山西省松塔水利工程全要素功能供给侧改革研究*

2020-01-08

水利建设与管理 2019年12期

(1.山西省水利水电科学研究院，山西太原 030000；2.河海大学经管学院，江苏南京 610065；3.山西省水利职业技术学院，山西太原 030000)

水利工程是防洪、除涝、灌溉、发电、供水、围垦、水土保持、移民、水资源保护等工程及其配套和附属工程的统称[1]。水利工程全要素服务功能是建立在对水利工程常见功能和全要素生产率定义充分认识的基础上，结合水利工程自身特点，将水生态系统服务功能纳入其中的一种综合集成服务功能体系。本文涉及的水利工程特指水库，即常规意义上的拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物。水库建成后一般具有防洪、蓄水灌溉、供水、发电等功能。而根据水生态系统服务的基本特性，水库全要素服务功能表现为互相影响的“自然-人工”双重结构：第一重由水的自然水循环及其伴生过程驱动；第二重由水的社会水循环过程驱动[2]。

松塔水库是潇河流域最大的水库，是一座以城市生活与工业供水、灌溉为主，兼顾发电的综合利用大型水库，对当地的工农业生产及国民经济的发展将起到巨大的促进作用。松塔水库具有多种服务功能，本文以松塔水库为例，在分析其全要素服务功能及其互动关系的基础上，构建山西省松塔水库全要素功能理论体系，提出该水利工程全要素服务功能结构。通过分析松塔水库全要素服务功能及其互动关系，形成山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理框架，并从体制、机制、法制三个维度提出适应性管理框架，构建松塔水利工程全要素服务功能供给侧改革实施路线图，以求为山西省水利工程全要素服务功能供给侧改革提供理论支撑。

1 水利工程全要素服务功能内涵框架设计

1.1 水利工程全要素服务功能框架内涵

水利工程全要素服务功能内涵框架的研究本质是以“自然-人工”二元水循环多过程为主线，以水库复杂生态系统为研究对象，以水循环及其伴生过程对生态系统的驱动为关键支撑的机理研究。

1.1.1 管理要素识别

山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理是一项长期的、复杂的工作，这个过程涉及了多个利益主客体，同时也与多种环境要素产生联系。要想实现对水利工程的有效管理，首先要明确各利益主客体的管理职能，其次要确定管理的控制要素。只有明确了管理主客体和环境要素，才能将水利工程管理工作落实到位，实现水利工程的可持续使用。

a.管理主体。山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理是在政府主体主导、市场主体运作和公民主体参与下，考虑各利益主体的责权对等，促进利益主体间的交互合作，进而实现集体效用的最大化。

b.管理客体。山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理是利用水利工程对水资源进行合理、高效管理，其根本目的在于实现水利工程全要素服务功能的可持续利用。因此，山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理客体就是水利工程提供的供给、支持、文化和调节四大服务功能。

c.控制要素。山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理应从自然环境、人类活动、体制环境三方面对水利工程开发过程进行管理控制。

1.1.2 利益相关者互动关系

水利工程全要素服务功能供给侧管理框架是一个复杂系统，涉及自然、社会、环境、经济等多方面，政府、企业和居民之间存在紧密配合、相互作用的过程，共同为水库资源高效开发的最终目标服务。水库开发及其主要利益相关者之间存在相互影响利益关系。政府、企业和居民都与水库开发存在双向交互关系，而政府、企业和居民之间存在两两互动联系。作为水库开发的主要利益相关者的政府、居民和企业，均符合水库开发利益相关者定义，即向水库开发提供了专有性资产，并且承受项目运行风险。同时，水库开发对企业利益相关者提供相应的投入回报，整个利益相关者系统形成一个回路，价值在利益相关者之间流动。

