跨流域引调水工程供水效益量化分析

方国华，宋子奇，廖 涛，闻 昕，陆承璇

(1.河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098；2.江苏省水利勘测设计研究院有限公司南京分院，江苏 南京 210029)

随着经济社会的迅速发展、城市化进程的加速推进，水资源的需求量显著增加，水资源短缺、分布不均等问题愈发突出，为此世界各国都开始大规模兴建跨流域引调水工程[1]。为了能够更好地发挥跨流域引调水工程在解决水资源分布不均上的巨大优势，科学优化地区水资源配置，为跨流域引调水工程的建设管理、合理规划提供参考依据，必须对跨流域引调水工程产生的效益进行分析研究、合理量化。

水利工程供水效益计算主要是针对生活、“三产”供水效益的计算，目前多采用单一方法进行计算，如基于分摊思想的经济价值分摊法和分摊系数法、缺水损失法[2]、影子水价法[3]、最优等效替代法[4]等。其中，缺水损失法的重点在于估计缺水损失值，适用于现有水利设施无法满足用水需求的严重缺水地区。影子水价法中的影子价格与不同地区水资源量及其分布、水资源供求情况及稀缺程度等因素密切相关，需进行详细研究方可确定，所以只适用于已取得影子价格合理研究成果的地区。最优等效替代法是一种间接计算供水效益的方法，在如何确定替代工程是否达到“最优”和“等效”上目前仍存在较大争议，且替代方案的费用与所求工程供水效益之间并无内在必然联系，计算结果的合理性、可靠度易受质疑，只在极度缺乏资料时使用。在实际工程应用中，多采用经济价值分摊法[5-7]和分摊系数法[8-10]，这两种方法虽均基于分摊思想，但对效益的量化方式有所不同。经济价值分摊法以实际利用的引调水量为主、单方水价值为单位计算效益。而我国《水利建设项目经济评价规范(SL 72—2013)》中推荐的分摊系数法，以产量、价格直接计算效益，强调工程修建前后产值变化。相比较而言，以上两种方法的适用情况较为广泛，计算原理易于理解，计算过程更为简便，但两种方法各有侧重，可根据不同产业的效益表现形式在两者之间进行选择。由此可见，采用单一方法进行供水效益计算难以做到完全贴近工程实际，适用于复杂的实际运行情况。应针对供水格局，对不同产业供水情况进行分析，采用适宜的量化计算方法，取得更为有效合理的计算结果。笔者将针对跨流域引调水工程的特性，结合工程实际运行情况及计算资料获取难易程度，对其供水效益量化方法进行分析探讨，并举例说明量化方法的可行性。

1 跨流域引调水工程特点

水资源维系着生态系统功能，支撑着社会经济系统发展，是一个国家至关重要的基础性战略资源。当今世界经济快速发展、物质生活需求不断提高，人类社会对水资源需求量的急剧上升，区域水资源量与需水量愈发难以达到供需平衡，水资源短缺已成为制约社会经济发展的主要因素。为解决水资源供需矛盾问题，跨流域引调水的规划应运而生。经过多年的研究与建设，目前我国已经兴建了南水北调中线，东线，引滦入津，引黄济青，引大入秦，引江济太，引滦入津等多个大型跨流域调水工程[11]，跨流域引调水工程已成为解决水资源时空分布不均的最科学、最有效的途径之一[12]。

