于桥水库流域生态补偿标准核算

陈 卫，王 亚

（天津城建大学 地质与测绘学院，天津 300384）

地质与测绘

于桥水库流域生态补偿标准核算

陈 卫，王 亚

（天津城建大学 地质与测绘学院，天津 300384）

生态补偿标准核算是协商确定补偿金额时参照的依据，笔者首先从水源地上游供给方的角度，根据上游地区来水的水质、水量等特点以及在水资源保护方面的投入，建立天津市引滦入津上游水源地的受益区对上游地区生态保护建设总成本补偿计算模型；提出生态保护建设的直接成本及机会成本的计算方法，求出水源地上游生态保护建设的总成本；并利用水量分摊系数以及水质修正系数对求出的生态保护建设的总成本进行修正，计算得到下游地区基于供给方的补偿标准；然后从下游需求方的角度，比较分析流域下游补偿主体的支付能力和市场比较价格等因素，得出基于需求方的补偿标准；最后综合权衡，核定出既不会打击上游地区生态环境保护的积极性，又能够符合下游地区支付能力的补偿标准（69，089万元），为天津市和上游水源保护区进行协商确定补偿标准提供参考.

生态补偿；水土保持；面源污染；于桥水库

水源地生态补偿是指对水源地服务功能价值的补偿，水源地上游水土流失和面源污染治理急需建立一个科学、合理、可行的生态补偿标准核算体系.我国十八大会议已经明确提出要健全自然资源资产产权制度和用途管制制度，对生态保护做出更多政策性规定，并实行资源有偿使用制度和生态补偿制度，从而加强生态环境保护管理，建立健全的体制.生态补偿标准是协商确定补偿金额的依据，是生态补偿能否成功实施的前提和关键［1］.

本文以于桥水库为研究对象，基于水源地上游供给方的角度建立总成本补偿计算模型，通过修正得出下游地区的补偿标准，并从下游需求方的角度出发得出基于下游地区支付水平的补偿标准.通过综合权衡，得出最终上游水源保护区生态补偿标准.

1 研究区概况

于桥水库位于天津市蓟县城东州河出山口处，控制流域面积达 2，060，km2，主要入库河流有沙河、黎河、淋河.水库多年平均径流量5.06×108，m3，正常蓄水位 21.16，m（大沽高程），设计洪水位为25.62，m，校核洪水位 27.72，m，总库容 15.59亿m3，是以防洪和城市供水为主的大型年调节水库.于桥水库作为天津输水工程的调蓄水库，其主要作用是引滦入津，为天津市区提供饮用水来源.对于桥水库进行区域地质分析如下：地形地貌以山地、丘陵、平原和盆地为主，受流水剥蚀影响较大，流域内土壤类型主要为三种，按照方向顺序由北向南依次是棕壤、褐土和潮土.整个于桥水库流域如图1所示.

图1 于桥水库流域

1.1 滦河水系引水

于桥水库水源主要以上游的引滦来水为主，约占全年总水量的 80%，上游地区为农业生产区，植被覆盖率不高，土质不够致密，强降雨时水土流失较为严重.同时，农业生产中广泛施用化肥和农药，含氮含磷废物较多，对土地造成了较为严重的污染.当农业区进行灌溉或者遭遇强降雨时，地表径流会夹杂大量有机污染物进入滦河干流的潘家口水库，并沿着隧洞一路途经黎河，最终进入于桥水库，从而对于桥水库水质产生污染.

1.2 州河水系来水

于桥水库水质监测表明：沙河、黎河、淋河会携带大量的氮磷化合物进入于桥水库，氮和磷元素输入量分别占水库总输入量的 55.5%，和 82.6%.三条河流汇集地点为河北遵化市，水流过程中不但汇集了区内的农田和果林的有机物面源污染，还涉及到城市污水和三河流域内铁选矿、钢铁厂、化肥厂以及其他企业的点源污染［1］.

1.3 于桥水库周边污染

于桥水库的周边污染以面源为主，水库周边用地以农业用地为主，耕地和果园都需要大量使用含氮含磷化肥和农药，且于桥水库周边村民较为密集，总人口达到14万，沿岸生活用水的排放也对于桥水库造成污染.根据统计资料可知：水库周边由面源污染导致的总氮、总磷负荷量输入已占入库总氮、总磷负荷量约15%，和23%，.于桥水库已经处于中级富营养化阶段，水库中菹草的疯长也使水生态系统遭到严重破坏.于桥水库周边地区污染负荷分布如表1所示.

