游進軍，劉 鼎，梁團豪，林鵬飛，3

（1.中國水利水電科學研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室，北京 100038；2.水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021； 3.河海大學，江蘇 南京 210098）

1 研究背景

生態(tài)補償作為推進資源環(huán)境保護的一種經(jīng)濟機制和手段，源于經(jīng)濟學的外部性理論，但目前對于生態(tài)補償尚未達成明確共識[1-2]。國內(nèi)生態(tài)補償一般為“生態(tài)/環(huán)境服務付費（PES）”模式，享有和使用生態(tài)服務的一方要向生態(tài)服務提供方支付費用[3]，也即是“誰破壞、誰恢復，誰受益、誰補償”的方式。1990年代中期以前主要方式是為控制生態(tài)破壞外部成本征收費用，作為對自然生態(tài)環(huán)境價值的補償。此后意義有所擴展，除了對生態(tài)環(huán)境破壞的補償費，也包括對生態(tài)環(huán)境建設者的財政轉移支付[4]，如因環(huán)境保護喪失發(fā)展機會的區(qū)域內(nèi)居民進行的資金、技術、實物上的補償、政策上的優(yōu)惠，以及為增進環(huán)境保護意識、提高環(huán)境保護水平而進行的科研、教育費用的支出[5-8]。

隨著水資源開發(fā)利用對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響和破壞，水生態(tài)補償也逐步受到重視，并成為水資源管理的重要內(nèi)容。新安江流域較早推進了上下游生態(tài)環(huán)境補償，2011年財政部、環(huán)境保護部出臺《新安江流域水環(huán)境補償試點實施方案》，由國家、安徽省、浙江省三方提供補償經(jīng)費，作為上游地區(qū)為保護水生態(tài)環(huán)境而犧牲經(jīng)濟發(fā)展利益的補償，經(jīng)過試點后逐步減少國家財政補貼形成上下游補償關系。

新安江等實際案例推進了水生態(tài)補償相關研究，國內(nèi)多個學者對水生態(tài)補償?shù)臉藴?、機制、實施方法等開展了研究。史淑娟等[9]對跨流域調(diào)水生態(tài)補償量分攤方法進行研究，構建了單指標法、綜合指標法和離差平方法的生態(tài)補償量分攤模型；劉玉龍等[10]以新安江流域為例，通過帕累托最優(yōu)方法計算生態(tài)補償標準；杜麗娟等[11]引入SWAT模型結合效益分攤系數(shù)計算補償標準；王彤等[12]從供需兩側聯(lián)合分析建立了水庫流域生態(tài)補償標準測算體系，進行補償標準的測算；付意成等[13-15]以永定河為例，總結了基于水量水質(zhì)模擬、水生態(tài)價值核算的流域生態(tài)補償標準測算框架，給出生態(tài)補償標準的實施依據(jù)和補償標準。肖建紅等[16]根據(jù)水庫效益建立生態(tài)補償主體收益評估模型分析補償標準；靳樂山等[17]分析了意愿調(diào)查法在流域生態(tài)補償機制中的應用；曲富國等[18]構建了基于成本的博弈模型，提出通過地方政府間有約束力的協(xié)議及與中央縱向財政轉移支付相結合的模式，實現(xiàn)生態(tài)補償?shù)淖畲笮в?。楊國勝等[19]從綠水的角度考慮生態(tài)補償，通過SWAT模型對水源區(qū)綠水模擬構建生態(tài)補償框架并確定生態(tài)補償標準。王新年等[20]構建了跨省水源地保護生態(tài)補償標準討價還價博弈模型；張化楠等[21]對生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值法等目前較為常用的水生態(tài)補償核算方法進行了總結，分析了水源地生態(tài)補償標準核算面臨的障礙性因素。汪雅梅等[22]以渭河為例研究了開展生態(tài)調(diào)度后基于引水量變化量、經(jīng)濟成本核算、直接經(jīng)濟損失三方面因素的效益影響核算方法，并提出采用水生態(tài)補償基金作為補償?shù)膶嵤┓绞?。文獻檢索和實際應用表明，水生態(tài)補償研究主要集中在補償標準方面，在補償關系上主要是以上下游、不同區(qū)域間補償以及政府調(diào)節(jié)為主。

