构建与水环境承载力相适应的流域生态补偿机制

陈自娟 施本植

内容提要：水是流域最基本的特征及构成要素，水的问题已经成为社会经济可持续发展的重要制约因素，水环境承载力是所有水问题最直观的表现和最便捷的量化方式，也是评判流域社会经济与水环境系统是否协调最重要的标志。构建流域生态补偿的科学机制，目的就是要通过有效调节流域内利益主体间的经济关系，确保流域社会经济发展与水环境承载力进而与整个资源环境承载力相协调，真正实现流域经济社会的可持续发展。实践表明，水环境承载力与流域生态补偿及社会经济发展之间存在着内在的有机联系，应当以水环境承载力为核心和依据，科学认识和把握水生态系统的服务功能特性，进一步建立和完善流域生态补偿机制，以确保流域社会经济持续健康发展。

目前，我国正在自然保护区、重要生态功能区、海洋资源开发和流域水环境保护四大领域分类探索和建立生态补偿机制。针对流域生态补偿问题，国家不仅制定了 《水污染防治行动计划》，还专门出台了 《水十条》。在国家制定出台的 《关于健全生态保护补偿机制的意见》中，也特别强调了对水流域等重要区域生态保护补偿实行全覆盖的重要性。2016年全国 “两会”期间，政协委员对水环境保护提出了许多建议，要求进一步建立和完善水环境保护的生态补偿机制，加大资金投入力度。通过加强流域生态补偿来化解区域经济社会与生态环境的矛盾，有效提高水污染治理成效，最大程度地实现社会公平。可以说，进一步探索和完善流域生态补偿机制，已成为全社会的共识。

多年来，我国对流域生态补偿机制的实践和探索不断加快，也取得了显著的成效，但由于流域生态补偿机制尚未完善，普遍存在补偿依据不清晰、量化考评不明确、主体权责不清、补偿方式单一等问题，一定程度上影响了参与方的积极性，削弱了生态补偿的实效。流域最基本的特征及构成要素是水，水又是生命之源，水生态系统是人类赖以生存和发展的前提和基础。基于此，本文尝试从水环境承载力的新视角，在揭示水环境承载力与流域生态补偿关系及水生态系统服务功能特性的基础上，构建流域生态补偿新的分析框架，并提出流域生态补偿的运作模式。

一 水环境承载力及其评价体系

（一）水环境承载力研究进展

“水环境”通常是指自然界中水的形成、分布和转化所处空间的环境，包含水资源的数量、质量，以及水生生物与水资源的相互作用，是生态环境的基本构成要素之一，也是社会经济系统存在和发展的基本因素。具体来讲，是围绕人类生产生活的空间以及可影响人类生产生活发展的水体，以及与水体密切相关的各种自然因素和社会因素的综合体。①吴吉春、张景等：《水环境化学》，中国水利水电出版社2009年版。“承载力”一词最早来源于生态学领域，主要指某一特定环境条件下生存空间、阳光、营养物质等生态因子的系统组合，以及某种个体存在数量的最高限值。②Park，Burgess，An Introduction to the Science of Sociology，Chicogo：The University of Chicago Press，1921.

水环境承载力是将承载力概念与水环境领域两者结合，本质上显示的是水环境对地区的综合承载水平。水环境承载力概念自20世纪90年代正式提出以来，已被广泛应用于环境规划管理、生态经济、可持续发展等领域。从国外研究成果来看，主要是基于生态学的角度，集中对海湾、流域、湖泊等水体进行探讨，如北美湖泊协会对湖泊承载力概念的研究；美国URS公司对佛罗里达州流域生态系统的调查，并研究了其生态承载力；美国环保中介对若干湖泊环境承载力进行了研究，并提出了保护和改善湖泊水质及周围生态环境的对策建议。也有部分学者从水资源的消耗承载限度、环境经济学中利益最大化与评估方法、城市供水发展规划与管理以及全球经济社会可持续发展等视角对水环境承载力进行了研究。从国内研究成果来看，研究范围比较广，对区域、流域以及具体河流与湖泊的水环境承载力都进行过探讨。学术界对水环境承载力的研究主要集中在概念界定、特征分析、影响因素和评价指标体系等方面。