表1 于桥水库周边地区污染负荷分布

1.4 于桥水库内源性污染

于桥水库的监测数据 TN是指水体的含氮指数，TP是含磷指数.根据于桥水库总氮TN和总磷监测数据显示，水库TN浓度极值为20.3，mg·L-1，是湖泊轻度富营养化TN标准浓度的20.3倍；水库TP浓度极值为0.613，mg·L-1，是湖泊轻度富营养化TP标准浓度的 12.26倍.水库水质已经富营养化，水中藻类植物疯长之后大量死亡导致水质严重恶化，每年的 7月到9月之间，是于桥水库爆发水华现象的危险时期［2］.

2 生态补偿标准核算体系

2.1 基于供给方的补偿标准

作为水源地生态系统服务的供给者，上游地区为了保证下游地区充足的水量和良好的水质，在生态保护中投入了资金和劳动力，下游地区作为上游生态保护建设的受益者，应当与上游地区共同承担生态保护建设的成本.本文在核算上游生态保护建设总成本的基础上，通过考查水量分摊系数和水质补偿系数这两个修正因素，对于桥水库流域上下游应分摊的生态保护建设成本按照水量和水质分别进行分摊、修正，从而得到下游地区应承担的生态保护建设金额.因此，将上游地区生态保护建设总成本乘以相应的系数（水质修正系数、水量分摊系数）即可得到下游应提供的补偿金额［3］，如下式

式中：C为补偿标准，万元；KQ为水质修正系数；KD为水量分摊系数；V为上游地区生态保护建设总成本，万元.

2.1.1 生态保护建设总成本的确定

上游地区生态保护建设总成本包括直接投入成本和机会成本［4］.

（1）直接成本.研究区生态保护建设的直接成本主要指为上游地区为保护水源地水质和水量而实施的各项措施所直接投入的资金.根据收集的数据资料，于桥水库流域上游地区在近六年间用于生态保护建设的直接成本资金累计约为 120，000万元，年均投入资金成本约为20，000万元.

（2）机会成本.研究区生态保护建设的机会成本是指为保护水源地的生态功能，当地限制部分行业发展对保护区的人民造成的在发展权限方面的损失［4］.

对于机会成本的计算可以通过于桥水库流域研究区的人均可支配收入与相邻县（市）的人均可支配收入进行对比，根据估算出的研究区相对于邻县（市）的居民人均可支配收入的差异，以此为依据反映出由于水源地的保护造成的研究区发展权的限制所造成的经济损失［5］.可采用如下公式进行测算

式中：VS为发展权限的损失；C1为参照地区的城镇居民人均可支配收入；C2为研究区城镇居民人均可支配收入；P1为研究区城镇居民人口；N1为参照地区的农民人均纯收入；N2为研究区农民人均纯收入；P2为库区农业人口.

于桥水库流域上游研究区包括遵化市、兴隆县和迁西县，由于迁西县涉及流域的面积为 10.3，km2，而迁西县的总面积为 1，439，km2，涉及流域内的面积还不足迁西县总面积的 1%.因此，本文在计量上游地区发展权限的损失时，忽略发展权限的损失对迁西县的影响，只考虑遵化市和兴隆县.由于遵化市和兴隆县经济发展水平有一定的差距，并且研究区中遵化市涉及流域的面积比较大，因此研究区居民人均可支配收入取遵化市的数值.并选择下游唐山市作为参照地区，计算所用的社会经济数据见表2.

表2 研究区2013年人口收入情况统计表

根据表2中各地区的经济数据以及上述机会成本的计算公式，计算可得研究区发展机会成本为42，416万元.因此，流域上游研究区生态保护建设总成本等于直接成本与机会成本之和，即62，416万元.

2.1.2 水量分摊系数的确定

上游地区的总水量提供了整个流域上下游的生产用水、生活用水以及植被、湿地等生态用水.水量分摊系数就是指上游总水量中下游地区利用的份额所占的比例，即水量分摊系数KD的计算公式为

式中：KD为水量分摊系数；W总为上游地区的总水量，108，m3/a；W下为下游地区利用的上游地区水量，108，m3/a.

（1）下游地区利用的上游地区水量W下.由于天津市用水中的引滦水量全部是从于桥水库引出，因此天津市城市用水中的引滦水量就是水库下游地区利用上游地区的水量.下游地区利用上游地区的水量取2000—2014年间天津市供水总量中引滦供水量的均值，即W下=5.075×108，m3/a.

（2）上游地区总水量 W总.于桥水库流域上游地区水量的来源有本水系河流来水和引滦来水，本文取1993—2014年本流域多年天然平均径流量和引滦水量的多年平均值之和作为上游地区的总水量.根据计算可得流域上游地区总水量，即W总=8.648，4× 108，m3.

（3）水量分摊系数 KD.于桥水库上游地区总水量 W总=8.648，4×108，m3，下游地区利用上游地区的水量 W下=5.075×108，m3/a，则根据公式 KV=W下/ W总，据此计算得到水量分摊系数KV=0.586，8.

