孟 凱
(寧波大學 建筑工程與環(huán)境學院,浙江 寧波 315211)
隨著科學發(fā)展觀的提出以及和諧社會的構建,可持續(xù)發(fā)展的概念已經深入人心,并且具有迫切的現(xiàn)實需要。資源環(huán)境與經濟發(fā)展的矛盾日漸突出,人們不得不在環(huán)境保護和經濟增長之間找到一個平衡點,以體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的真正內涵。飲用水是人類生存的基本需求,飲用水環(huán)境保護不僅事關經濟社會可持續(xù)發(fā)展,更重要的是直接關系到公眾的健康,是一個國家社會發(fā)展水平的重要標志。因此,制定科學合理的飲用水水環(huán)境保護項目規(guī)劃顯得極為重要和迫切。然而,水環(huán)境保護的資金投入和水源地流域內產業(yè)的經濟損失必然會引起經濟增長效益的消長,這就需要運用一個兼顧兩者的綜合指標體系來權衡水環(huán)境保護項目規(guī)劃實施的優(yōu)劣得失,并判斷項目實施是否合理和可行。
水環(huán)境生態(tài)經濟系統(tǒng)是水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)相互作用和聯(lián)系,具有一定結構和功能的有機整體。該系統(tǒng)是由水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)以及與保護健康水環(huán)境相關的社會經濟部分產業(yè)組成的。其功能主要體現(xiàn)在水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)在物質循環(huán)、資金流動、綜合效益消長等幾個方面的耦合關聯(lián)[1]。
水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)相互聯(lián)系和相互作用。在水環(huán)境生態(tài)經濟系統(tǒng)中,水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)是社會經濟系統(tǒng)的基礎,人類如果能夠很好地保護水環(huán)境、提高生態(tài)效益、實現(xiàn)生態(tài)目標,社會經濟活動便有良好的生態(tài)條件,可以更好地利用自然資源,使生產力得到較快的發(fā)展,提高社會經濟效益。同時,社會經濟目標的實現(xiàn)和社會經濟效益的提高,可以不斷地為水環(huán)境的保護、實現(xiàn)生態(tài)效益和生態(tài)目標提供資金、技術和物質支持,從而保證健康水環(huán)境的維持。相反,如果忽視水環(huán)境的保護,它所導致的水環(huán)境惡化和生態(tài)環(huán)境質量下降就會對社會經濟系統(tǒng)的發(fā)展產生巨大的制約作用,影響社會經濟目標的實現(xiàn)。由此可知,兩者間的相互聯(lián)系和相互作用是非常明顯的[2]。
水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)的矛盾性。為了保護水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的健康,需要對在生產過程中影響水環(huán)境的部分經濟部門采取一系列整改措施,也要投入大量資金用于規(guī)劃和實施水環(huán)境保護項目,這勢必影響社會經濟系統(tǒng),引起經濟效益的消長與浮動。而一味追求提高社會經濟系統(tǒng)的效益,而忽略水環(huán)境保護的重要性,那么健康的水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)就會被破壞。由此可見,兩者間的矛盾性很突出。
水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟系統(tǒng)的開放性。由于水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)是自然生態(tài)系統(tǒng)的一部分,它和其所依存的自然生態(tài)系統(tǒng)之間時時刻刻都在進行著物質、能量和信息的交換。另一方面,在社會經濟系統(tǒng)中的各資源要素之間及其和自然生態(tài)系統(tǒng)間也進行著物質循環(huán)、能量流動和信息傳遞等。所以,兩者均具有開放性。
正如上面提到的水環(huán)境生態(tài)經濟系統(tǒng)的特點,水環(huán)境生態(tài)效益與社會經濟增長效益的關系也存在著相互聯(lián)系、相互影響、相輔相成的矛盾統(tǒng)一性特征。
