孟 凱

(寧波大學(xué) 建筑工程與環(huán)境學(xué)院，浙江 寧波 315211)

隨著科學(xué)發(fā)展觀的提出以及和諧社會的構(gòu)建，可持續(xù)發(fā)展的概念已經(jīng)深入人心，并且具有迫切的現(xiàn)實需要。資源環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾日漸突出，人們不得不在環(huán)境保護和經(jīng)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(nèi)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(guān)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，更重要的是直接關(guān)系到公眾的健康，是一個國家社會發(fā)展水平的重要標(biāo)志。因此，制定科學(xué)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(nèi)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟損失必然會引起經(jīng)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(biāo)體系來權(quán)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。

1 水環(huán)境生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)

1.1 概念

水環(huán)境生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)是水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)相互作用和聯(lián)系，具有一定結(jié)構(gòu)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(guān)的社會經(jīng)濟部分產(chǎn)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(jīng)濟系統(tǒng)在物質(zhì)循環(huán)、資金流動、綜合效益消長等幾個方面的耦合關(guān)聯(lián)［1］。

1.2 特點

水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)相互聯(lián)系和相互作用。在水環(huán)境生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中，水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)是社會經(jīng)濟系統(tǒng)的基礎(chǔ)，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(biāo)，社會經(jīng)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(chǎn)力得到較快的發(fā)展，提高社會經(jīng)濟效益。同時，社會經(jīng)濟目標(biāo)的實現(xiàn)和社會經(jīng)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(biāo)提供資金、技術(shù)和物質(zhì)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(dǎo)致的水環(huán)境惡化和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降就會對社會經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的制約作用，影響社會經(jīng)濟目標(biāo)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(jīng)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(chǎn)過程中影響水環(huán)境的部分經(jīng)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(jīng)濟系統(tǒng)，引起經(jīng)濟效益的消長與浮動。而一味追求提高社會經(jīng)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(jīng)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(zhì)、能量和信息的交換。另一方面，在社會經(jīng)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(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞等。所以，兩者均具有開放性。

2 水環(huán)境保護生態(tài)經(jīng)濟增長效益

正如上面提到的水環(huán)境生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的特點，水環(huán)境生態(tài)效益與社會經(jīng)濟增長效益的關(guān)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(guān)聯(lián)的某些產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。反之，僅僅考慮經(jīng)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(xué)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(jīng)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(jīng)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。

3 水環(huán)境保護生態(tài)經(jīng)濟增長效益評價體系

3.1 指標(biāo)體系

把2009年作為基準(zhǔn)年，以水環(huán)境2009年的水質(zhì)數(shù)據(jù)和流域內(nèi)與水環(huán)境保護相關(guān)的農(nóng)林業(yè)、食品加工業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)4類產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟總收入為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，建立健康水環(huán)境指數(shù)和經(jīng)濟增長指數(shù)運算模型，通過基準(zhǔn)年數(shù)據(jù)測算2個指數(shù)M1和N1，再運用加權(quán)平均法得出2009年水環(huán)境生態(tài)經(jīng)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(yù)測2012年的水質(zhì)數(shù)據(jù)和4類產(chǎn)業(yè)經(jīng)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(jīng)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(quán)衡工程項目實施的合理性和必要性。

3.2 計算流程

計算流程如圖1所示。

圖1 水環(huán)境保護生態(tài)經(jīng)濟增長效益的計算流程

3.3 計算方法

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(quán)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(quán)重各取40%，CODcr和 NH3－N占次要地位，權(quán)重各取10%，即Q1=Q2=40%，Q3=Q4=10%。

式中:P為水環(huán)境生態(tài)經(jīng)濟增長效益綜合指數(shù)，因為水環(huán)境健康和經(jīng)濟增長同等重要，故M和N權(quán)重相同，都取50%。

4 實例研究

4.1 研究區(qū)概況

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(nèi)，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(jié)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(nèi)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。