跨流域引调水工程是指在不同流域系统间修建的,通过调节水量供需平衡关系以达到合理开发利用和配置水资源目标的水利工程[13]。工程运行后能够优化地区水资源配置格局，改善沿线地区水生态环境，提高河道防洪能力，为区域社会经济发展注入活力。跨流域引调水工程具有以下特点：

a. 跨流域引调水工程涉及不同流域及地区，不确定性更突出。跨流域引调水工程流经不同流域和地区，水资源情况、自然环境条件、社会经济发展形势都不相同，不确定性、风险性程度更大，且各地区之间在引调水调度上必然存在利益冲突，跨流域引调水工程需协调各地区不同的水资源需求，做出科学有效的规划与管理[14]。

b. 跨流域引调水工程多为多目标水利枢纽。大型跨流域引调水工程通常是集供水、灌溉、航运、发电、防洪、旅游及生态改善于一体的多目标、多用途综合性工程，需合理解决各目标间水量分配的冲突与矛盾，最大化社会经济和生态环境效益[15]。

c. 跨流域引调水工程具有高度的复杂性。由于横跨两个及以上流域和地区，输水距离长，引水渠道与各流域地区的蓄水水库、湖泊、天然河道及当地输配水设施存在多种串、并联及混联的关系，水量补偿调节过程复杂，规划设计和运行管理难度较大，需做出细致全面的调水规划，并对工程沿线各枢纽进行科学统筹管理[16]。

由于跨流域引调水工程具有以上特点，涉及不同流域，不确定性、复杂性突出，所以其与普通引水工程、水电工程的效益计算不尽相同，下面针对跨流域引调水工程的供水效益量化进行分析。

2 供水效益量化方法

跨流域引调水工程的供水效益，广义上来说，包括社会经济供水效益和生态供水效益，但一般多对社会经济供水效益进行量化计算，故下文主要分析讨论社会经济供水效益。根据供水结构，可将社会经济供水效益划分为生活供水效益、第一产业供水效益、第二产业供水效益和第三产业供水效益。

2.1 生活供水效益

生活供水效益主要表现为因满足居民日常生活用水而产生的居民生活水平和健康水平的提高。水利措施、社会经济发展、物价变化等因素都会对居民生活供水效益产生重要影响，所以在量化生活供水效益时，宜基于分摊思想按水利工程与其他影响因素的贡献比例对产生的效益进行分摊。

由于生活水平的提高不能以产值的形式来衡量，且城镇、农村居民生活实际利用的引调水量较为明确，所以目前多采用经济价值分摊的方法进行量化。其中，城镇居民生活利用的引调水量可根据自来水公司来水结构确定，而对于农村居民生活利用的引调水量，缺水地区由水库供水，可根据引调水量在水库来水中的占比进行推算；欠发达地区多利用地下水[17]，一般不由跨流域引调水工程供给；而水资源丰富地区以天然河道取水为主，取水量无计量，但可由农村居民生活用水定额大致确定。

因此，宜使用经济价值分摊法计算居民生活供水效益。经济价值分摊法把生活用水单方水价值在引调水量与生活水平进步之间分摊，再乘以居民生活利用的引调水量，将此值作为生活供水效益。生活用水单方水价值可用居民生活用水价值与人均年用水量之比来计算[18]，其中的居民生活用水价值可考虑使用恩格尔系数法以居民人均可支配收入和恩格尔系数的乘积——居民年均食品支出计算，用居民年均食品支出反映居民生活水平。生活供水效益具体计算公式如下：

(1)

式中：BL为生活供水效益，元；V为生活用水单方水价值，元/m3；f为引水效益分摊系数，即在引调水工程与生活水平进步之间分摊，可参照邻近地区已有研究成果取值，无量纲数；Q为受水区居民生活实际利用的引调水量，m3；r为居民年人均可支配收入，元；e为恩格尔系数，无量纲数；p为人均年用水量，m3。

2.2 第一产业供水效益

第一产业供水效益主要表现为向农林牧渔业供水而获得的效益。其中，大规模畜牧养殖业主要从当地地表径流或地下水源(井水)取水，一般不直接由引调水工程供水。同时，我国林业主要集中分布在山地地区，水源主要为天然降水及本地地表径流，而引调水工程多位于人口密集的平原地区，并不向其供水。因此，跨流域引调水工程的第一产业供水效益主要为农业灌溉效益和水产养殖效益。

