水资源跨区转移用水效益增值评估模型的构建与应用

王娟丽，马永喜

(1.浙江水利水电学院经济与管理学院，浙江 杭州 310018； 2.浙江理工大学经济与管理学院，浙江 杭州 310018；3.浙江理工大学浙江省生态文明研究院，浙江 杭州 310018)

为解决区域间水资源供给和需求之间的矛盾，近年来我国水资源跨区转移日益普遍。水资源跨区转移通过水资源的重新配置，在一定程度上解决了区域之间水资源的供需不平衡问题，改善了水资源的配置和利用效率。水资源的跨区转移利用可能有助于一些地区的用水主体，但同时会伤害其他地区的用水主体，导致水资源供应者和受援者之间用水利益的冲突。对水资源转移利用的用水效益及其效益增值进行科学合理的测算，可以为区域之间协调水资源利用利益协调提供基础依据，从而在其基础上协调区域之间各用水方的用水利益，保障水资源在区域间的可持续性有效利用。当前有必要尽快建立科学合理的水资源跨区转移的用水效益增值评估方法，逐步完善水资源利用的跨区转移利益协调管理机制，使水资源跨区利用做到有章可循，促进水资源配置和利用效率的提高，推进各相关地区区域间社会经济的协调发展。

现有研究认为，要解决水资源跨区转移所导致的不同区域、不同用水主体之间的利益矛盾问题，需要在水资源管理制度和机制上做出更为合理有效的安排，如政府干预通过公共部门来分配水资源、建立水资源交换市场、按照用户需求分配水资源和按照边际成本为水资源定价等措施[1]。尽管水市场在理论上可以有效地配置水资源，但由于水权界定不清和交易成本较高，使其不能有效地进行水资源配置[2-3]。由于我国水市场不完善，地区间的水资源转移往往并不以市场为导向，水资源的定价也并非由供水者和受水者通过完善的市场交易产生。而我国水资源跨区转移一般是区域主管部门宏观调控的一部分，往往是通过区域水资源跨区的优化配置来确保社会公平[4]。为了解决区域用水利益的矛盾，需要在区域间对水资源转移的附加值进行估算，对用水利益进行经济支付[5-6]。

国内外学术界对于水资源用水效益的评估进行了广泛的探讨，目前常用的评估方法包括机会成本法或边际机会成本法[7-8]、生态服务价值评估法[9]、生产函数法[10-11]和条件价值法[12-13]等。但是，这些方法主要用于对水资源在特定用途上或特定主体的用水效益评价，而跨区的水资源在转移使用过程中用水主体和用途有可能发生很大的改变，而不同的用水部门水资源具有不同的使用特点和经济特征，很难用单一的评估方法予以科学合理的测量。

从盈余地区向短缺地区的水资源转移可以通过更有效地分配水资源来提高水资源的实用价值，但可能导致供水者和用水者之间的水冲突，而这些冲突在各地区越来越频繁[4]。为了解决区域间的用水冲突，供水者必须从用水者那里获得经济补偿[5-6]。但是，由于水市场建设的不完善，我国区域间调水不以市场为导向，往往由地方政府来操作，水费的支付定价不是由供水方和受水方协商而来。尽管水市场有一定的作用，但水不是一种普通商品，水资源转移的外部性不能仅仅通过市场机制来解决[4]。一般来说，由于不同经济部门用水效率的变化，水资源转移可以显著提高水的价值。为平衡调水各方利益，迫切需要水行政主管部门对水资源转移增加值进行测算。一般认为，在水权市场较为完善的国家和地区，水市场和自愿性水资源转移能够提高水资源的利用和配置效率[2，14]。一些学者对一般生活用水效益增值[15]和水利工程建成后的用水效益增值[16]进行了核算，取得了一定的研究成果。现有研究对水资源利用效益的评估主要涉及水资源直接使用带来的经济效益和经济产出的总量评估，对其在跨区转移中用水效益的变化(水资源转移获得的用水效益增加值)鲜有讨论，因而无法为水资源区域利用的利益协调提供科学的依据。

本文根据水资源跨区转移过程中不同部门用水的特点，采用有针对性的水资源用水效益评价方法来衡量各个部门的水资源用水效益，并结合跨区转移的水资源规模和水资源在各区域、各部门的用水结构，构建水资源跨区转移的用水效益增值评估模型，对跨区转移的水资源用水效益增值进行科学的评估，从而为水资源区域利用的利益协调提供参考和决策依据。