生態(tài)調(diào)度必然會影響工程的經(jīng)濟效益，因此必須有避免或盡可能減少參與生態(tài)調(diào)度的工程收益損失的措施才能切實推進，實施生態(tài)補償勢在必行。但實際工作中生態(tài)補償推進難度極大，一方面在于生態(tài)補償標準難以確定。另一方面是“誰受益、誰補償”原則難以落實，受益方難以真正提供對受損方的經(jīng)濟補償，往往需要政府補貼來推動，很難持續(xù)。尤其值得關注的是，大量較早建成的工程設計中并無生態(tài)調(diào)度任務，開展生態(tài)調(diào)度后對效益影響更大。減少生態(tài)調(diào)度實施主體的利益損害，是推進生態(tài)調(diào)度有效實施的關鍵，也是當前的難點。目前的研究關注生態(tài)補償標準較多，但缺少補償來源和實施的研究，主要仍依托政府調(diào)節(jié)、基金收取等方法，尚未見對于部分條件下生態(tài)調(diào)度后產(chǎn)生的效益轉換的利用分析。本文針對豐水地區(qū)生態(tài)調(diào)度的實際效果，探討在生態(tài)調(diào)度實施后供水效益在工程間的轉換，研究相應的原則和核算方法下，建立內(nèi)部補償機制，降低補償實施的難度，推進生態(tài)調(diào)度實踐工作。

2 補償原則和計算方法

將區(qū)域供水系統(tǒng)作為整體來看，部分工程實施生態(tài)調(diào)度后可以由其他工程承擔其供水任務，從而帶來內(nèi)部興利效益的轉換，因此可以考慮基于內(nèi)部效益轉換構建生態(tài)調(diào)度的補償機制。尤其是對于豐水地區(qū)，在需水存在增長趨勢的前提下，系統(tǒng)整體供水效益可以增加，從而為整體核算框架下實施內(nèi)部生態(tài)補償創(chuàng)造了條件。本次研究在同一區(qū)域供水系統(tǒng)內(nèi)工程具有供水補償關系的條件下，分析生態(tài)調(diào)度實施后存在效益轉換而進行生態(tài)補償?shù)脑瓌t和計算方法，對效益轉換和補償方式進行定量計算，構建內(nèi)部補償機制。

2.1 供水關系和補償原則

（1）供水關系。水庫由于具備調(diào)蓄能力，是最重要的生態(tài)調(diào)度手段，本次研究以此為重點。水庫通常具有多類調(diào)度目標，若原有設計中不包含生態(tài)調(diào)度任務，實施生態(tài)調(diào)度后必然會帶來效益損失，生態(tài)補償是保障其生態(tài)調(diào)度能長效實施的重要手段。本文主要基于同一供水系統(tǒng)的水庫之間供水效益的轉換進行分析，系統(tǒng)內(nèi)存在的供水關系如圖1所示。

圖1中，A、B水庫均有其獨立供水的經(jīng)濟用水戶，也有共同供水的經(jīng)濟用水戶。現(xiàn)有供水模式下，B在完成經(jīng)濟供水任務后不能滿足生態(tài)需求，而A水庫供水能力相對較強，在滿足自身經(jīng)濟供水和生態(tài)供水的同時，有能力增加A、B共同經(jīng)濟用水戶的供水，減少B水庫供水任務實現(xiàn)生態(tài)調(diào)度。即對于A、B組成的供水系統(tǒng)，可以通過內(nèi)部供水關系的調(diào)整改變現(xiàn)有的供水格局，同時滿足生態(tài)和經(jīng)濟需求，實現(xiàn)總體供水效益的最大化。對比現(xiàn)有供水模式，在B水庫實施生態(tài)調(diào)度后供水量減少，A水庫的供水量和供水效益增加，可以向供水效益減少的水庫提供生態(tài)補償經(jīng)費。此外，由于水庫的多功能特征，除供水外，灌溉、發(fā)電等其他興利調(diào)度也存在類似的效益轉換關系。

圖1 生態(tài)調(diào)度后存在效益轉換的供水系統(tǒng)