1.2 水利工程全要素服务功能供给侧管理设计路径

水利工程全要素服务功能供给侧管理主要以微观层面与中观层面相结合的二元机制来实施，包含政策层面、区域层面、用户层面三层管理层面，见图1。

图1 水利工程全要素服务功能供给侧管理设计路线

水利工程全要素服务功能供给侧管理设计路线具有中观层面与微观层面两大操作层面，具有政策层面、区域层面、用户层面三大管理层面[3]。其中，管理层面需求目标的实现有赖于下级层面需求目标的实现，操作层面之间通过多利益相关者合作得以实现。在具体的政策型政府主体、经营型政府主体、市场主体、公民主体之间还具有环环相扣的责权关系。

2 山西省水利工程全要素服务功能测算模型构建

本节基于水生态系统服务价值理论构建了山西水利工程全要素服务价值测算指标体系，并确立了各服务价值的计算公式，最后根据测算结果对水库影响下的山西水利工程全要素服务价值展开分析并得出结论。

2.1 山西省水利工程全要素服务价值测算指标体系

本文以生态系统服务功能为基础，将山西水利工程全要素服务管理系统视为由具有相互内在联系的供给服务、支持服务、调节服务、文化服务构成的复杂系统。依据此复杂系统框架，将该指标体系分为总体层、系统层、状态层、变量层和要素层五个等级。结合山西省松塔水库的现实情况，构建山西省水利工程全要素服务价值测算指标体系，见图2。

图2 山西水利工程全要素服务价值测算指标体系

2.2 山西省水利工程全要素服务价值测算模型

根据上述全要素服务价值的测算指标体系，通过对供给服务价值Vw、支持服务价值Vz、调节服务价值Tv、文化服务价值F的分析，明确水利工程全要素服务各功能价值的具体测算模型，并通过最终加权求和的方式，得到水利工程全要素服务的综合价值V，见式(1)：

V=ɑVw+βVz+γTv+δF

(1)

式中V——水利工程全要素服务价值，元；

Vw——供给服务价值，元；

Vz——支持服务价值，元；

Tv——调节服务价值，元；

F——文化服务价值，元;

ɑ,β,γ,δ——各功能价值的权重值。

2.2.1 供给服务价值

水利工程的供给服务价值Vw指水利工程的各项资源供给为市场带来的经济价值，主要包括水资源供给价值Vd、水服务供给价值Ve和水产品供给价值Vc三个方面，各种价值的含义及具体计算方法如下：

a.水资源供给价值主要从农业供水、工业供水和服务业供水三个方面来考虑，其中每个产业的供水价值又分为直接供水价值和间接供水价值，直接供水价值指直接交易水资源带来的市场价值，间接供水价值指利用水资源生产产品或供给服务带来的市场价值，运用市场价值法计算供水服务的经济价值，具体计算公式见式(2)～式(5)：

农业供水价值：Va=PaQa+GaIa

(2)

工业供水价值：Vi=PiQi+GiIi

(3)

服务业供水价值：Vs=PsQs+GsIs

(4)

水资源供给价值：Vd=Va+Vi+Vs

(5)

式中Vd——水库水资源的供给价值，元；

Va、Vi、Vs——水库农业供水、工业供水和服务业供水价值，元；

Pa、Pi、Ps——农业水价、工业水价和服务业水价，元/t；

Qa、Qi、Qs——农业供水量、工业供水量和服务业供水量，t；

Ga、Gi、Gs——农业GDP、工业GDP和服务业GDP，元；

Ia、Ii、Is——农业、工业和服务业的水利效益分摊系数，用来衡量水资源利用在各产业国内生产总值中所发挥的效益。

b.水利工程带来的服务包括水力发电、内陆航运等，本文中的水服务价值仅指水力发电的价值，运用市场价值法计算水力发电的经济价值，具体计算公式见式(6)：

水服务供给价值：Ve=PeQe

(6)

式中Ve——水库水力发电的经济价值，元;

Pe——单位水电的市场平均价格，元/(kW·h);

Qe——水库的水力发电量，kW·h。

c.水利工程的水产品供给包括天然生产的水产品供给和人工养殖的水产品供给，由于在水库环境中，天然生产和人工养殖的水产品供给量难以明确界定，因此，本文将两者合二为一，运用市场价值法计算水产品生产的经济价值，具体计算公式见式(7)：

