張艷娟，徐向舟

(1.大連理工大學(xué)水利工程學(xué)院，116024，遼寧大連;2.大連凱杰建筑設(shè)計(jì)有限公司，116600，遼寧大連)

城市雨水利用最突出的效益是其生態(tài)、社會(huì)效益，通過政府部門出臺(tái)相應(yīng)的激勵(lì)措施，有利于城市雨水利用的實(shí)施和推廣;然而因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)單位所關(guān)注的雨水利用直接經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較小且投資回報(bào)周期較長(zhǎng)，投資者自身的積極性一般不是很高，所以，在推廣應(yīng)用中存在一定的困難［1-2］。政府對(duì)雨水利用的激勵(lì)措施包括采用補(bǔ)貼措施和干預(yù)措施2種方式。通過征收雨水排放費(fèi)等方法促使社會(huì)推廣雨水利用的干預(yù)措施已被德國、美國等國家采用［3-4］。干預(yù)措施可減少政府投資壓力、易與其他經(jīng)濟(jì)激勵(lì)手段結(jié)合使用，但干預(yù)措施的實(shí)施應(yīng)獲得當(dāng)?shù)孛癖姷睦斫馀c支持。補(bǔ)貼措施包括現(xiàn)金補(bǔ)助［4］、獎(jiǎng)勵(lì)建筑面積［5］、降低自來水費(fèi)［6］等方式。補(bǔ)貼措施是政府推廣雨水利用的一種重要手段;但由于城市雨水利用的效益多體現(xiàn)在生態(tài)、社會(huì)效益方面，而這2部分的效益很難量化，因此對(duì)補(bǔ)貼金額的確定還有待進(jìn)一步研究。

對(duì)雨水利用工程進(jìn)行正確的成本-效益分析是政府部門確定激勵(lì)措施的前提。作為一種經(jīng)濟(jì)決策方法，成本效益分析法是從社會(huì)整體的觀點(diǎn)來考慮、比較所有與計(jì)劃相關(guān)的成本和效益，最后獲得凈效益最大化的計(jì)劃供政府決策參考;因此常被政策分析家用來評(píng)估一項(xiàng)公共投資是否符合經(jīng)濟(jì)效率的要求。本研究中將根據(jù)各項(xiàng)效益特點(diǎn)并結(jié)合可用的估價(jià)技術(shù)，綜合分析雨水集蓄利用工程所需的成本以及項(xiàng)目運(yùn)行中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益。

大連市多年平均降水量606.2 mm，且70% ～80%的降雨集中在夏季6—9月。大連市是我國缺水最嚴(yán)重的城市之一，人均水資源占有量?jī)H為全國平均占有量的1/4，水資源短缺已經(jīng)成為制約大連市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要因素;因此，開展雨水利用研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 雨水集蓄利用試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

試驗(yàn)在大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部停車場(chǎng)進(jìn)行。停車場(chǎng)總占地面積約2 000 m2，擁有停車位100個(gè)。該集雨洗車裝置由屋面雨水收集系統(tǒng)、水質(zhì)處理裝置、集雨桶和洗車設(shè)備組成，試驗(yàn)期間同時(shí)作為建設(shè)工程學(xué)部教職工免費(fèi)自助洗車點(diǎn)。由于裝置為室外封閉式蓄水池，冬、春寒冷天氣停用，2011年該集雨洗車裝置4月15日開始運(yùn)行，11月15日結(jié)束。試驗(yàn)場(chǎng)地周圍的降雨、蒸散發(fā)量采用試驗(yàn)場(chǎng)附近大連理工大學(xué)水環(huán)境研究所氣象站的實(shí)時(shí)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，已獲得2011年全年歷次降雨的雨量觀測(cè)值。2011年4月15日至7月31日間，對(duì)雨水利用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水量觀測(cè)，包括雨水集蓄量、補(bǔ)充的自來水量、用電量、洗車次數(shù)等［7］。

上述集雨洗車裝置固定設(shè)備支出主要為集雨桶購買及其改制費(fèi)約3 000元、洗車場(chǎng)土建費(fèi)2 600元、支架建造費(fèi)1 500元、高壓洗車水泵購置費(fèi)1 200元等。本洗車點(diǎn)每周2次對(duì)洗車點(diǎn)定時(shí)檢查、清洗，發(fā)現(xiàn)洗車液不足、毛巾手套破損，即及時(shí)補(bǔ)充、更新。2011年以上備品費(fèi)用合計(jì)約400元。管理人員助研費(fèi)為300元/月。

