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摘 要：湿地是水陆相互作用形成的特殊生态系统，为了保证湿地水资源的合理利用，更好地开展湿地水生态环境保护与恢复、水资源管理等工作，需要科学评价湿地水资源利用效用。选取典型的多泥沙河流湿地——三门峡库区湿地为研究区域，将水资源利用效用定义为单位水资源量所产生的湿地生态服务功能价值，以2017年为基准年，结合湿地生态环境需水量与生态服务功能价值计算，基于湿地生态环境需水对生态服务功能的支撑作用辨识，建立了湿地各类型生态环境需水与生态服务功能间的耦合关系，评价了三门峡库区湿地水资源利用效用。三门峡库区湿地在景观保护、水质净化和生态系统平衡维持方面起到了重要作用。评价结果显示：生态环境总需水利用效用为0.47元/m3;湿地在景观保护和娱乐方面作用显著，景观保护需水和娱乐需水利用效用较高，分别为19.87元/m3和6.47元/m3;维持水体自净能力需水利用效用最低，仅为0.01元/m3。
关键词：水资源利用效用;生态服务功能;生态环境需水量;三门峡库区湿地
Abstract：Wetlands are special ecosystems formed by the interaction between water and land. In order to ensure the rational utilization of wetland water resources and better carry out wetland water ecological environment protection and restoration， water resources management and other work， it is necessary to evaluate the water resources utilization of wetland scientifically. This paper selected the typical wetland in the sediment-laden river wetland， Sanmenxia Reservoir wetland as the study area. Water resources utilization utility was defined as the functional value of wetland ecological services generated by unit water resources. This paper selected 2017 as the base year， combined the calculation of the eco-environmental water demand of the wetland and the value of the ecological service function and identified the support of ecological service function of the wetland eco-environmental water to the ecological service function. The coupling relationship between various types of wetland eco-environmental water damands and ecological service functions and the water resources utilization utility in the Sanmenxia Reservoir wetland was evaluated. The evaluation results show that wetlands have played an important role in landscape protection， water and sediment regulation， water quality purification and ecosystem balance maintenance. Among them， the total ecological water demand in the ecological environment is 0.47 Yuan/m3 in the Sanmenxia Reservoir wetland. Among them， wetland landscape protection and recreational water demand have the highest utility， which are 19.87 Yuan/m3 and 6.47 Yuan/m3 respectively. The water resources utilization utility to maintain the self-purification ability of water body is the lowest， which is only 0.01 Yuan/m3.
