彭卓越

（揚州大學 水利科學與工程學院，江蘇 揚州 225009）

1 引 言

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人口、經(jīng)濟與資源環(huán)境之間的矛盾日益突出［1］。 跨流域調水工程是將水資源較豐富流域的水轉移到相對匱乏的流域，用來滿足缺水地區(qū)的水資源需求，使受水區(qū)的經(jīng)濟和社會福利不斷提升。 然而，為促進調水區(qū)生態(tài)環(huán)境保護，大多數(shù)調水區(qū)限制開發(fā)，產業(yè)布局重大調整，造成地方稅源減少；企業(yè)排放污水標準提高，造成生產成本上升；水利設施建設、污水處理、濕地修復與保護等工程的實施以及企業(yè)搬遷和人員安置等，造成財政支出壓力加大。同時，大多數(shù)跨流域調水的上游地區(qū)經(jīng)濟比較落后，面臨著經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的雙重壓力，上游地區(qū)與下游地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展水平差距不斷加大，對社會和諧以及公共安全產生了不利影響。 實施跨流域調水生態(tài)補償是解決以上問題的有效手段之一。 國內外相關學者分別從外部性理論［2］、公共物品理論［3］、環(huán)境資源價值理論［4］、可持續(xù)發(fā)展理論［1］等角度探討了跨流域調水生態(tài)補償?shù)睦碚摶A，如：Pagiola 等［5］認為跨流域調水生態(tài)補償指對水資源生態(tài)功能或生態(tài)價值損害、恢復、保護的補償；Fu 等［6］認為跨流域調水生態(tài)補償指下游地區(qū)應向上游地區(qū)支付增加或維持水流的費用，而上游地區(qū)應該通過積極的生態(tài)保護和用水管理來保證下游地區(qū)用水需求，從而有效調整調水區(qū)和受水區(qū)的利益關系，將生態(tài)環(huán)境的外部成本內部化，實現(xiàn)上下游各地區(qū)的共贏和共享。

生態(tài)補償標準的定量化是目前生態(tài)補償機制建立的核心問題，直接關系到生態(tài)補償?shù)目尚行院蛯嵤┬Ч?］。 目前，學術界關于生態(tài)補償標準的確定方法主要有以下4 種：一是基于社會經(jīng)濟的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估，常見評估方法有市場價值法［8］、機會成本法［9］、水供給投入核算法［10］等，但以上方法僅集中于傳統(tǒng)經(jīng)濟學指標，忽略了生態(tài)學指標，對生態(tài)系統(tǒng)提供的生命支持系統(tǒng)服務（水源涵養(yǎng)、空氣凈化等）無法進行評估，導致評估指標不全面；二是基于能值分析理論的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估，以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動為基礎，量化生態(tài)系統(tǒng)服務價值［11-12］，可以克服多生態(tài)環(huán)境指標計算過程中評價標準不一、無法統(tǒng)一度量等問題［13］；三是生態(tài)足跡評估法，該方法中生態(tài)足跡模型計算參數(shù)多數(shù)直接引用相關研究的賦值結果，無法體現(xiàn)研究區(qū)域的特殊性，并且過于強調土地的生產性及數(shù)量［14］，缺乏對水資源功能與質量的關注；四是考慮受水區(qū)公眾的經(jīng)濟可承受能力，采用條件價值評估法（CVM）中問卷調查方式，構建假設的市場情景確定受水區(qū)公眾對生態(tài)系統(tǒng)服務價值供給的支付意愿，其與公眾的社會特征、對工程的認識、個人收入水平等密切相關，目前中國缺乏公眾參與和監(jiān)督機制［15］，可能會存在與真實價值不匹配的問題。 綜上，國內外關于跨流域調水生態(tài)補償標準的研究雖取得了一定進展，但采用方法都比較單一，確定的生態(tài)補償標準或沒有真實反映跨流域調水水資源的價值、或沒有考慮受水區(qū)公眾的經(jīng)濟可承受能力。

本文以南水北調中線受水區(qū)北京市為例，基于生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標特性，采用能值分析理論對跨流域調水工程中受水區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量進行綜合評估，并結合受水區(qū)公眾的支付意愿，提出北京市的跨流域調水生態(tài)補償標準，以期推動多元化生態(tài)補償機制的創(chuàng)新發(fā)展，使生態(tài)補償成為解決調水區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的長效措施。