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果表明:本試驗(yàn)場(chǎng)屋面集水面積為228.7 m2;2011年本試驗(yàn)裝置實(shí)際已收集雨水23.4 m3，洗車用水46.0 m3，補(bǔ)充自來水22.6 m3，洗車泵實(shí)測(cè)總耗用電212 kW·h;4月15日至7月31日間，洗車414次，期間總用水量24.8 m3。

2 雨水集蓄利用工程效益評(píng)價(jià)

2.1 效益識(shí)別方法

城市雨水利用是在當(dāng)前城市化過程中，針對(duì)水資源短缺問題而逐步發(fā)展起來的，如通過雨水利用來緩減水緊缺、消洪減污、提高地下水位等。根據(jù)具體需要，選擇不同的雨水利用途徑。不同的雨水利用方式會(huì)發(fā)揮不同的功能作用，通過功能的發(fā)揮而實(shí)現(xiàn)諸多的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益。筆者以雨水集蓄利用措施與功能效益對(duì)接的思路，識(shí)別城市雨水資源產(chǎn)生的效益，效益識(shí)別步驟見圖1。

2.2 成本-效益分析

2.2.1 成本分析 雨水利用工程的項(xiàng)目費(fèi)用包括固定資產(chǎn)投資和年運(yùn)營成本，其中固定資產(chǎn)I/元包括材料費(fèi)、加工費(fèi)、土建安裝費(fèi)用等。

式中:I1為材料費(fèi)，包括集雨桶、落雨管、凈化裝置主配件費(fèi)用以及支架和水泵的購置費(fèi)用，元;I2為集雨桶、凈化購置的加工費(fèi)用，元;I3為土建費(fèi)用、落雨管的改建費(fèi)用等，元。本集雨洗車裝置的固定資產(chǎn)投入中，主要支出為集雨桶購置費(fèi)、洗車場(chǎng)土建費(fèi)、支架建造費(fèi)、高壓洗車水泵購置費(fèi)等，合計(jì)1萬800元。

年運(yùn)營成本C0包括場(chǎng)地費(fèi)用C1、設(shè)備維護(hù)管理費(fèi)用C2、水電費(fèi)C3、消耗品費(fèi)用 C4等，固定成本包括折舊費(fèi)C5。

場(chǎng)地費(fèi)用C1主要是指洗車場(chǎng)所占場(chǎng)地的租借費(fèi)用，車位費(fèi)采用大連市2011年小區(qū)車位收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)1 650元/(a·位)計(jì)算，本項(xiàng)目中洗車現(xiàn)場(chǎng)占用的停車位為3個(gè)。

圖1 城市雨水集蓄利用效益識(shí)別步驟Fig.1 Benefit identification of urban rainwater collection

設(shè)備維護(hù)管理費(fèi)用C2主要包括日常維護(hù)、管理、定期檢修、清淤等方面的人工費(fèi)、電器維修費(fèi)等費(fèi)用，可按月維護(hù)費(fèi)用與使用月數(shù)來計(jì)算，即

式中:em為月維護(hù)費(fèi)用，本文中主要為管理人員助研費(fèi)，300元/月;t'為使用時(shí)間，月。2011年設(shè)備運(yùn)行時(shí)間為4月15日至11月15日，學(xué)生的助研費(fèi)按月份發(fā)放，不足1個(gè)月按1個(gè)月計(jì)，故該年使用時(shí)間取為8個(gè)月。

水電費(fèi)C3通常只計(jì)算水泵電費(fèi)和補(bǔ)充自來水的費(fèi)用，公式為

式中:P為電機(jī)功率，kW;T為全年電機(jī)工作時(shí)間，h;d1為電費(fèi)單價(jià)，為0.4元/(kW·h);V1為年內(nèi)雨水不足時(shí)，自來水補(bǔ)充和其他消耗水量，m3;d2為單位水價(jià)，為2.5元/m3。2011年該洗車點(diǎn)洗車泵實(shí)測(cè)總耗用電212 kW·h，補(bǔ)充自來水量和其他消耗水量為46 m3。