Key words： water resources utilization utility; ecological service function; eco-environmental water demand; Sanmenxia Reservoir wetland
黃河是中华民族的母亲河。2019年9月18日，习近平总书记在郑州主持召开“黄河流域生态保护和高质量发展”座谈会，明确提出要始终坚持以水而定、量水而行，着力加强生态保护治理，让黄河成为造福人民的幸福河。三门峡库区湿地作为黄河湿地自然保护区的重要组成部分，在调水调沙、水质净化、维持生态系统健康等方面起到了不可或缺的作用。水资源是维持湿地安全和健康的决定因素，进行水资源利用效用评价可以清楚了解区域水资源利用的真实情况。 水资源利用效用评价是在水资源利用效率的基础上发展而来的，Israelsen等[1]首先研究了农田灌溉水的利用效率，Bierhuizen等[2]对植被叶片水资源利用效率进行了研究，Frank等[3]对农作物节水机理进行了大量研究并分析了不同品种的农作物水资源利用效率的差异。杨丽英等[4]提出了水资源利用效率的评价内涵，构建了水资源利用效率评价指标体系;范群芳等[5]从经济学的观点出发，定量研究了农业和生活用水效率;买亚宗等[6]建立了工业水资源效率评价模型。在可持续发展的背景下，水资源利用存在着诸多问题，水资源利用效率评价已不能反映区域水资源利用的真实情况，逐渐向水资源利用效用评价转变。Wolters[7]以农业水资源利用效率为基础，增加了两项效益指标，研究了农业水资源利用效用;雷波等[8]认为效用评价对于农业水资源利用十分重要，初步构建了农业水资源效用评价体系和方法。目前在农业水资源利用效用方面有较多研究，但对湿地生态系统的水资源利用效用评价成果相对较少，仅有马涛[9]以白洋淀湿地为例，开展了湿地水资源利用效用评价。因此，进行湿地水资源利用效用评价十分必要，水资源利用效用评价更能反映水资源利用是否合理高效。
湿地各类型生态环境需水支撑着不同的生态服务功能，在满足人类对环境的要求等方面具有不可或缺的作用。本文选取多泥沙河流典型湿地——三门峡库区湿地为研究区域，在相关学者的研究基础上，将湿地水资源利用效用定义为单位水资源量所产生的湿地生态服务功能价值，以2017年为基准年，基于湿地生态环境需水对生态服务功能的支撑作用辨识，建立湿地各类型生态环境需水与生态服务功能间的耦合关系，结合湿地生态环境需水量与生态系统服务功能价值计算成果，完成三门峡库区湿地水资源利用效用评价，旨在为三门峡库区湿地生态系统保护提供参考。
1 生态系统服务功能价值和生态环境需水量计算
1.1 三门峡库区湿地概况
三门峡水库位于陕西、山西、河南三省交界处，地处黄河中游地区，控制流域面积68.84万km2。三门峡水库不同运行方式和黄河中游特殊水沙条件的共同作用，使三门峡库区形成了河流、滩地、水塘和湖泊等多种湿地类型。在汛期和非汛期，随着三门峡水库运用方式的变化，各类型湿地面积发生相应变化，在径流调节、净化水质、改善环境等方面发挥了重要作用。
1.2 生态系统服务功能价值和生态环境需水量计算
1.2.1 生态系统服务功能价值计算
根据生态学和生态系统服务功能的相关研究，结合三门峡库区湿地生态系统特征，以库区湿地类型、结构及各生态过程的特点为依据[10]，将三门峡库区湿地生态服务功能划分为供给功能、调节功能、支持功能、文化功能，包括生物资源供给、水资源供给、发电、大气调节、气候调节、输沙能力、调蓄洪水、净化水质、生物栖息地、生态系统完整性、教学科研和休闲旅游12个指标。采用市场价值法[11]、碳税法[12]、机会成本法[13]、影子工程法[14]、替代费用法[15]、成果参照法[16]和旅行费用法[17]估算2017年三门峡库区湿地生态系统服务功能价值，结果见表1。
1.2.2 生态环境需水量计算
