基于Vague集的水电开发生态补偿标准研究——以白鹤滩水电站为例

彭 敏，张 陵 蕾，李 永

(四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065)

生态补偿是目前国际公认的解决水电工程开发带来的环境外部性问题的有效手段之一。如何量化生态补偿标准，已成为学者研究的热点问题[1]。补偿标准的测算是生态补偿研究从理论走向实践的关键，合理的生态补偿额度决定了生态补偿能否有效实施[2]。目前，水电开发生态补偿标准测算的主要方法有机会成本法、费用分析法和生态价值法。已有学者对影响补偿主体的补偿能力及意愿因素进行了研究，并应用于补偿标准测算中，如程丽丹[1]通过问卷调查的方式研究了三峡库区重庆段的补偿额度；巩芳[3]通过简化的Pearl生长模型计算内蒙古发展阶段系数表征补偿能力及意愿，测算出内蒙古草原的生态补偿标准；柳荻[4]通过条件价值评估法测算出基于农户受偿意愿的地下水超采区休耕补偿标准，陈龙山[5]通过问卷调查研究了旅游生态补偿中的游客支付意愿及补偿额度。这些方法中，Pearl生长模型仅考虑单个影响因子而缺乏对影响补偿能力及意愿因素的全面考虑；条件价值评估法利用问卷调查方式得到补偿主体的支付意愿从而测算补偿标准，但是该方法忽略了约束补偿能力及补偿标准的因素中存在大量模糊概念，如对经济发展程度、补偿主体生态认知高低、对生态补偿以及环境重要性了解程度的界定等。

Vague集可以较好地表达出各类事件的模糊性本质，并在许多领域得到了广泛应用，例如医疗诊断[6]和决策分析[7]等。在水利方面，李永等[8]采用Vague集的相似度量，构建了四川秦巴山区河流生态补偿标准；刘明洋[9]利用改进的Vague集评估了产卵场微生境相似度的修复效果。本文主要利用Vague集的相似度量提出评价约束补尝主体、补偿能力及意愿发展状态的方法，以白鹤滩水电站为例进行生态补偿标准的量化研究。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，以发电为主，兼顾防洪。水库控制流域面积43.03万 km2，占金沙江流域面积的91%，水库总库容206.27 亿m3，防洪库容 75.00亿m3，水库具有年调节性能。总装机容量1 600万kW，是西电东送的骨干电源点之一[10]。

1.2 补偿标准量化模型

水电开发生态补偿标准构建思路为:① 评价约束补偿能力及意愿的补偿主体发展状态，得到补偿主体综合发展指数Q，从而确定生态补偿系数S；② 量化水电开发外部性价值，并将其总和作为补偿基数W；③ 通过生态补偿系数修正补偿基数，得到水电开发生态补偿标准。

考虑水电开发补偿主体补偿能力及意愿的补偿标准量化模型[3]为

Z=[WS,W]

(1)

1.3 生态补偿系数

一般而言, 当社会发展程度较低时，人们对生态环境的价值认知较低,相应的补偿能力和意愿也较低，当社会发展到一定程度，人们对生态环境的需求增加，其补偿能力和意愿也会相应提高。因此，采用补偿主体综合发展状态来度量补偿能力及意愿，并将补偿主体综合发展指数作为生态补偿系数[3]，则水电开发生态补偿系数为

S=Q

(2)

1.3.1Vague集及相似度量公式

设论域X={x1,x2,…,xn}，X上一个 Vague 集A由真隶属函数tA和假隶属函数fA所描述，tA:X→[0,1],fA:X→[0,1]，且tA(xi)+fA(xi)≤1。xi在A中的 Vague 值为[tA(xi),1-fA(xi)]，记为vA(xi)[11]。

设A和B为论域X上的两个Vague集，A和B相似度量公式[12]为

(3)