1 建 模

1.1 理论基础

当前国内外学者对水资源利用利益的研究，主要从其供给(投入成本)和需求(效用和效益)两个角度，分别基于边际成本论和效用价值论等理论进行相应的探讨。一方面，不少学者采用边际机会成本理论分析水资源等可再生资源在不可持续利用方式下可能产生的成本，对水资源利用效益和定价进行了解释[7-8，17-18]，同时也逐渐将资源因素与环境因素有效地整合起来，为水资源开发中的水资源环境成本和环境效益估算提供理论支持[19-23]。另一方面，学者们基于水资源使用效用的研究，认为水资源使用效用是其用水效益和价值的源泉，于是将效用同稀缺性结合起来区分和评估不同行业和用途的水资源利用效益[24-26]。与上述理论研究相对应，学者们也分别基于水资源利用成本效益的分析开发出多种定量化测量方法来度量水资源利用效益；基于投入角度度量方法主要通过核算对水资源的各项投入来测算其效益，与此相对应测量方法主要包括机会成本和边际机会成本法[7-8]。基于效用角度测算方法主要估算水资源所带来的使用效益以及增加的生态服务价值，其度量方法有效益分摊系数法[20]和条件价值法[13，17]。

有关学者对水资源转移所获得效益及其增值进行了初步的探讨[27]，普遍认为水资源的价值和效益取决于水量、水质以及水资源分布的时间、空间和可获得性，水资源的区域间转移和重新配置可以降低用水成本[28-30]。但是，如何度量这些跨区转移的水资源因为时空变化而引起的效益变化还缺乏专门的研究。

水不仅是一种自然资源，也是现代经济活动中的商品或服务[31]，其效益的取得主要由水的用途及其用户来决定[32-33]。根据水资源用途不同，通常可将用水部门分为农业用水部门、工业用水部门、居民用水部门和生态环境用水部门。由于水资源在不同用水部门用途不同，水资源发挥的价值也不尽相同。根据基础资料的可获得性和水资源功能的差异，基于已有的水资源用水效益分析理论和方法，分别采用效益价值评估法和条件价值法对各个部门利用水资源所得的用水效益进行评估。

1.2 模型构建

1.2.1用水部门水资源用水效益评估方法

a. 工业用水效益。对水资源在生产中的价值估算采用孙静等[27]提出的效益价值评估法，分别计算工农业用水和城镇公共供水在生产和生活中创造的潜在经济价值。当水资源输入区或输出区包括多个分地区时，水资源在工业生产中的净效益为

(1)

式中：VIj为j地区工业用水单位价值，元/m3；αIj为各分地区工业用水在水资源输入区或输出区各自分摊比例；εIj为工业用水效益分摊系数；qvj为工业万元增加值用水量，m3/万元；cIj为工业用水平均供水成本，元/m3。

b. 农业用水效益。当水资源输入区或输出区包括多个分地区时，水资源在农业生产中的净效益为

(2)

式中：VAj为j地区农业用水水资源效益，元/m3；αAj为各分地区农业用水在水资源输入区或输出区各自分摊比例；εAj为各种农作物的灌溉分摊系数；m为农作物种类的总数目；Aij为第i种农作物的种植面积，hm2；Yij为有灌溉措施情况下的单位面积农作物平均产量，kg/hm2；Y0ij为无灌溉措施情况下的单位面积农作物平均产量，kg/hm2，根据无灌溉措施地区的调查资料确定；Pij为第i种农作物产品的价格，元/kg；cAj为农业用水成本，元；W为农业灌溉用水总量，m3。

c. 居民和城镇公共用水效益。水资源在各地区居民用水部门创造的净效益采用其水价(效用)减去成本计算：

(3)

式中：VHj为j地区居民用水水资源效益，元/m3；αHj为各分地区居民用水在水资源输入区或输出区各自分摊比例；PHj为各地区居民用水价格；cHj为各分地区用水平均成本。

d. 生态环境用水效益。在生产部门，水资源作为一种生产要素投入生产中产生实际的经济价值，而在生态环境用水部门，水资源产生的价值不是直接的经济效益而是满足居民的效用，因而学术界广泛采用效用评价法来评估水资源在生态环境中的用水价值[32,34-35]。在水资源效用价值评估中，条件价值评估法由于其能够较好地在难以发现直接市场价格和找到替代市场时，对难以市场化的资源进行定量的评价，因而在水资源价值评估中得到越来越多的应用[34，36-37]。本文采用条件价值评估法对跨区转移中生态环境用水效益进行定量的评估。

