劉可心

（遼寧師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116029）

0 引言

水資源作為重要的自然資源,是人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)。但可直接被人類利用的淡水資源十分稀缺,隨著氣候變化和經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,全球水資源供需矛盾進(jìn)一步加劇,對水資源價(jià)值的深入研究刻不容緩。國外對于水資源價(jià)值的研究起步較早,始于20 世紀(jì)70 年代,主要研究方法有支付意愿法、線性規(guī)劃模型[1]、兩部制水價(jià)、剩余價(jià)值法[2]、多數(shù)學(xué)規(guī)劃模型[3]等方法,研究內(nèi)容主要是水資源定價(jià)和水權(quán)市場。國內(nèi)對于水資源價(jià)值的研究起步較晚,始于20 世紀(jì)80 年代,關(guān)于水資源價(jià)值的研究方法有邊際成本定價(jià)法、供求定價(jià)法[4]、影子價(jià)格法、CGE 模型[5]、模糊數(shù)學(xué)模型等方法,主要研究內(nèi)容是水資源價(jià)值理論的研究。二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)要尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然,水資源作為自然資源重要的組成部分,更應(yīng)該被重視和保護(hù)。因此,對于水資源價(jià)值的評價(jià)與水價(jià)的定價(jià)研究已刻不容緩。

1 研究區(qū)概況

烏魯木齊地處中國西北半干旱地區(qū)、天山山脈中段北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣,屬典型的溫帶大陸性氣候,水資源短缺,屬于資源型缺水性城市,水資源總量12.4965 億m3,人均水資源占有量308 m3,不足我國人均水資源量的1/6, 更是低于國際公認(rèn)的嚴(yán)重缺水線（500 m3）,水資源狀況十分嚴(yán)峻,如何把控好水價(jià)和水資源這兩者的關(guān)系是一個(gè)關(guān)鍵問題。

2 研究方法與數(shù)據(jù)

2.1 研究方法

本文選用模糊數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,模糊數(shù)學(xué)模型最早是由William Silver 將模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于海水環(huán)境評價(jià)中,姜文來于1998 年首先提出了用于計(jì)算水價(jià)的模糊數(shù)學(xué)模型。水資源模糊數(shù)學(xué)模型分為水資源價(jià)值模糊綜合評價(jià)模型和水資源價(jià)格核算模型。本文綜合考慮影響水資源價(jià)值的多方面的因素,從自然、人口、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等四個(gè)方面對烏魯木齊市的水資源進(jìn)行價(jià)值評價(jià)和定價(jià)分析。

2.1.1 水資源價(jià)值模糊綜合評價(jià)

首先,選定評價(jià)指標(biāo)、確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),建立一個(gè)評價(jià)指標(biāo)集U,即U={水量,水質(zhì),人口,社會,經(jīng)濟(jì),……}；建立一個(gè)指標(biāo)評價(jià)集W,即W={高,偏高,中等,偏低,低},最后根據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定指標(biāo)隸屬度,建立一個(gè)隸屬度矩陣U：

其中μi,j為評價(jià)指標(biāo)i對各等級j的隸屬度取值,例如μ11就代表評價(jià)指標(biāo)1 對評價(jià)等級“高”的隸屬度取值,隸屬度的值越接近于1,說明該指標(biāo)屬于該等級的程度越高。由于各個(gè)指標(biāo)不可能完全地屬于某一個(gè)等級,運(yùn)用隸屬度來評價(jià)指標(biāo)可以更有效地避免過于生硬的評級,可以更好地體現(xiàn)指標(biāo)價(jià)值。

本文采用降半梯形分布,通過隸屬函數(shù)計(jì)算指標(biāo)隸屬度,隸屬函數(shù)如下（以正向指標(biāo)為例）：

式中：x為選取的指標(biāo)數(shù)值；xj為各個(gè)等級對指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),xj-1,xj+1為xj相鄰的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)x滿足條件時(shí)即可帶入函數(shù)進(jìn)行計(jì)算；μj為評價(jià)指標(biāo)x對某一等級j的隸屬度。

本文采用熵值法和AHP 層次分析法綜合計(jì)算評價(jià)指標(biāo)權(quán)重,熵值法是根據(jù)指標(biāo)離散程度進(jìn)行計(jì)算的數(shù)學(xué)方法,具有客觀性；AHP 層次分析法是指根據(jù)專家打分,并進(jìn)行主觀評價(jià)的一種方法,具有主觀性。本文取兩種方法計(jì)算結(jié)果的平均值作為指標(biāo)權(quán)重,更具有合理性。

最后,將隸屬度矩陣與指標(biāo)權(quán)重相乘得到水資源模糊綜合評價(jià)結(jié)果,公式表示為：

式中：V為模糊綜合評價(jià)結(jié)果；U為各指標(biāo)對各評價(jià)等級的隸屬度組成的矩陣；B為指標(biāo)的權(quán)重向量。

2.1.2 水資源價(jià)格核算模型

以上得到的水資源模糊綜合評價(jià)結(jié)果是一個(gè)無量綱的向量,想要求得水資源合理價(jià)格,必須對向量進(jìn)行轉(zhuǎn)換,首先確定水資源的價(jià)格上限,再根據(jù)價(jià)格上限等間隔劃分價(jià)格向量,與前面得到的水資源模糊綜合評價(jià)結(jié)果V進(jìn)行運(yùn)算,得到最終水資源價(jià)格。水資源價(jià)格上限的計(jì)算公式表示為：

