馬 駿,王薇薇

(河海大學商學院,江蘇南京 211100)

基于水足跡的大樟溪流域生態(tài)補償研究

馬 駿,王薇薇

(河海大學商學院,江蘇南京 211100)

水足跡理論與方法在流域生態(tài)補償中的應(yīng)用是當前生態(tài)補償領(lǐng)域研究的熱點與前沿問題。在已有水足跡理論的研究成果的基礎(chǔ)上,引入水資源相關(guān)評價指標對原有模型進行修正,構(gòu)建符合流域生態(tài)補償情況的水足跡模型。以根據(jù)大樟溪流域生態(tài)補償為例,核算大樟溪上游水源區(qū)以及下游受水區(qū)的水足跡,同時運用機會成本法對流域上游地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境保護的直接投入和限制當?shù)匕l(fā)展而損失的間接投入進行核算。結(jié)果表明,水足跡的生態(tài)補償模型可以將流域水資源的利用情況與水生態(tài)保護的經(jīng)濟活動聯(lián)系起來,可為流域生態(tài)補償標準的核算提供客觀的方法。

水足跡;生態(tài)補償;水資源壓力指標;補償標準

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,屬于公共物品的水資源被過度開發(fā),水污染日益嚴重,導(dǎo)致了水資源可利用量不斷減少、生態(tài)環(huán)境日益惡化,這樣的“公共地悲劇”正在不斷上演。要實現(xiàn)水資源與國民經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展,水資源的保護迫在眉睫。而以水資源保護為核心的生態(tài)補償是當前生態(tài)補償領(lǐng)域理論研究的熱點。

水足跡理論將水資源相關(guān)問題與社會經(jīng)濟緊密聯(lián)系,它反映了水資源生態(tài)系統(tǒng)與人類生產(chǎn)、生活的社會活動之間的相互關(guān)系。該理論是 2002年Hoekstra在Allan虛擬水研究的基礎(chǔ)上提出的[1],它可以反映水資源的利用情況。大多數(shù)學者將水足跡定義為在某個已知人口的國家或地區(qū)在特定時間內(nèi)所消耗的所有產(chǎn)品與服務(wù)所含的水資源總量[2]。國外學者對水足跡理論的研究要先于我國,他們從不同角度對影響水足跡的因素進行了分析、比較和評價[3-6],Chapagain等[2]核算了棉花產(chǎn)品的水足跡,而且還完成了國家內(nèi)部水足跡與外部水足跡的核算,希望能解決不同區(qū)域的糧食安全和水資源短缺等問題,也為區(qū)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了參考依據(jù)。目前我國學者對水足跡的研究還處于探索階段,主要是對水足跡的概念與計算方法的基礎(chǔ)研究[7],現(xiàn)有研究包括:對某區(qū)域的水足跡進行核算研究[8-9];利用水足跡和虛擬水的概念,計算我國及各區(qū)域主要農(nóng)產(chǎn)品的虛擬水含量分析農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費關(guān)系[10-12];將水足跡理論用于區(qū)域水資源的生態(tài)承載力研究及水資源利用評價研究[13-15]。

本文引入?yún)^(qū)域水資源生態(tài)盈虧指標和水資源壓力指標對水足跡生態(tài)補償標準模型[15]進行修正,構(gòu)建符合流域生態(tài)補償情況的水足跡模型,以大樟溪流域生態(tài)補償為例,通過厘清各區(qū)域水資源生態(tài)系統(tǒng)的相互關(guān)系,進而驗證水足跡生態(tài)補償標準模型,為流域生態(tài)補償發(fā)展提供參考。

1 流域生態(tài)補償?shù)乃阚E模型構(gòu)建

1.1 模型構(gòu)建的流程

要完成流域生態(tài)補償?shù)乃阚E模型構(gòu)建,首先必須對流域內(nèi)各區(qū)域的水足跡進行測算,然后計算區(qū)域內(nèi)水資源可利用量,并通過水資源相關(guān)評價指標對區(qū)域內(nèi)水資源生態(tài)系統(tǒng)的均衡性進行評價,在此基礎(chǔ)上確定水足跡生態(tài)補償模型,結(jié)合流域內(nèi)生態(tài)保護與建設(shè)的總投入計算出流域上下游生態(tài)補償標準。基于水足跡的流域生態(tài)補償標準模型核算流程如圖1所示。

1.2 模型的相關(guān)指標

根據(jù)評價指標選取的綜合性原則、區(qū)域特殊性原則和可操作性原則三大原則,從經(jīng)濟學和生態(tài)學的角度出發(fā),選取水資源生態(tài)盈虧指標和水資源壓力指標作為流域區(qū)域水資源生態(tài)系統(tǒng)的均衡性評價指標,為水足跡模型構(gòu)建與選擇提供依據(jù)。