（二）水环境承载力的定义

水环境承载力的定义分为狭义和广义两种，狭义的环境承载力主要指水环境容量，体现为水体的纳污能力；广义的水环境承载力内容比较丰富，说法也不统一，但基本上都包含了水体的纳污能力和水环境系统对人类生产生活的支撑能力。具体如表1—1所示。我们认为，水环境承载力确是衡量社会经济发展与水环境协调程度的指标①崔凤军：《城市水环境承载力及其实证研究》，《自然资源学报》1998年第1期；郭怀成、徐云麟、洪志明等：《我国新经济开发区水环境规划研究》，《环境科学发展》1994年第6期。，这一指标包含了两方面的属性：一方面是自然属性，即对区域内污染物排放的最大容纳限度和水资源需求量的满足程度，包含水质和水量两方面；另一方面是它的社会属性，即对流域范围内社会经济可持续发展所能提供的最大支撑能力，最突出的是所能承受的区域发展中的人口规模、产业发展规模及其比例与布局等。

随着研究和实践的不断深入，关于水环境承载力的内涵也在不断扩展和丰富，主要包含了三方面内容：一是要满足一定的环境质量标准；二是相应的污染物容量；三是可支撑的社会可持续发展规模。前两项是水体自我维持、自我调节能力和纳污能力，这是水环境承载力的支撑部分；第三点是在前两项条件具备的前提支撑下，水体保护改善的一个实现目标，这是水环境承载力的压力部分。

表1—1 不同学者对水环境承载力的定义

续表

① 曾维华、程声通：《流域水环境集成规划刍议》，《水利学报》1997年第10期。

（三）水环境承载力的主要特征

水环境承载力和水环境容量、水资源承载力三者之间既有联系、又有区别。水环境容量用区域水体的自然标尺来衡量水环境与人类社会活动的关系，其侧重点是水体对污水及污染物的接纳能力，是一个自然属性的概念，可以进行直接的测量。水资源承载力是用经济规模、人口规模等作为标尺来衡量水资源的最大支撑能力，虽然是一个社会属性的概念，但其内涵比水环境承载力概念较狭窄，水环境承载力的内涵比水环境容量、水资源承载力更为广泛和丰富，不仅包含了水体对污染物的接纳能力、水资源本身的承载能力，还包括以水为核心的、相互联系的生态系统的承载能力，包括对人类社会经济活动对资源开发利用的承受能力以及对水生态系统变化的容忍程度等。

由此可见，水环境容量和水资源承载力以自然水环境为基础，与科技进步、环境监测管理结合更为紧密，间接反映水环境与社会经济发展的关系，但水环境承载力可直接表示社会经济发展的目标，对社会经济发展具有直接指导意义。因此，以水环境承载力为视角，更能全面系统、科学客观地分析研究流域生态环境与经济社会发展之间的内在联系。

从水环境承载力的内涵和外延归纳出其特性主要有：客观性、主观性、时空性、可持续性、可更新性和可调控性等，具体内容如表1—2所示。

表1—2 水环境承载力的主要特征

（四）水环境承载力评价体系

水环境承载力是一个复杂的综合体，对其评价就是对特定地区面临的水环境问题进行的一种系统分析。对水环境承载力强弱开展评价，可直接反映流域综合发展的速度和规模，可作为协调区域经济、社会、环境可持续发展的重要依据，也可为解决区域水环境现实问题提供解决方案。水环境承载力的评价方法主要有四种：指标体系综合评价法、多目标最优化和单目标最优化方法、系统动力学法，以及模拟技术与优化技术混用的系统分析法。其中，指标体系综合评价法是最常用的方法，它可以通过设置一系列指标来衡量水环境承载力。构建水环境承载力评价体系，首先要对评价的范围和对象进行确定，在评价范围划定后对流域环境现状进行调查，识别环境影响因素并筛选评价因子，利用量化模型进行分析，根据流域环境标准要求做出评价。详细步骤如图1—1所示。