1.3.2补偿主体发展状态的度量

假设水电开发生态补偿过程中，某补偿主体或受益方的综合发展指数由K个维度组成，各维度指数用ej来表示，其中j=1,2,…,k;k≥1。各维度指数ej的向量为ej=(ej1,ej2，…,ejn)，j=1,2，…，n，则ej的Vague集表示为

νj={(ej1,[tj1,1-fj1]),…,(ejn,[tjn,1-fjn])}

(4)

压力指标的极限状态和支撑指标的理想状态的Vague 集表示为

(5)

定义各评价维度中每一个指标与其理想状态或极限状态的Vague集相似度为各维度发展状态指数，用Pj(ej)来表示，计算公式为

(6)

式中，Tj(eji)为各评价指标与其理想状态或极限状态的Vague集相似度，用公式(1)计算；βi为第i个评价指标eji在评价维度j中重要性权重。

补偿主体综合发展指数Q取各维度发展指数的平均值与最小值，计算公式为

(7)

1.4 补偿基数量化方法

水电开发对社会经济环境和自然生态环境具有较大的外部性影响，本文主要通过机会成本法和生态价值服务法，计算水电开发产生的外部性价值，并将其总和设为生态补偿基数。

(8)

式中，W为水电开发生态补偿基数，SJ为水电开发产生的各方面外部性指标价值。

通过分析各外部性指标的特性，具体评价指标量化方法如表1所示。

2 应用与分析

2.1 研究思路

水电开发生态补偿标准研究思路首先分析约束补偿主体的补偿能力和补偿意愿的因素，筛选可以表征这些影响因素的指标以及确定评价指标的临界区间，从而建立补偿主体发展状态的评价体系；然后为各指标的赋权，确定各指标取值和隶属度函数，计算各指标Vague值，可得到补偿主体综合发展指数，即水电开发生态补偿系数，通过生态补偿系数修正补偿基数最后可得考虑补偿主体补偿能力和意愿的水电开发生态补偿标准区间(见图1)。

本次研究以白鹤滩水电站的主要受益方四川省凉山州的发展状态来评价补偿主体的补偿能力及意愿。

表1 外部性指标量化方法

图1 水电开发生态补偿标准研究思路

2.2 白鹤滩水电站生态补偿系数

2.2.1凉山州发展状态评价体系构建

评价凉山州发展状态的指标多且杂，为减少数据的冗余并全面表征补偿主体的发展状态，评价体系应基于各指标间的相互独立性、代表性、系统性以及便于获取的原则而建立。

通过专家访谈及文献分析[13-15]，考虑白鹤滩水电站特性，本文主要从社会经济、资源、生态、环境、防洪、精神文化6个维度评价凉山州发展状态，每个维度由压力(P)与支撑(S)两大类属性的指标组成。

除物价指数取该指标已定义的合理区间2%～3%外，其余支撑类指标下限取该指标2016～2017年全国水平值，上限取2016～2017年全国大中小城市该指标的极值，压力类指标相反。具体设计见表2。

表2 城市发展状态评价体系

2.2.2评价指标权重

设各评价维度组成的指标的权重值为ωj，本文采用层次分析法与Delphi法进行赋权，结果见表3。

表3 凉山州发展状态评价指标权重

2.2.3评价指标取值

2016～2017年凉山州发展状态评价指标取值见表4。

学生在学校期间就要受到老师的关怀与呵护，教师也应该尽到“学校家长”的职责，为学生的身心发展保驾护航。教师和学生建立和睦、友好的师生关系，不仅能促进学生成绩的提升，还能优化学生心理状态。激励教育的使用，打破了教师和学生之间的隔阂，教师在对学生的激励中能感受学生对学习的热情，学生可以释放自己的潜能，让自己的能力得到充分发挥。