圖1 流域生態(tài)補償標準核算流程

1.2.1 水資源生態(tài)盈虧指標(Wdr)

通過計算流域內(nèi)各區(qū)域水足跡Twf與水資源可利用量Rwc之差來反映區(qū)域水資源生態(tài)系統(tǒng)的均衡性,將兩者之差稱為水資源生態(tài)盈虧指標Wdr,即Wdr=Rwc-Twf。通過Wdr的正負性可以評價出該區(qū)域內(nèi)人們的生產(chǎn)、生活及生態(tài)耗水量是否處在該區(qū)域水資源供給量的承受范圍。當Wdr＞0時,該區(qū)域的水資源處于生態(tài)盈余狀態(tài),水資源的耗損量小于供應(yīng)量;當Wdr＜0時,該區(qū)域的水資處于生態(tài)赤字狀態(tài),水資源的耗損量大于供應(yīng)量。

1.2.2 水資源壓力指標(Wp)

流域內(nèi)的水足跡總和Twf與可利用水資源量Rwc的比值即為水資源壓力指標 Wp,即 Wp=Twf/Rwc。該指標反映區(qū)域生產(chǎn)的產(chǎn)品和服務(wù)耗水量與可用水資源量之間的壓力關(guān)系,Wp越大說明該區(qū)域水資源承載壓力越大。當Wp＞1時,說明該地區(qū)水資源需求大于供給量,水生態(tài)系統(tǒng)處于超載狀態(tài);當Wp=1時,表明該地區(qū)水資源需求與水資源可利用量持平,水資源利用達到最大;當Wp＜1時,表示該地區(qū)生產(chǎn)需水量在可用水資源承載能力范圍內(nèi)。

1.3 模型構(gòu)建

在構(gòu)建流域生態(tài)補償水足跡模型時,將流域劃分為上游子區(qū)域和下游子區(qū)域,并通過對區(qū)域內(nèi)的水資源生態(tài)系統(tǒng)的均衡性進行評價,根據(jù)各區(qū)域水資源生態(tài)系不同的均衡性,構(gòu)建不同情況下的流域生態(tài)補償模型,主要有3種情況:流域上下游2個子區(qū)域的水資源系統(tǒng)處于不同的生態(tài)盈虧狀態(tài);2個子區(qū)域都處于水資源生態(tài)盈余狀態(tài);2個子區(qū)域都處于水資源生態(tài)赤字狀態(tài)。

1.3.1 流域子區(qū)域處于不同的水資源生態(tài)盈虧狀態(tài)

當流域上下游的2個子區(qū)域呈現(xiàn)不同的水資源生態(tài)盈虧狀態(tài)時,即一個區(qū)域的水資源壓力指標Wp＞1該區(qū)域為水生態(tài)赤字,另一個區(qū)域的水資源壓力指標Wp＜1該區(qū)域為水生態(tài)盈余。也就是說,此時可能存在 Wdr1＜0,Wdr2＞0的情況,也可能存在Wdr1＞0,Wdr2＜0的情況。此時,水資源生態(tài)盈余區(qū)域應(yīng)該從生態(tài)環(huán)保工作中獲得補償,因為它為其他區(qū)域提供了更多的水資源可利用量;而水資源生態(tài)赤字區(qū)域因占有水資源生態(tài)盈余區(qū)域的水資源可利用量,而理應(yīng)分攤水資源生態(tài)盈余區(qū)為保護水資源進行的生態(tài)建設(shè)投入。因此,構(gòu)建2個區(qū)域處于不同的水資源生態(tài)盈虧狀態(tài)下的水足跡模型如下:

式中:Ecd為水資源生態(tài)赤字區(qū)域應(yīng)支付給水資源生態(tài)盈余區(qū)域的補償額度;I′s為水資源生態(tài)盈余區(qū)域的虛擬生態(tài)環(huán)保投入;Is為水生態(tài)盈余區(qū)域的實際環(huán)保投入;Wps為水資源生態(tài)盈余區(qū)域的水足跡占流域水資源可利用量的比值。Ecd=(1-Wps)Is為修正后的水足跡生態(tài)補償模型。

在涉及引水工程的流域生態(tài)補償問題時,通常處于流域上游區(qū)域為水源區(qū)而下游區(qū)域為受水區(qū),因此上游水源區(qū)和下游受水區(qū)的水資源生態(tài)盈虧狀態(tài)通常為水源區(qū)水資源處于生態(tài)盈余狀態(tài)即Wdr＞0,水資源的耗損量小于供應(yīng)量,而受水區(qū)的水資源處于生態(tài)赤字狀態(tài)即Wdr＜0,水資源的耗損量大于供應(yīng)量。