投入資金保護水環(huán)境,使水環(huán)境生態(tài)效益提高,維持在一個健康的水平,勢必要犧牲和水環(huán)境保護相關聯(lián)的某些產業(yè)的經濟效益。反之,僅僅考慮經濟增長效益的提升,而忽略健康水環(huán)境的保護,水環(huán)境生態(tài)效益便會下降。所以,要科學的評價兩者效益消長的合理性,就需要建立水環(huán)境保護的生態(tài)經濟增長效益綜合評價體系。
我們定量的研究水環(huán)境保護的生態(tài)經濟增長效益綜合指數(shù),規(guī)劃一系列水環(huán)境保護工程項目,并比較工程前后綜合指數(shù)的變化情況,以此為依據(jù)判斷工程實施的合理性和必要性。
把2009年作為基準年,以水環(huán)境2009年的水質數(shù)據(jù)和流域內與水環(huán)境保護相關的農林業(yè)、食品加工業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)4類產業(yè)經濟總收入為基準數(shù)據(jù),建立健康水環(huán)境指數(shù)和經濟增長指數(shù)運算模型,通過基準年數(shù)據(jù)測算2個指數(shù)M1和N1,再運用加權平均法得出2009年水環(huán)境生態(tài)經濟增長效益綜合指數(shù)P1。通過水環(huán)境保護工程的實施 (規(guī)劃至2012年完工),預測2012年的水質數(shù)據(jù)和4類產業(yè)經濟總收入,再重新代入運算模型得到M2和N2,得到2012年水環(huán)境生態(tài)經濟增長效益綜合指數(shù)P2。P2和P1相比較,值越大說明綜合效益越高,以此來權衡工程項目實施的合理性和必要性。
計算流程如圖1所示。
圖1 水環(huán)境保護生態(tài)經濟增長效益的計算流程
式中:M為水環(huán)境健康指數(shù),W代表各個污染物的水環(huán)境容量,J代表各個污染物的入庫量,Q代表各個污染物對水環(huán)境影響的權重;i=1代表TN(總氮),i=2代表 TP(總磷),i=3代表CODCr,i=4 代表 NH3-N。
因為TN和TP是影響水環(huán)境的主要污染物,故兩者權重各取40%,CODcr和 NH3-N占次要地位,權重各取10%,即Q1=Q2=40%,Q3=Q4=10%。
式中:P為水環(huán)境生態(tài)經濟增長效益綜合指數(shù),因為水環(huán)境健康和經濟增長同等重要,故M和N權重相同,都取50%。
此次研究的溪下水庫位于寧波市鄞州區(qū)橫街鎮(zhèn)溪下村境內,距寧波市區(qū)約15 km。水庫由2003年7月28日動工興建,2008年7月28日通過工程竣工驗收。水庫是一座以防洪、供水為主,結合發(fā)電、灌溉等功能為一體的綜合型水利樞紐工程。水庫集水面積29.9 km2,總庫容量2 838萬m3,正常庫容量2 074萬m3。流域內共有大雷村,鳳凰村,云洲村,芝嶺村,毛家岙村,雷莊村6個行政村,常住人口約4 100人。
水庫投入使用1年多以來,由于修建時殘留的植被殘體等水土廢物還沒能凈化完全,導致水體能見度不高,水質不好,再加上上游河道產生的污染物經河流進入庫區(qū),水質變化趨勢不容樂觀,未能達到Ⅱ類水質標準。
經過實地調查,造成水體污染的主要污染源是水庫上游五大源頭,分別是生活污染源、農林業(yè)污染源、工業(yè)污染源、畜禽養(yǎng)殖污染源、旅游污染源。生活污染源主要指生活污水和生活垃圾;農林業(yè)污染源主要指農田和經濟作物化肥過量施用;工業(yè)污染源主要指部分食品加工廠排出的廢水;畜禽養(yǎng)殖污染源主要指畜禽糞便;旅游污染源主要指農家樂產業(yè)產生的污水。五大污染源排污系數(shù)見表1。
表1 各類污染源的排污系數(shù)
對實地進行調查,結果流域內的常住人口4 150人,耕地 208 hm2,經濟林面積3 248 hm2,養(yǎng)豬576頭,羊80只,雞4 600只,農家樂年旅游人數(shù)8萬人,食品加工廠年排放污水量1 012 t。
結合表1和對實地調查數(shù)據(jù),經過污染物入河量、入庫量測算,可算出影響水庫水質的主要污染物的年產生量 (表2)。
水庫自身有凈化水體的功能,即水環(huán)境容量,采用總體達標水環(huán)境容量方法,利用完全混合公式進行水環(huán)境容量的計算[3],具體公式如下:
表2 各污染物的入庫量
式中:W為水環(huán)境容量值 (kg·a-1);Q0、C0為進口斷面的入流流量和污染物濃度 (mg·L-1);q為旁側入流流量 (m3·s-1);CS為該水體的水質標準;V為水體體積;K為水質各類污染物降解系數(shù)(L·d-1)。根據(jù)水庫基礎資料數(shù)據(jù),計算得出水庫水環(huán)境容量 (表3)。
