水库流域生态补偿标准测算体系研究——以大伙房水库流域为例
2010-08-29王彤王留锁姜曼
王彤，王留锁，姜曼
辽宁省环境科学研究院，辽宁省流域污染控制重点实验室，辽宁 沈阳 110031
生态补偿标准的测算是建立生态补偿机制的核心问题，也是难点所在。建立一个公平、合理的补偿标准测算体系是实施生态补偿的前提。然而，生态补偿标准的量化研究目前还处于探索阶段，没有形成一个完整、成熟的测算体系，理论和实践上都有待进一步完善[1]。本文通过对现有的生态补偿标准计算方法进行总结和分析，分别站在供给方和需求方的角度，综合考虑生态保护区的生态效益、资金投入，受益地区的支付能力等方面因素对补偿金额进行测算，力求找到令补偿双方都能认可的补偿标准测算体系。并以大伙房水库流域为例，对饮用水源地流域生态补偿标准进行测算。通过本次对生态补偿标准测算体系的研究不仅可提高生态补偿方案的可操作性，还为建立水源地生态补偿标准测算体系提供了理论依据，同时对解决大伙房水库上游贫困地区的经济发展与环境保护问题，最终实现上下游地区、不同利益群体的和谐发展具有一定的现实意义。
1 水库流域生态补偿标准测算体系
1.1 现有生态补偿标准计算方法研究
生态补偿标准是确定生态补偿金额时参照的标准，它是生态补偿机制的核心，科学的确定生态补偿标准是顺利实施生态补偿的前提条件。综合国内外的研究情况，目前核定生态补偿标准的方法主要有以下6种。
1）基于生态系统服务功能价值的补偿标准。由于生态补偿的最终目的是通过激励人们的生态环境保护行为来维系保护区生态系统服务功能的正常发挥，因此可将对保护区进行生态补偿看作“投入”，而将其生态服务功能看作“产出”。在以往的研究中，把生态系统服务功能价值划分为生态功能价值、经济功能价值和社会功能价值三类，将这些生态系统服务功能通过适当的经济学方法货币化，从而获得其价值，并据此确定生态补偿的标准[2]。
2）基于生态保护建设总成本的补偿标准。该方法从生态保护建设总成本入手，对生态补偿量进行测算。首先对流域上游地区生态建设的各项投入进行汇总，然后通过引入水量分摊系数、水质修正系数和效益修正系数, 建立流域生态保护建设补偿标准测算模型的基本公式，为：
式中dtC为补偿额；tC为总成本，包括水源涵养区提高森林覆盖率的投入、水土流失治理投入、污染防治投入等直接成本和水源涵养区发展节水投入、水源涵养区限制产业发展而遭受的经济损失量等间接成本；VtK 为水量分摊系数；QtK 为水质修正系数；EtK 为效益修正系数[3]。
3）基于机会成本的补偿标准。机会成本是做出某一决策而放弃其它决策时所放弃的利益，常用来衡量决策的后果。资源是有限的，且具有多种用途，选择了一种方案就意味着放弃使用其他方案的机会，也就失去了获得相应效益的机会，把放弃的其他方案中最大经济效益，称为该资源选择方案的机会成本。流域上游水源保护区为了保护整个流域的生态环境而放弃一部分产业发展的机会成本，可作为测算流域生态补偿金的标准[4]。
4）基于意愿价值评估法(CVM)的补偿标准。意愿价值评估法以消费者效用恒定的福利经济学理论为基础，构造生态环境物品的假想市场，通过调查获知消费者的支付意愿或受偿意愿来实现非市场物品的估值。最大支付意愿的补偿标准是利用实地调查得到的人均最大支付意愿与人口的乘积得到，估算公式为： P = W TP× p op 。式中P为补偿支付的数额，WTP为最大支付意愿；pop为人口数。但 CVM 研究获得的支付意愿是“过程依赖”的，受问卷设计和实施中各个环节的影响，因此获得的结果呈现不确定性，不能显示消费者的“稳定”偏好，且由于我国在社会构成、运转方式等方面与发达国家存在巨大差异，使得CVM在我国的研究结果呈现更加复杂的情况[5]。