消耗品費(fèi)用C4包括化學(xué)藥劑消耗量、購買毛巾、洗車液、手套、水泵線等消耗產(chǎn)品所花費(fèi)的費(fèi)用。

式中:Q為處理雨水量，m3;a為化學(xué)藥劑平均加注量，mg/L;b為化學(xué)藥劑的單價(jià)，元/kg;c1為毛巾、洗車液、手套等洗車消耗品的購置費(fèi)用，元;c2為水泵線、機(jī)油等洗車泵消耗的費(fèi)用，元。為防止雨水變質(zhì)，約每隔15 d按每0.1～0.6 mg/L的量加入次氯酸鈉稀釋液進(jìn)行消毒殺菌;由于高壓洗車泵使用220 V電源，為保證用電安全，要求每位自助洗車者帶橡膠手套。2011年以上備品費(fèi)用合計(jì)約400元，即C4=400元。

假定年收集水量和年物價(jià)上漲率不變，以后各年的運(yùn)營成本

式中:i為年物價(jià)上漲率，取4%［8］;t為目標(biāo)年份減去基準(zhǔn)年份，基準(zhǔn)年份為2011年;n為運(yùn)營成本編號(hào)。

折舊費(fèi)C5采用年限平均法［9］計(jì)算。

其中:r為年折舊率;e為壽命終了時(shí)殘余價(jià)值率，國家規(guī)定城市公用事業(yè)單位固定資產(chǎn)報(bào)廢時(shí)為4%;n'為折舊年限，取10年;I'為雨水利用工程固定資產(chǎn)原值。表1列出了幾種主要構(gòu)筑物的固定資產(chǎn)折舊年限參考值。

表1 雨水利用工程部分固定資產(chǎn)折舊年限參考值Tab.1 Depreciation periods of some fixed assets for the rainwater harvesting project

年運(yùn)營成本C0和年總成本C的計(jì)算公式為:

大連理工大學(xué)建工學(xué)部停車場(chǎng)集雨洗車裝置成本計(jì)算詳見表2。

表2 大連理工大學(xué)建工學(xué)部停車場(chǎng)集雨洗車裝置成本-效益分析Tab.2 Analysis of cost to benefit on the rainwater harvesting device in the parking lot of Faculty of Infrastructure Engineering，Dalian University of Technology 元yuan

2.2.2 效益評(píng)價(jià)

1)經(jīng)濟(jì)效益。在城市雨水利用工程中，回收雨水的效益包括雨水置換自來水收益、節(jié)省城市排水設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用等。目前學(xué)術(shù)界常見的雨水利用效益評(píng)價(jià)方法，多面向較大規(guī)模的雨水利用工程，常用收集的雨水體積乘以單位體積的雨水利用效益即可得出總的定量計(jì)算效益，如李俊奇等［10］和張書函等［11］的研究。本項(xiàng)工程完全是面向雨水利用設(shè)計(jì)和立項(xiàng)的，雖然工程規(guī)模較小;但由于轎車清洗是一項(xiàng)附加值很大的新興產(chǎn)業(yè)，該工程仍然產(chǎn)生了明顯的效益，所以在本自助洗車項(xiàng)目中，雨水利用的經(jīng)濟(jì)效益可按工程運(yùn)行后的實(shí)際收益計(jì)算。該集雨洗車裝置自從2011年至今已運(yùn)行3年，從該項(xiàng)目實(shí)際完成的洗車數(shù)量和受歡迎程度來看，這種計(jì)算方法是合理、可行的。

考慮到是面向?qū)W校內(nèi)部的免費(fèi)自助式洗車，相當(dāng)于把洗車費(fèi)發(fā)給了參加洗車的職工;因此，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可以按每次自助洗車的社會(huì)平均價(jià)格與洗車次數(shù)的乘積來計(jì)算。目前大連市商業(yè)洗車點(diǎn)洗車價(jià)格為30～40元/次，但自助洗車設(shè)備極少，可設(shè)定洗車價(jià)格為12元/次，則每年洗車產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

式中:V為年洗車用水量，m3;q為洗車用水定額，未考慮循環(huán)用水時(shí)，商業(yè)洗車用水定額為55 L/(輛·次)，自助洗車用水定額為 58 L/(輛·次)［7］。