2.2.1农业灌溉效益

当引调水工程向灌区供水后，农业种植、农田管理等技术会随着供水条件的改善而提高，在水利措施与农业生产措施的共同作用下灌区农作物产量必将产生明显的增加，因而在农业灌溉增产效益计算时必须在工程供水与农业生产措施之间进行分摊。

若采用以实际利用的引调水量为主、单方水价值为单位的经济价值分摊法进行计算存在以下问题：①由于跨流域引调水工程横跨不同流域，水系交错，水量调配复杂，很难明确各受水区实际使用的引调水量，且目前我国除北方缺水地区外，华东、华南地区均未对农业灌溉用水收取水费，农业灌溉水量统计资料匮乏，很难获取有效的水量数据资料[19]。②农业单方水价值的确定存在争议。若以农业增加值与农业总用水量之比作为农业单方水价值，而农业增加值计算需明确的农业生产成本中的人力成本不易把握；若以第一产业增加值与第一产业总用水量之比作为农业单方水价值，又与跨流域引调水工程只产生农业、渔业效益的实际供水情况不符，只能用作近似计算。③以水量为主的分摊计算方法不能反映作物种类、农业技术措施、地理、土壤以及气候条件等因素对灌溉效益的影响，其方法本身就含有误差[20]。而强调工程修建前后产值变化的分摊系数法正好解决了以上问题，且从效益计算方式本身来说，以产量、价格直接计算产值的分摊方法能够更直接地体现该工程带来的效益变化，更适用于进行跨流域引调水工程供水效益的量化计算，故采用分摊系数法计算跨流域引调水工程的农业灌溉效益。分摊系数法，将引调水工程修建前后的作物产值之差，在引调水量与农业生产措施之间分摊，具体计算公式如下：

(2)

式中：BA为农业灌溉效益，元；ε为引水效益分摊系数，即在引调水工程与农业生产措施之间分摊，可参照邻近地区已有研究成果取值，无量纲数；Ai为第i种作物的种植面积，一般为作物实灌面积，亩；Yi、Y′i为引调水工程修建后第i种作物主、副产品的多年平均单位面积产量，kg/亩，实际应用时注意应去除当地农业自身发展的影响；Yoi、Y′oi为引调水工程修建前第i种作物主、副产品的多年平均单位面积产量，kg/亩；Pi、P′i为第i种作物主、副产品的价格，元/kg；n为计算区域内共有n种作物。

2.2.2水产养殖效益

水产养殖效益一般指直接增加的水产品产量，目前水产养殖效益主要采用增加收益法、最优等效替代法进行量化。由于供水条件是决定水产养殖效益最主要的影响因素，所以在实际应用中多使用增加收益法计算，只有在极度缺乏资料时才会使用最优等效替代法。且增加收益法是按跨流域引调水工程修建后增加的水产品产量乘以价格计算即总产值进行计算，计算资料相对易获得，资料来源多为当地《统计年鉴》或《国民经济与社会发展公报》，公信力高，被公众广泛认可，所得计算结果更为可靠。所以应采用增加收益法计算跨流域引调水工程的水产养殖效益，计算公式如下：

(3)

式中：BW为水产养殖效益，元；Ai为第i种水产品的养殖面积，亩；Yi为引调水工程修建后第i种水产品的多年平均单位面积产量，kg/亩，实际应用时注意应去除当地水产养殖业自身发展的影响；Yoi为引调水工程修建前第i种水产品的多年平均单位面积产量，kg/亩；Pi为第i种水产品的价格，元/kg；n为计算区域内共有n种水产品；Q为引调水工程修建后水产养殖总产值，元；Qo为引调水工程修建前水产养殖总产值，元。