5）基于下游水量和水质需求的补偿标准。依据《地表水环境质量标准》，确定上游地区为下游地区供水的水环境质量标准。若上游地区的供水刚好达标，则上下游之间不进行补偿；若水质优于规定标准，则下游需对上游进行补偿；若水质劣于规定标准，则上游需要对下游进行赔偿。补偿标准的估算公式为： P ＝Q ×(Li×Ci×Ni)。式中P为补偿支付的数额；Q为下游引用水量； Li为第i种污染物水质提高的级别； Ci为第i种污染物提高一个级别净化所需成本；Ni为第i种污染物的超标倍数[6]。
6）基于水资源价值的补偿标准。水资源价值法是一种非常直接的交易补偿方式，依据当地水资源价格及水资源的质和量来确定流域生态补偿量，估算公式为：P＝Q×Pr×δ。式中P为补偿支付的数额；Q为水量；Pr为水资源费的市场价格；δ为判断函数，当上游供水水质优于Ⅲ类水时δ=1，否则δ=0[7]。
1.2 水库流域生态补偿标准测算体系建立
1.2.1 基于供给方的补偿标准上下限
大伙房水库上游地区作为流域的水源涵养区，在保护生态环境中所付出的努力，在整个流域内发挥着巨大的经济、社会和环境效益。根据水资源的公共产品属性、外部性等生态补偿研究的基础理论，作为受益者的下游地区应与上游地区共同承担生态保护建设的重任。本研究通过考查水量和水质这两个指标，对流域上下游应承担的补偿金进行分摊、修正，得到下游地区应承担的生态保护建设补偿量计算公式为[3]：
式中：C为补偿标准（万元），VtK 为水量分摊系数，QtK 为水质修正系数，V为补偿金基数（万元）。
1）水量分摊系数VtK 的确定。在水库上游地区生态保护建设持续开展的情况下，上游地区的来水不但提供了整个流域的生产和生活用水，还保证了流域上下游地区植被、河湖湿地等的生态用水。基于此确定水量分摊系数VtK 的计算公式为：
式中：KVt为水量分摊系数，W下为下游地区利用上游地区的水量（亿m3·a-1），W总为上游地区的总水量（亿 m3·a-1）。
2）水质修正系数 KQt的确定。在水资源的利用过程中，水质的优劣同样能够影响用水效益，上游地区供水的水质越好，其发挥的效益越大。因此，引入水质修正系数 KQt对下游分摊到的补偿金进行修正。一般常根据研究区的具体情况选择某些污染物的浓度作为代表性指标。假设上下游交界断面对某种污染物所要求的水质标准为S(mg·L-1)，即上游地区有责任确保进入下游地区的水质达到S，以保证下游地区的正常用水。当交界断面的水质 Qt等于S时，下游地区只需向上游补偿因利用水量而分摊的补偿金；当交界断面的水质 Qt优于S时，下游地区除需补偿因利用水量而分摊的补偿金外，还需为Qt
式中：QtK 为水质修正系数，tP为某污染物高（低）于标准的排放量（t），tM 为削减单位某污染物排放量的投资（万元·t-1），V为补偿金基数（万元）。
3）补偿金基数V的确定。当前，绝大多数流域生态补偿标准的测算是从投入和效益两方面考虑的。在投入方面，核算流域水资源和生态保护的各项投入，以及因水源地保护而受限制发展造成的损失；在效益方面，估算保护投入在经济、社会、生态等方面产生的外部效益，将估算值作为补偿标准[8]。本文也将从投入和产出两个方面考虑，分别计算水库上游地区生态系统服务功能价值和生态保护建设总成本作为补偿金的基数。