图1—1 水环境承载力评价流程

1.水环境承载力的影响因素

影响水环境承载力的因素复杂多样，归纳起来，可分为自然因素和社会因素两大类。

（1）自然因素。包括流域水资源总量、质量以及开发利用程度，水体自净能力，水体受污染程度，水生态系统的健康程度及水生生物多样性保护程度，流域的自然地理条件等。自然地理条件决定了流域的水文地质条件、降雨和对水资源的涵养能力，以及整个生态系统内的水循环过程。

（2）社会因素。包括社会经济发展程度、社会消费结构与水平、水环境质量标准要求、科技水平和政策法规等。政策法规及条例越完善和严格，对水环境承载力的改善作用就越大。

2.水环境承载力指标评价

指标评价法，就是通过设置水资源条件、开发利用状况、供需关系及水质状况等一系列指标来衡量水环境承载力。建立评价指标有助于进一步规范水环境承载力评价方法与评价手段，以评级或评分的方式，更加直观明确地呈现评价结果。具体内容如图1—2所示。

水环境承载力评价指标的筛选，既要考虑指标数据获取和处理难度，也要符合研究对象实际。应尽量遵循以下几个基本原则：①客观性：明确具体的指标概念，能真实客观反映水环境系统内部结构关系，能较好度量水环境承载力和流域复合系统发展程度。②层次性：水环境承载系统包含了多个分系统，如同树形的分层图状，因此指标体系也应该是分层构成的。③动态性：适时反映指标表征系统的变化趋势，使评价模型能适应水环境承载力在时间和空间上的动态需要。④可操作性：充分考虑资料数据来源是否准确、内容是否真实；同时应避免指标间交叉重复，保持相对独立性。⑤完整性：尽可能选择综合性强、覆盖面广、突出关键特征和重点内容的相关指标。

图1—2 水环境承载力指标体系

3.水环境承载力关键因素的量化分析

指标体系综合评价法，靠专家打分对水环境承载力进行量化分析，但这种方法并不十分科学；因此，有必要对影响水环境承载力大小的关键因素水质水量和人口与经济规模做进一步的量化分析，具体内容如下。

（1）水质水量二维矢量模型。在水环境系统结构特征与功能不发生质变的前提下，水环境系统承载人口与社会经济发展的能力，包括水环境供给水资源的能力和水环境可净化或消纳污染物的能力 （水环境容量）。对水环境承载力进行量化 （表征），就需要进一步分析发展变量与限制变量之间的关系。把发展变量作为人类活动与经济开发活动作用的一种客观度量，表明环境状况对人类活动的正向作用；限制变量作为环境约束条件的一种主观度量，是环境状况对人类活动的反向作用 （这里的环境约束条件是泛指大气、水体、土地等环境质量状况和自然资源供给条件、居住与交通条件等因素）。将发展变量与限制变量二者所有因素集合构成一个变量集，其中的元素称为发展因子或限制因子，通过量化后，构成空间矢量。

区域发展因子是研究区域内社会经济发展 （生活活动与经济开发活动）对环境作用的强度，具体以各种资源利用量与向环境排放的各种污染物量来表示，其发展变量的全体构成发展变量集，集合中的元素称为发展因子。这些发展因子可表示为n维空间的矢量。

限制因子是水环境条件的一种表示，是环境状况对人类活动限制作用的表现。与发展变量一样，限制变量的全体构成限制变量集，集合中的元素称为限制因子。限制因子同样以n维空间的矢量描述。

由此可见，水环境承载力即在不突破限制因子阈值的前提下，发展变量的阈值，同样可以表示成n维空间的矢量。

因此，某一区域的开发强度和资源环境的协调程度可以用水环境承载力利用强度来表征。

为了更直观明了地表述水环境承载力，本文在水环境承载力利用强度的基础上，提出了水环境承载力综合指数 （C）的数学表达式。

由此可见，当0≤C≤1时，区域开发强度没有超过水环境承载力，而且C越小，区域越有开发潜力；当C＞1时，表明区域开发强度超过水环境承载力。

（2）人口与经济规模。在水环境系统结构特征与功能不发生质变的前提条件下，水环境系统所能承载的人口规模与经济规模阈值。确定这一函数关系是分析环境承载力的关键所在。发展因子是区域内社会经济发展的度量，因此，每一个发展因子可以用人口与各行业产值函数表示。