表4 2016～2017年凉山州发展状态指标取值

注：主要数据来源为2016,2017年凉山州、宁南县、会东县、巧家县统计年鉴、国民经济与社会发展规划、水资源公报等。

2.2.4评价指标Vague集隶属函数

分析各发展状态指标的特性和临界区间，构建各评价指标的隶属函数。

以支撑类指标“人均万元GDP”为例，其隶属函数为

以压力类指标“人均生活用水量”为例，其隶属函数为

2.2.5评价指标Vague值

在Vague集中，补偿主体发展状态评价中各指标的极限状态或理想状态Vague值均为[1,1]，根据表4各指标取值及其相应隶属函数可以计算出相应的Vague值，结果见表5。

表5 2016～2017年凉山州发展状态指标Vague值

2.2.6白鹤滩水电站生态补偿系数

根据表5，由式(1),(7),(8)可得到白鹤滩水电站生态补偿系数，结果见表6。

表6 白鹤滩工程生态补偿系数计算结果

2.3 生态补偿基数计算

2.3.1数据说明

白鹤滩水电站开发产生的外部性价值计算的具体数据见表7。

2.3.2计算结果

根据表1的量化方法，白鹤滩水电站开发引起的外部性价值见表8。

2.4 白鹤滩水电站生态补偿标准

白鹤滩水电站移民和生态所受负外部性价值为4.91亿元，中下游及用电区政府所受正外部性价值为144.78亿元，净效益为139.87亿元，即白鹤滩水电站生态补偿基数为139.87亿元，补偿系数为0.363，根据式(1)计算得到白鹤滩水电站的生态补偿标准临界值为[50.77，139.87]亿元。

表7 白鹤滩水电站部性价值计算数据说明

注：人均收入、移民方案等来自于《金沙江白鹤滩水电站移民安置规划报告》，水库水质来自《白鹤滩水电站水环境影响评价报告》，其余数据来自相关学术研究。

表8 白鹤滩水电站外部性价值量化

3 讨论与结论

(1)白鹤滩水电站移民和生态所受负外部性价值为4.91亿元/a，正外部性价值为144.78亿元/a，总的说来，该项目对流域生态和社会发展具有巨大的正外部性。按四川省水电标杆上网电价0.39元/(kW·h)计算，白鹤滩水电站外部性价值占发电效益的57.4%，因此有必要建立白鹤滩水电站生态补偿机制，而确定科学合理的补偿标准更是其核心步骤。

(2)巩芳[3]采用Pearl生长模型计算的凉山州2016年发展阶段系数为0.304，与本文生态补偿系数0.363近似，然而Pearl生长模型仅能考虑影响补偿主体补偿能力及意愿的单个要素，不能全面系统地对补偿主体发展状态进行评估。条件价值评估法是评价补偿主体补偿能力及意愿的普遍方法，但是对于如白鹤滩这类大型水电工程而言，该方法工作量较大，且评阶涉及人群通常为受教育程度较低的农民，增加了调查结果的不确定性。

(3)由于生态补偿标准的量化涉及自然、社会经济等多个方面，因此补偿标准并不是固定不变的。以白鹤滩水电站为例，当其调度和发电规划改变时，其外部性价值即补偿基数将发生改变；当水电开发受益方的国民发展和社会经济发展到新的水平时，发展指数将会变大，人们的补偿能力和意愿也会同步提高，补偿标准增加。

(4)水电开发涉及的利益相关者多且复杂，并且各个利益相关者经济发展水平不同，其补偿能力和意愿也有所不同，因此后续研究中可以考虑依据受水电开发影响重要程度及发展状况分等级设计补偿标准。

(5)本文利用Vague集相似度量方法提出评价约束补偿能力与意愿的发展状态的方法，计算得到了水电开发生态补偿系数，并考虑了补偿主体发展状态评价中存在的模糊性，为量化补偿主体补偿能力及意愿提供新思路。如何更加客观系统地估算水电开发影响的外部性价值以及科学评判约束补偿主体补偿能力及意愿的指标，在今后的研究中仍需进一步讨论。