2 研究區(qū)概況

南水北調中線工程的源頭丹江口水庫位于長江支流漢江的中上游，水庫控制流域面積為9.6 萬km2，南水北調中線工程向北京市、天津市、河北省和河南省供水。 北京市作為受水區(qū)至2020 年底受水量已超過56億m3，這些水主要用于自來水飲用、調蓄儲備和地下水回補，極大提升了北京市的水資源支撐能力，為北京市水資源的供水安全、生態(tài)安全和城市運行安全提供保障。 南水北調中線工程的實施在促進受水區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的同時對調水區(qū)生態(tài)環(huán)境提出了更高要求，制約了調水區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展。 然而，丹江口庫區(qū)及上游地區(qū)多屬于國家級或省級貧困縣，工業(yè)基礎薄弱，經(jīng)濟發(fā)展落后，發(fā)展需求強烈，目前調水區(qū)水污染防治項目資金來源主要是中央財政和地方配套財政資金，應該對調水區(qū)提供一定的生態(tài)補償，但實際上政府沒有真正給予補償［16］。

3 研究方法

3.1 能值分析理論

能值分析理論以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動為基礎，量化生態(tài)系統(tǒng)服務價值，其在流域的環(huán)境資源、環(huán)境政策、環(huán)境管理和發(fā)展模式等方面得到了廣泛應用［17-18］。 跨流域調水工程受水區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量是指調水后受水區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)在原有功能的基礎上所產生的生態(tài)環(huán)境功能的增量。 跨流域調水工程水資源系統(tǒng)屬于自然-人工復合水循環(huán)系統(tǒng)，受水區(qū)的能量系統(tǒng)見圖1，圖中標明了整個調水工程受水區(qū)的主要能源、物質投入和產出關系，反映了各種能量流動、轉化以及貯存過程。

圖1 受水區(qū)的能量系統(tǒng)

根據(jù)相關文獻［19-20］以及《北京統(tǒng)計年鑒2015》《2015 年北京市水土保持公報》等資料，確定能值轉化率，運用能值分析理論計算得到北京市不同資源類型的太陽能值（見表1），2015 年北京市的總太陽能值為9.77×1023sej、國民生產總值為23 014.6 億元，采用2015年美元兌換人民幣匯率6.39，得出2015 年北京市能值／貨幣比率為2.71×1012sej／＄。

表1 2015 年北京市不同資源類型的太陽能值

基于研究區(qū)特點、南水北調工程特點、受益群體、經(jīng)濟社會發(fā)展狀況、自然環(huán)境狀況等因素，結合專家意見，選擇水源供給、水資源調蓄、凈初級生產力、生物量、預防地面沉降、生物多樣性、生態(tài)補水、氣候調節(jié)、水質凈化、固碳釋氧、休閑娛樂作為生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標，將各指標的太陽能值除以北京市能值／貨幣比率可分別得到各指標的能值／貨幣價值，即流動或儲存與能值相當?shù)呢泿艃r值，綜合得到南水北調供水對北京市生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量。

3.2 條件價值評估法

北京市南水北調水資源支付意愿調查問卷由3 個部分組成：一是被調查者的社會特征（年齡、性別、學歷、收入、職業(yè)、住宅類型）；二是被調查者對北京市南水北調的了解程度；三是被調查者的支付意愿。

4 研究結果

4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量

采用能值分析理論得出各生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標的能值／貨幣價值量化結果（見表2），能值／貨幣價值總計6.10 億美元，2015 年美元兌換人民幣匯率為6.39，計算得出北京市生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量為38.98億元。

表2 北京市各生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標的能值／貨幣價值

（1）水源供給。 2015 年南水北調來水給北京市生活工業(yè)供水6.86 億m3，其太陽能值為5.83×1020sej。

（2）水資源調蓄。 2015 年北京市中心城區(qū)供水量為0.7 億m3，南水北調來水使水庫調蓄水源增加了2.02 億m3，計算可得水資源調蓄的太陽能值為4.46×1019sej。

（3）凈初級生產力和生物量。 由相關資料并結合Google Earth 軟件計算的大寧水庫、團城湖調節(jié)池和團城湖明渠等增加的水面面積為1.77 km2；北京市密云水庫管理處統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示密云水庫水面面積由南水北調通水前74 km2擴大到通水后114 km2，南水北調來水使水面面積共增加了41.77 km2。 增加的水面面積分別乘以平均凈初級生產力（500 g／m2）和平均生物量（103g／m2）可得該地區(qū)的凈初級生產力和生物量的增量［21］。 進一步計算可得凈初級生產力的太陽能值為1.21×1018sej，生物量的太陽能值為2.14×1017sej。

