溪下水庫水環境保護的生態經濟增長效益評價

孟 凱

(寧波大學 建筑工程與環境學院，浙江 寧波 315211)

隨著科學發展觀的提出以及和諧社會的構建，可持續發展的概念已經深入人心，并且具有迫切的現實需要。資源環境與經濟發展的矛盾日漸突出，人們不得不在環境保護和經濟增長之間找到一個平衡點，以體現可持續發展的真正內涵。飲用水是人類生存的基本需求，飲用水環境保護不僅事關經濟社會可持續發展，更重要的是直接關系到公眾的健康，是一個國家社會發展水平的重要標志。因此，制定科學合理的飲用水水環境保護項目規劃顯得極為重要和迫切。然而，水環境保護的資金投入和水源地流域內產業的經濟損失必然會引起經濟增長效益的消長，這就需要運用一個兼顧兩者的綜合指標體系來權衡水環境保護項目規劃實施的優劣得失，并判斷項目實施是否合理和可行。

1 水環境生態經濟系統

1.1 概念

水環境生態經濟系統是水環境生態系統和社會經濟系統相互作用和聯系，具有一定結構和功能的有機整體。該系統是由水環境生態系統以及與保護健康水環境相關的社會經濟部分產業組成的。其功能主要體現在水環境生態系統和社會經濟系統在物質循環、資金流動、綜合效益消長等幾個方面的耦合關聯［1］。

1.2 特點

水環境生態系統和社會經濟系統相互聯系和相互作用。在水環境生態經濟系統中，水環境生態系統是社會經濟系統的基礎，人類如果能夠很好地保護水環境、提高生態效益、實現生態目標，社會經濟活動便有良好的生態條件，可以更好地利用自然資源，使生產力得到較快的發展，提高社會經濟效益。同時，社會經濟目標的實現和社會經濟效益的提高，可以不斷地為水環境的保護、實現生態效益和生態目標提供資金、技術和物質支持，從而保證健康水環境的維持。相反，如果忽視水環境的保護，它所導致的水環境惡化和生態環境質量下降就會對社會經濟系統的發展產生巨大的制約作用，影響社會經濟目標的實現。由此可知，兩者間的相互聯系和相互作用是非常明顯的［2］。

水環境生態系統和社會經濟系統的矛盾性。為了保護水環境生態系統的健康，需要對在生產過程中影響水環境的部分經濟部門采取一系列整改措施，也要投入大量資金用于規劃和實施水環境保護項目，這勢必影響社會經濟系統，引起經濟效益的消長與浮動。而一味追求提高社會經濟系統的效益，而忽略水環境保護的重要性，那么健康的水環境生態系統就會被破壞。由此可見，兩者間的矛盾性很突出。

水環境生態系統和社會經濟系統的開放性。由于水環境生態系統是自然生態系統的一部分，它和其所依存的自然生態系統之間時時刻刻都在進行著物質、能量和信息的交換。另一方面，在社會經濟系統中的各資源要素之間及其和自然生態系統間也進行著物質循環、能量流動和信息傳遞等。所以，兩者均具有開放性。

2 水環境保護生態經濟增長效益

正如上面提到的水環境生態經濟系統的特點，水環境生態效益與社會經濟增長效益的關系也存在著相互聯系、相互影響、相輔相成的矛盾統一性特征。

投入資金保護水環境，使水環境生態效益提高，維持在一個健康的水平，勢必要犧牲和水環境保護相關聯的某些產業的經濟效益。反之，僅僅考慮經濟增長效益的提升，而忽略健康水環境的保護，水環境生態效益便會下降。所以，要科學的評價兩者效益消長的合理性，就需要建立水環境保護的生態經濟增長效益綜合評價體系。