（2）補償原則。針對上述供水系統(tǒng)的結構特征，本文提出“尊重現(xiàn)狀，整體核算，收益共享，效果考核，政府調(diào)節(jié)，適度補償”的原則來制定生態(tài)調(diào)度后供水部門之間的收益二次分配，實現(xiàn)生態(tài)調(diào)度目標。各項原則的意義如下：

①尊重現(xiàn)狀。水利工程現(xiàn)有的供水效益是核定生態(tài)補償?shù)幕A，包括現(xiàn)狀沒有實施生態(tài)調(diào)度的工程供水量?，F(xiàn)狀調(diào)度基礎上，供水收益增加的水庫向承擔生態(tài)調(diào)度任務后收益減少的水庫轉讓收益。

②水價統(tǒng)一。經(jīng)濟供水和生態(tài)調(diào)度用水價格體系統(tǒng)一，對于指定要求的生態(tài)補充供水量，同樣按照城鎮(zhèn)原水的水價標準計算收益。

③整體核算。以供水系統(tǒng)整體核算收益和成本，對于供水系統(tǒng)而言原水供給量與指定要求生態(tài)補水量均累計作為水庫的原水供水量，并按照同樣的價格核算，并核算運行成本。

④收益共享。在系統(tǒng)供水整體收益增加的前提下，在考慮供水成本的前提下系統(tǒng)整體衡量收益增長量，其中超過工程預期增量部分的收益為全部供水工程共享。

⑤效果核算。對于生態(tài)調(diào)度需要進行評估考核，是否開展生態(tài)調(diào)度及其實施效果作為制定補償標準的重要依據(jù)。

⑥政府調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)城市供水量增加帶來的收益不足以滿足生態(tài)調(diào)度帶來的經(jīng)濟效益損失時，政府應予補償。

⑦適度補償。一般來說生態(tài)補償是對部分損失進行適度的補償，通常需要實施主體承擔部分效益損失。

2.2 計算方法按照上述原則，在生態(tài)調(diào)度后，供水量和供水效益增加的水庫向收益減少的水庫補償生態(tài)調(diào)度損失。同時對于有潛力的工程還需考慮現(xiàn)狀基礎上可能增加的供水收益，收益的增減量需要對比合理增長后的收益?？紤]水庫的供水成本，補償計算的總體思路見圖2。

按照上述流程，先基于供水系統(tǒng)進行效益分析，核算開展生態(tài)調(diào)度后效益增加對效益受損工程的補償量，最后分析政府補貼。具體的計算過程如下：

圖2 水庫生態(tài)調(diào)度補償費用計算思路

（1）供水工程的現(xiàn)狀供水量及收益：

式中：WOi為現(xiàn)狀水平下第i個水庫的供水量；n為總的供水水庫個數(shù)；WD現(xiàn)為用水戶現(xiàn)狀總用水量；A1i為第i個水庫現(xiàn)狀收益； p為水價。

（2）合理增長率下的預期供水量：

式中：WD為合理增長率下用水戶的需水量；WP為水庫合理增長率下總供水量；WPi為第i個水庫合理增長率下的預期供水量；c為預期的用水增長率；e為不實施生態(tài)調(diào)度條件下各個水庫的供水增長率，可以通過模型計算，供水后沒有能力實施生態(tài)調(diào)度的工程一般e取0；A2i為第i個水庫預期收益。

（3）生態(tài)調(diào)度后的水庫供水量及收益：

式中：WQ為生態(tài)調(diào)度后的總供水量；WSi為第i個水庫生態(tài)調(diào)度后的供水量；Fi為生態(tài)調(diào)度后第i個水庫的收益；WS增為生態(tài)調(diào)度后供水量比預期增加的水庫總增供水量；WS減為生態(tài)調(diào)度后的供水量比預期減少的水庫總減少水量；l為承擔生態(tài)調(diào)度后供水增加的水庫數(shù)量；m為承擔生態(tài)調(diào)度后供水減少的水庫數(shù)量，承擔供水任務的水庫總數(shù)：n=m+l；F增為生態(tài)調(diào)度后供水量增加的水庫收益；F減為生態(tài)調(diào)度后供水量減少的水庫收益。