（4）預防地面沉降。 根據(jù)華北平原地面沉降調查和監(jiān)測數(shù)據(jù)，北京市地面沉降災害造成的直接損失為44.79 億元、間接損失為39.75 億元，合計損失為84.54億元，多年地下水儲量為77.66 億m3，南水北調來水使地下水儲量增加了4.32 億m3，計算可得其太陽能值為1.46×1020sej。

（5）生物多樣性。 按照北京市濕地生物活動面積（41.77 km2）占全球面積（5.21×108km2）的比例對生物多樣性的太陽能值進行計算（見表3），各物種數(shù)量參考已有研究［22-24］，物種總數(shù)為309 種，計算可得其太陽能值為3.12×1020sej。

表3 生物多樣性的太陽能值

（6）生態(tài)補水。 南水北調來水已向城市河湖（盧溝曉月湖、園博園）補水2.25 億m3，在密云水庫達到蓄水目標要求之后，北京市水務局提出北運河、潮白河“清水長流”的調度方案，利用南水北調富余來水對中心城外進行生態(tài)補水1.7 億～3.2 億m3，取2.5 億m3作為生態(tài)補水量，計算可得其太陽能值為2.13×1020sej。

（7）氣候調節(jié)。 北京市多年平均水面蒸發(fā)量為1 100 mm，南水北調來水使北京市水面面積增加了41.77 km2，相應水面蒸發(fā)量為4.59×107mm。 根據(jù)在100 ℃恒壓條件下水的汽化熱為2 260 kJ／kg，則1 kg水氣化需要吸收的熱量為1.04×1014kJ，計算可得氣候調節(jié)的太陽能值為1.27×1018sej。

（8）水質凈化。 南水北調來水屬于優(yōu)質水源，提升了北京市河湖水體的自凈能力，改善了河湖水質。水體凈化污染物消耗的太陽能值等于上、下游水體的太陽能值之差，將其定義為水體的凈化價值EMj，公式為

式中：M1、τ1分別為上游水體的污染物含量、能值轉化率；M2、τ2分別為下游水體的污染物含量、能值轉化率；EM1、EM2分別為上游水體、下游水體的太陽能值。

受資料限制，選取大寧水庫為代表，高國軍［25］研究結果顯示2016 年大寧水庫庫首年平均氨氮含量為0.13 mg／L，庫尾年平均氨氮含量明顯降低為0.10 mg／L，氨氮去除率為23%；水庫庫首年平均總氮含量為1.92 mg／L，庫尾年平均總氮含量為0.95 mg／L，氨氮去除率為51%；自來水硬度由調水前的380 mg／L 降為調水后的120～130 mg／L，取125 mg／L 作為調水后的自來水硬度。 水質凈化的太陽能值見表4，2016 年調水量為10.6 億m3，將各水質指標濃度差值與調水量相乘，即可得上、下游污染物含量之差，進一步與能值轉化率相乘，可得水質凈化的太陽能值為2.74×1020sej。

表4 水質凈化的太陽能值

（9）固碳釋氧。 水生態(tài)系統(tǒng)可以很大程度地抑制CO2濃度［26］，植物通過光合作用新陳代謝并制造有機物，光合作用方程式如下：

6CO2＋6H2O＝6O2＋C6H12O6（2）

可知植物每生產1 g 干物質可吸收1.47 g CO2，釋放1.06 g O2，由上述南水北調工程增加的凈初級生產力為2.09×1010g（干重），可得吸收CO2量為3.07×1010g，釋放O2量為2.22×1010g，進一步計算可得固碳釋氧的太陽能值為2.29×1018sej。

（10）休閑娛樂。 水體的休閑娛樂價值主要體現(xiàn)在兩方面：一是美學價值，主要包括流域水體和沿岸陸地景觀，如峽谷、瀑布、急流險灘等；二是娛樂功能，如劃船、游泳、漂流、漁獵、露營、遠足、攝影、野餐等［27］。北京市得益于南水北調來水的景點主要有十渡風景區(qū)、盧溝橋、十三陵水庫景區(qū)、園博園、玉淵潭公園、頤和園。 根據(jù)劉青［28］的研究，認為水體旅游在全部旅游類型收入中所占比例為12.3%。 休閑娛樂的太陽能值EMy計算公式為

式中：I為旅游總收入；EDR為地區(qū)的能值轉化率。

由北京旅游網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知北京市景區(qū)共292個，2015 年北京市旅游收入為722.11 億元，按等比例分配評估出得益于南水北調來水的景點收入為14.84億元，計算可得休閑娛樂的太陽能值為7.74×1019sej。