式中，O，Pi分别为研究区域人口数与该区域某行业产值。由此，环境承载力一方面可表示成研究区域生态环境所能承受的发展因子阈值矢量。

另一方面，还可表示成某种产业结构下，区域环境所能承载的人口数与各产业总产值的阈值，即

水质水量表征的是水环境供给水资源的能力和消纳污染物的能力，而人口和经济规模表达的是水资源的利用强度和水污染的排放负荷。由于供给和需求两方面决定水环境对人类活动的承载能力，应在水环境供给水资源的能力和消纳污染物的能力的约束下，在一定的水资源利用强度和水污染的排放负荷下，求解水环境所能承载人口和经济规模阈值 （或适度的人口与经济规模），如式 （1—8）所示。

二 水环境承载力与流域社会经济发展的关系

水环境承载力是判断社会经济与水环境系统是否协调的重要尺度，是水环境系统与外界物质输出输入、能量交换、信息反馈能力和自我调节能力的具体表现，是流域经济社会持续发展过程中各种承载力的前提和基础，其数值大小也就成为决定可持续发展速度、规模和质量最重要的因素。

水环境承载力与流域社会经济发展是一对矛盾的综合体。从水环境承载力的内涵和外延来看，流域社会经济发展对水环境造成的破坏大于水环境自我修复能力，社会经济发展的规模、速度和质量等就会受到限制，水环境势必成为社会经济发展的瓶颈和 “短板”；如果人类有意识地利用先进的科学技术并投入更多资金，通过加强水环境管理能力，加强水资源环境保护，将流域社会经济发展对水资源的需求控制在水环境承载力阈值内，宽裕的水环境承载力将对社会经济发展起到积极的促进作用。具体关系如图1—3所示。

图1—3 水环境承载力与经济社会发展关系图

水环境承载力与流域经济社会发展之间存在着有机的联系和复杂的作用机理。总体而言，经济社会发展水平与水环境承载力之间并不是简单的线性关系，也不是此消彼长的动态关系。

水资源是流域社会经济存在和发展最重要的资源环境要素之一，水资源水量丰富、水质良好必然可以为人口发展提供更多的用水支撑和纳污能力，可见，水环境承载力的大小决定了城市发展的规模、人口的多少。通过流域内水资源供应量 （Q）和流域内居民平均用水量 （L）可计算出基于环境承载力的流域适度人口规模M＝Q／L；另外，在流域水环境容量计算基础上可以求得基于湖泊水质的适度人口规模：Min（ICOD／TCOD，…，ITN／TTN），其中I为某项水污染物生活部分的环境容量，T为某项水污染物人均排放量 （已剔除了削减部分的污染），从考虑的污染物比值中取最小值就是流域水环境容量约束下的适度人口规模。

人类经济社会活动的增加，对水环境的压力会增大，但水环境也会自我调节，社会也会根据环境调节状况做出积极响应，这样就能够在良性互动作用联系中维持水环境系统的健康状态。一方面，流域社会经济发展，表现为城市规模不断扩大、流域人口不断增加、各产业不断发展等方面，随着流域社会经济发展，势必对水资源总量、质量及构成的需求也随之发生改变。在一般情况下，随着流域人口数量的增加、城市规模的扩大、生活方式和产业结构的变化，流域内污染物排放总量也会呈现持续增加的态势。社会经济发展对水体水质的影响主要表现在水体中各项污染物浓度增大的变化趋势。Mann－Kendall是一种广泛应用于水文、气象资料的趋势分析的非参数统计检验法，其优点是不受少数异常值干扰，也不需要样本遵从一定的分布，适合顺序变量。根据Mann－Kendall法对水质与流域人口、人均GDP等因素的相关性分析说明，流域社会经济的快速发展的确会带来各种水环境问题，包括导致流域水环境状况恶化、水质下降等。但另一方面，随着社会经济的不断发展，创造出的污染治理的先进技术也会增多，相应的政策措施也会不断完善，用于污染治理的投入也会比以前大增多，总之，污染物处理能力也会持续增强，并对减缓水环境污染起到积极作用。因此，污染物最终入湖量并不一定会因为排放量的增加而增加。

