对于非季节性河流,河道生态基流使河道中常年有水,保持河流的连续性和完整性,维持河流生态系统健康,是水资源管理的热点之一。在水资源短缺地区,河道生态基流保障的关键期为枯水期,这时河道生态基流保障与当地生产生活用水之间的矛盾比较尖锐。虽然人们逐步认识到了河道生态基流的重要性,但由于其价值比较难以定量化和货币化,导致河道生态基流在河流水资源分配中往往处于劣势地位,难以保障。科学、准确地建立河道生态基流价值的定量化方法,研究河道生态基流的价值与时空变化,可以发挥价值在协调河流水资源供需矛盾、优化水资源配置中的经济杠杆作用,为河道生态基流长效保障机制的建立提供理论支撑。河道生态基流价值指河道生态基流在防止河道出现断流或萎缩、维持河流生态系统健康与河流自然演变过程等方面发挥的作用。本文以水资源短缺地区的河道生态基流为研究对象,基于资源环境经济学理论和方法,通过明确河道生态基流的功能和价值构成,提出了河道生态基流价值的计算方法、基于河段尺度的河道生态基流价值时空变化的计算方法以及基于流域尺度的河道生态基流价值时空变化的计算方法,分别从河段尺度和流域尺度探究了河道生态基流价值的时空变化特征以及驱动力,并以渭河为例对所提出的理论方法进行了应用和验证。主要研究结论如下:(1)界定了河道生态基流的功能与价值构成。借鉴河流功能的划分,河道生态基流价值由自然价值、生态环境价值和社会价值构成。其中,自然价值分为避免河道断流价值、水文循环价值、地质价值和输沙价值;生态环境价值分为维持河漫滩湿地生态系统价值、营养物质输移价值、水质净化价值和增加土壤有机质含量价值:社会价值分为水产品生产价值、休闲娱乐价值和提高生活品质价值。一定量的河道生态基流可以同时支持多个分项价值。(2)提出了河道生态基流价值的计算方法。基于资源环境经济学的现有价值评估技术,确定了分项价值的量化方法和计算公式;在此基础上,依托河道生态基流各分项价值之间的关系,分别求出河道生态基流各类需水组成支持价值的最大值,再对独立的部分进行加和得到河道生态基流总价值。该方法可解决价值评估时的重复计算问题,尽量准确地实现河道生态基流价值的定量化计算。(3)构建了基于河段尺度的河道生态基流价值时空变化的计算方法。通过提出河道生态基流价值时空变化系数,表征降水量、河道流量、水质、人类用水量和支付能力等因素对河道生态基流价值的影响;在此基础上,结合河道生态基流价值的计算方法,构建了基于河段尺度的河道生态基流价值时空变化的计算方法,用总价值和单方水价值表示河段尺度河道生态基流价值的时空变化。(4)建立了基于流域尺度的河道生态基流价值时空变化的计算方法。根据机会成本理论,水资源短缺地区的河道生态基流价值可用由于水量稀缺而对河流水资源的其他用途造成的最大损失来估算。通过引入考虑河道生态基流需求的流域水资源稀缺评价方法,对子流域的水资源稀缺性进行评价,根据评价结果结合机会成本法建立了基于流域尺度的河道生态基流价值时空变化的计算方法,用单方水价值表示流域尺度河道生态基流价值的时空变化。(5)应用实例研究。以渭河为例对所提出的理论方法进行实例分析和验证,选择渭河关中段作为河段尺度的研究范围,渭河流域作为流域尺度的研究范围。①2017年渭河关中段河道生态基流价值的极小值为45.35亿元。②1980—2017年非汛期(11月—次年6月)渭河不同河段河道生态基流总价值的年际变化值为2.99—4.24亿元,河道生态基流单方水价值的年际变化值为0.86—6.40元/m3;不同典型年渭河不同河段河道生态基流总价值的年内变化值为0.42—0.82亿元,河道生态基流单方水价值的年内变化值为0.94—14.34元/m3;降水量、河道流量、综合污染指数(水质)与河道生态基流价值均呈现极显著负相关关系,是河段尺度河道生态基流价值变化的主要驱动力。③建立了渭河河道生态基流价值的预测模型,模拟结果比较满意(R2=0.95)。④采用情景分析法得到渭河流域河道生态基流单方水价值的变化值为0.15—3.09元/m3,价值较高的区域集中在黄土高原地区和关中平原地区,以降水量为代表的气候因素与河道生态基流价值呈现显著的空间差异特征,土地利用强度与河道生态基流价值呈现显著的空间集聚特征,气候和土地利用因素是流域尺度河道生态基流价值变化的主要驱动力。⑤与同类研究成果对比,渭河实例计算结果基本合理,说明提出的理论方法具有一定的科学性和可靠性,可为河道生态基流价值的定量化研究以及有限水资源的科学管理提供借鉴与参考。