金春久
(1.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130012;2.松遼流域水資源保護(hù)局,吉林長(zhǎng)春130021)
濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)量化研究
——以向海濕地為例
金春久1,2
(1.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130012;2.松遼流域水資源保護(hù)局,吉林長(zhǎng)春130021)
運(yùn)用成本損失法和費(fèi)用分析法,對(duì)濕地補(bǔ)水帶來的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的損失進(jìn)行了量化研究,結(jié)合受影響地區(qū)缺水率的變化建立了濕地生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)量化模型和補(bǔ)償資金分擔(dān)與分配模型,并以向海濕地的生態(tài)補(bǔ)水為例進(jìn)行了模型驗(yàn)證.研究結(jié)果表明:75%降水保證率年份滿足向海濕地適宜生態(tài)需水的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為6 000萬元,向海自然保護(hù)區(qū)應(yīng)補(bǔ)償灌區(qū)管理局290萬元、灌區(qū)農(nóng)民5 710萬元;95%降水保證率年份補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為2 600萬元,向海自然保護(hù)區(qū)應(yīng)補(bǔ)償灌區(qū)管理局150萬元、灌區(qū)農(nóng)民2 450萬元.濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算考慮了補(bǔ)水對(duì)工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,而向海濕地補(bǔ)水實(shí)例驗(yàn)證了從供水費(fèi)用上升、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等損失核算生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn),補(bǔ)償資金額度較為合理,生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)模型具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值.
向海濕地;機(jī)會(huì)成本;生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn);量化研究
濕地作為地球上重要而獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng),其生態(tài)功能多樣性等對(duì)維持周邊地區(qū)的生態(tài)平衡具有重要意義.近年來,由于自然因素和人為因素的共同影響,濕地缺水情況日趨嚴(yán)重,濕地生態(tài)功能嚴(yán)重退化甚至喪失,補(bǔ)水成為修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要手段.濕地補(bǔ)水多需要轉(zhuǎn)移流域內(nèi)或流域外生產(chǎn)用水,這不可避免地對(duì)供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生一定的影響,濕地補(bǔ)水過程中用水主體的利益關(guān)系平衡成為濕地補(bǔ)水的主要制約因素,由此,濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償成為社會(huì)各界廣泛關(guān)注的難點(diǎn)問題.
早在19世紀(jì)70年代美國麻省馬薩諸塞大學(xué)的Larson和Mazzarse就提出了濕地開發(fā)補(bǔ)償許可證的濕地快速評(píng)價(jià)模型[1-2];2001年,Mark Mittag,P.E.和Kim Parker Brown研究了河流的淡水補(bǔ)償問題,指出生態(tài)補(bǔ)償?shù)念~度應(yīng)該依據(jù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值進(jìn)行確定[3].哥斯達(dá)黎加在1995年實(shí)施了濕地環(huán)境服務(wù)支付項(xiàng)目,通過環(huán)境付費(fèi)的方式實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償.國內(nèi)也有許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究,主要集中在分析生態(tài)補(bǔ)償理論的基礎(chǔ)上,以具體濕地為例探討濕地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建立[4-7],研究了生態(tài)補(bǔ)償主體、補(bǔ)償對(duì)象、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)、補(bǔ)償模式等[8-9],并主張通過專門立法確立濕地生態(tài)補(bǔ)償制度[10-11],從而協(xié)調(diào)濕地補(bǔ)償主體與補(bǔ)償客體之間的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系.這些研究對(duì)濕地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建立提供了重要的科學(xué)支撐.但是,這些研究主要側(cè)重于濕地資源開發(fā)利用中的生態(tài)補(bǔ)償問題,專門針對(duì)濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的研究較少.王憲恩等(2012)從濕地補(bǔ)水及影響范圍出發(fā)構(gòu)建了濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償框架和濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償保障機(jī)制,對(duì)濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算做了定性的描述[12];張趕年(2013)針對(duì)白洋淀濕地特別枯水年的生態(tài)補(bǔ)水問題,運(yùn)用收入損失法、市場(chǎng)價(jià)值法、影子工程法等從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失和濕地補(bǔ)水生態(tài)效益出發(fā),確定了濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)[13],但是從濕地生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值視角的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)通常被認(rèn)為因補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)過高而缺乏實(shí)踐應(yīng)用性.基于此,本文在生態(tài)補(bǔ)償基本理論的基礎(chǔ)上,建立了濕地生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的量化模型,并以向海濕地引洮入向生態(tài)補(bǔ)水工程為例進(jìn)行了模型驗(yàn)證,研究探討了濕地補(bǔ)水過程中的利益平衡關(guān)系.