三 以水环境承载力为依据构建流域生态补偿机制

（一）水环境承载力是构建流域生态补偿机制的核心

水是流域最基本的特征及构成要素，是生命之源、发展之基。流域生态补偿的最终目的，归根到底是要实现以人为本的包容式社会经济发展。流域生态补偿体现以人为本，就是要围绕作为生命之源的水展开，以水环境承载力为核心，通过源头调节，不断放大二者相协调的部分、缩小二者不和谐的内容。纵观以往流域生态补偿的实践表明，流域生态补偿只有真正将人作为解决环境问题的关键要素进行考虑，以水环境承载力为抓手，围绕作为流域最基本特征和构成要素的水环境承载力展开，才能突破长期以来流域生态补偿实践中 “头痛治头、脚痛治脚”的困局，真正构建起科学的流域生态补偿机制。

从我国的现实状况看，如今水资源不仅是社会经济发展最重要的基础性资源，也是供给日趋紧张的稀缺性资源。一方面，随着社会经济的快速发展和人口规模数量的不断扩大，对水资源量的需求越来越大；另一方面，随着工业化和城镇化进程的加快，生产生活排污等对水环境的污染加剧，造成人均可利用的水资源日益减少。水的问题已经成为经济社会可持续发展的重要制约因素。水环境承载力已成为我国各流域资源环境承载力最核心的组成部分，也是各流域经济社会发展、空间规划发展的科学依据，更是评判社会经济与水环境系统是否协调的重要指标之一。因此，必须切实以水环境承载力为核心构建流域生态补偿机制，首先，要采取有效措施减轻水生态系统压力；其次，要千方百计提升水生态系统的支持力；最后，通过提高水环境承载力与流域社会经济发展的协调度，真正实现可持续发展。

（二）水环境承载力影响流域生态补偿的主客体关系

科学确定流域生态补偿的主客体，确定生态系统受损的状况及受益者和受损者权责，是搞好流域生态补偿的重要前提。流域生态补偿作为一种促进流域生态保护和水污染外部成本内部化的经济政策工具，其根本目的就是通过调节利益主体间的经济关系，最终实现对生态环境的有效保护，使流域社会经济发展对水环境需求不超出其阈值。实践证明，由于流域生态补偿的外部环境复杂、影响因素众多，往往难以科学判别流域生态补偿的客体状况，也不易确定流域生态补偿的主体责任。水环境承载力有相对确定的内涵和外延，具有可控性，还易于量化比较，与之相关的利益主体也比较明确，通过比较水环境承载力现状值与基期值，分析水环境承载力的相关利益主体，可以较为便捷地确定流域生态补偿的责任主体。当水环境承载力现状值优于基期值时，证明相关利益主体付出了更多的劳动对生态环境进行了改造，或者放弃了某些以环境为代价的发展机会换来了生态环境的良性发展，这部分人就是生态补偿的客体，流域范围内所有人都是受益者，也就是流域生态补偿的主体。总之，以水环境承载力的大小和改善程度作为流域补偿的依据，以水环境承载力的相关利益主体作为流域补偿的责任主体，具有较强的可操作性。