（4）可用于補償?shù)脑龉┧渴找妫?/p>

式中：B為可用于補償?shù)乃畮煸龉┧渴找?；k為扣除各類供水成本及合理收益后可用于補償?shù)谋壤?，各個收益增加的水庫采用統(tǒng)一計量標準，其中的成本應包括設備折舊、管理維護、運行成本、人員經(jīng)費、稅金等。

（5）生態(tài)調(diào)度后供水減少的水庫需補償金額：

式中：L1為生態(tài)調(diào)度后供水減少的水庫需補充的損失金額；H為扣除水庫部分成本后需補償?shù)谋壤?/p>

（6）未承擔供水任務的水庫生態(tài)供水補償：

式中：L2為未承擔供水任務的水庫生態(tài)供水需補償金額；r為不承擔供水任務但有新增生態(tài)調(diào)度供水的水庫數(shù)量；WRi為水庫在指定時段補充的生態(tài)水量；G為未承擔供水任務的水庫扣除成本后需補償?shù)谋壤?/p>

（7）政府補貼的計算：

式中：CG為需由政府補貼的金額，當水庫增加供水效益B小于需補充的生態(tài)調(diào)度補償費用（L1+L2）時，說明供水增量的收益低于生態(tài)調(diào)度帶來的效益損失，差額部分需要由政府補貼等方式解決，當水庫增加供水效益B大于需補充的生態(tài)調(diào)度補償量（L1+L2）時無需政府補貼。

（8）承擔生態(tài)補償?shù)乃畮煅a償費用的分配。除去政府補貼，增供水庫按照各自增加的可補償收益比例分攤（L1+L2）的生態(tài)調(diào)度補償量，多余的收益仍歸增供水庫自身，即各個增供水庫實際的補償量為：

式中，BRi為增供水庫實際的補償量，即按照參與生態(tài)調(diào)度水庫的增供比例將補償經(jīng)費分配到各個水庫。

3 實際案例分析

3.1 案例區(qū)概況為驗證方法，選擇三亞市開展實例研究。三亞市屬于南方濱海城市，受地形影響形成了東、中、西三部分相對獨立的水系。全市多年平均徑流深685.61 mm，地表水資源量13.15億m3，此外還有部分入境水量。2016年全市用水總量2.91億m3，占水資源量的14.7%。三亞市水資源總體較為充沛，但存在和社會經(jīng)濟分布不匹配的問題。中部地區(qū)社會經(jīng)濟規(guī)模最大，但水資源相對匱乏，供水形勢較為緊張，河道生態(tài)水量不足；東、西部由于水資源較豐富而且社會經(jīng)濟需水較小，供水壓力較小。為了保障三亞市中部中心城區(qū)的用水安全，已經(jīng)建成了東西部水源向中部調(diào)配的統(tǒng)一供水系統(tǒng)。在現(xiàn)有供水格局下，中部水系由于水量不足且承擔較多的城鎮(zhèn)供水任務，社會經(jīng)濟用水擠占河道生態(tài)用水較為嚴重。因此，制定合理的生態(tài)調(diào)度方案和在保障城市供水安全的前提下，提高主要河流尤其是中部城區(qū)河流的生態(tài)水量，具有現(xiàn)實緊迫性。

該市的供水系統(tǒng)中包括4個水庫水源和5個水廠以及東中西3個區(qū)域用水戶，水源與水廠以及水廠和區(qū)域用戶之間的供水關系如圖3所示。由于水源池、半嶺、赤田水庫建設較早未設計生態(tài)流量，只有建設較晚的大隆水庫承擔下泄生態(tài)流量的任務。