資料顯示,生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法很多,均側(cè)重不同的視角和模式.本文從濕地補(bǔ)水造成的經(jīng)濟(jì)損失出發(fā),采用成本損失法和費(fèi)用分析法相結(jié)合的方法,遵循全面性、公平性及可操作性的原則,建立濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的量化模型.考慮濕地補(bǔ)水對(duì)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同影響[14],從工業(yè)和農(nóng)業(yè)兩個(gè)方面分別進(jìn)行核算.
1.1 生態(tài)補(bǔ)水對(duì)下游地區(qū)工業(yè)影響的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算
水資源供應(yīng)不足時(shí),濕地生態(tài)補(bǔ)水可能會(huì)影響到供水區(qū)工業(yè)生產(chǎn),因此通過研究引水口下游地區(qū)工業(yè)用水與工業(yè)產(chǎn)值的變化來計(jì)算補(bǔ)水后的工業(yè)損失.即:以下游地區(qū)的工業(yè)用水量為自變量,以單位工業(yè)用水創(chuàng)造的工業(yè)產(chǎn)值為因變量,進(jìn)行回歸分析獲得反映二者關(guān)系的回歸曲線,曲線與坐標(biāo)軸之間的面積則表示在確定的工業(yè)用水量下該地區(qū)創(chuàng)造的工業(yè)產(chǎn)值.由此,可以核算濕地補(bǔ)水過程中影響工業(yè)用水而導(dǎo)致的工業(yè)損失,該過程可表示為
式中:PI為生態(tài)補(bǔ)水對(duì)下游地區(qū)工業(yè)影響的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn);t1,t2分別為濕地引水前后下游地區(qū)的工業(yè)用水量;x為下游地區(qū)的工業(yè)用水量;F(x)為反映工業(yè)用水和單位工業(yè)用水創(chuàng)造工業(yè)產(chǎn)值的回歸方程;G為下游地區(qū)工業(yè)產(chǎn)值的變化;σ為下游地區(qū)從受影響河流中取水占總工業(yè)用水的比例.
1.2 生態(tài)補(bǔ)水對(duì)下游地區(qū)農(nóng)業(yè)影響的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算
農(nóng)作物的收成變化可以直接反映出農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的變化,因此可將水量減少對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響作為切入點(diǎn),核算補(bǔ)水對(duì)農(nóng)業(yè)的影響.借助便于實(shí)施和管理的農(nóng)作物產(chǎn)量模型,確定由于缺水造成的農(nóng)作物減產(chǎn)量,根據(jù)農(nóng)作物的單價(jià),估算其價(jià)值的變化.目前,我國農(nóng)業(yè)灌溉按照河水引水灌溉方式主要分為分散式灌溉和集中式灌溉兩種,因此生態(tài)補(bǔ)水對(duì)農(nóng)業(yè)的影響分兩部分考慮.
1.2.1 對(duì)下游地區(qū)分散式灌溉的影響測(cè)算
利用農(nóng)作物的缺水產(chǎn)量模型,通過系數(shù)σ進(jìn)行修正,計(jì)算出生態(tài)補(bǔ)水對(duì)補(bǔ)水區(qū)下游分散式灌溉的影響.
式中:PA為生態(tài)補(bǔ)水對(duì)下游地區(qū)農(nóng)業(yè)影響的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn);Q是對(duì)該作物潛在產(chǎn)量的估計(jì);β則表示由于水量減少帶來的減產(chǎn)百分比;F表示考慮霜凍的影響;M為該種作物市場(chǎng)單價(jià);σ為下游地區(qū)從受影響河流中取水占總農(nóng)業(yè)用水的比例.