我們定量的研究水環境保護的生態經濟增長效益綜合指數，規劃一系列水環境保護工程項目，并比較工程前后綜合指數的變化情況，以此為依據判斷工程實施的合理性和必要性。

3 水環境保護生態經濟增長效益評價體系

3.1 指標體系

把2009年作為基準年，以水環境2009年的水質數據和流域內與水環境保護相關的農林業、食品加工業、畜禽養殖業和旅游業4類產業經濟總收入為基準數據，建立健康水環境指數和經濟增長指數運算模型，通過基準年數據測算2個指數M1和N1，再運用加權平均法得出2009年水環境生態經濟增長效益綜合指數P1。通過水環境保護工程的實施 (規劃至2012年完工)，預測2012年的水質數據和4類產業經濟總收入，再重新代入運算模型得到M2和N2，得到2012年水環境生態經濟增長效益綜合指數P2。P2和P1相比較，值越大說明綜合效益越高，以此來權衡工程項目實施的合理性和必要性。

3.2 計算流程

計算流程如圖1所示。

圖1 水環境保護生態經濟增長效益的計算流程

3.3 計算方法

式中:M為水環境健康指數，W代表各個污染物的水環境容量，J代表各個污染物的入庫量，Q代表各個污染物對水環境影響的權重;i=1代表TN(總氮)，i=2代表 TP(總磷)，i=3代表CODCr，i=4 代表 NH3－N。

因為TN和TP是影響水環境的主要污染物，故兩者權重各取40%，CODcr和 NH3－N占次要地位，權重各取10%，即Q1=Q2=40%，Q3=Q4=10%。

式中:P為水環境生態經濟增長效益綜合指數，因為水環境健康和經濟增長同等重要，故M和N權重相同，都取50%。

4 實例研究

4.1 研究區概況

此次研究的溪下水庫位于寧波市鄞州區橫街鎮溪下村境內，距寧波市區約15 km。水庫由2003年7月28日動工興建，2008年7月28日通過工程竣工驗收。水庫是一座以防洪、供水為主，結合發電、灌溉等功能為一體的綜合型水利樞紐工程。水庫集水面積29.9 km2，總庫容量2 838萬m3，正常庫容量2 074萬m3。流域內共有大雷村，鳳凰村，云洲村，芝嶺村，毛家岙村，雷莊村6個行政村，常住人口約4 100人。

4.2 溪下水庫水環境健康現狀

水庫投入使用1年多以來，由于修建時殘留的植被殘體等水土廢物還沒能凈化完全，導致水體能見度不高，水質不好，再加上上游河道產生的污染物經河流進入庫區，水質變化趨勢不容樂觀，未能達到Ⅱ類水質標準。

經過實地調查，造成水體污染的主要污染源是水庫上游五大源頭，分別是生活污染源、農林業污染源、工業污染源、畜禽養殖污染源、旅游污染源。生活污染源主要指生活污水和生活垃圾;農林業污染源主要指農田和經濟作物化肥過量施用;工業污染源主要指部分食品加工廠排出的廢水;畜禽養殖污染源主要指畜禽糞便;旅游污染源主要指農家樂產業產生的污水。五大污染源排污系數見表1。

表1 各類污染源的排污系數

對實地進行調查，結果流域內的常住人口4 150人，耕地 208 hm2，經濟林面積3 248 hm2，養豬576頭，羊80只，雞4 600只，農家樂年旅游人數8萬人，食品加工廠年排放污水量1 012 t。

結合表1和對實地調查數據，經過污染物入河量、入庫量測算，可算出影響水庫水質的主要污染物的年產生量 (表2)。

水庫自身有凈化水體的功能，即水環境容量，采用總體達標水環境容量方法，利用完全混合公式進行水環境容量的計算［3］，具體公式如下:

表2 各污染物的入庫量

式中:W為水環境容量值 (kg·a－1);Q0、C0為進口斷面的入流流量和污染物濃度 (mg·L－1);q為旁側入流流量 (m3·s－1);CS為該水體的水質標準;V為水體體積;K為水質各類污染物降解系數(L·d－1)。根據水庫基礎資料數據，計算得出水庫水環境容量 (表3)。

表3 各污染物Ⅱ類水環境容量

對表2、3數據進行比較可知，在水庫以期達到Ⅱ類水質的前提下，進入水庫的污染物并不能被水體完全自凈，尤其是TN和TP大部分滯留在庫區內，嚴重影響水質，距Ⅱ類水質的要求相差甚遠。不能被水環境自身凈化，而需要通過工程削減的污染量見表4。