（三）水环境承载力决定流域生态补偿范围

水环境承载力具有时空性，是某时期一定区域内水生态系统的承载能力。因此，基于某区域内的水环境承载力，也就确定了开展流域生态补偿的区域范围，再通过计算各子流域水环境承载力大小及变化趋势，便可确定受影响程度与范围，从而确认合理的补偿关系。比如，影响水环境承载力的因素及评价主要分为资源支撑、社会经济压力和环境质量约束三个方面，这三个方面又包含了许多具体指标，这些指标可以改变水环境承载力的各分项承载指数，从而达到影响综合环境承载力指数的目的。在确定了弱项指数后，可通过流域生态补偿的手段对弱项指数包含的关键指标进行调节，这种调节实际上就是在确定流域生态补偿需要在哪些方面对哪些对象发挥作用，以及作用的大小、作用的程度及标准。如果影响综合环境承载力指数大小的主要原因是水环境质量约束，则可以对水环境质量包含的关键指标进行针对性的流域生态补偿，这种情况下开展的生态补偿具有很强的针对性，一是补偿的范围、对象明确；二是补偿要达到的效果显著。

（四）水环境承载力是构建流域生态补偿标准的重要基础

在流域生态补偿实践中，确定补偿标准是个难题，目前生态补偿标准的各种方法都有自己的优缺点和特定的适用范围。其中，生态服务价值法和意愿评估法随意性较大，且缺乏统一的科学标准，因此，只能作为生态补偿标准核算的上下限计算办法，具有一定的参考性。其他六种方法生态保护投入或成本法、恢复成本法、断面水质目标考核法、水质超标通量法、水资源市场价格法、社会经济效应法等操作比较简单，量化比较容易，有一定科学性，但多偏重于某一方面，不能满足水生态系统内部的复杂性要求。而通过对水环境承载力的评价，在实践调研的基础上甄别主要影响因子，这些影响因子包含社会、经济、环境各方面要素，运用数量模型对影响因子做定性定量分析，确定其对水环境承载力大小的影响程度及方式。在此基础上，量化生态补偿作用于这些主要因子时，提高其正效应、缩小其负效应所投入的成本，或改变的正、负效应量的货币化，就是流域生态补偿的标准。当然，成本的计算和货币化的手段需要充分借鉴和综合运用这六种方法，而最终补偿标准的确定还需考虑生态补偿市场双方的谈判能力。

（五）水环境承载力是流域生态补偿实现途径和方式的重要依据

水环境是人类生存和社会发展不可或缺的资源要素，如果水环境能被看作是一种商品，那么，作为水环境表现的水环境承载力也可被看作是一种商品，它提供的是水环境对人类社会经济发展的容忍度或者说是一种资源要素弹性。这种容忍度和资源要素弹性同水环境一样属于公共物品，具有很强的外部性，这就决定了我们在开展流域生态补偿时，必须从公共物品和外部性的特点出发，选择有效的补偿方式和途径。众所周知，科斯定理和庇古税是解决流域生态环境外部性的两种主要手段，前者强调市场作用后者强调政府作用。在流域生态补偿中，政府主导模式和市场主导模式各有优缺点，前者主要适用于范围广、规模大、相关利益主体分散、产权界定困难的全域性大型流域生态补偿；后者更适合流域面积较小、经济较发达、市场基础好、相关利益主体清楚的小流域生态补偿。在具体操作中，由于流域生态环境、社会经济和补偿工作的复杂性、长期性，如果只强调某一方面，就会造成 “政府失灵”或者 “市场失灵”。可见，协调好政府与市场的关系是提高流域生态资源配置效率的核心问题，公共物品的特性决定了围绕水环境承载力进行的生态补偿，不能单纯靠市场力量或政府作用，而必须充分发挥二者的积极作用，建立一种既包含了政府作用和市场作用的 “准市场化模式”。具体来说，构建以政府为委托人，流域生态服务产品为委托代理的产品，准市场中的各交易主体为代理人，进而在政府和市场间形成 “委托—代理”关系的准市场化流域生态补偿模式，是有效实施流域生态补偿的现实需求。只有在坚持政府主导的同时，充分发挥市场机制的作用；政府主要负责决策、管理和执法，具体的作业、生产和操作应由市场来完成。同时，根据科斯定理对水生态产权进行明确界定，主要是明确水资源和水环境排污权归属问题，才能明确确定流域生态补偿的主体和客体，进而根据主客体的特点和需求，选择流域生态补偿有效的途径和方式。