1.2.2 對(duì)下游地區(qū)集中式灌溉的影響測(cè)算
集中式灌溉的特點(diǎn)是灌區(qū)由灌區(qū)管理局統(tǒng)一管理,建立完善的河水灌溉工程,引用河水后供灌區(qū)農(nóng)民灌溉使用.濕地補(bǔ)水對(duì)集中灌溉的影響不僅導(dǎo)致灌區(qū)農(nóng)民的農(nóng)業(yè)損失還降低了灌區(qū)管理局的效益,所以,濕地補(bǔ)水對(duì)集中式灌溉的影響包括灌區(qū)農(nóng)民損失和灌區(qū)管理局損失兩部分.
研究對(duì)灌區(qū)內(nèi)農(nóng)民生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)時(shí),首先要確定灌區(qū)的缺水率,核算因濕地補(bǔ)水帶來的灌區(qū)缺水導(dǎo)致的損失;再根據(jù)濕地補(bǔ)水后,灌區(qū)農(nóng)民因缺水而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn),這種損失是灌區(qū)因采用地下水替代河水進(jìn)行灌溉而造成的經(jīng)濟(jì)損失.其公式表示為:
式中:PP為生態(tài)補(bǔ)水對(duì)下游灌區(qū)內(nèi)農(nóng)民的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn);PM為生態(tài)補(bǔ)水對(duì)下游灌區(qū)管理局的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn);F1,F(xiàn)2分別為單位面積的水田利用地下水和河水的供水費(fèi)用;A1,A2分別為地下水和河水灌溉條件下單位面積農(nóng)作物產(chǎn)量;δ為調(diào)整系數(shù);A0為農(nóng)作物單位面積理論產(chǎn)量;M為農(nóng)作物市場(chǎng)單價(jià);M1,M2分別為農(nóng)作物在地下水和河水灌溉條件下的單位市場(chǎng)價(jià)值;S為灌區(qū)內(nèi)受影響的農(nóng)田面積;ΔC為濕地引水后造成的缺水率變化,缺水率的變化可由灌區(qū)需水量和進(jìn)入灌區(qū)的實(shí)際水量確定;E1,E2分別為管理局買、賣水的單位價(jià)格;R0為灌區(qū)計(jì)劃用水量;R為引水后灌區(qū)的可用水量.
1.3 補(bǔ)償資金的分擔(dān)與分配模型
生態(tài)補(bǔ)償?shù)姆謸?dān)和分配模型是確定補(bǔ)償資金由誰來出、出多少、如何分配的問題.在確定補(bǔ)償資金在主體間的分擔(dān)時(shí),應(yīng)以各補(bǔ)償主體的取水量作為衡量標(biāo)準(zhǔn),取水量越大,對(duì)下游造成的影響越大,該主體就需要付出更多的補(bǔ)償資金.在此基礎(chǔ)上,還需考慮各地區(qū)的發(fā)展水平對(duì)其分配結(jié)果進(jìn)行修正.相同行為的前提下,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)理應(yīng)支付更多的生態(tài)補(bǔ)償金.補(bǔ)償資金在補(bǔ)償主體間的分擔(dān)模型為:
式中:ri為補(bǔ)償金分擔(dān)率;Qi為上游第i個(gè)受益地區(qū)的取水量;Li為發(fā)展階段系數(shù),由皮爾曲線成長(zhǎng)模型推導(dǎo)得出;En為恩格爾系數(shù).
補(bǔ)償資金在補(bǔ)償客體間的分配模型可從損失視角進(jìn)行核算,損失較大者獲得的補(bǔ)償額度較多,具體為:
式中:PA為灌區(qū)農(nóng)民補(bǔ)償金額;P0為單位面積灌溉受損金額;S″為灌區(qū)農(nóng)民受損面積;Pi為基于各項(xiàng)(供水費(fèi)用的上升、農(nóng)作物減產(chǎn)、井口農(nóng)作物減產(chǎn)及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降)的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn);S為灌區(qū)面積.