4.2 溪下水庫水環(huán)境健康現(xiàn)狀

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(dǎo)致水體能見度不高，水質(zhì)不好，再加上上游河道產(chǎn)生的污染物經(jīng)河流進入庫區(qū)，水質(zhì)變化趨勢不容樂觀，未能達到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過實地調(diào)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(nóng)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(nóng)林業(yè)污染源主要指農(nóng)田和經(jīng)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(nóng)家樂產(chǎn)業(yè)產(chǎn)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(diào)查，結(jié)果流域內(nèi)的常住人口4 150人，耕地 208 hm2，經(jīng)濟林面積3 248 hm2，養(yǎng)豬576頭，羊80只，雞4 600只，農(nóng)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(jié)合表1和對實地調(diào)查數(shù)據(jù)，經(jīng)過污染物入河量、入庫量測算，可算出影響水庫水質(zhì)的主要污染物的年產(chǎn)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(biāo)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(cè)入流流量 (m3·s－1);CS為該水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);V為水體體積;K為水質(zhì)各類污染物降解系數(shù)(L·d－1)。根據(jù)水庫基礎(chǔ)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(zhì)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(nèi)，嚴重影響水質(zhì)，距Ⅱ類水質(zhì)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

4.3 流域內(nèi)經(jīng)濟概況

根據(jù)鄞州區(qū)橫街鎮(zhèn)農(nóng)村經(jīng)濟收益分配統(tǒng)計年報，可知流域內(nèi)經(jīng)濟情況總體較好，近年來經(jīng)濟持續(xù)增長，人民生活富足。由于對水庫產(chǎn)生污染的主要是農(nóng)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(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟收入概況。通過調(diào)研，流域內(nèi)農(nóng)耕規(guī)模較小，上游山地主要為毛竹林和經(jīng)濟林，經(jīng)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(jīng)濟效益較好;養(yǎng)殖以散戶為主，收入中等;農(nóng)家樂產(chǎn)業(yè)發(fā)展方興未艾，多家都已經(jīng)發(fā)展為餐飲、住宿、娛樂為一體的山間度假經(jīng)營企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計年報，近年來溪下水庫流域內(nèi)4類產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟總收入見表5。

表5 2004－2008年流域內(nèi)4類產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟收入

根據(jù)經(jīng)濟預(yù)測方法中的時間預(yù)測法，把各個年份的經(jīng)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(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟收入，繼而估算2010－2012年4類產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟收入。

用于時序分析的線性回歸公式是:

式中:y為預(yù)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(chǎn)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(yù)測2009年4類產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟總收入為13 517萬元。同法，可預(yù)測出2010、2011、2012年4類產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟總收入分別為15 067萬元、16 435萬元、18 141萬元。

4.4 水環(huán)境保護工程設(shè)計

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(zhì)產(chǎn)生的影響，結(jié)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為目的。工程本著技術(shù)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(jīng)驗數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn))。

4.5 綜合評價

工程實施之后，4類污染物質(zhì)被大量削減，入庫量減少，水環(huán)境得到改善。然而4類產(chǎn)業(yè)由于工程資金的投入和部分生產(chǎn)的受限，經(jīng)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(chǎn)業(yè)總收入值的測算，代入到指標(biāo)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(yù)期效果

由測算結(jié)果P2＞P1，可判斷工程實施之后，雖然經(jīng)濟增長效益有所下降，但水環(huán)境生態(tài)經(jīng)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。

5 小結(jié)

水環(huán)境保護規(guī)劃應(yīng)與流域內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)，科學(xué)合理地開發(fā)利用水資源，并留有余地，以保護當(dāng)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(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。在經(jīng)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(nèi)經(jīng)濟增長效益降低，但水環(huán)境生態(tài)經(jīng)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(jīng)濟發(fā)展在可持續(xù)發(fā)展模式下切實可行的道路。

［1］張瑞恒.水資源經(jīng)濟論［M］.北京:中國大地出版社，2003:51－56.

［2］黃奕龍，湯潔.水資源可持續(xù)利用的生態(tài)經(jīng)濟評價［J］.吉林地質(zhì)，2001，20(4):62－63.

［3］翁煥新.城市水資源控制與管理［M］.杭州:浙江大學(xué)出版社，1998:235－238.

［4］張今聲.現(xiàn)代經(jīng)濟計劃方法與模型［M］.長春:吉林人民出版社，1989:46－47.