2.1.3 水质修正系数的确定

在水资源的利用过程中，水质的好坏直接影响下游水资源的使用效益，当上游提供的水质很好时，下游用水效益也越高，此时下游地区就应当为享用到的更为优质的水源付出回报.因此，应当在计算过程中引入水质修正系数KQ对下游基于水量分摊的生态补偿金额进行修正.计量水质修正系数时，首先应当根据所研究区域的具体生态环境现状，选择对研究区水质影响较大的污染物的浓度作为代表性指标［6-7］.本文选择于桥水库库区作为水源地上下游的交界面，如果于桥水库水源地对选择的某种污染物浓度的水质要求标准为 S（mg·L-1），那么上游地区为了保证下游地区的正常用水，就有责任确保进入下游地区的水中选定污染物的浓度不能高于S.

一般情况下，考虑水质修正系数时，会出现以下三种情况：①当交界断面的水质参数 Qt等于 S时，上游地区提供的水量能够保证下游地区的正常用水，此时，下游地区对上游地区的补偿就不需要考虑水质因素；②当交界断面的水质参数 Qt小于 S时，下游地区因为上游地区的生态保护建设享用到更为优质的水，此时，下游地区需为Qt小于S的情况下少排放的污染物的量进行补偿；③当交界断面的水质参数Qt大于S时，上游地区提供的水质达不到下游地区的用水标准，此时，上游地区需要为 Qt大于 S 情况下多排放的污染物的量对下游的损失进行赔偿.

假设某污染物高（低）于标准的排放量为 P，上游地区年削减单位重量该污染物排放量所需的投资为 M，则上游地区向下游地区提供优于标准水质的水量时应获得的补偿为 PM（万元），反之，上游地区提供的水量达不到下游要求的水质标准时，则应向下游地区付出相应的赔偿［8］.根据以上分析，水质修正系数的计算公式为

式中：KQ为水质修正系数；PM为削减全部某污染物高（低）于标准的排放量的投资，万元；V为上游地区生态保护建设总成本，万元；KD为水量分摊系数.

在本研究中，水库基准断面为于桥水库库前果河桥断面.根据监测数据显示，于桥水库总氮的年均浓度已达湖泊富营养化标准限制的 15.6倍，如果在对水源地的评价中选取总氮为水评价指标，可推出于桥水库的水质为劣 V类，远远超过饮用水水源地修正系数KQ，可得除氮总成本为PM=37，085万元.再加上流域上游研究区生态保护建设总成本等于直接成本与间接成本之和，即V=62，416万元.

将以上得到的数据带入公式 KQ=1+（PM/KVV），计算出水质修正系数KQ约为2.013.也就是说，当上游提供的水质完全满足总氮的Ⅲ类水质标准时，水质修正系数 KQ能够取到最大值2.013；当上游提供的水中总氮浓度在 1.0～6.6，mg/L之间，即水质有所提高，但尚未达到Ⅲ类水体标准时，水质修正系数取值范围在1～2.013之间.

2.1.4 基于供给方的补偿标准的确定

根据上述计算公式可知，水量分摊系数 KV取0.586，8，生态保护建设总成本V为62，416万元.当水质补偿系数为 KQ=1时，根据公式 1，求得基于供给方时，下游地区分摊的流域上游的补偿金额 C为36，625万元；当水质补偿系数为KQ=2.013时，根据公式 1，求得基于供给方时，下游地区分摊的流域上游的补偿金额C为73，727万元.

综上所述，根据上游地区保护水质进行的投资成本不同，上游地区向下游地区提供的水中总氮的浓度在 1.0～6.44，mg/L之间，对应的下游地区分摊的补偿金数额在36，625～73，727万元之间.

2.2 基于需求方的补偿标准

一般情况下，流域下游的居民愿意支付更高的价格去购买水资源主要有两个方面的原因：为了获得更加优质的水或者是为了获得稳定的水源供给.为了这两个目的，流域下游的居民往往会愿意支付比目前更高的价格，居民愿意提供的价格与当前水资源的价格之差，就是下游地区居民的意愿支付价格.将得到的意愿支付价格与下游地区使用上游地区的水量相乘得到下游地区愿意支付的金额，将这个金额作为基于需求方的补偿标准［9-11］.

2.2.1 市场比较法支付价格

2014年底，天津市正式接受南水北调中线工程的供水，国家发改委明确规定了水价的计价原则.天津市使用南水北调中线一期主体工程 1，m3水需要向国家缴纳 2.16元，而此前天津市引滦入津原水价格为0.35元/m3.这样按照南水北调中线一期主体工程供水水价 2.16元，天津市最多承担 1.81元/ m3原水价格上调用于改善引滦水质.

