之间能量转换关系和能值转换率的变化与理论方法类似 研究范围内的降雨是水资源的主要能量来源 是天然水资源系统的主要投入 对研究区域内水体划分时只分为两类 即地表水资源与地下水资源 根据多年水量平衡原理 采用多年平均数据按照上述类似步骤进行计算研究实例以我国南方某沿海县域的天然水资源为研究实例研究区为半岛县 总面积为属亚热带季风气候区按自然地理 水系与社会经济等因素 划分为四个水资源利用区 即中北滨海区西部丘陵区南部滨海区沿海岛屿区研究区多年平均降雨量为无过境水资源 多年平均水资源总量为亿人均水资源占有量为详见表表研究区水资源基本概况分区面积?降雨量?地表水资源量?万地下水资源量?万水资源总量?万全县将研究区内的降雨作为其地表水资源与地下水资源的能量来源 根据水资源能量转换过程的概念模型和分析方法 计算研究区雨水化学能与太阳能值 以及地表水与地下水的化学能 太阳能值转换率单位太阳能值 单位水资源价值等相关的计算公式为 雨水 地表水 地下水 化学能水量吉布斯自由能密度 雨水太阳能值雨水化学能雨水太阳能值转换率 地表水 地下水 太阳能值转换率雨水太阳能值 地表水 地下水 化学能 单位水资源太阳能值水资源太阳能值 水资源量 单位水资源价值单位水资源太阳能值?能值货币比率其中相关参数的选取为 雨水的吉布斯自由能取固体物质溶解量为雨水的太阳能值转换率取?地表水 地下水的平均固体物质溶解量分别取和研究区域年能值?货币比率取美元人民币汇率取元?美元实例计算结果如表表研究区地表水与地下水的平均太阳能值转换率分别为?平均单位水资源价值分别为和元全县水资源价值总量为亿元 约为研究区年国内生产总值亿元 的该实例的结果说明 基于能值价值理论的天然水资源定价方法在一定程度上能够应用于水资源管理决策参考表研究区地表水资源价值的能值评估分区雨水化学能?雨水太阳能值?地表水化学能?太阳能值转换率?单位地表水太阳能值单位地表水水资源价值?美元?元?全县表研究区地下水资源价值的能值评估分区雨水化学能?雨水太阳能值?地表水化学能?太阳能值转换率?单位地表水太阳能值单位地表水资源价值?美元?元?全县结语传统的水资源定价方法通常难以考虑水资源的天然循环 能量转换等自然属性 无法客观科学地解释水文循环过程和天然水资源的自身价值能值价值理论从地球生物圈的基本物理化学作用出发 采用能值这一统一度量单位对生态系统和环境资源价值进行客观的衡量与评估 并通过能值 货币比率等基本概念 将能流 物流与货币流综合起来 实现了自然因素与经济因素的对接 使其具有较强的操作性和实用性能值价值理论赋予了水资源价值新的内涵 并为水资源价值评估提供一条新的思路与方法本文以能值价值理论为基础 从水文循环的角度 提出了天然水资源能值评估的概念模型与计算方法并通过实例进行了研究 表明基于能值价值理论的天然水资源价值评估方法具有一定的可行性但由于水资源价值问题的复杂性以及水文循环本身的人为干扰性等 能值价值理论在水资源价值评估中的应用研究还需要进一步深入参考文献姜文来 水资源价值论北京 科学出版社沈大军 梁瑞驹 王浩 等 水价理论与实践北京 科学出版社袁汝华 朱九龙 陶晓燕 等 影子价格法在水资源价值理论测算中的应用自然资源学报陈丹 陈菁 张捷 等 灌区农业水价研究的条件价值评估法节水灌溉阮本清 张春玲 水资源价值流的运移传递过程水利学报阮本清 张春玲 水资源价值流的运移传递改进模型水利学报陈丹 陈菁 罗朝晖 稻田生态系统服务及其经济价值评估方法探讨环境科学与技术蓝盛芳 钦佩 陆宏芳 生态经济系统能值分析北京 化学工业出版社严茂超 生态经济学新论理论 方法与应用北京 致公出版社隋春花 蓝盛芳 环境价值的多角度评估农业环境与发展王守荣 朱川海 程磊 等 全球水循环与水资源北京 气象出版社陈家琦 王浩 杨小柳 水资源学北京 科学出版社系统生态学蒋有绪 徐德应译 北京 科学出版社李加林 龚虹波 许继琴 浙江环境经济系统发展水平的能值分析地域研究与开发责任编辑 王成丽

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