根据三门峡库区湿地所发挥的生态服务功能，将湿地生态环境需水量划分为消耗型生态环境需水量和非消耗型生态环境需水量。消耗型生态环境需水量指湿地生态系统消耗掉的水量，包括植被蒸散需水量、水面蒸发需水量和渗漏需水量。根据相关研究[24]，三门峡库区湿地渗漏需水量较小，可忽略不计。由于各消耗型生态环境需水量之间不存在重复，因此采用加和法计算出消耗型生态环境需水量为3.22億m3。非消耗型生态环境需水量指维持湿地生态系统健康发展的地表储水量，包括土壤需水量、栖息地需水量、输沙需水量、维持水体自净能力需水量、景观保护需水量、生态基流和娱乐需水量。除土壤需水量外，其他非消耗型生态环境需水量之间存在重复，不能采用简单的加和方法，因此根据2017年三门峡库区湿地各月各类型非消耗型生态环境需水量（除土壤需水量外）的最大值与土壤需水量加和求得，通过计算，非消耗型生态环境需水量为165.03亿m3。湿地生态环境总需水量通过2017年三门峡库区湿地各月消耗型需水量与非消耗型需水量之和再扣除各月降水量求得，通过计算，生态环境总需水量为167.05亿m3。2017年三门峡库区湿地各类型生态环境需水量计算方法及计算结果见表2。
2 湿地水资源利用效用评价
2.1 生态环境需水与生态服务功能耦合关系
根据湿地生态环境需水对生态服务功能的支撑作用，建立三门峡库区湿地生态环境需水与生态服务功能耦合关系（见图1）。植被蒸散需水、水面蒸发需水和渗漏需水属于消耗型需水，能够维持湿地生态系统正常运行，对维持生态系统完整性有支撑作用;植被蒸散需水是植被生长过程中所必须消耗的水量，对植物资源的供给有支撑作用;植被进行光合作用时，对大气调节有支撑作用;植被的蒸腾作用和水面的蒸发作用均能吸收热量起到降温增湿的作用，二者对气候调节有支撑作用。非消耗型需水中，土壤需水是湿地生态系统形成初期所必须补充的水量，对维持生态系统完整性具有支撑作用;湿地是野生动物的栖息地，栖息地需水对生物栖息地功能具有支撑作用;湿地具有强大的净化功能，维持水体自净能力需水对净化水质具有支撑作用;泥沙淤积一直是困扰黄河的重要问题之一，输沙需水对输沙功能具有支撑作用;三门峡库区湿地以河流湿地为主，生态基流是维持河流湿地运转的基本流量，采用Tennant法计算生态基流量，该方法主要依据鱼类生存和繁殖确定推荐流量标准，因此生态基流对鱼类等动物资源供给功能具有支撑作用;三门峡库区湿地具有独特的人文景观和生态风光，具有较大的科研和旅游价值，景观保护需水对教学科研功能和旅游功能具有支撑作用，娱乐需水对旅游功能具有支撑作用。
2.2 水资源利用效用评价方法 若某种生态服务功能只由一种生态环境需水所支撑，则其贡献系数为1;若某种生态服务功能由多种生态环境需水支撑，贡献系数计算方法及结果见表3。
3 三门峡库区湿地水资源利用效用评价
依据上节对湿地生态环境需水量和生态系统服务功能价值的计算，基于生态环境需水和生态服务功能耦合作用关系的辨识，根据各类型生态环境需水对生态服务功能的贡献系数，可以计算得到各生态环境需水所支撑的生态服务功能价值。消耗型生态环境需水支撑的生态服务功能价值由植被蒸散需水和水面蒸发需水支撑的生态服务功能价值共同组成，为0.545亿元;非消耗型生态环境需水支撑的生态服务功能价值由土壤需水、栖息地需水、输沙需水、维持水体自净能力需水、景观保护需水、生态基流和娱乐需水支撑的生态服务功能价值共同组成，为78.055亿元;生态环境总需水支撑的生态服务功能价值由消耗型生态环境需水和非消耗型生态环境需水支撑的生态服务功能价值共同组成，为78.600亿元。由于水资源供给价值、发电、调蓄洪水3项生态服务功能价值并未对应相应的生态环境需水，因此生态环境总需水支撑的生态服务功能价值相比湿地生态服务功能价值123.75亿元偏低。根据式（1）计算出的各类型生态环境需水利用效用评价结果见表4。
由表4可以看出，三门峡库区湿地在景观保护、水质净化和生态系统平衡维持方面起到了重要作用，其中景观保护需水利用效用最高，娱乐需水量利用效用次之，分别为19.87、6.47元/m3，说明三门峡库区湿地自然景观和人文景观十分丰富。三门峡水库管理部门加强了库区湿地文化和旅游开发，建设了三门峡大坝风景区、天鹅湖湿地公园等旅游胜地，进一步提高了景观保护需水和娱乐需水利用效用。三门峡库区湿地输沙需水利用效用仅为0.77元/m3，开展水沙调控研究对于提高输沙需水利用效用十分必要。维持水体自净能力需水利用效用最低，仅为0.01元/m3，原因是湿地净化水质主要依靠生长在沼泽中的植物吸收和同化作用，而三门峡库区湿地以河流湿地为主，沼泽湿地占比较小，只能通过河流湿地中大量水体的稀释来净化水质，水量要求很大，导致维持水体自净能力需水利用效用偏低，因此如何提高多泥沙河流湿地维持水体自净能力需水利用效用值得今后进一步研究。
4 结 论
（1）三门峡库区湿地生态环境总需水利用效用为0.47元/m3，消耗型生态环境需水利用效用为0.17元/m3，非消耗型生态环境需水利用效用为0.47元/m3。
