一种地区生态供水系统效益的量化方法与流程

本发明公开了一种地区生态供水系统效益的量化方法，尤其涉及一种基于能值分析法的地区生态供水系统效益的量化方法，属于地区生态供水系统效益的量化研究
技术领域：
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背景技术：
：近年来，随着社会经济的快速发展，水资源供需矛盾加剧。由于水资源短缺形势严峻，加之为生产的要求而占用生态供水的现象较为严重，我国生态环境遭到了不同程度的破坏。生态供水是指在进行水资源开发活动时，考虑到在一定的时空范围内流域生态系统的良性循环以及系统自身的发展与平衡，需要保证其所需的水量。生态供水效益的研究，是人们重视生态保护的结果。对地区生态供水系统效益进行量化研究，能够促进我们更好地分析人与自然的价值以及相互关系，维持生态系统可持续发展，反映系统的经济效率，评价地区结构功能及运行状态。我国学者对生态供水系统效益进行了一些量化研究，王红瑞等(王红瑞，董艳艳，王军红，等.黄河河口地区生态供水效益分析[j].自然资源学报，2007，22(6)：924-935.)使用配水效益计算方法，其特征是可以根据不同的来水条件，计算各种配水量方案给黄河河口地区所增加的生态效益，但是当需要计算的地区面积很大，内部各个区域地理环境等情况不一致时，该法使计算变得复杂。杨丽等(杨丽，张子强，孙静，等.京石段应急供水工程生态环境效益评估方法探讨[j].北京水务，2011(5)：55-57.)使用替代工程法计算京石段应急供水工程完工后北京产生的生态环境效益，其特征是通过定量计算工程完工后所产生的生态环境效益，解决了生态服务功能价值难以计算的问题，但由于资料条件的限制，仍有部分生态环境效益不能定量计算出来。陈宁等(陈宁，张健，谭皓瑜.用机会成本法计算生态环境供水经济效益[j].河海大学学报(自然科学报)，2006，34(5)：583-586.)使用机会成本法计算生态环境供水经济效益，其特征是考虑两种测算机会成本的方法，建立生态环境供水经济效益计算的线性规划模型，但在使用前必须要明确水资源及供水用户的属性，在不同情况下计算方法和结果也随之改变，因此并不具有通用性，尤其是当系统组分比较复杂时，会给我们的研究带来很大的麻烦。目前，生态供水系统效益的量化所采用的方法都存在一定程度的误差，缺乏一个完善的供水效益量化方法。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有研究方法的不足，提供一种为效益的定量分析提供统一标准的地区生态供水系统效益的量化方法。本发明的目的是这样实现的：本发明所采用的技术方案是：一种地区生态供水系统效益的量化方法，按照以下步骤进行：步骤一，获取研究区域资料，所述区域资料包括该地区的可更新环境资源和不可更新环境资源的投入以及该地区的产出；步骤二，绘制该地区的生态供水系统能量图，所述生态供水系统能量图包括生态供水系统主要组分和相互关系及能物流、货币流的流向；步骤三，列出上述生态供水系统能量图中所确定的系统内的主要组分，并且将各组分所包含的能量转换为太阳能值，建立能值分析表；步骤四，通过能值指标体系建立投入与产出的数量关系，形成生态供水系统投入产出表；步骤五，利用供水效益分摊系数法计算生态供水效益；步骤六，对生态供水系统进行分析与评价。在上述步骤一中，所述该地区的可更新环境资源包括风能、雨水势能、雨水化学能、太阳能、地球旋转能、生态供水；所述该地区的不可更新环境资源包括人类劳务、固定资产投入；所述该地区的产出分为社会环境产出和生态产出两大类。通过能值指标体系建立起投入与产出的数量关系，将生态供水系统各种流之间的关系结合起来，解决了自然生态系统与人类社会经济系统中的各种组分由于量纲不同而无法进行统计分析的问题。在上述步骤三中，所述各组分所包含的能量与太阳能值的转换，按照h.t.odum计算出的能值转换率进行转换。在上述步骤四中，所述能值指标体系中的可更新环境资源与不可更新环境资源的总能值称为总能值投入，其计算公式如下：eit＝eir+ein式中：eit为总能值投入；eir为可更新环境资源的总能值；ein为不可更新环境资源的总能值。在上述步骤五中，所述供水效益分摊系数法的供水效益分摊系数的计算公式如下：ε＝eiw/eit式中：ε为供水效益分摊系数；eiw为生态供水的总能值；eit为总能值投入。