2.3 第二产业供水效益

第二产业主要包括工业和建筑业。与工业相比，建筑业较为特殊，其产值大部分来自外埠市场，而并非当地，且建筑施工用水水源多为自备井、沉砂池回收水、市政处理中水等，并不使用跨流域引调水工程引水，因此跨流域引调水工程第二产业供水效益主要以工业供水效益为主。工业供水效益主要反映在工业产值的提升上，但产值的增加不仅与水利工程增供水量有关，工业生产设备的升级、人员技术水平的提高以及企业管理制度的完善均对此有着至关重要的影响，因此宜采用效益分摊的方法计算跨流域引调水工程的工业供水效益。

从效益计算方法本身来说，强调工程修建前后产值变化的分摊系数法能够更直接地表现出工程有无引起的工业产值的变化。且工业企业实际利用的引调水量在确定时易产生较大偏差，原因如下：①跨流域引调水工程引水渠道与沿线受水区河网、水利设施存在多种混合交叉的相连关系，难以确定引调水量在用水水源中的占比。②当前大中型工业企业多以自来水公司供给为主，但仍有部分企业采用河道取水的方式，现实中还存在部分企业私自引水未上报、地处管辖区域交界未纳入统一管理监控等复杂情况。这使得工业企业实际使用的引调水量难以得到明确，仅以部分企业提供的水量记录并不能切实反映实际情况，实际使用引调水量的取值可能偏小。

综上，宜采用强调工程修建前后产值变化的分摊系数法计算工业供水效益，以有无该引调水工程的增产值乘以供水效益的分摊系数近似估算工业供水效益。而对于效益产值的分摊又可分为分摊工业净效益和分摊工业毛效益两种，具体工程中(如南水北调工程)多分摊工业净效益，我国现行统计制度下工业净效益的统计口径为工业增加值，故宜采用分摊工业增加值的方式进行计算。第二产业(工业)供水效益计算公式如下：

BS=(S-So)φm

(2)

式中：BS为第二产业供水效益，元；S为引调水工程修建后工业总产值，元，实际应用时注意应去除当地工业自身发展的影响；So为引调水工程修建前工业总产值，元；φ为工业增加值率，即在一定时期内工业增加值与工业总产值的比重，无量纲数；m为引水效益分摊系数，即在引调水工程与工业生产措施之间分摊，可参照邻近地区已有研究成果取值，无量纲数。

2.4 第三产业供水效益

根据我国《国民经济行业分类》(GB/T 4754—2011)，第三产业即服务业，是指除第一产业、第二产业以外的其他行业。第三产业供水效益主要包括引水工程向商务、旅游、公共服务等产业供水所产生的效益，是在水利工程措施、不同产业的发展、生活标准的提升等多方因素作用下的结果，因此应将第三产业效益在水利工程与其他产业之间进行分摊。

由于第三产业为非物质生产产业，效益很难以产量、价格的形式表达，目前常使用经济价值分摊法进行效益量化[18]。且第三产业用水水源主要为自来水，实际利用的引调水量可根据其来水结构确定。综上考虑，采用经济价值分摊法计算第三产业供水效益，计算公式如下：

(3)

式中：BT为第三产业供水效益，元；V为第三产业单方水价值，即第三产业增加值与第三产业总用水量之比，元/m3；I为第三产业增加值，元；W为第三产业总用水量，m3；f为引水效益分摊系数，即在引调水工程与第三产业自身发展之间分摊，可参照邻近地区已有研究成果取值，无量纲数；Q为第三产业实际利用的引调水量，m3。