圖3 案例區(qū)供水關系

在全面開展生態(tài)調(diào)度后，大隆水庫需保證寧遠河生態(tài)需水8.5 m3/s，水源池水庫需保證藤橋河生態(tài)需水0.73 m3/s，半嶺水庫需保證三亞河生態(tài)需水0.35 m3/s，赤田水庫需保障大茅水生態(tài)需水2.19 m3/s?，F(xiàn)狀供水調(diào)度模式下，只有大隆水庫通過發(fā)電調(diào)度尾水滿足了生態(tài)需水，而其他水庫均未進行生態(tài)調(diào)度?？紤]東西部水源有一定潛力，因此分析通過調(diào)整共同用水戶的供水減少中部水源工程的供水壓力，即減少中部水源池、半嶺水庫向金雞嶺、荔枝溝水廠的供水，增加西部水廠和青田水廠向中部的供水，實現(xiàn)全部水庫都能開展生態(tài)調(diào)度，滿足各自所在河流的生態(tài)下泄量。

3.2 補償計算

（1）現(xiàn)狀供水量。據(jù)統(tǒng)計，近期全市原水供水14 457萬t，水價為0.24元/t，現(xiàn)狀供水總收入3470萬元。為便于比較，選擇未來用水不變的模式，實施生態(tài)調(diào)度后中部水庫因生態(tài)調(diào)度供水減少，各個水庫供水有所變化。各水庫現(xiàn)狀和生態(tài)調(diào)度后的供水量及收益如表1所示。

表1 現(xiàn)狀供水量下實施生態(tài)調(diào)度前后水庫供水量及收益情況

表2 現(xiàn)狀生態(tài)補償結果

對于供水收益減少的水庫，按照供水收入的1/3作為成本，即供水收益減少的水庫需補償金額為170萬元。對應選擇收入的3/4，2/3，1/2，2/3和3/4等不同比例作為供水增加水庫的成本進行分析，可以作為生態(tài)補償?shù)馁M用及政府補貼需求結果如表2所示。

根據(jù)計算可以看出，如果未來總供水量不變，在成本相同的情況下，增供水庫的收益正好可以補償效益受損水庫的損失。當增供水庫成本高于受損水庫時，需要政府補貼支撐生態(tài)調(diào)度，成本差越大補貼額越高。當增供水庫成本低于受損水庫時，不需要政府補貼，同時增供水庫還可以享有部分成本差帶來的收益。但實際中考慮現(xiàn)有供水模式的合理性，增供水庫轉移供水的成本通常不會低于原有的供水水庫的成本。進一步分析表明，統(tǒng)一的水價機制下，供水成本受供水量及供水距離的影響，因此被補償方與補償方的成本差與政府需要承擔的生態(tài)補償金額密切相關。為了更好的實現(xiàn)生態(tài)調(diào)度，可以通過控制供水水庫的成本差，實現(xiàn)內(nèi)部效益轉化的最大化，并減少政府補貼。

（2）合理增長率下的供水量。模式一考慮分析近期用水趨勢，用水總量合理預期增長率c分別取3%，5%，7%，考慮不同預期增長率下，4個水庫供水均有不同增長的情況。分析預期供水量WPi、預期收益A2i及收益變化情況，具體計算結果如表3所示。

模式二考慮實施調(diào)度供水增長后，水庫生態(tài)調(diào)度后的生態(tài)補償計算，通過全市水資源統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)配，考慮生態(tài)供水后由東西部水源工程增加向中部的社會經(jīng)濟供水量，中部水源通過水量置換增加河道下泄量滿足生態(tài)流量，計算得出各個水庫在整體生態(tài)調(diào)度后的供水量。生態(tài)調(diào)度后各水庫的收益與現(xiàn)狀情況對比及供水增減情況見表4。

以上計算結果，表明實施生態(tài)調(diào)度后與現(xiàn)狀情況下的供水相比，大隆水庫和赤田水庫的收入增加，而水源池水庫和半嶺水庫的收入有所減少，因此需要大隆水庫和赤田水庫轉移部分增加的收益作為生態(tài)調(diào)度后利益受到影響的水庫即水源池和半嶺水庫的生態(tài)補償。

考慮成本及自身合理收益，預期供水增長的模式下，增供水庫收益可于補償?shù)某杀景?0%、30%、50%和70%共4種供水收入作為補償比例進行分析。供水減少的水庫按照1/3的供水收入作為供水成本，收益減少的水庫在不同增長率下需生態(tài)補償情況如表5所示。增供水庫在不同增長率下可提供的生態(tài)補償經(jīng)費和需要的政府補貼如表6所示。