利用双边界二分式条件价值评估法(CVM)估算生态环境用水价值。调查中首先随机设置投标值b0。根据双边界二分选择引导模式，若第i个受访者首次回答“同意”，则提出高于初始投标值b0的值；否则提出低于初始投标值的值，记为bu。对应YY、YN、NY、NN 4种响应结果，相应概率分别记为πYY、πYN、πNY、πNN。基于以上问题答案和投标值间的函数关系，双边界二分式下的反应概率估计方程为

(4)

式中：i为受访者编号；dxz为0/1指示参数，x取值Y或N，z取值Y或N。N个调查对象对应的似然函数为式(4)基于n个调查对象的调查结果运用似然函数得到受偿意愿估计值。

而受访者的平均家庭支付意愿值可表示为

E(WTP)=(1/B)ln(1+expρ)

(5)

式中：B为回归方程中投标值的系数；ρ为常数项系数。

水资源在各地区的生态环境用水单位效益(价值)可表示为

(6)

1.2.2水资源转移的用水效益增值评估模型

由于水资源在不同区域的使用所产生的效益不同，带来了转移的水资源价值发生变化的问题。为衡量这种水资源跨区转移带来的价值增值，在各用水部门水资源用水效益评估的基础上，结合水资源转移规模和用水结构等因素，构建水资源跨区转移的用水效益评估模型。

在各区域内部不同用水部门其水资源单位用水价值(用水效益)存在差别，水资源转移所涉及的区域其生产、生活和生态用水比例不尽相同，这也会给转移的水资源价值带来变化。为衡量用水效益和用水结构给水资源用水效益增值带来的影响，基于水资源跨区转移的规模，水资源在各区域、各部门所创造的单位用水价值(用水效益)和用水结构，构建水资源跨区转移的用水效益总量模型，计算水资源跨区转移带来的水资源用水效益总量的变化。水资源跨区转移为各地区带来的总收益为

(7)

式中：Fab为水资源跨区转移带来的用水效益；Qab为从输出地b向输入地a转移的水资源规模；εna为水资源输入地用水结构(各部门用水比例)；εnb为水资源输出地用水结构(各部门用水比例)；νna为转移的水资源在输入地部门n的单位用水净效益，νnb为转移的水资源在输出地部门n的单位用水净效益。

水资源的跨区转移为各参与地区带来收益的同时，还需要各方进行水利工程投资，并转移水资源可能给相关区域产业发展、居民生活和生态带来的相应损失。因而水资源跨区转移为各地区带来的用水效益增值为

G(Qab)-T(Qab)

(8)

式中：δab为水资源跨区转移所带来的价值增值净收益；G(Qab)为转移水资源而修建水利工程(节水工程和引水工程等)的投入；T(Qab)为转移水资源给转移地区带来的经济损失。

2 实 例

2.1 长潭库区水资源利用和转移状况

长潭水库位于浙江省台州市黄岩区境内永宁江上游(黄岩西部山区)，距黄岩城西22 km处。长潭水库是一座以灌溉为主，同时兼有防洪、供水、发电等功能的大(Ⅱ)型水库，担负着供给温黄平原104.27万亩农田灌溉、200万城镇居民生活用水及数十万家企业生产用水的任务，对台州市及其南翼的经济建设和社会发展起着至关重要的作用。近年来，随着各服务地区社会经济的发展，城市化和工业化水平的提高，各地区需水量和用水量随之增长。为满足路桥、椒江和温岭的用水需求，台州市对长潭水库库区进行了大规模的水利工程建设，进行跨区水资源调配和协调利用。通过库区水利工程建设，提高了河道行洪能力、灌溉能力和水资源输配能力，使得库区下游地区每年可增加用水0.29亿t。

2.2 各用水部门水资源用水效益评估

长潭水库供水包括黄岩、路桥、椒江和温岭4个地区，其中黄岩地区处于库区上游，属于水资源输出区，路桥、椒江和温岭地区为水资源输入区。将路桥、椒江和温岭看作一个整体的用水输入地区(简称长潭下游地区)，以考察水资源转移其各部门水资源利用及其价值增值情况。本文数据来源于《台州统计年鉴》(2008—2017)和《台州市水资源公报》(2008—2017年)以及对台州各地用水户的实地调研。

a. 工业和农业用水净效益计算。采用式(1)和式(2)分别对库区上游和下游地区工业部门和农业部门的水资源利用效益进行计算，结果如表1所示。

表1 效益法计算长潭上下游地区工农业用水效益

b. 居民和城镇公共用水净效益。对于居民用水部门来说，台州居民用水基本采用城市供水系统。而台州市城市供水水价是依据供水成本、费用、税金和利润确定，水价的确定由资源水价、工程水价和环境水价的加成组成。因而假设居民用水价格以其成本确定，其净效益基本为零。

c. 生态环境用水效益。采用条件价值法估计水资源在台州不同地区生态环境用水中的价值。为调查台州居民对水资源生态环境利用的支付意愿，在黄岩、路桥、椒江和温岭分别发放问卷200份，各回收176份、169份、168份和183份。根据式(4)得到长潭上下游地区生态环境用水效益，见表2。

