影子价格分析方法在旱区生态供水效益量化与价值评估中的应用研究

郭向东

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

生态供水是保证区域生态系统良好发展、人们在水资源开发时保证区域生态系统平衡所需要的水量[1]。生态供水是当前将生态系统与水资源进行内在联系的重要基础和条件[2]。近些年来，对于生态供水研究也逐步成为热点[3- 5]，但是这些研究大都针对生态供水量进行，而当前水资源矛盾日益紧张，水资源效益和价值评估也逐步得到社会群众的广泛关注，特别是对供水部门而言，如何量化生态供水效益并对其价值进行定量评估，对于其水资源优化配置和利用具有重要的价值[6- 7]。有学者采用不同方法对区域生态供水效益进行量化[8- 9]，但是对于旱区生态供水效益量化的研究还较少，为此本文结合影子价格分析方法，通过建立生态供水能值分析表，量化生态供水的相应分摊系数，对旱区生态供水效益与价值进行定量评估。研究成果对于旱区生态供水效益分析具有重要的参考价值。

1 影子价格分析方法

影子价格分析方法首先通过计算各种资源的能量值，并进行相应的转换分析，得到各资源的能量值分析结果，计算方程为：

E=τB

(1)

式中，E—能值；τ—能值转换效率；B—能量或者货币物质所代表的价格。

在能量值分析的基础上，计算各种资源的效益分摊系数，其计算方程为：

(2)

式中，ε—生态供水的效益分摊系数；E1W—生态供水的能量总值；E1T—生态供水能值总的投入值。在生态供水效益分摊系数确定的基础上，计算生态供水效益，这里的生态供水效益就转换成能量值，计算方程为：

S=εE1Y

(3)

式中，S—生态供水总效益值；E1y—生态供水能量总产出；在生态供水总效益计算的基础上，结合能量/货币转换率来实现生态供水效益的价值计算，计算方程为：

(4)

式中，M—生态供水以货币形式表现的总效益，万元；Ep—能量/货币转换率。

对于生态供水价值计算主要从生物多样性、调蓄水分、净化环境、气候调节、污水处理以及生态环境方面出发，进行其生态供水价值的量化，其中对项目生态供水价值计算的方程为：

EM生物多样性=τ物种×N×R

(5)

EM水分调节=W×τ水体

(6)

EM净化=EM1-EM2=M1τ1-M2τ2

(7)

EM气候调节=E×τ蒸汽

(8)

EM污水=(τ污染后-τ污染前)×W污水

(9)

式中，EM生物多样性、EM水分调节、EM净化、EM气候调节、EM污水—生态供水价值的量化值；τ物种、τ水体、τ1、τ2、τ蒸汽、τ污染前、τ污染后—各项的能值转化率，%；N—区域生物物种的个数，个；R—生物占比的比例，%；W—区域年蓄水量，104m3；M1、M2—断面上下游的污染物含量，mg/L；E—蒸发能，sej；W污水—污水量，104m3。

2 实例应用

2.1 实例概况

以辽宁某输水工程为研究实例，该输水工程日供水量为30000m3/d，主要供水用途为生活和农业用水，二项占比为80%，近些年来，随着生态保护措施力度的加大，为加强旱区生态系统保护力度，供水工程向辽宁西部旱区的生态供水量逐年增加，从2016年开始，输水工程生态供水比例已经增加到25%，生活、农业用水效益量化和价值评估都有相应的标准，供水效益量化计算较为方便，但在生态供水上还没有较好的效益量化和价值评估标准。结合影子价格分析方法，对该输水工程生态供水的效益和价值进行量化评估。

2.2 各资源能值流量指标的确定

结合区域水资源公报、社会经济统计数据对各资源能量值流量指标多年均值进行确定，确定结果见表1。

由表1中可看出，区域生态系统主要分为3类，第一类是可以更新的资源，主要为各种能源变化，第二类为不可更新的资源类型，第三类主要为区域生态农林业产品的总能值产出项。通过能量转换方式，得到各种能源年平均能值转换结果，从各指标能值转换结果可以看出，研究区域不可更新的资源占系统总能值输出的比例较高，平均值可以达到65%，生态供水的综合效益较低，生态环境压力较大，需要对区域生态供水的主要产业结构及资源进行有效优化，提高区域生态供水的水资源综合利用的效率值。