水产品供给价值：Vc=PcQc

(7)

式中Vc——水库水产品生产的总经济价值，元;

Pc——各类水产品的单位平均市场价格，元/t;

Qc——水库供给各类水产品的供给量，t。

2.2.2 支持服务价值

水利工程的支持服务价值Vz包括水土保持价值Vf和固碳释氧价值Vr两方面，各价值含义及计算方法如下：

a.水利工程的建设会给当地生态环境造成一定的水土流失，包括水库淹没的水土流失和土壤持留造成的水土流失，对于全要素水利工程服务价值而言，水土保持价值属于负功能价值。由于库底淤泥存量难以测算，因此本文的水土保持价值主要考虑水库淹没带来的水土流失价值，采用机会成本法估算水土流失的经济价值，具体计算公式见式(8)：

水土保持价值：

Vf=SE

(8)

式中Vf——水库水土保持价值，元;

S——水库淹没造成的水土流失面积，km2;

E——单位土地面积用于粮食种植可带来的市场收益，元/km2。

b.水体中的浮游植物通过光合作用固定二氧化碳，同时释放出氧气，起到净化空气的作用，具有一定的经济价值。该价值一般采用造林成本法与制氧成本法进行估算，具体计算公式见式(9)：

固碳释氧价值：

Vr=365ZF(Cb+kCo)

(9)

式中Vr——水库浮游生物光合作用带来的固碳释氧价值，元;

Cb——单位CO2造林成本，元/m3；

k——氧气与碳的相对分子质量之比;

Co——工业制氧成本，元/m3;

F——浮游生物的初级生产力，指浮游生物每天可吸收的CO2量，m3/(m2·d)；

Z——水库区域面积，m2。

2.2.3 调节服务价值

水利工程的建设对于库区及周围的生态环境和居民的生活具有调节作用，因此具有调节服务价值Tv，包括水质调节价值Tg、气候调节价值Tc和调控洪水价值节Th，各价值的含义及计算方法如下：

a.由于现存污水处理厂或企业自有污水处理设备的污水处理能力不够，导致一部分的生活和工业污水被直接排放到河流中，而河流中微生物的分解功能对水体水质具有一定的净化作用，因此，可以用水质调节价值来衡量河流对于城市污水的净化价值。本文仅考虑水库流域段污水净化的经济价值，运用支出费用成本法进行计算，具体计算公式见式(10)：

水质调节价值：Tg=CgQg

(10)

式中Tg——水库的水质调节价值，元;

Cg——自来水单位供水价格中污水处理价格，元/t;

Qg——水库的污水净化量，t。

b.水库的水体蒸发具有气候调节的作用，主要包括降温和增湿两个方面。由于松塔水库位于西部干燥炎热地区，因此降温和增湿对于当地的气候起着正面的调节作用。运用替代成本法估算水库气候调节的经济价值，具体计算公式见式(11)～式(13)：

(11)

增湿价值：Tz=Qz125PeIp

(12)

气候调节价值：Tc=Tl+Tz

(13)

式中Tc——水库的气候调节总价值，元；

发Tl，Tz——水库的降温价值和增湿价值，元；

Qz——水库的水体蒸发年损失量，m3；

f——汽热化，本文取水在100℃、1标准大气压下的汽化热2260kJ/kg；

g——空调能效比，本文取空调的标准能效比为3.0；

Pe——单位平均用电价格，元/(kW·h)；

Ip——价格区域调节系数。

c.水利工程建设一个很重要的作用就是蓄水防洪，水库的防洪作用可以为下游生活居民的生命和财产安全带来保障，具有很大的经济价值[4]。运用影子工程法对水库调洪价值进行估算，计算公式见式(14)：

调控洪水价值：Th=PhQh

(14)