2)生態(tài)、社會(huì)效益。雨水集蓄利用中的生態(tài)、社會(huì)效益分為可量化的和不可量化的2部分。其中改善水質(zhì)產(chǎn)生的效益為可量化的生態(tài)效益，這部分價(jià)值可通過損失法來進(jìn)行估算，據(jù)分析，為消除污染每投入1元可減少的環(huán)境資源損失是3元［12］，即投入產(chǎn)出比為1∶3。以目前大連市污水排污費(fèi)為0.6元/m3作為消除污染投入的費(fèi)用［13］，可計(jì)算出消除污染減少的社會(huì)損失為1.8元/m3，則改善水質(zhì)產(chǎn)生的效益

不可量化的生態(tài)、社會(huì)效益包括5方面。1)防洪防澇產(chǎn)生的效益。將雨水收集利用可以大量減少地表徑流，緩解城市洪澇災(zāi)害，減小城市排水系統(tǒng)的壓力，對(duì)城市防洪排澇具有重大作用，有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的穩(wěn)定。2)增強(qiáng)節(jié)水意識(shí)和提高社會(huì)整體素質(zhì)。雨水利用工程可以在人們休閑、娛樂的時(shí)候，受到水資源和環(huán)境意識(shí)的教育，增強(qiáng)人們的惜水、節(jié)水和利用雨水的意識(shí)，有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，有利于提高社會(huì)整體素質(zhì)。3)提供就業(yè)機(jī)會(huì)。雨水利用工程可以直接或者間接地提供就業(yè)機(jī)會(huì)。4)鍛煉身體產(chǎn)生的效益。本項(xiàng)目實(shí)施場(chǎng)地為大學(xué)停車場(chǎng)，收集雨水主要用于自助洗車。通過在業(yè)余時(shí)間自己動(dòng)手洗車，可以鍛煉身體，增強(qiáng)體魄。5)提高團(tuán)隊(duì)凝聚力產(chǎn)生的效益。自助設(shè)備的使用，使得人們?cè)诜奖闶褂弥?，加?qiáng)了團(tuán)隊(duì)與團(tuán)員間的合作，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)凝聚力。

綜上，可量化的生態(tài)、社會(huì)效益部分

2.2.3 投資凈收益率 投資凈收益率可以反映雨水利用工程的收益水平，指標(biāo)值越高說明投資帶來的收益越大。

式中:TVR為年內(nèi)投資凈收益率，%;SS=B1+B2-C為項(xiàng)目年內(nèi)的凈收益，元;EI=C為項(xiàng)目年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)總投資，元。

城市雨水利用效益多體現(xiàn)在生態(tài)、社會(huì)效益方面，經(jīng)濟(jì)效益較低。本項(xiàng)目10年的投資凈收益率平均為7.05%，扣除物價(jià)上漲率4%，實(shí)際收益率僅約為3%，遠(yuǎn)低于一般的水利工程項(xiàng)目近20%的收益率［14］，說明這一項(xiàng)目的推廣需要政府的激勵(lì)和支持。另外，本停車點(diǎn)限于學(xué)校內(nèi)部職工，利用率較低，這也是收益率小的一個(gè)原因。

大連理工大學(xué)建工學(xué)部停車場(chǎng)集雨洗車裝置效益評(píng)價(jià)與投資凈收益分析詳見表2。

3 雨水利用的補(bǔ)貼計(jì)算

建議政府對(duì)雨水利用工程采用現(xiàn)金補(bǔ)貼，其金額大小將根據(jù)雨水利用工程生態(tài)、社會(huì)效益中可定量部分按一定比例計(jì)算。在城市雨水利用工程中，經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)由用戶直接獲取，這部分效益不需要補(bǔ)貼;而生態(tài)、社會(huì)效益是雨水利用工程對(duì)國家、對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，用戶自己不能直接得到，需要政府補(bǔ)貼。對(duì)于生態(tài)、社會(huì)效益中可量化的部分，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙?duì)雨水的需求和政府的財(cái)政情況，按一定的比例進(jìn)行補(bǔ)貼。這種量化的計(jì)算方法比較透明、合理。下面以示范區(qū)的集雨洗車工程為例，說明雨水集蓄利用工程的補(bǔ)貼方法。