表3 不同增長率下按現(xiàn)有調(diào)度方式調(diào)度的預期供水量收益情況（模式一）

表4 調(diào)度后各水庫收益及供水增加情況（模式二）

表5 扣除水庫自身成本后收益減少水庫需補償量（模式二） （單位：萬元）

本文主要針對增加生態(tài)供水任務后供水系統(tǒng)內(nèi)部供水效益轉換實現(xiàn)生態(tài)補償，由于供水系統(tǒng)內(nèi)部社會經(jīng)濟供水與生態(tài)供水存在直接的競爭關系，因此生態(tài)補償關系與供水量密切相關。隨著社會經(jīng)濟用水增加，水資源豐富的水庫在滿足自身獨立經(jīng)濟用水戶后，可向共同經(jīng)濟用水戶的供水逐漸減少。

依據(jù)以上計算結果，對比現(xiàn)狀調(diào)度結果即表1，生態(tài)調(diào)度后總供水量增加，增供水庫的收益增加，需要的政府補貼減少。不同增長率下，增供水庫收益可用于補償?shù)谋壤蛔?，即自身供水成本不變時，政府補貼金額隨生態(tài)調(diào)度后供水的增加而減少。但由于現(xiàn)實供水過程中，供水成本會隨供水量及供水距離變化，因此實施生態(tài)調(diào)度后，增供水庫收益自身成本增加，可用于補償?shù)谋壤郎p少，供水系統(tǒng)內(nèi)部效益置換能力逐步降低，僅靠供水系統(tǒng)內(nèi)部通過效益轉換進行生態(tài)補償?shù)男Ч饾u減弱，需要政府承擔更多的生態(tài)補償責任。

表6 扣除水庫自身成本及合理收益增供水庫可補償量及政府補貼（模式二） （單位：萬元）

4 結論

本文提出依據(jù)生態(tài)調(diào)度后供水工程間效益轉換關系構建內(nèi)部補償機制，減少政府補貼等補償方式，降低生態(tài)補償?shù)膶嵤╇y度。研究表明，通過建立內(nèi)部補償機制，可以促進具備供水潛力的工程替代實施生態(tài)調(diào)度的工程供水任務，置換出部分工程水量滿足河道生態(tài)需水，主要結論如下：

（1）只有是具備效益轉換關系和供水潛力的整體供水系統(tǒng)才能構建內(nèi)部補償關系。必須是聯(lián)合供水的整體工程系統(tǒng)，而且水量可以保障區(qū)域供水安全的前提下實現(xiàn)。對于整體缺水的區(qū)域，難以在生態(tài)經(jīng)濟都保障的條件下通過增加供水收益進行內(nèi)部轉化補償。

（2）必須建立一定的原則和價值基準。補償基準是實施生態(tài)調(diào)度補償?shù)年P鍵，包括共同認可的工程收益標準，如現(xiàn)狀或某一標準下收益標準，對于經(jīng)濟類供水和生態(tài)供水在效益上的等同關系等。本次研究中提出尊重現(xiàn)狀原則，將原有水利工程在設計中并沒有承擔生態(tài)調(diào)度等功能下的經(jīng)濟效益以及合理增長率下的預期收益作為生態(tài)補償?shù)幕鶞?，但一般不應再考慮不實施生態(tài)調(diào)度條件下工程進一步提高的經(jīng)濟收益。

（3）工程運行成本以及預期供水量增長等對補償?shù)男Ч哂休^大影響。在區(qū)域供水可以滿足的條件下，如果運行成本更低、用水需求增長大，則補償更容易，反之亦然。

（4）還需要進一步研究完善內(nèi)部補償機制的研究，包括補償?shù)幕鶞恃芯浚治霾煌纳鷳B(tài)流量標準、單位供水效益以及成本不同的影響，以及水價等手段作為補償費用的作用分析等。研究可以提供一種思路，可以通過工程體系的構建主動實現(xiàn)這種補償關系。即區(qū)域水網(wǎng)的構建對落實保障生態(tài)補償具有基礎性的作用，而連通工程的建設運行成本可以作為建成后增供水庫的成本效益核算的一部分。