表3 各污染物Ⅱ類水環(huán)境容量
對表2、3數(shù)據(jù)進行比較可知,在水庫以期達到Ⅱ類水質的前提下,進入水庫的污染物并不能被水體完全自凈,尤其是TN和TP大部分滯留在庫區(qū)內,嚴重影響水質,距Ⅱ類水質的要求相差甚遠。不能被水環(huán)境自身凈化,而需要通過工程削減的污染量見表4。
表4 需要削減的污染量
根據(jù)鄞州區(qū)橫街鎮(zhèn)農村經濟收益分配統(tǒng)計年報,可知流域內經濟情況總體較好,近年來經濟持續(xù)增長,人民生活富足。由于對水庫產生污染的主要是農林業(yè)、食品加工業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè),故只討論這4類產業(yè)的經濟收入概況。通過調研,流域內農耕規(guī)模較小,上游山地主要為毛竹林和經濟林,經濟收益可觀;工業(yè)以食品加工小企業(yè)為主,排放污水的有5家,經濟效益較好;養(yǎng)殖以散戶為主,收入中等;農家樂產業(yè)發(fā)展方興未艾,多家都已經發(fā)展為餐飲、住宿、娛樂為一體的山間度假經營企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計年報,近年來溪下水庫流域內4類產業(yè)的經濟總收入見表5。
表5 2004-2008年流域內4類產業(yè)的經濟收入
根據(jù)經濟預測方法中的時間預測法,把各個年份的經濟增長趨勢延續(xù)下去,并外推未來[4],運用自回歸分析的處理方法,估算出2009年四類產業(yè)的經濟收入,繼而估算2010-2012年4類產業(yè)的經濟收入。
用于時序分析的線性回歸公式是:
式中:y為預測值;t為時間變數(shù);a、b為回歸系數(shù)。
運用最小二乘法和二階倒數(shù),可得出如下公式,用來計算a、b的值:
式中:ˉy,ˉb均為平均數(shù)。
數(shù)據(jù)項為5年的產值收入,總項數(shù)為奇數(shù),取t中值 (2006年時間變數(shù))為0,故2004、2005、2007、2008年時間變數(shù)各取 -2、 -1、1、2,Σt=0。則2009年的時間變數(shù)為3。
通過計算,預測2009年4類產業(yè)經濟總收入為13 517萬元。同法,可預測出2010、2011、2012年4類產業(yè)經濟總收入分別為15 067萬元、16 435萬元、18 141萬元。
基于保護飲用水源水環(huán)境,使得上游入庫污染物得到削減,因此針對五大污染源對水質產生的影響,結合實地勘察,制定水環(huán)境保護項目規(guī)劃,工程自2010年開始,歷時3年,于2012年完工,以期凈化水環(huán)境,達到Ⅱ類水質標準為目的。工程本著技術投入先易后難,資金投入逐漸增加的原則逐年展開,具體的工程布置和工程估價見表6(污染物削減量和造價估算均以經驗數(shù)據(jù)為標準)。
工程實施之后,4類污染物質被大量削減,入庫量減少,水環(huán)境得到改善。然而4類產業(yè)由于工程資金的投入和部分生產的受限,經濟總收入及其增長也受到影響。工程前后的具體比較見表7。
通過工程前后污染物入庫量的數(shù)據(jù)變化以及2008-2012年度4類產業(yè)總收入值的測算,代入到指標體系計算流程中,可得出下列數(shù)據(jù):
表6 水環(huán)境保護工程的規(guī)劃布置
表7 水環(huán)境保護工程預期效果
由測算結果P2>P1,可判斷工程實施之后,雖然經濟增長效益有所下降,但水環(huán)境生態(tài)經濟增長綜合效益是增加的,這就鑒證了水環(huán)境保護工程實施的合理性和必要性。
水環(huán)境保護規(guī)劃應與流域內社會經濟發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調,科學合理地開發(fā)利用水資源,并留有余地,以保護當代和后代賴以生存的水環(huán)境,維持水資源的永續(xù)利用,促進經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。在經濟增長的同時,更要重視健康水環(huán)境的維護,并且秉承以人為本、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧的原則開展水環(huán)境保護項目規(guī)劃的實施。規(guī)劃的實施即使使短期內經濟增長效益降低,但水環(huán)境生態(tài)經濟綜合收益是不會減少的,從長遠來看,這才是資源環(huán)境和經濟發(fā)展在可持續(xù)發(fā)展模式下切實可行的道路。
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