（2）三门峡库区湿地景观保护需水利用效用最高，為19.87元/m3;三门峡库区湿地维持水体自净能力需水利用效用最低，为0.01元/m3。
（3）湿地水资源利用效用评价研究尚处于起步阶段，对于湿地生态环境需水和生态服务功能间的耦合关系认识还不够深入，理论体系和计算模型尚不成熟，构建湿地水资源利用效用评价指标体系有待后续进一步深入研究。
参考文献：
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关键词：水资源利用效用;生态服务功能;生态环境需水量;三门峡库区湿地
Abstract：Wetlands are special ecosystems formed by the interaction between water and land. In order to ensure the rational utilization of wetland water resources and better carry out wetland water ecological environment protection and restoration， water resources management and other work， it is necessary to evaluate the water resources utilization of wetland scientifically. This paper selected the typical wetland in the sediment-laden river wetland， Sanmenxia Reservoir wetland as the study area. Water resources utilization utility was defined as the functional value of wetland ecological services generated by unit water resources. This paper selected 2017 as the base year， combined the calculation of the eco-environmental water demand of the wetland and the value of the ecological service function and identified the support of ecological service function of the wetland eco-environmental water to the ecological service function. The coupling relationship between various types of wetland eco-environmental water damands and ecological service functions and the water resources utilization utility in the Sanmenxia Reservoir wetland was evaluated. The evaluation results show that wetlands have played an important role in landscape protection， water and sediment regulation， water quality purification and ecosystem balance maintenance. Among them， the total ecological water demand in the ecological environment is 0.47 Yuan/m3 in the Sanmenxia Reservoir wetland. Among them， wetland landscape protection and recreational water demand have the highest utility， which are 19.87 Yuan/m3 and 6.47 Yuan/m3 respectively. The water resources utilization utility to maintain the self-purification ability of water body is the lowest， which is only 0.01 Yuan/m3.