综上所述，笔者通过对跨流域引调水工程特点进行分析讨论，提出了适于跨流域引调水工程供水效益量化的计算方法，如表1所示。

表1 跨流域引调水工程供水效益计算方法汇总

3 实例分析

浙东引水工程是浙江省有史以来跨流域最多、跨区域最广、引调水线路最长和投资最大的水资源战略配置的重大工程。浙东引水工程跨越钱塘江流域、曹娥江流域、甬江流域和舟山本岛，引富春江水，经萧绍平原的杭州市萧山区、绍兴市区，姚江平原内的绍兴市上虞区、宁波市余姚市，北线至宁波市慈溪市，南线至宁波市区、舟山市，共涉及4个地市及19个县(市、区)，引水线路总长294 km，总投资超100亿元。目前浙东引水工程北线萧山枢纽至慈溪段于2014年6月进入常态化引水阶段，工程实际运行情况如下：工程沿线萧山、绍兴地区水资源供需情况可基本保持平衡，在该地区浙东引水只是作为过境水；上虞、余姚地区部分取用浙东引水，但用水量不大；慈溪地区缺水情况严重，是浙东引水工程北线最主要的受水区。2014—2017年浙东引水工程4年间累计引水14.7亿m3，极大地提升了浙东地区的水资源保障能力，显著改善了浙东地区平原河网的水生态环境，为浙东地区的经济发展、社会进步及生态环境保护做出了重要贡献。

笔者应用表1中的方法对2017年浙东引水工程供水效益进行量化分析。在对浙东引水工程进行实地调研后，划定了浙东引水工程受水区，以受水区作为边界进行量化计算。其中，根据浙江省、江苏省和上海市已有灌溉效益计算成果[21]及近期华北地区研究成果[22]，综合考虑萧绍宁平原实际情况，取农业灌溉供水效益分摊系数为0.35；根据浙江省统计局数据，2017年浙江省规模以上工业增加值率为21.9%；根据目前已有国内各城市工业供水效益计算结果[23-24]，取工业引水效益分摊系数为0.10；根据浙东地区实际发展情况，参照已有工程计算[25]，取第三产业供水效益分摊系数为0.04。

效益值大小以2017年价为标准衡量，消除工程修建前后地区自身发展影响后，分地区对2017年浙东引水工程沿线受水区生活、第一产业、第二产业、第三产业效益进行计算，计算结果见表2。由于浙东引水在杭州市萧山区、绍兴市区只是作为过境水，并不产生社会经济供水效益，故不在表2中列出。

表2 2017年浙东引水工程各地区供水效益统计 万元

由表2可见，2017年浙东引水工程供水效益总计达14.185 0亿元，其中生活供水效益0.048亿元，第一产业供水效益7.543 9亿元，第二产业供水效益5.559 3亿元，第三产业供水效益1.033 8亿元。若以行政区划为单位进行分析，工程沿线各地区中受益最大的是慈溪市，供水总效益达9.706 8亿元；其次是上虞区，供水总效益为3.123 4亿元；最后是余姚市，供水总效益为1.354 8亿元。计算结果与浙东引水工程实际供水运行情况一致。

4 结 论

针对跨流域引调水工程的特点对其供水效益的量化进行研究，经过分析比选出了适于生活、“三产”供水效益量化的计算方法，并利用该方法对2017年浙东引水工程的供水效益进行了定量评价。评价结果表明，笔者提出的跨流域引调水工程的供水效益计算方法能够较好地应用于实际，可对工程的供水效益做出基本合理的量化计算。采用本文提出的量化方法可对工程所产生的供水效益进行全面评价，客观真实地反映工程建设的真实效益，为今后工程的建设管理提供政策依据。本文的计算结果总体上是合理的，但在跨流域引调水工程增供水量的分配、数据和参数引用的合理性上仍需进一步地研究分析完善，同时仍需加强对效益分摊系数确定方法、总产值增加值效益计算口径统一等方面的研究。

除此之外，虽然目前水利工程效益的研究主要集中在生活、“三产”等方面的供水效益评价上，很少涉及生态效益，一般只是定性描述，然而对于跨流域引调水工程来说，其较一般水利工程的生态影响范围更大，更需对其产生的生态效益进行定量评价，为工程运行调度向生态环境改善、保护的方向调整修正提供参考依据。因此，今后还应加强对跨流域引调水工程生态效益的分析研究，寻找适于生态效益量化计算的方法，完善跨流域引调水工程综合效益评价体系。