式中Th——水库调控洪水总价值，元；

Ph——单位水库库容平均价格，指水库修建单位库容的平均花费，元/m3；

Qh——水库设计时的调洪库容，m3。

2.2.4 文化服务价值

水利工程的文化服务价值包括美学价值、旅游价值、教育价值等多个方面，其中美学及教育价值的含义较为模糊，难以定量计算，因此本文的文化服务价值主要考虑水利工程的旅游服务价值，运用旅游费用法和支付意愿法对旅游价值进行估算，具体的计算公式见式(15)：

文化服务价值：F=PmRs

(15)

式中F——水库库区文化服务价值，元；

Pm——库区旅游门票价格，元/人；

Rs——库区每年的旅游人数，人。

2.3 山西省水利工程全要素服务功能评估测算

本节基于山西水利工程全要素服务价值测算模型，从供给、调节、文化、支持四大角度对山西水利工程全要素服务价值开展测评，以期为山西水利工程全要素服务供给侧管理提供技术支撑。

2.3.1 松塔水利工程全要素服务价值时间演进分析

山西水利工程的建设运行为山西省带来了显著的供给、支持、调节和文化服务价值。下面针对松塔水库2015—2017年的综合价值和四大服务功能价值变化进行分析，结果见图3。

图3 松塔水库全要素服务价值分析

如图3所示，在2015—2017年间，松塔水库全要素服务综合价值由2015年的76.7亿元增长到2017年的86亿元，年均增幅为6%。由此可知，松塔水库的四大服务功能价值均有一定幅度的提升。根据图3可以得到以下结论：

a.供给服务价值：在2015—2017年3年间，松塔水库供给服务价值由2015年的75.65亿元增长至2013年的84.7亿元，年均增长率为5.8%。其中2016年增幅为1.9%，2017年增幅为9.8%，可以看到2017年的增幅明显高于2016年，这是由于2017年晋中市城市人口增加、城市发展速度加快，城市化水平逐年提高，供水的需求也相应增加。此外，晋中市资源丰富，是全国十大能源基地之一，且松塔水库的主要受水区榆次区、寿阳县城镇密集、工业发达，集中了全市主要工矿企业，需水量大。松塔水库的建立缓解了水资源供需矛盾，为晋中市及周边灌区的农业、工业和服务业的发展提供了保障。

b.支持服务价值：2015—2017年，松塔水库的支持服务价值逐步下降，由2015年的1130万元减少至2017年的1080万元，年均降幅为2.2%，这是因为近年来松塔水库采取了一系列水土保持工作，使水库淹没导致的水土流失造成的负面效应有所减小。

c.调节服务价值：在2015—2017年间，松塔水库的调节服务价值大大提升，由0.858亿元增至1.114亿元，年均增长率高达13.9%。其中松塔水库发挥其降温和增湿的作用，对气候进行了调节，且污水处理问题愈加得到重视，水质净化效果得到有效提升。此外，松塔水库在防汛抗旱方面尤其在对夏季的洪水方面影响突出，减轻了洪旱灾害对人们生产生活的影响。

d.文化服务价值：在2015—2017的3年间，松塔水库的文化服务价值逐年稳步提升，由0.071亿元增长到0.081亿元，年均增幅为6.5%，这是因为松塔水库提供了旅游资源，提升了旅游品质。

2.3.2 水利工程全要素服务功能价值评估结论

总体来说，松塔水库在供给服务价值、文化服务价值、调节服务价值的增幅相对较高，在支持服务价值上略有下降。松塔水库具体各项服务价值评估结论如下：

a.供给服务价值评估结论。松塔水库自建成以来，通过提供水资源供给服务，保障了周边市县的工业及城市生活用水，补充了农业灌溉用水，调节了产业供水结构，利用水力发电给居民用电提供了有力的保障，同时水库还为库区周围居民提供了良好的水产品养殖环境，扩大了居民收入来源。2015—2017年，山西省水利工程供给服务价值逐年增加，其中松塔水库供给服务价值从75.65亿元增加到84.7亿元，平均每年增幅为5.8%。初步估计松塔水库在供给服务价值上的差异与周边市县对其供给产品差异化的需求有关。