在上述步骤五中，通过供水效益分摊系数计算出生态供水效益所包含的能值，所述供水效益分摊系数的计算公式如下：s＝ε×eiy式中：s为生态供水效益所包含的能值；eiy为总能值产出，即系统产出的总能值。在上述步骤五中，通过能值/货币比率将生态供水效益转换为货币的形式，能值/货币比率可通过某个国家某一年的能值利用总量除以同一年的gdp得到，其转换的公式如下：m＝s/ep式中：m为生态供水效益；ep为能值/货币比率。有益效果本发明的目的是提供一种地区生态供水系统效益的量化方法，其采用的能值分析法能够较准确地量化生态供水系统的效益，并可以进行系统地比较分析，其反映了系统的经济效率，评价了系统结构功能及运行状态，为地区效益的定量分析提供了统一的标准，为流域环境管理提供了一种新的思维模式；同时也能够促进我们更好地分析人与自然的价值以及相互关系，维持生态系统可持续发展。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一种地区生态供水系统效益的量化方法的流程图；图2为本发明实例京津冀地区生态供水系统能量图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种地区生态供水系统效益的量化方法，将所研究地区的边界作为生态供水系统的边界，以太阳能值为介，通过能值指标体系将投入系统中和由系统产出的能量、货币、物质全部转化为能值，建立起数量关系，为效益的定量分析提供了统一的标准，同时也能够促进我们更好地分析人与自然的价值以及相互关系，维持生态系统可持续发展，反映系统的经济效率，评价系统结构功能及运行状态。该方法包括如下步骤：步骤一，获取研究区域资料。查询研究区域的统计年鉴、水资源公报等资料，获取生态供水系统中投入与产出产品的数据。步骤二，绘制生态供水系统能量图。根据系统的基本结构和主要能源、物质、信息等生态经济流情况，构建生态供水系统能量图；该生态供水系统能量图包括生态供水系统主要组分和相互关系及能物流、货币流的流向，有助于概括研究各组分和环境的关系。步骤三，建立能值分析表。列出能量图中所确定的系统内的主要组分，并且将各组分所包含的能量转换为太阳能值，建立能值分析表；通过太阳能值，可以将地区生态供水系统外向系统内供给的能量及人类的劳动、贸易、投资等一系列活动结合起来，解决了自然生态系统与人类社会经济系统中的各种组分由于量纲不同而无法进行统计分析的问题。步骤四，通过能值指标体系建立投入与产出的数量关系，形成生态供水系统投入产出表。步骤五，计算生态供水效益。整理能值分析表中的数据，利用供水效益分摊系数法计算生态供水效益。步骤六，生态供水系统进行分析与评价。通过能值指标分析，为制定正确的系统管理调控措施和发展策略提供科学依据，指导生态系统良性运作和可持续发展。本发明的生态供水同工业、农业以及生活需水一样为一个用水单元，对生态供水效益进行量化研究，是为了维持流域内生态系统的良性循环以及系统自身的发展与平衡，其将重点放在生态环境和水资源之间的内在关系上，也为流域环境管理提供了一种新的思维模式。本发明采用能值分析法量化研究地区生态供水效益，其将生态供水系统看作一个独立的子系统，将投入和产出的能量、货币、物质转化为能值，从而能够进行系统地比较分析，客观精确地比较各种能量之间的地位。通过能值指标体系建立起投入与产出的数量关系，将生态供水系统各种流之间的关系结合起来，解决了自然生态系统与人类社会经济系统中的各种组分由于量纲不同而无法进行统计分析的问题。本发明提出生态供水的概念是从生态环境和水资源之间的内在关系出发，为地区流域环境管理提供了一种新的思维模式。实施例下面以具体实例对本发明加以说明。一期工程鲁北干渠现状位山引黄和潘庄应急引黄线路已联通，具备向河北省和天津市输水的条件。在二期工程实施前，采取联合调度管理措施和新增少量工程措施，充分利用一期工程的供水能力和全年时间内的供水潜力，向北延伸应急输水至京津冀三省(直辖市)，实现水资源的合理利用，可以最大程度的发挥一期工程效益。以下以京津冀地区为例，利用本发明提供的一种地区生态供水系统效益的量化方法，计算向该三省(直辖市)提供生态供水可获得的经济效益。步骤一、获取研究区域资料。通过实地考察，查询研究区域的统计年鉴、水资源公报等往年资料，收集研究地区相关的自然地理、社会经济等方面的资料，包括可更新环境资源和不可更新环境资源的投入以及地区的产出等，获取生态供水系统中投入与产出产品的数据。