2.1 研究區(qū)概況
向海自然保護(hù)區(qū)位于吉林省西部,地理位置為東經(jīng)122°05′~122°35′,北緯44°50′~45°19′,屬內(nèi)陸濕地和水域生態(tài)系統(tǒng)類型的國家級(jí)自然保護(hù)區(qū).近年來,受人類開發(fā)活動(dòng)的影響[15],向海濕地面積逐年減少,僅1988—2003年這16年間,濕地面積就減少了32.9km2,濕地上動(dòng)、植物種類也日趨減少,向海生態(tài)濕地補(bǔ)水迫在眉睫.
向海濕地水源為霍林河、額木特河及洮兒河3條河流.霍林河來水多在上、中游被攔截,平、枯水年份在向海濕地境內(nèi)多處于斷流狀態(tài);額木特河為季節(jié)性河流,常年水量不足處于斷流狀態(tài),只有水量較大年份洪水才能進(jìn)入向海濕地;洮兒河河水水量較大,可以作為向海濕地生態(tài)補(bǔ)水的水源.白城市地下水資源較為豐富,洮兒河下游地區(qū)工業(yè)用水和分散式農(nóng)業(yè)灌溉用水均直接利用地下水,洮兒河非洪水期主要為興安盟灌區(qū)和洮兒河灌區(qū)供水.所以向海濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算中,工業(yè)與分散式灌溉農(nóng)業(yè)受到生態(tài)補(bǔ)水的影響可忽略不計(jì),集中式灌溉農(nóng)業(yè)受到的影響是唯一要考慮的因素.
2.2 濕地生態(tài)補(bǔ)償量化標(biāo)準(zhǔn)模型的驗(yàn)證
2.2.1 生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的核算
假設(shè)向海濕地在每年的5—9月進(jìn)行補(bǔ)水,其中在75%降水保證率年份為了滿足向海濕地適宜的生態(tài)需水量進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水,生態(tài)需水量為1.91億m3;而95%降水保證率年份為了滿足向海濕地核心區(qū)的生態(tài)需水進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水,最小生態(tài)需水量為1.09億m3(一般的,降水保證率高于90%年份生產(chǎn)生活用水優(yōu)于生態(tài)用水,但是為了保護(hù)向海濕地核心區(qū)的生態(tài)價(jià)值,考慮應(yīng)滿足核心區(qū)生態(tài)需水的最小生態(tài)需水量).
在計(jì)算所需的數(shù)據(jù)中,由于2006年的降水量與75%降水保證率的降水量接近,2007年的降水量與95%降水保證率的降水量接近,因此在研究過程中相應(yīng)地采用2006和2007年的有關(guān)數(shù)據(jù)來表征75%和95%降水保證率年份.其中,灌區(qū)計(jì)劃用水量、不同水質(zhì)下灌區(qū)收益的變化和灌區(qū)面積等資料均由灌區(qū)管理局提供;向海濕地引水口處(鎮(zhèn)西站)的平均流量、從引水口至向海濕地中途的水量損失均來自各年度白城市水資源公報(bào);向海濕地的引水量則根據(jù)多年平均來水量和濕地需水量求得.
通過計(jì)算,75%降水保證率年份,為了滿足濕地生態(tài)補(bǔ)水的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為6 000萬元,95%降水保證率年份生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為2 600萬元(見表1).比較發(fā)現(xiàn),兩種情況下引水前下游灌區(qū)的缺水率是相同的,都為0,而引水后下游灌區(qū)的缺水率有所不同.75%降水保證率下缺水率變化為23.2%,95%降水保證率下綜合缺水率變化為9.7%.這是因?yàn)?5%降水保證率下汛期濕地的天然來水量基本能滿足濕地核心區(qū)的需水量,僅在5月份和8月份為了維持向海濕地核心區(qū)的生態(tài)需水量需進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水.2.2.2 生態(tài)補(bǔ)償?shù)姆謸?dān)與分配
表1 各引水時(shí)間段的缺水率變化及補(bǔ)償情況
(1)在向海濕地引水的過程中,考慮到受益者只有向海自然保護(hù)區(qū),故補(bǔ)償金全部由其承擔(dān).從模型的角度考慮,向海自然保護(hù)區(qū)的分擔(dān)系數(shù)為1,承擔(dān)全部對(duì)灌區(qū)的補(bǔ)償資金,具體見表2.