Key words： water resources utilization utility; ecological service function; eco-environmental water demand; Sanmenxia Reservoir wetland
黃河是中华民族的母亲河。2019年9月18日，习近平总书记在郑州主持召开“黄河流域生态保护和高质量发展”座谈会，明确提出要始终坚持以水而定、量水而行，着力加强生态保护治理，让黄河成为造福人民的幸福河。三门峡库区湿地作为黄河湿地自然保护区的重要组成部分，在调水调沙、水质净化、维持生态系统健康等方面起到了不可或缺的作用。水资源是维持湿地安全和健康的决定因素，进行水资源利用效用评价可以清楚了解区域水资源利用的真实情况。 水资源利用效用评价是在水资源利用效率的基础上发展而来的，Israelsen等[1]首先研究了农田灌溉水的利用效率，Bierhuizen等[2]对植被叶片水资源利用效率进行了研究，Frank等[3]对农作物节水机理进行了大量研究并分析了不同品种的农作物水资源利用效率的差异。杨丽英等[4]提出了水资源利用效率的评价内涵，构建了水资源利用效率评价指标体系;范群芳等[5]从经济学的观点出发，定量研究了农业和生活用水效率;买亚宗等[6]建立了工业水资源效率评价模型。在可持续发展的背景下，水资源利用存在着诸多问题，水资源利用效率评价已不能反映区域水资源利用的真实情况，逐渐向水资源利用效用评价转变。Wolters[7]以农业水资源利用效率为基础，增加了两项效益指标，研究了农业水资源利用效用;雷波等[8]认为效用评价对于农业水资源利用十分重要，初步构建了农业水资源效用评价体系和方法。目前在农业水资源利用效用方面有较多研究，但对湿地生态系统的水资源利用效用评价成果相对较少，仅有马涛[9]以白洋淀湿地为例，开展了湿地水资源利用效用评价。因此，进行湿地水资源利用效用评价十分必要，水资源利用效用评价更能反映水资源利用是否合理高效。
湿地各类型生态环境需水支撑着不同的生态服务功能，在满足人类对环境的要求等方面具有不可或缺的作用。本文选取多泥沙河流典型湿地——三门峡库区湿地为研究区域，在相关学者的研究基础上，将湿地水资源利用效用定义为单位水资源量所产生的湿地生态服务功能价值，以2017年为基准年，基于湿地生态环境需水对生态服务功能的支撑作用辨识，建立湿地各类型生态环境需水与生态服务功能间的耦合关系，结合湿地生态环境需水量与生态系统服务功能价值计算成果，完成三门峡库区湿地水资源利用效用评价，旨在为三门峡库区湿地生态系统保护提供参考。
1 生态系统服务功能价值和生态环境需水量计算
1.1 三门峡库区湿地概况
三门峡水库位于陕西、山西、河南三省交界处，地处黄河中游地区，控制流域面积68.84万km2。三门峡水库不同运行方式和黄河中游特殊水沙条件的共同作用，使三门峡库区形成了河流、滩地、水塘和湖泊等多种湿地类型。在汛期和非汛期，随着三门峡水库运用方式的变化，各类型湿地面积发生相应变化，在径流调节、净化水质、改善环境等方面发挥了重要作用。
1.2 生态系统服务功能价值和生态环境需水量计算
1.2.1 生态系统服务功能价值计算
根据生态学和生态系统服务功能的相关研究，结合三门峡库区湿地生态系统特征，以库区湿地类型、结构及各生态过程的特点为依据[10]，将三门峡库区湿地生态服务功能划分为供给功能、调节功能、支持功能、文化功能，包括生物资源供给、水资源供给、发电、大气调节、气候调节、输沙能力、调蓄洪水、净化水质、生物栖息地、生态系统完整性、教学科研和休闲旅游12个指标。采用市场价值法[11]、碳税法[12]、机会成本法[13]、影子工程法[14]、替代费用法[15]、成果参照法[16]和旅行费用法[17]估算2017年三门峡库区湿地生态系统服务功能价值，结果见表1。
1.2.2 生态环境需水量计算
根据三门峡库区湿地所发挥的生态服务功能，将湿地生态环境需水量划分为消耗型生态环境需水量和非消耗型生态环境需水量。消耗型生态环境需水量指湿地生态系统消耗掉的水量，包括植被蒸散需水量、水面蒸发需水量和渗漏需水量。根据相关研究[24]，三门峡库区湿地渗漏需水量较小，可忽略不计。由于各消耗型生态环境需水量之间不存在重复，因此采用加和法计算出消耗型生态环境需水量为3.22億m3。非消耗型生态环境需水量指维持湿地生态系统健康发展的地表储水量，包括土壤需水量、栖息地需水量、输沙需水量、维持水体自净能力需水量、景观保护需水量、生态基流和娱乐需水量。除土壤需水量外，其他非消耗型生态环境需水量之间存在重复，不能采用简单的加和方法，因此根据2017年三门峡库区湿地各月各类型非消耗型生态环境需水量（除土壤需水量外）的最大值与土壤需水量加和求得，通过计算，非消耗型生态环境需水量为165.03亿m3。湿地生态环境总需水量通过2017年三门峡库区湿地各月消耗型需水量与非消耗型需水量之和再扣除各月降水量求得，通过计算，生态环境总需水量为167.05亿m3。2017年三门峡库区湿地各类型生态环境需水量计算方法及计算结果见表2。