2.3 区域生态系统能值评估指标计算

在区域生态供水系统指标确定的基础上，对各能值指标进行评估计算，区域各年份能值评估计算结果见表2。

表1 区域2010—2018年能值流量指标均值确定结果

注：数据来源于区域水资源公报、统计年鉴以及社会经济发展公报

从表2中可看出，各年份可更新资源和不可更新资源的计算能值都呈现较为明显的递增变化趋势。不可更新资源能值递增幅度要高于可更新资源的能值，主要是因为不可更新资源能值转换率要高于可更新资源。从系统输入能值和反馈输入能值可看出，系统输入能值远高于反馈输入能值，从能值转换的角度而言，反馈输入能值的转换率较低，区域生态系统主要靠系统输入。从区域水资源利用效能转换结果可看出，外来水资源量能值要低于当地水资源量的能值，但是外来水资源能量值的递增幅度要高于当地水资源能量能值。从能值/货币率的变幅可看出，区域从2016年开始，其能值/货币率的递增幅度逐步较大，这主要是因为从2016年开始，区域生态供水的力度逐步加大。从各能量指标的能值年变幅情况可看出，其总体呈现明显的递增变化，可看出，区域生态供水的能值转换率逐步加大。

表2 区域各年份能值评估计算结果

表3 生态供水效益分析结果

2.4 生态供水效益分析计算

在各能值确定的基础上，结合各能值指标生态供水效益分析的方法，对各年份能值指标的生态供水效益进行量化计算，并对其生态供水能值和效益能值的变化年过程进行分析，分析结果见表3，如图1所示。

图1 生态供水能值分析结果

从表3中可看出，随着生态供水量的逐年增加，其生态供水能值和生态效益分摊系数呈现较为明显的递增变幅。生态效益分摊系数的递增幅度均值达到0.11%，而生态效益分摊系数越大，表明其生态用水效益量化值越大。从生态供水总效益变化可看出，随着生态效益分摊系数递增幅度的增加，生态供水总效益能值转换率也增加。2010—2018年，其生态供水总效益能值递增3.46×1018sej，而生态供水总效益能值转换率的增加，使得区域生态供水下期能值/货币率的转化值也逐年增加，其平均递增幅度到0.51×1011sej/元，随着能值/货币率的转化值的增加，其生态供水效益和单方水生态效益总体呈现递增变幅，单方生态供水价值为4.25元/m3。

2.5 生态供水价值定量评估

在区域生态供水效益量化的基础上，对其生态供水的价值进行定量评估，评估结果见表4。

表4 生态供水价值定量评估结果

针对各项类型的生态供水价值进行定量评估，从评估的生态供水单方水能价值分析结果可看出，污水生态供水单方水能价值最大，均高于其他类型项目的单方水能价值。污水类型下生态供水的能值转换率较大，因此其单方水能价值较大，而调蓄水分的单方水能价值在各项目类型中最低，主要是因为调蓄水分的能值转换率要低于其他项目的能值转换率，因此其单方水能价值最低，生态环境下的单方水能价值是其他项目单方水能价值的综合，从表4中可看出，各年份期生态环境下单方水能价值呈现递增变化趋势，从2010年的1.95sej/m3递增到2018年的3.81sej/m3。从单方生态供水货币价值可看出，和单方水能价值转换具有较大的相关性，各项目单方水货币价值的年变幅和其单方生态供水的水能价值变化具有一致性。生态供水其单方供水货币价值从2010年的2.09元/m33递增到2018年的4.25元/m3。

3 结语

相比于传统考虑单一指标的量化方法，本文的方法通过能值分析确定生态供水投入和生态系统产出的能值转化关系，方法更为客观，充分反映生态供水的效益转化率，在生态供水量化中具有推广应用价值。

随着气候变化和人类活动综合影响，对区域生态供水影响的因素也会越来越复杂，在以后的研究中还需要对区域生态供水系统能值指标进行逐步完善，才能实现变化环境下生态供水效益和价值的精准评估。