2.2.2 支付能力价格

2010年8月，天津市发改委在依据《价格法》等有关规定的基础上，结合天津市的实际情况，经过多方协商，最后确定天津市大多数用户的最大支付能力价格为 1.27元.相对于不断增加的收入，未来用水费用的增加明显低于收入增加的速度.因此对于收入水平较高且快速增长的天津市而言，绝大多数家庭对于补偿金的增加都是具有支付能力的.

2.2.3 基于需求方的补偿标准的确定

依据上述天津市水价调整方案的顺利进行以及天津市大多数用户愿意支付的水费，本文将 1.81元作为天津市居民意愿支付价格的上限，将 1.27元作为天津市居民意愿支付价格的下限.将两项价格参数代入公式（1）可得：天津市每年愿意向于桥水库水源地上游地区支付的补偿金为 64，452万元；天津市每年愿意向于桥水库水源地的上游保护区提供补偿金 91，858万元.因此，天津市愿意并且能够向上游地区提供的补偿金额度为64，452～91，858万元.

2.3 补偿标准结果讨论

通过以上计算可知，基于流域上游水源供给方而言，下游地区的天津市需要向上游提供的补偿标准在 36，625～73，727万元，由于生态保护建设总成本中的间接成本所求得的就是机会成本，而机会成本取上限具有最大的利益驱动效果.因此，基于供给方求得的补偿标准可取上限 73，727万元；基于下游天津市的支付能力及支付意愿而言，天津市愿意并且能够支付的标准为 64，452～91，858万元，按照意愿支付法求得的需求方愿意向上游地区提供的补偿标准取下限具有最小的通过阻力.根据以上两组数据，综合考虑于桥水库流域上游地区为保护于桥水库水源地所投入的贡献以及下游天津市的补偿能力，假如将下游地区对上游地区的补偿标准金额定在 64，452～73，727万元，那么，这个数据既可以很大程度上满足上游地区生态保护建设的投入，让保护者感觉到足够回报，不会打消上游生态保护者保护环境的积极性，又不会超出下游地区的支付能力.

经过上述研究，在确定于桥水库水源地补偿标准时，可以将 64，452～73，727万元范围内的均值69，089万元作为流域下游的天津市和上游地区协商时生态补偿标准的确定依据.

3 结 论

确定补偿标准不但需要考虑上游生态保护区的积极性，更需要结合下游地区的支付能力.生态保护建设总成本中的间接成本所求得的就是机会成本，可作为补偿标准的上限，下限则以下游民众的支付能力为准.

本文以天津市引滦入津上游水源地于桥水库为例，在于桥水库流域的生态保护现状基础上，分析并结合已有的生态补偿标准的计算方法；然后分别站在水源地上游水资源供给方和下游水资源需求方的角度，综合分析流域上游生态保护建设与面源治理成本以及流域下游补偿主体的支付能力等方面的因素；最后确定补偿标准.主要结论如下：①基于流域上游水源供给方，下游地区的天津市需要向上游提供的补偿标准在 36，625～73，727万元；②基于水库下游需求方，天津市有意愿并且有能力向上游地区提供的补偿金额度为 64，452～91，858万元；③确定于桥水库水源地生态补偿标准，取 64，452～73，727万元范围内的均值69，089万元作为流域下游的天津市和上游地区协商时的参考依据，对于双方是合理可接受的，具有较好的激励效果和较小的执行阻力.

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Calculation of Ecological Compensation Standard for Yuqiao Reservoir Basin

CHEN Wei，WANG Ya
（School of Geology and Geomatics，TCU，Tianjin 300384，China）

The calculation of ecological compensation standard is the reference basis，while compensations arise.This study takes Yuqiao reservoir as an example.Firstly，based on water sources upstream as the supply side，from water quality and quantity as well as investment in conservation of water resources，our study establishes total cost of ecological compensation calculation model with direct cost and opportunity cost calculation method by using water quantity sharing factor and water quality correction factor，the standard of compensation in downstream areas is calculated.Then standing on the downstream demand-side perspective，the model calculates ecological compensation standard from the ability of the main project to pay and the market price to pay.Finally，a best choice is made as the basis for standard setting，which can not only be afforded by water consumers，but also makes the ecological protectors feel rewarded from their ecological protection.The calculation （690.89 million yuan）is a basis for consultations to determine the compensation standards between Tianjin and upstream water source protection zones.

ecological compensation；soil and water conservation；non-point source pollution；Yuqiao reservoir

TV213：X171.4

A

2095-719X（2016）03-0195-05

2015-05-06；

2015-06-01

陈 卫（1970—），男，天津人，天津城建大学教授.