b.支持服务价值评估结论。山西省在开展水利工程建设的同时，也积极采取措施减少因水库建设给生态环境带来的损害。2015—2017年，随着粮食平均亩产量的增加，单位土地面积价值逐渐增大，水库建设造成的水土流失损失估值也有所增加，其中松塔水库的支持服务价值从11.3亿元降到了10.8亿元，降幅为2.2%。这表明近年来松塔水库管理局针对水库建设后采取的水土保持措施取得的效益在逐年增加。

c.调节服务价值评估结论。水利工程的调节服务价值主要分为气候调节价值、水质净化价值和调蓄调洪价值。2015—2017年，山西省水利工程的调节服务价值变化主要体现在水质净化方面，其中松塔水库的水质净化价值从0.68亿元增加到0.93亿元，增幅为36.8%。其原因是山西省对污水处理的重视程度逐渐增加，山西省人民对环境保护的意识逐渐增强，单位体积污水处理的价值逐渐增大，水库自净带来的水质净化价值也显著增加。

d.文化服务价值评估结论。山西省水利工程自建成以来，一直积极推进库区旅游服务的开发，逐步建成了以库区为中心的水库风景服务区。2015—2017年，水利工程的文化服务价值也在稳步增长，松塔水库的文化服务价值从0.071亿元增加到0.081亿元，年均文化服务价值增长率在6%以上，这表明山西省针对库区旅游的开发促进了库区旅游服务的改善，吸引了更多的游客前来旅游，旅游价值得到了明显提高。

3 山西省水利工程全要素服务功能供给侧管理政策建议库

总体来看，山西省的水利工程功能评价已经远远不能满足水利工程的开发速度和生态环境的影响程度，山西省水利工程对河流生态系统服务的影响具有时空累加效应，既有正面效应，也有负面效应。科学的定量评估对研究水利工程对生态系统服务的影响，指导水利工程的合理建设管理具有重要的科学意义。

3.1 转变水利工程管理理念

山西省水利工程具有公益性特点，山西省水利工程管理单位需要转变水利工程运行管理理念，接受政府部门的扶持，在遵循市场经济发展规律的前提下，完善多种经营管理方式，并不断强化人力管理等方式，在此种情况下，不仅可以让城市内的水土资源得到高效利用，还可以对经济和社会效益进行有效平衡，一举多得。

3.2 积极推广管养分离制度

水利企业在展开水利工程运行管理改革工作时，需要将“管养一体”转换为“管养分离”，让管理工作和维修工作相分离，具体做到以下两点：ⓐ水利工程管理单位需要做好机制改革工作，在管理机构中将维修管理队伍划分出去，在此种情况下，可以有效提高两部分工作的专业性；ⓑ水利工程管理单位在展开水利工程维修养护工作时，需要将此项工作推向市场，有效提高水利工程维修养护管理工作质量，降低水利工程维修养护管理工作成本，取得更高的经济效益。

3.3 实现多种经营方式并存

对陈旧设备和技术落后设备进行更新，对工程本身进行检测和维修，对工作人员进行培训，仅靠政府财政资金支持这些管理动作不足以满足水利工程日常运行和长期运行所需，因此水利工程管理部门需要开辟通道引入社会资本。

3.4 注重水利工程流域联动治理

水利工程的周边环境对于水体及工程本身非常重要，若水利工程周边是灌溉区，则代表水利工程除肩负着自身功能外还肩负着周边多个城市的供水和粮食、蔬菜供应，如遇枯水期，山西省大多数灌溉区对水资源的需求量都大于流经区域内水体能够提供的水资源量，缺水情况较为严重，仅靠水库等储水设施调节，效果不尽如人意，因此上游水利工程通常需要肩负起对周边环境的保护和治理，尽量修复水土流失，采用管道等方式进行水资源输送，督促灌区建设喷灌和滴管设施，对灌溉区缺水情况进行缓解，拉动当地农业经济发展；丰水期甚至汛期过多的水资源会对下游农业种植区造成影响，在此阶段上游水利工程还要肩负起防洪预警的责任，对丰沛的水量进行调节，尽量降低洪水对周边城市、农村的影响。