具体地，京津冀地区生态供水系统的可更新环境资源包括风能、雨水势能、雨水化学能、太阳能、地球旋转能、生态供水；不可更新环境资源包括人类劳务、固定资产投入。该生态供水系统产出分为社会环境产出和生态产出两大类。上述京津冀地区生态供水系统的能量与太阳能值的转换，按照h.t.odum计算出的能值转换率进行转换。可更新环境资源和不可更新环境资源的太阳能值转换率如下表1和表2所示。表1可更新资源的太阳能值转换率表名称单位能值转换率太阳能sej/j1风能sej/j1.50×103雨水化学能sej/j1.80×104雨水势能sej/j1.00×104潮汐能sej/j1.70×104地球旋转能sej/j3.40×104河水化学能sej/j4.10×104水sej/m31.63×1012表2不可更新资源的太阳能值转换率表步骤二、绘制生态供水系统能量图。根据京津冀地区生态供水系统的基本结构和主要能源、物质、信息等生态经济流情况，构建生态供水系统能量图，绘制出的生态供水系统能量图见图2，该生态供水系统能量图包括生态供水系统主要组分和相互关系及能物流、货币流的流向，有助于概括研究各组分和环境的关系。其中，生态经济系统通过本发明提供的地区生态供水系统效益的量化方法所计算出的该生态供水系统的主要组分包含的能值所对应的货币价值体现。步骤三、建立能值分析表。以2015年为例，根据收集的原始数据及相应能值转换率(如表1和表2所示)计算各种生态流的能值，将其分类汇总，编制能值分析表(如表3、表4、表5所示)。表3京津冀地区生态供水系统能值分析表(2015)-可更新环境资源表4京津冀地区生态供水系统能值分析表(2015)-不可更新环境资源表5京津冀地区生态供水系统能值分析表(2015)-系统产出步骤四，通过能值指标体系建立投入与产出的数量关系，形成生态供水系统投入产出表。通过表3、表4、表5将不同种类的物质转化为太阳能值，从而可以得到2015年京津冀地区投入的可更新环境资源、不可更新环境资源以及系统产出的能值，将数据汇总至表6。表6京津冀地区生态供水系统投入产出表(2015)通过能值指标体系建立起投入与产出的数量关系，将生态供水系统各种流之间的关系结合起来，解决了自然生态系统与人类社会经济系统中的各种组分由于量纲不同而无法进行统计分析的问题。步骤五、计算生态供水效益。根据统计出的系统投入产出资料，利用供水效益分摊系数计算生态供水效益。供水效益分摊系数的计算公式如下：ε＝eiw/eit式中：ε为供水效益分摊系数；eiw为生态供水的总能值，eit为总能值投入。再计算生态供水效益所包含的能值，计算公式如下：s＝ε×eiy式中：s为生态供水效益所包含的能值；eiy为总能值产出，即系统产出的总能值。最后，通过能值/货币比率将生态供水效益转换为货币的形式，能值/货币比率可通过某个国家某一年的能值利用总量除以同一年的gdp得到，转换的公式如下：m＝s/ep式中：m为生态供水效益；ep为能值/货币比率。其计算结果如表7所示。表7京津冀地区生态供水效益分摊系数计算表(2015)项目符号或公式数值生态供水量/m3w1.78×1010生态供水总能值/sejeiw2.90×1022供水效益分摊系数/％ε＝eiw/eit4.08生态供水总效益/sejs＝ε×eiy6.82×1022能值货币比率/sej·元-1ep6.98×1011生态供水总效益/元m＝s/ep9.78×1010单方水供水总效益/元·(m3)-1s1＝m/w5.48步骤六、对生态供水系统进行分析与评价。京津冀地区生态供水效益分摊系数ε为4.08％，单方水供水总效益s1为5.48元/m3。由此可见向京津冀地区进行生态供水是经济合理的。然而北方地区原本就干旱缺水，若要进行生态供水势必会影响其他生产活动，因此除了要注意各方面用水的平衡以外，我们还可以考虑其他办法，例如利用雨洪资源，合理进行雨洪调度来解决这个问题。总之我们应该通过合理的管控及调度，使得水资源能够满足我们的生活、生产需要，并且发挥最大的经济效益。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步地详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12