3.1 現(xiàn)有裝置補(bǔ)貼方案

設(shè)計(jì)3種雨水集蓄利用補(bǔ)貼方案，詳見表3。補(bǔ)貼金額越高，用戶的積極性可能會(huì)越高;但是對(duì)政府而言，若補(bǔ)貼投入過多，則政府的財(cái)政負(fù)擔(dān)太重。合理的補(bǔ)貼方案不僅能促進(jìn)公眾參與意識(shí)，提高社會(huì)節(jié)水率，更能保證補(bǔ)貼措施的可持續(xù)發(fā)展;因此，根據(jù)大連市的需水情況和政府的財(cái)政能力綜合考慮，可建議大連市政府選用表中方案二，即本工程每年的補(bǔ)貼金額為1 012元。這樣當(dāng)?shù)卣軌蜇?fù)擔(dān)，而且對(duì)用戶又能起到明顯的激勵(lì)作用。

表3 補(bǔ)貼方案對(duì)比Tab.3 Comparison of various subsidy schemes

3.2 改進(jìn)后裝置補(bǔ)貼方案

原方案年內(nèi)徑流利用率為15.0%，洗車雨水替換生活雜用水比例僅為50.9%，雨水利用比例較低，說明原方案集雨桶設(shè)計(jì)容積偏小;因此，需要對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)。若將集水桶換為2個(gè)容量為5 m3的臥式水箱(總?cè)莘e為10 m3)，并對(duì)洗車場(chǎng)地進(jìn)行相應(yīng)改造，需增加設(shè)備固定投資8 000元。采用這種方案，當(dāng)設(shè)計(jì)次降雨量為50 mm時(shí)，則可收集水量40.23 m3，雨水替換生活雜用水比例達(dá)到87.6%。仍按表3中將生態(tài)社會(huì)效益可量化部分的200%作為雨水利用工程補(bǔ)貼，補(bǔ)貼金額為1 738元。在我國臺(tái)灣省，每10 m3的蓄水池補(bǔ)貼金額為1萬元新臺(tái)幣，折合人民幣2 133元［15］，與上述補(bǔ)貼金額接近。

在有的城市，政府根據(jù)雨水利用工程建設(shè)投入，按一定比例給予補(bǔ)貼。如北京市補(bǔ)貼額為雨水利用工程建設(shè)投入的50%。相比之下，本研究基于集蓄雨水量，只對(duì)雨水利用生態(tài)、社會(huì)效益中可定量部分按一定比例給予現(xiàn)金補(bǔ)助，這種計(jì)算方法更加透明、合理。

另外，建議在補(bǔ)貼方案實(shí)施過程中，建立雨水利用工程補(bǔ)貼的申報(bào)、審核制度?？蓪㈨?xiàng)目完成后的實(shí)際竣工圖、現(xiàn)場(chǎng)照片等作為計(jì)算實(shí)際需水量的參考，交給專門的城市雨水管理部門審批，再落實(shí)對(duì)開展雨水利用的單位和個(gè)人進(jìn)行補(bǔ)助和獎(jiǎng)勵(lì)，以確保政府投入的雨水利用補(bǔ)助資金不被他用。

4 結(jié)論

1)可將生態(tài)、社會(huì)效益中可量化部分，作為政府補(bǔ)貼的計(jì)算依據(jù)。根據(jù)雨水利用工程集蓄的可利用雨水量，計(jì)算出該工程可定量的生態(tài)效益，在此基礎(chǔ)上確定政府補(bǔ)貼金額。相對(duì)于按工程投入比例等其他補(bǔ)貼方式，這種計(jì)算方式更加透明、合理。

2)對(duì)城市雨水利用項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼是必要的。城市雨水利用的經(jīng)濟(jì)效益較低，其效益多體現(xiàn)在生態(tài)、社會(huì)效益方面。本項(xiàng)目10年的投資凈收益率平均為7.05%，扣除物價(jià)上漲率4%，實(shí)際收益率僅約為3%，遠(yuǎn)低于一般的水利工程項(xiàng)目的收益率，說明城市雨水的推廣需要政府的激勵(lì)和支持。

項(xiàng)目研究過程中得到邵龍?zhí)督淌诘闹笇?dǎo)和幫助，特此致謝。

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