生态系统服务功能价值评估本质上是对外溢于传统市场之外的成本和效益的测度，并通过相应的补偿机制将外部性纳入经济行为人的决策之中，从而实现社会不同主体生态友好的行为方式[5]。但就目前的实际情况来看，由于在采用的指标、价值的估算等方面尚缺乏统一的标准，且按照现有的计算理论和方法所得出的生态效益结果往往偏大，难以为社会所接受，因此，将水库上游地区生态系统服务功能价值作为补偿标准的参考和理论上限值[9]。生态保护建设总成本包括生态保护者的有形资金投入（直接成本）和无形经济损失（间接成本）两部分，可以相对客观地反映出生态保护者在生态保护建设方面的投入，因此可以作为生态补偿的最低标准[10]。
1.2.2 基于需求方的补偿标准
流域下游地区居民对水资源的意愿支付价格主要基于两个因素：一是与目前的水质相比较，为了获得较优质的水而愿意支付更高的价格，这个差价是意愿支付价格的一部分；二是与现存的供水不稳定（停水或限制用水）状况相比较，可以获得稳定的水供给而愿意支付更高的价格，这个差价是构成意愿支付价格的另一部分[11]。将得到的意愿支付价格与下游地区的引水量相乘就可以得到基于需求方的补偿标准。
2 大伙房水库流域生态补偿标准测算
大伙房水库水源总设计供水能力为 26.95亿m3·a-1，是全国最大的饮用水水源。到2012年输水工程竣工后，将为沈阳、大连、抚顺、辽阳、鞍山、营口和盘锦等辽宁中南部城市群供水。由于沈阳、大连等7个地区，城市集中，人口稠密，经济发达，但水资源贫乏，城市供水短缺已经成为社会经济发展的主要制约因素。因此，大伙房水源的水质安全对于保障辽宁省中南部城市群社会经济发展和广大人民群众生命健康具有举足轻重的战略地位，对其生态补偿的研究也迫在眉睫。
2.1 研究区概况
大伙房水库流域上游汇水区主要是抚顺、清原和新宾三县，位于辽宁省抚顺市东部，地处长白山支脉西南延续部分的低山地区，呈东南高，西北低之势，属中温带大陆性季风气候，总面积 10544 km2。研究区降水充沛，主要为河川径流，地表水资源量为28.73亿m3，地下水资源量为7.28亿m3。区内共有大小河流170多条，3条主要入库河流浑河（清原段）长169 km，流域面积2350 km2；苏子河在新宾县境内河长 119 km，流域面积 2080 km2；社河全长53 km，流域面积468 km2（研究区地表水系情况见图1）。
2.2 基于供给方的补偿标准上下限
图1 研究区地表水系图Fig.1 Surface water system of the study area
2.2.1 水量分摊系数VtK
根据上述公式（2），选用3条主要入库河流的多年平均来水量作为上游地区的总水量，为 14.21亿m3。受限于数据的可获得性，下游地区利用上游地区水量采用 1992—2006年下游地区从大伙房水库引水量的平均值来代替，为4.3188亿m3，其中抚顺3.2695亿m，沈阳1.0493亿m。最终可计算出水量分摊系数VtK 为0.3039。
2.2.2 水质修正系数QtK
在本研究中，将水库流域上下游的交界面定在水库库区内。根据抚顺市环境质量报告书（2001—2005年度）可知，若以总氮单项污染因子评价大伙房水库水质，评价结果基本为Ⅴ类和劣Ⅴ类，因此，我们将总氮的浓度作为代表性指标来确定QtK 。以地表水境质量标准Ⅲ类水体标准作为向下游放水的标准S，且取tQ＝2.0 mg·L-1（相当于地表水境质量标准Ⅴ类水体标准），削减总氮的投资采用生活污水除氮处理成本——1500元·t-1，则根据公式⑶可计算出水质修正系数QtK 为0.9852。
2.2.3 补偿金基数V
1）基于生态系统服务功能价值的补偿金基数。研究区生态系统主要为森林生态系统、农田生态系统和水库生态系统，生态系统服务功能主要有物质生产、大气调节、水分调节、环境净化、土壤保护、生物多样性维持和休闲文化七类[12]。由于这七类服务功能的受益范围不同，且水库流域生态补偿主要是针对水库上游生态系统涵养水源、保持水土、净化水质等水文方面的服务功能进行补偿[13]，故在此对研究区生态系统各项服务功能的受益范围进行分析，确定应计入补偿范围的服务功能，结果见表1。