表4 需要削減的污染量

4.3 流域內經濟概況

根據鄞州區橫街鎮農村經濟收益分配統計年報，可知流域內經濟情況總體較好，近年來經濟持續增長，人民生活富足。由于對水庫產生污染的主要是農林業、食品加工業、畜禽養殖業和旅游業，故只討論這4類產業的經濟收入概況。通過調研，流域內農耕規模較小，上游山地主要為毛竹林和經濟林，經濟收益可觀;工業以食品加工小企業為主，排放污水的有5家，經濟效益較好;養殖以散戶為主，收入中等;農家樂產業發展方興未艾，多家都已經發展為餐飲、住宿、娛樂為一體的山間度假經營企業。據統計年報，近年來溪下水庫流域內4類產業的經濟總收入見表5。

表5 2004－2008年流域內4類產業的經濟收入

根據經濟預測方法中的時間預測法，把各個年份的經濟增長趨勢延續下去，并外推未來［4］，運用自回歸分析的處理方法，估算出2009年四類產業的經濟收入，繼而估算2010－2012年4類產業的經濟收入。

用于時序分析的線性回歸公式是:

式中:y為預測值;t為時間變數;a、b為回歸系數。

運用最小二乘法和二階倒數，可得出如下公式，用來計算a、b的值:

式中:ˉy，ˉb均為平均數。

數據項為5年的產值收入，總項數為奇數，取t中值 (2006年時間變數)為0，故2004、2005、2007、2008年時間變數各取 －2、 －1、1、2，Σt=0。則2009年的時間變數為3。

通過計算，預測2009年4類產業經濟總收入為13 517萬元。同法，可預測出2010、2011、2012年4類產業經濟總收入分別為15 067萬元、16 435萬元、18 141萬元。

4.4 水環境保護工程設計

基于保護飲用水源水環境，使得上游入庫污染物得到削減，因此針對五大污染源對水質產生的影響，結合實地勘察，制定水環境保護項目規劃，工程自2010年開始，歷時3年，于2012年完工，以期凈化水環境，達到Ⅱ類水質標準為目的。工程本著技術投入先易后難，資金投入逐漸增加的原則逐年展開，具體的工程布置和工程估價見表6(污染物削減量和造價估算均以經驗數據為標準)。

4.5 綜合評價

工程實施之后，4類污染物質被大量削減，入庫量減少，水環境得到改善。然而4類產業由于工程資金的投入和部分生產的受限，經濟總收入及其增長也受到影響。工程前后的具體比較見表7。

通過工程前后污染物入庫量的數據變化以及2008－2012年度4類產業總收入值的測算，代入到指標體系計算流程中，可得出下列數據:

表6 水環境保護工程的規劃布置

表7 水環境保護工程預期效果

由測算結果P2＞P1，可判斷工程實施之后，雖然經濟增長效益有所下降，但水環境生態經濟增長綜合效益是增加的，這就鑒證了水環境保護工程實施的合理性和必要性。

5 小結

水環境保護規劃應與流域內社會經濟發展規劃相協調，科學合理地開發利用水資源，并留有余地，以保護當代和后代賴以生存的水環境，維持水資源的永續利用，促進經濟社會的可持續發展。在經濟增長的同時，更要重視健康水環境的維護，并且秉承以人為本、因地制宜、統籌兼顧的原則開展水環境保護項目規劃的實施。規劃的實施即使使短期內經濟增長效益降低，但水環境生態經濟綜合收益是不會減少的，從長遠來看，這才是資源環境和經濟發展在可持續發展模式下切實可行的道路。

［1］張瑞恒.水資源經濟論［M］.北京:中國大地出版社，2003:51－56.

［2］黃奕龍，湯潔.水資源可持續利用的生態經濟評價［J］.吉林地質，2001，20(4):62－63.

［3］翁煥新.城市水資源控制與管理［M］.杭州:浙江大學出版社，1998:235－238.

［4］張今聲.現代經濟計劃方法與模型［M］.長春:吉林人民出版社，1989:46－47.