1.3.2 2個區(qū)域都處于水資源生態(tài)盈余狀態(tài)

當流域2個區(qū)域的水足跡均小于水資源可利用量即該2個區(qū)域水資源處于生態(tài)盈余狀態(tài)Wdr1＞0,Wdr2＞0且Wdr1≠Wdr2,即2個區(qū)域水資源生態(tài)盈余量不同。當區(qū)域水資源生態(tài)盈余量所占比重越大,其生態(tài)環(huán)保投入可以分攤相對較少,也就是說子區(qū)域水資源生態(tài)盈余量與生態(tài)環(huán)境保護投入成反向關(guān)聯(lián)。根據(jù)流域各區(qū)域生態(tài)盈余與整個流域生態(tài)環(huán)保投入總和,建立2個區(qū)域都處于水資源生態(tài)盈余狀態(tài)下的水足跡模型如下:

1.3.3 2個區(qū)域都處于水資源生態(tài)赤字狀態(tài)

當流域每個子區(qū)域水足跡均大于水資源可供給量即該2個區(qū)域水資源處于生態(tài)赤字狀態(tài)Wdr1＜0,Wdr2＜0且Wdr1≠Wdr2,2個區(qū)域水資源生態(tài)盈余量不同。當區(qū)域水資源生態(tài)赤字量所占比重越大,其生態(tài)環(huán)保投入可以分攤相對較多,也就是說子區(qū)域水資源生態(tài)盈余量與生態(tài)環(huán)境保護投入成正向關(guān)聯(lián)。根據(jù)流域各區(qū)域生態(tài)赤字與整個流域生態(tài)環(huán)保投入總和,建立2個區(qū)域都處于水資源生態(tài)赤字狀態(tài)下的水足跡模型如下:

2 大樟溪的生態(tài)補償分析

位于福建省的大樟溪發(fā)源于福建德化縣境內(nèi)的戴云山脈,自西南向東北流經(jīng)德化、永泰至閩侯的江口注入閩江,是閩江右岸最下游的靠近沿海地區(qū)的一條支流。大樟溪流域流經(jīng)永泰、德化、尤溪、仙游、莆田、福清、閩侯7個縣市,流域面積4843 km2,河道總長234km。大樟溪流域引水工程起于永泰龍湘水庫,沿線涉及永泰縣沿線各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、永泰縣城,最終由莒口水閘三段引水線分別供水至福州、長樂和平潭。此次核算的大樟溪流域的生態(tài)補償主要涉及永泰縣、福州市轄區(qū)、長樂市和平潭縣4個區(qū)域,為了方便后續(xù)建模核算,將大樟溪流域分為上游地區(qū)和下游地區(qū)2個子區(qū)域,上游地區(qū)為水源區(qū)永泰縣,下游地區(qū)為受水區(qū)福州市轄區(qū)(計算中簡稱福州)、長樂市和平潭縣三區(qū)。

2.1 水足跡與水資源利用量核算

根據(jù)流域2個子區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)生活用水狀況,核算其水足跡;再計算2個子區(qū)域的水資源可利用量,據(jù)此判斷2個子區(qū)域的水足跡與水資源可利用量之間的關(guān)系,確定相應(yīng)的水足跡生態(tài)補償模型,核算出生態(tài)補償?shù)臉藴?。區(qū)域水足跡的主要核算內(nèi)容:①農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的水足跡,包括4個地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)品的水足跡和動物產(chǎn)品的水足跡;②工業(yè)生產(chǎn)過程中的水足跡,包括工業(yè)生產(chǎn)、建筑等用水量,可以用單位產(chǎn)品虛擬水量乘以生產(chǎn)總量來計算;③各地區(qū)居民生活及服務(wù)的水足跡,參見水資源公報里的相關(guān)用水量;④生態(tài)環(huán)境用水量。生態(tài)環(huán)境用水量采用區(qū)域人口占比全市人口為系數(shù)乘以全市的生態(tài)環(huán)境用水量得到。

通過對2013永泰縣統(tǒng)計年鑒、2013福州市統(tǒng)計年鑒、2013福建省水資源公報、2013福州市水資源公報、大樟溪流域引水工程資料以及相關(guān)已發(fā)表文獻數(shù)據(jù)的收集及整理可以得到2012年永泰、福州、長樂和平潭4個地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)品的虛擬水含量,并統(tǒng)計出上下游的農(nóng)業(yè)水足跡以及工業(yè)生產(chǎn)、居民生活與生態(tài)環(huán)境的水足跡,見表1。