表1 研究区生态系统服务功能受益范围Table 1 Benefit range of ecosystem services of the study area
采用市场价值法、机会成本法、影子价格法、影子工程法和旅行费用法等对研究区生态系统服务功能价值进行评估，评价结果见表2[14]。根据表1和表 2，可确定基于研究区生态系统服务功能的补偿金基数为215968万元，详见表3。
2）基于生态保护建设总成本的补偿金基数。研究区生态保护建设直接成本包括工业点源污染治理、畜禽养殖业面源污染综合整治、环保基础设施建设项目、生态林保护建设、水土流失保护治理和水源地移民安置等直接投入。本文通过实地调查和数据资料收集，对研究区2003—2007年的生态保护建设直接成本进行汇总，五年间三县用于生态保护建设的资金呈逐年增加趋势，共投入38296.6万元，年均投入7659.3万元，
表2 研究区生态系统服务功能价值汇总（10元·a）Table 2 The value of ecosystem services summary of the study area（104yuan·a-1）
表3 计入补偿范围的生态系统服务功能价值（104元·a-1）Table 3 Value of ecosystem services included in the scope of compensation（104yuan·a-1）
研究区生态保护建设间接成本是指发展权限损失，可通过对比研究区与相邻县市居民收入水平的差异来反映，估算公式为[15]：
V（发展权限损失）=（参照地区的城镇居民人均可支配收入-库区城镇居民人均可支配收入）×库区城镇居民人口+（参照地区的农民人均纯收入-库区农民人均纯收入）×库区农业人口 （4）
由于研究区三县的经济发展水平相对较低，故在本研究中选取辽宁省整体的经济发展水平作为参照标准，研究区社会经济数据见表4。
根据表4和公式（4），可计算出研究区的发展权限损失为23139.9万元。则基于研究区生态保护建设总成本的补偿金基数等于直接成本与间接成本之和，为30799.2万元。
2.2.4 基于供给方的补偿标准上下限
由上述的计算可知，水量分摊系数VtK 为0.3039，水质修正系数QtK 为 0.9852，基于研究区生态系统服务功能价值和生态保护建设总成本的补偿金基数分别为215968万元和30799.2万元，再根据公式（1），可以计算出基于供给方的补偿标准上下限，分别为64661.3万元和9221.4万元。
表4 研究区2006年社会经济基本情况数据Table 4 The data of basic situation of socio-economic in the study area (2006)
2.3 基于需求方的补偿标准
以 2006年为例，大伙房水库下游的引水城市沈阳、抚顺两市的年人均生活用水量分别为63.18 t、56.61 t。为了计算方便，在此初略取60 t作为两市的年人均生活用水量。按照三口之家计算，则每个家庭年均生活用水量为180 t。目前沈阳市的水价为1.9元·t-1，抚顺市采用的是阶梯水价，最低水价为1.35元·t-1。如果将水价每吨提高0.2元作为生态补偿金，则普通家庭每年增加水费 36元；如果每吨提高0.3元，则每年增加54元。根据辽宁省统计年鉴的数据，2006年沈阳、抚顺两市城市居民人均可支配收入分别为11651元、9305元，可以看出对于这样一个支出额的增加，绝大数家庭都是具有支付能力的。