4.2 公眾支付意愿

采用CVM 法對北京市20～70 周歲并且連續(xù)居住半年以上的人口進行調查，回收樣本共906 份，有效樣本共776 份。 經(jīng)統(tǒng)計，平均每人的支付意愿為42.15元。 《北京統(tǒng)計年鑒2015》顯示2015 年北京市常住人口為2 170.5 萬人，據(jù)此推算，北京市常駐居民的支付意愿總計為9.15 億元。

5 分析與討論

北京市生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量為38.98 億元，計算各生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標的能值／貨幣價值在生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量的占比，可得水源供給價值最高，占比為35.25%；其次是生物多樣性，占比為18.85%；氣候調節(jié)、凈初級生產力和生物量的占比都小于0.1%。 這說明南水北調來水對維持北京市供水功能和生物多樣性具有積極影響，而對氣候調節(jié)、凈初級生產力和生物量的影響較小。 與輸水量直接相關的指標，如水源供給、水質凈化、生態(tài)補水、水資源調蓄、預防地面沉降指標的價值總和占生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量的76.24%，因此水量對生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量起著決定性作用。

以往研究表明，2004 年北京市能值／貨幣比率為1.16×1013sej／＄［29］，2005 年北京市能值／貨幣比率為4.48×1012sej／＄［30］，本文計算得到2015 年北京市能值／貨幣比率為2.71×1012sej／＄，北京市能值／貨幣比率不斷減小，十分接近發(fā)達國家，認為這種變化與進口商品數(shù)額不斷增大、北京GDP 快速增長以及人民幣的匯率變化有關。 與長江三角洲和珠江三角洲的城市相比，北京市能值／貨幣比率相對較小，顯示出北京市具有巨大的發(fā)展和投資潛力。 在2014 年南水北調引江水進入北京市之前，北京市的水資源供需矛盾非常突出。 孟慶義等［31］對2008 年北京市水資源生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了評估，總價值為2 870.73 億元。 本文得出2015 年南水北調工程投入運行后，生態(tài)系統(tǒng)服務價值增加了38.98 億元，增幅不大（約為1.4%），可能與南水北調工程投入運行時間短有關。 南水北調中線工程作為國家戰(zhàn)略性工程，將持續(xù)很長一段時間，每年調水量也會發(fā)生變化，因此計劃之后對北京市生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行長期評估。

北京市生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量為38.98 億元，公眾的支付意愿為9.15 億元，支付意愿遠低于生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量，對于受水區(qū)北京市的生態(tài)補償標準，以受水區(qū)水資源生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量為生態(tài)補償標準的上限，以受水區(qū)公眾的支付意愿為生態(tài)補償?shù)南孪?。支付意愿調查總是在一定的地理區(qū)域內進行，其結果必然與被調查區(qū)域的政治制度、經(jīng)濟水平、環(huán)保意識、環(huán)境管理模式、公共產品供給模式等密切相關［32］，同時公眾對國家公共設施的認知不夠，導致獲得的支付意愿相對較低［33］。

6 結論與建議

研究結果表明，北京市生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量為38.98 億元，公眾的支付意愿為9.15 億元，公眾的支付意愿明顯低于生態(tài)系統(tǒng)服務價值增量。 因此，北京市的生態(tài)補償應以政府補償為基礎，以公眾補償為輔助，后續(xù)可以在有關政府和調水區(qū)、受水區(qū)相關管理局的主導下，在生態(tài)功能的供給者和受益者之間協(xié)商，最終確定生態(tài)補償標準。

為完善生態(tài)補償機制，提出如下建議：①構建生態(tài)補償激勵機制。 對市場主體建立激勵機制，鼓勵公眾參與生態(tài)補償；受水區(qū)應鼓勵受益于水質改善的行業(yè)分擔補償額，以減輕政府的財政壓力；對積極參與生態(tài)補償?shù)纳鐣F體，在獲得應有生態(tài)效益的基礎上，給予政策支持或財政激勵。 ②減少受水區(qū)的補償需求。 應充分發(fā)揮先進產業(yè)的優(yōu)勢，減少調水區(qū)維持良好生態(tài)環(huán)境的投資；加快調整受水區(qū)產業(yè)結構，對高用水量、低產值的產業(yè)進行調控；鼓勵受水區(qū)循環(huán)經(jīng)濟，廣泛研究非常規(guī)水資源的利用，努力開發(fā)和尋找替代水源。③建立財務狀況公開制度。 通過建立多主體監(jiān)管評價體系，公開披露財務信息等以增強公眾信任，完善監(jiān)督體制，強化財政審計部門的審計監(jiān)督職責；對補償過程進行定期評估，以保護補償對象的利益；生態(tài)補償效果評價和環(huán)境監(jiān)測結果應納入政府績效評價。