(2)在補(bǔ)償對(duì)象方面,受影響的主要是灌區(qū)管理局和灌區(qū)內(nèi)的農(nóng)民,補(bǔ)償金應(yīng)按一定比例分配給管理局和農(nóng)民.根據(jù)式(7)—(8)計(jì)算得出:75%降水保證率下灌區(qū)管理局應(yīng)分配到290萬元,農(nóng)民應(yīng)分配到5 710萬元;95%降水保證率下灌區(qū)管理局應(yīng)分配到150萬元,農(nóng)民應(yīng)分配到2 450萬元(見表3).
表2 補(bǔ)償金在補(bǔ)償主體間的分擔(dān)金額及分擔(dān)比例
表3 補(bǔ)償金在補(bǔ)償對(duì)象間的分配金額及分配比例
在更為理想的條件下,假設(shè)農(nóng)民個(gè)體擁有的耕地面積已知,則可計(jì)算出更為詳細(xì)的分配系數(shù).首先計(jì)算出各種情況下單位面積耕地應(yīng)接受的單位補(bǔ)償額度,然后結(jié)合已知的農(nóng)民個(gè)體的耕地面積,即可確定每個(gè)農(nóng)民應(yīng)該接受的補(bǔ)償資金.
本文綜合運(yùn)用成本損失法和費(fèi)用分析法建立了濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)量化模型,模型分別考慮了生態(tài)補(bǔ)水過程中下游地區(qū)工、農(nóng)業(yè)所受的影響,并將農(nóng)業(yè)灌溉細(xì)化為集中式灌溉和分散式灌溉進(jìn)行處理.案例驗(yàn)證結(jié)果顯示,向海濕地選擇在每年的5—9月進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水,75%降水保證率年份濕地生態(tài)補(bǔ)水的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為6 000萬元,其中分配給灌區(qū)管理局290萬元,農(nóng)民5 710萬元;95%降水保證率年份補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為2 600萬元,其中分配給灌區(qū)管理局150萬元,農(nóng)民2 450萬元.向海濕地補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)考慮了灌區(qū)的地下水灌溉損失,生態(tài)補(bǔ)償額度較為合理,生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)模型具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值.
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Quantitative research of ecological compensation standard—take Xianghai wetland as an example
JIN Chun-jiu1,2
(1.College of Environment and Resources,Jilin University,Changchun 130012,China;2.Songliao River Basin Water Resources Protection Bureau,Changchun 130021,China)
By employing the methods of cost lost and expense analysis,this paper quantified the losses of industrial production and agricultural production caused by diverting agricultural water to the wetland.Combined with the variation of water deficient ratio in the affected areas,built the quantitative model of wetland ecological compensation standard and the compensation fund sharing and allocation model which were tested by the water supplement process of Xianghai wetland.The results indicate that the compensation standard to meet suitable ecological water demand of Xianghai wetland is 60million yuan in the year with 75%guaranteed precipitation rate,hereinto,2.9million for the Irrigation District Authority and 57.1million yuan for farmers in the irrigated area;the compensation standard is 26million yuan in the year with 95%guaranteed precipitation rate,including 1.5million for the Irrigation District Authority and 24.5million for irrigation farmers.The wetland ecological compensation standard calculation considers the effects towards industrial and agricultural production generated by diverting agricultural water to the wetland.The example of Xianghai wetland calculates the ecological compensation standard from the loss of water supply costs rising and the crop yields and crop quality,etc.The results show that the ecological compensation limit is relatively reasonable.The ecology compensation standard model has applicable values to a certain degree.
Xianghai wetland;opportunity cost;ecological compensation standard;quantitative research
F 062.2 [學(xué)科代碼] 790·43
A
(責(zé)任編輯:方 林)
1000-1832(2015)03-0149-05
10.16163/j.cnki.22-1123/n.2015.03.030
2014-12-30
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51379089).
金春久(1971—),男,博士,教授級(jí)高級(jí)工程師,主要從事水資源保護(hù)管理和水質(zhì)模型研究.