由表1可知,2012年大樟溪流域上游供水區(qū)水足跡為5.380億m3,下游受水區(qū)福州、長樂和平潭三地區(qū)的水足跡含量為46.818億m3;其中大樟溪流域上游區(qū)域永泰境內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的虛擬水總量為5.050億m3,下游區(qū)域福州、長樂及平潭的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)虛擬水總量為35.353億m3,上游地區(qū)的工業(yè)、生活及生態(tài)水足跡為0.330億m3,下游地區(qū)工業(yè)、生活及生態(tài)水足跡為11.465億m3。

表1 2012年大樟溪流域的水足跡計算結(jié)果

大樟溪流域的水資源可利用量采用地表水資源量和地下水資源量的不重復(fù)計算方法核算。經(jīng)核算該流域兩地區(qū)的總水資源利用量為30.360億m3,其中上游子區(qū)域的水資源可利用量為 17.920億m3,下游地區(qū)的水資源可利用量為12.440億m3。

通過上述計算可以看出,大樟溪上游地區(qū)水足跡小于水資源可利用量,呈年均水生態(tài)盈余,Wdr1= 17.920-5.380=12.540億m3,這主要是由于上游是主要水源供應(yīng)區(qū);而下游地區(qū)的水足跡大于水資源可利用量,處于嚴重水生態(tài)危機中,水生態(tài)赤字Wdr2=46.818-12.440=34.378億m3,這與當?shù)氐乃Y源短缺現(xiàn)狀相符。

2.2 大樟溪流域生態(tài)補償?shù)目偼度牒怂?/p>

根據(jù)大樟溪流域生態(tài)環(huán)境保護工作的實際情況,采用機會成本法估算永泰縣為大樟溪流域生態(tài)環(huán)境所付出的生態(tài)環(huán)境保護投入。針對大樟溪流域的生態(tài)保護,永泰縣主要在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)以及水土治理,水環(huán)境監(jiān)測等方面做了大量投入,這些投入不僅包括直接投入成本也應(yīng)包含因生態(tài)保護限制經(jīng)濟發(fā)展帶來的損失即機會成本。經(jīng)核算,上游地區(qū)永泰縣生態(tài)保護總投入約為28028.4296萬元,見表2。

表2 大樟溪流域的生態(tài)環(huán)境保護總投入 萬元

2.3 生態(tài)補償標準模型選擇及計算結(jié)果

綜上所述,大樟溪上游地區(qū)水足跡小于水資源可利用量呈年均水生態(tài)盈余,Wdr1=12.540億m3,而下游地區(qū)的水足跡大于水資源可利用量,處于嚴重水生態(tài)危機中,水生態(tài)赤字Wdr2=34.378億m3。根據(jù)大樟溪流域的水資源生態(tài)盈虧狀態(tài),選擇第一種水足跡生態(tài)補償模型即Ecd=(1-Wps)Is對流域上下游的生態(tài)補償標準進行核算。大樟溪上游地區(qū)為水資源生態(tài)盈余區(qū),因此,下游水生態(tài)赤字地區(qū)應(yīng)對上游水生態(tài)盈余地區(qū)進行生態(tài)補償,補償標準為EC=(1-5.38/30.36)×28028.4296≈23061.6萬元。

3 結(jié) 語

通過構(gòu)建水足跡的流域生態(tài)補償模型,可以將人類社會活動對水資源的利用情況與水資源的生態(tài)服務(wù)功能結(jié)合起來,并且將生產(chǎn)、生活中的虛擬水納入到生態(tài)補償范圍,為流域的生態(tài)補償標準核算提供客觀的方法。而在選擇構(gòu)建水足跡生態(tài)補償模型時,往往要對流域內(nèi)的水資源生態(tài)系統(tǒng)的均衡性進行評價,根據(jù)各區(qū)域水資源生態(tài)系不同的盈虧狀態(tài),構(gòu)建不同情況下的流域生態(tài)補償模型。而流域生態(tài)補償金額如何在受水區(qū)之間進行分攤,生態(tài)補償?shù)目蚣荏w系如何構(gòu)建,仍是后續(xù)要開展的工作。

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F407.9

A

1003 -9511(2015)03 -0028 -04

2015-03 -22 編輯:張志琴)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.03.007

江蘇省社會科學基金(12EYB008);江蘇省博士后基金(1202087C)

馬駿(1970—),男,江蘇金湖人,副教授,博士,從事國民經(jīng)濟與水利經(jīng)濟研究。E-mail:majun@hhu.edu.cn