表2 条件价值法计算长潭上下游地区生态环境用水效益

2.3 长潭库区水资源转移价值增值评估

跨区转移的水资源不但在不同区域间利用价值不同，而且其利用结构也不尽相同。2016年，长潭库区上下游地区用水结构如表3所示。

表3 长潭库区上下游地区用水结构 %

为进行水资源转移利用，各参与方总投入为 22 556.29万元(数据根据实地调研资料整理而得)。按照水利工程25年的使用期和12%的社会折现率，其总投入折算年金为2 875.93万元，均由下游受水区投入。由于转移用水未给上游带来可计算的产业发展损失，故略去。同时，由于跨区转移的水资源是从挤占农业和生态用水中获得，因而输出地所输出的水资源结构比例为0%、61.11%、0%和38.89%。根据式(8)，计算得到水资源跨区转移的用水效益增值为

2.4 讨论

由以上计算结果可以看出，水资源跨区转移到用水效益更高的地区和部门，水资源得到更为合理的区域配置，实现并增加了水资源价值，并带来了用水净收益。由于工业用水的经济价值显著高于农业和生态用水的经济价值，输入地区的水资源在工业部门中使用的比例更高，因此水资源转移获得的用水效益增加值更多地来源于输入区的工业用水。上游水资源转移输出地区参与并支持了水资源的跨区转移，为水资源转移的成功做出了贡献，理应得到合理、公正的参与性收益。但是，在实际案例中由于上游水资源转移输出地区没有进行专门的水利工程投入而未得到转移用水的利益分配和利益补偿。同时，水资源不仅在工农业生产和居民生活中实现其经济价值和效用，还在区域生态环境保持和改善中发挥了其生态环境效益，而水资源的生态环境价值往往在价值评估中被忽视，这部分价值应在区域用水利益协调中予以进一步重视。通过评估水资源跨区转移在各个用水部门获取的用水效益增值，可以在当前水资源管理背景下，为协调区域之间水资源利用效益提供基础的依据。

3 结 语

本文对水资源在各区域、不同用水部门的用水效益进行了评估，结合水资源跨区转移的规模和区域用水结构，构建水资源跨区转移的用水效益增值评估模型。该评估方法充分考虑了跨区转移的水资源带来的生产、生活和生态各用水部门中的用水效益增值，对水资源跨区转移的价值增值进行了科学的量化评估，从而为水资源跨区利用的利益分配和协调提供决策依据。通过对长潭库区水资源跨区转移的实例分析，验证了该水资源跨区转移用水效益增值模型方法的可行性和有效性。

研究还表明，现实中水资源跨区转移所带来的水资源用水效益的增值，往往由水资源使用者直接享有，而参与水资源转移的一些主体(如供给方)虽对水资源转移做出了贡献，却往往难以得到水资源转移的增值收益，这对于其他水资源转移参与方(如供给方)是不公平的。因而当前亟须采用科学合理的效益评估方法对跨区水资源用水效益增值进行科学评估，为水资源跨区协调利用提供决策参考，并相应建立科学合理的水资源跨区转移利益协调机制，以保障水资源转移各方利益，促进区域社会经济可持续地协调发展。

本文还存在一定的局限和不足：水资源转移的用水效益增值评估模型，采取效益价值评估法和条件价值评估法对各个部门用水效益进行评估，没有考虑用水结构和用水效益的动态变化；同时工业和农业单纯用经济价值衡量效益评估，工业用水的经济价值显著高于农业和生态用水的经济价值，这是由于没有考虑其用水的其他效益或价值，这种做法可能有些偏颇，但就目前而言，从可行性和易测量等方面来看，用经济效益来衡量工农业的用水效益是实践中较好的一种可行的衡量方法，也是目前研究中较多使用的衡量方法[15，25]。本文建模过程及实践案例分析中已经考虑了水资源利用经济价值之外的生态环境价值，并用支付意愿法测算生态用水价值，较为全面综合地评估了水资源的价值，这在一定程度上弥补了上述不足。用水效益增值可能的动态变化以及不同部门用水效益衡量方法单一等不足，还需进一步的研究予以解决。