式中：A為居民的最大水費(fèi)可承受指數(shù)；E為居民的實(shí)際可支配收入；C為居民人均年用水量；D為供水成本和水資源費(fèi)；P上限為水價(jià)的價(jià)格上限。

根據(jù)水資源價(jià)格上限等間隔確定價(jià)格向量S,表示為：

最后得到水資源合理價(jià)格P為：

2.2 數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)體系構(gòu)建

本文所使用的水資源、人口、社會經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)均來自《烏魯木齊市水資源公報(bào)》和《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》。因?yàn)樗Y源稟賦具有年際變化,所以本研究選用2004 年～2019 年數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行計(jì)算；社會經(jīng)濟(jì)和人口方面的數(shù)據(jù)則表現(xiàn)出隨時(shí)間變化的趨勢,例如人均GDP 逐年增加、萬元GDP 用水量逐年減少,因此選擇2019 年數(shù)據(jù)作為指標(biāo)值；生態(tài)環(huán)境方面沒有明顯趨勢,因此取多年平均值作為指標(biāo)值。本文參考姜文來、朱永斌等[6]、簡富繢等[7]等研究選取的評價(jià)指標(biāo)體系,從自然、人口、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境四個(gè)方面綜合考慮影響水資源價(jià)值的各方面因素,最終選取自然方面指標(biāo)5 個(gè),人口方面指標(biāo)4 個(gè),社會經(jīng)濟(jì)方面指標(biāo)5 個(gè)以及生態(tài)環(huán)境方面指標(biāo)2 個(gè)構(gòu)建模糊綜合評價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

表1 烏魯木齊市水資源評價(jià)指標(biāo)及分級標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 水資源價(jià)值模糊綜合評價(jià)結(jié)果

通過建立隸屬度矩陣U并計(jì)算指標(biāo)權(quán)重B（表2）,得到烏魯木齊市2004 年～2019 年水資源模糊綜合評價(jià)結(jié)果為：V=U×B=（0.545,0.155,0.038,0.073,0.189）,構(gòu)造向量H=（5,4, 3,2,1）對V進(jìn)行綜合評分,得到評分結(jié)果F為3.794。

表2 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重表

3.2 水資源價(jià)值核算結(jié)果

烏魯木齊市居民生活用水的供水成本為1.20 元/m3,由于城鎮(zhèn)居民人均可支配收入表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢,本文選擇用2021 年烏魯木齊市城鎮(zhèn)人均可支配收入4.61 萬元/年進(jìn)行計(jì)算。很多學(xué)者認(rèn)為,中國城鎮(zhèn)居民生活用水支出占收入比例在3%～5%范圍內(nèi)更加合理,根據(jù)烏魯木齊市居民的實(shí)際生活水平,本文選定最大水費(fèi)可承受指數(shù)為3%。最終,計(jì)算出烏魯木齊市水資源合理水價(jià)P為8.49 元/m3。

3.3 水資源模糊數(shù)學(xué)模型結(jié)果分析

烏魯木齊市水資源價(jià)值綜合評分為3.794,在3.5～4.0 分之間,屬于水資源價(jià)值偏高城市,水資源短缺狀況十分嚴(yán)峻,其可能與所處地理位置和用水效率較低有關(guān)。水資源合理價(jià)格為8.49 元/m3,而目前烏魯木齊市水費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低,居民用水價(jià)格3.25 元/m3更是不足水資源價(jià)值的1/2。較低的水價(jià)不能真實(shí)地反應(yīng)水資源的價(jià)值,甚至?xí)斐伤Y源的浪費(fèi),不利于烏魯木齊市水資源的保護(hù)、利用和可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)行較低水價(jià)可能是政府是出于對民生考慮的權(quán)宜之舉,但是水資源是社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和保障,只有逐步、分階段的在合理的范圍內(nèi)提高水價(jià),利用價(jià)格杠桿效應(yīng)并配合節(jié)水宣傳,才能真正起到節(jié)流作用,實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

本文應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)模型,從自然、人口、社會經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境四個(gè)方面對烏魯木齊市的水資源價(jià)值進(jìn)行綜合評價(jià),并計(jì)算出水資源價(jià)格,結(jié)論如下：

（1）本文兼顧了自然、社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)方面的影響因素,從自然、人口、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境四個(gè)方面16 個(gè)指標(biāo)對烏魯木齊市水資源進(jìn)行模糊綜合評價(jià),又融合了AHP 層次分析法和熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,主客觀相結(jié)合使權(quán)重值更加合理,從而使研究結(jié)果更具科學(xué)性。

（2）本文計(jì)算得出烏魯木齊市水資源價(jià)值為8.49 元/m3,而現(xiàn)行居民生活用水價(jià)格為3.25 元/m3,遠(yuǎn)低于實(shí)際水資源價(jià)值,不足水資源價(jià)值的1/2,甚至除特種行業(yè)外,其他行業(yè)水價(jià)全部低于實(shí)際水資源價(jià)值,說明烏魯木齊市現(xiàn)行水價(jià)普遍偏低,仍有較大的提升空間,后續(xù)烏魯木齊市應(yīng)逐步提高水資源價(jià)格。

（3）根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn),發(fā)展中國家水費(fèi)承受指數(shù)一般在3%以內(nèi)為宜,也就是居民水費(fèi)支出占居民人均可支配收入的3%,根據(jù)前面得出的水資源價(jià)值8.49 元/m3,居民年用水量按103 L計(jì)算,得到居民人均年水費(fèi)支出為874.47 元,占人均可支配收入的1.9%,符合國際通用的水費(fèi)承受范圍,因此本文提出的水資源價(jià)格具有合理意義。