2 湿地水资源利用效用评价
2.1 生态环境需水与生态服务功能耦合关系
根据湿地生态环境需水对生态服务功能的支撑作用，建立三门峡库区湿地生态环境需水与生态服务功能耦合关系（见图1）。植被蒸散需水、水面蒸发需水和渗漏需水属于消耗型需水，能够维持湿地生态系统正常运行，对维持生态系统完整性有支撑作用;植被蒸散需水是植被生长过程中所必须消耗的水量，对植物资源的供给有支撑作用;植被进行光合作用时，对大气调节有支撑作用;植被的蒸腾作用和水面的蒸发作用均能吸收热量起到降温增湿的作用，二者对气候调节有支撑作用。非消耗型需水中，土壤需水是湿地生态系统形成初期所必须补充的水量，对维持生态系统完整性具有支撑作用;湿地是野生动物的栖息地，栖息地需水对生物栖息地功能具有支撑作用;湿地具有强大的净化功能，维持水体自净能力需水对净化水质具有支撑作用;泥沙淤积一直是困扰黄河的重要问题之一，输沙需水对输沙功能具有支撑作用;三门峡库区湿地以河流湿地为主，生态基流是维持河流湿地运转的基本流量，采用Tennant法计算生态基流量，该方法主要依据鱼类生存和繁殖确定推荐流量标准，因此生态基流对鱼类等动物资源供给功能具有支撑作用;三门峡库区湿地具有独特的人文景观和生态风光，具有较大的科研和旅游价值，景观保护需水对教学科研功能和旅游功能具有支撑作用，娱乐需水对旅游功能具有支撑作用。
2.2 水资源利用效用评价方法 若某种生态服务功能只由一种生态环境需水所支撑，则其贡献系数为1;若某种生态服务功能由多种生态环境需水支撑，贡献系数计算方法及结果见表3。
3 三门峡库区湿地水资源利用效用评价
依据上节对湿地生态环境需水量和生态系统服务功能价值的计算，基于生态环境需水和生态服务功能耦合作用关系的辨识，根据各类型生态环境需水对生态服务功能的贡献系数，可以计算得到各生态环境需水所支撑的生态服务功能价值。消耗型生态环境需水支撑的生态服务功能价值由植被蒸散需水和水面蒸发需水支撑的生态服务功能价值共同组成，为0.545亿元;非消耗型生态环境需水支撑的生态服务功能价值由土壤需水、栖息地需水、输沙需水、维持水体自净能力需水、景观保护需水、生态基流和娱乐需水支撑的生态服务功能价值共同组成，为78.055亿元;生态环境总需水支撑的生态服务功能价值由消耗型生态环境需水和非消耗型生态环境需水支撑的生态服务功能价值共同组成，为78.600亿元。由于水资源供给价值、发电、调蓄洪水3项生态服务功能价值并未对应相应的生态环境需水，因此生态环境总需水支撑的生态服务功能价值相比湿地生态服务功能价值123.75亿元偏低。根据式（1）计算出的各类型生态环境需水利用效用评价结果见表4。
由表4可以看出，三门峡库区湿地在景观保护、水质净化和生态系统平衡维持方面起到了重要作用，其中景观保护需水利用效用最高，娱乐需水量利用效用次之，分别为19.87、6.47元/m3，说明三门峡库区湿地自然景观和人文景观十分丰富。三门峡水库管理部门加强了库区湿地文化和旅游开发，建设了三门峡大坝风景区、天鹅湖湿地公园等旅游胜地，进一步提高了景观保护需水和娱乐需水利用效用。三门峡库区湿地输沙需水利用效用仅为0.77元/m3，开展水沙调控研究对于提高输沙需水利用效用十分必要。维持水体自净能力需水利用效用最低，仅为0.01元/m3，原因是湿地净化水质主要依靠生长在沼泽中的植物吸收和同化作用，而三门峡库区湿地以河流湿地为主，沼泽湿地占比较小，只能通过河流湿地中大量水体的稀释来净化水质，水量要求很大，导致维持水体自净能力需水利用效用偏低，因此如何提高多泥沙河流湿地维持水体自净能力需水利用效用值得今后进一步研究。
4 结 论
（1）三门峡库区湿地生态环境总需水利用效用为0.47元/m3，消耗型生态环境需水利用效用为0.17元/m3，非消耗型生态环境需水利用效用为0.47元/m3。
（2）三门峡库区湿地景观保护需水利用效用最高，為19.87元/m3;三门峡库区湿地维持水体自净能力需水利用效用最低，为0.01元/m3。
（3）湿地水资源利用效用评价研究尚处于起步阶段，对于湿地生态环境需水和生态服务功能间的耦合关系认识还不够深入，理论体系和计算模型尚不成熟，构建湿地水资源利用效用评价指标体系有待后续进一步深入研究。
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