前述可知，沈阳、抚顺两市在大伙房水库的年均引水量分别为1.0493亿m3、3.2695亿m3，共计4.3188亿m3。如果按照每m3补偿0.2元的价格计算，则两市每年需向上游水源保护区提供补偿金8637.6万元；如果按照每m3补偿0.3元，则补偿金数额变为12956.4万元。
2.4 补偿标准的确定
通过计算可知基于供给方的补偿标准上下限分别为64661.3万元和9221.4万元，基于需求方的补偿标准为8637.6万元（以每m3补偿0.2元计）和12956.4万元（以每m3补偿0.3元计）。考虑到大伙房水库上游地区为了保护汇水区生态环境安全所做出的贡献及下游地区的支付能力，对上述计算结果进行分析可以看出，将补偿金额定在10000万元是一个既能使水消费者承受得起，又能够使生态保护者体会到有所回报的补偿标准，可将其作为水库流域上下游进行生态补偿协商时确定补偿标准的依据。
3 结论与建议
3.1 结论
生态补偿标准是生态补偿机制的核心，但由于仅从某一角度对补偿标准进行核算，无法得到一个十分准确的定量描述，从而令补偿双方都能信服、满意，因此本文在总结前人研究成果的基础上，综合考虑供给方和需求方的利益，并以大伙房水库流域为例，探索建立了水库流域生态补偿标准测算体系。该体系建立了生态补偿标准计算模型，引入水量分摊系数 KVt和水质修正系数 KQt对流域上游水源涵养区的生态系统服务功能和生态保护建设总成本进行修正，从而确定基于供给方的补偿标准下限；再从需求方的支付能力与支付意愿考虑，计算基于下游地区意愿支付价格的补偿标准；最后在对补偿标准进行多角度核算的基础上，选择一个既能使水消费者承受得起，又能够使生态保护者体会到有所回报的补偿标准作为流域上下游协商确定补偿标准的依据。
3.2 建议
由于对补偿标准的计算是一项困难、复杂的工作，再加上时间和数据资料的限制，本研究仍存在以下几方面问题，有待今后进行更加深入、细致的探讨。
1）科学的制定补偿标准是确保生态补偿能够顺利实施的关键。本文对建立生态补偿标准测算体系进行了一些探索，尝试结合生态系统服务功能价值、生态保护建设总成本和下游地区支付意愿价格来确定补偿标准，但由于部分计算参数与实际情况存在差异，故对研究区生态系统服务功能价值的估算还有一些误差，对研究区生态保护建设总成本的估算可能存在统计的重复和遗漏，而对下游地区意愿支付价格的确定具有一定的主观性，因此，在今后的研究中还应通过将计算理论和方法的标准化，选取更加贴近研究区实际的参数，提高统计数据的精确性和完整性和加大公众参与力度来进一步完善补偿标准测算体系，提高补偿标准的精确性。
2）由于数据资料有限，本研究是从静态的角度出发确定补偿标准的，但生态补偿是一个长期的、连续的、动态的过程，对补偿过程的不同阶段使用同一个标准是不合理的，因此，在今后的研究中应更加注重对补偿全程进行跟踪，结合生态保护建设具体情况、补偿年限及补偿成效等多方面因素来制定动态的补偿标准。
3）在生态补偿中，下游对上游进行经济补偿，而上游则为下游提供充足优质的水源，但如果上游供水的水量或水质不达标，下游就有权对上游进行一定的惩罚。本研究通过引入水质修正系数初步解决了上面的问题，但为了进一步明确流域上下游的责任和义务，使补偿标准更加公平、合理，建议在今后的研究中考虑将污染赔偿的计算也纳入补偿标准测算体系，通过建立污染因子评价指标体系，对上下游交界断面水质进行严格的监测和评估，并以此作为测算上游对下游进行污染赔偿的依据。
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