城市水資源雙重水價的模糊定價分析
——以長春市為例

王雪麗

(吉林師范大學 經濟學院， 吉林 四平 136000)

水資源作為地球自然資源的一種，是指可供利用或有可能被利用，具有足夠數量和可用質量，并適合某地對水的需求，而且能夠長期供應的水源．在我國的很多大城市里，長期以來用來解決水資源供應的方法是對所有用戶通過飲用水標準使用一套管道系統．在這種舊式的供水方式下，不能有效的保護水資源，更不能滿足居民高質量的飲水需求．因此，基于水資源可持續發展理念和科學發展觀的思考，需要一種具有質量區分的水資源供應模式——雙重水供應，這種模式對于保護地下水資源，提高水資源利用效率和提高飲水安全，以及實現水資源的可持續發展是非常必要的．

1 雙重水價

雙重水供應是一種針對于不同的用戶的不同用水目的而供應不同質量水源的一種新的供水方式．這種水的供應系統由兩種不同的管道構建而成，新建設的管道用來供應較高質量的特殊工業用水(例如制藥、食品生產)、其他的特殊工業和家庭可飲用用水；當前水供應系統的管道用來供應較低質量的水給一般的工業、家庭非飲用用水和生態環境用水．

水中含有許多揮發物質，例如揮發有機物VCOS在水中被加熱時，就會揮發出來，彌漫在水蒸汽和氣溶膠中，通過呼吸進入人體和肺部，進而影響人體健康．經常喝經過氯消毒處理的自來水或用這種自來水洗澡可能導致護腺癌以及膀胱癌．可見對于水的合理分類意義重大．

AWWA下屬分質供水分會(distribution committee on dual distribution )于1983年提交了一份《分質供水》指南，簡稱《指南》，以總結國際上現有的分質供水經驗，并期望以此為起點，為建立將來全美統一的分質供水規范提供基礎，《指南》對有關術語定義為： 可飲用水指符合聯邦與州政府水質標準，用于引用、烹調與清洗用的水．非飲用水是人類偶然消費不致造成危害，用于非飲用用途的水．《指南》的調查綜述中指出：非飲用水在戶內只用于沖洗廁所．本文中的家庭可飲用水和非飲用用水的分類與上述定義相同．

隨著水資源供應體系的改變，當前的水價體系也必須改革，對于不同質量的水資源建立不同的水價，即雙重水價．

雙重水價的體系由兩部分組成，高質量水資源供應價格和低質量水資源供應價格．高質量水資源包括：高質量的地下水資源和經過先進的凈化轉化處理的水資源，尤其以高質量地下水資源為主；低質量水包括：按照一般工業、家庭非飲用水和生態環境用水的用水標準而處理的一般意義的水資源．通過將這兩種供水分別定價實現定價體系的改革．

很多研究已經被應用到了水資源的價格管理上．主要的定價模型包括影子價格模型、邊際機會成本價格模型、糊綜合評價模型，這些模型對于水資源價格的制定提供了多種選擇．

(1)影子價格．影子價格起源于數學規劃，在經濟學上的應用也有很長的歷史了，經常被應用在具有約束條件的最優化問題當中．然而，在很多應用當中，影子價格直接對商品或者服務在遠期或者當期市場上的價格作出反應，而由于這樣那樣的原因，這些價格并不存在，因而影子價格在水資源的應用上存在一些限制．影子價格僅僅能夠反映一些水資源的稀缺程度以及水資源與整個經濟利益的關系，但這不能夠代替水資源價值；同時，要通過調整國內市場和國際市場價格來獲得影子水價是非常困難的，在實踐中，幾乎不可能通過解決線性規劃問題得到影子水價．

(2)邊際機會成本定價．自從Turvey 開始，邊際機會成本定價方法論在水資源領域得到了廣泛的應用．水的邊際機會成本包括邊際水生產成本、邊際使用者成本和邊際環境成本．一般來講，水服務的邊際機會成本價格可以確保稀缺資源的最優配置，因為這種機制把正確的信號傳遞給了投資者和消費者雙方．然而，在應用上也存在一些問題，通常很難估計出邊際使用者成本和邊際環境成本，從而導致了損耗成本或者替代成本的預測需要很長時間．除此之外，水資源價格不僅涉及數量，也涉及到質量．例如，廢水表現出負價值，而高質量的水顯示出高價值．

(3)綜合的模糊模型．1998年，由姜文來博士提出．考慮到水資源價值體系是模糊的，姜博士首先構建了一個綜合評價矩陣，定義為R，然后根據居民的可承受能力計算出綜合評價系數V，最后計算出水資源價格．這種方法對于水資源價值的定性分析非常重要，并且具有綜合性和可操作性．但是這種評價模型是線性的，很難表達水資源系統的非線性和復雜的關系．

水資源系統是綜合的、模糊的和復雜的，這個系統由社會、經濟和環境三個交互的部分組合而成．在本文中，基于模糊形式的識別和交互迭代理論來描述水資源價格的評估，采用雙重水價的定價模式，這體現了水資源真實的和動態的價值，突出了高質量水資源的重要價值．雙重水價的應用使得水資源價格更為理性，符合資源利用的內涵，計算的結果更加符合現實．

2 城市水資源價格指標的評估體系

水資源價值涉及到了許多影響因素．其中包括三個層面價值：首先，在社會層面，包括人口、政策和歷史文化；其次，在經濟層面，包括國民生產凈值、產業結構、規模、發展水平和水資源開發的效率；再次，在自然層面，包括水資源數量和質量、開采條件、水環境惡化等級和利用國外水資源的可能性．

2.1 低質量水資源供應價格計算模式

價格向量是由社會的可承受能力決定的．該可承受能力是一種接受力，包括物質和心理的．水費的承受指數K用來描述在水資源價格上的社會承受能力．承受指數K是指水費占實際收入的百分比，由下列公式表示:

(1)

在公式中，O代表支付的水費，I代表實際收入，K代表水費承受指數．世界銀行和一些國際信貸機構指出對于工業用水，水費占該工業年產出的2%～3%作為水費是符合實際的和可行的標準．亞太經濟社會委員會建議水費的支付不應該超過家庭實際收入的3%．在本文中K的上限被規定為3%．

水資源價格的上限是當最大可承受指數達到時候的價格，表示為下列公式：

Pw1=Kmax·I/C

(2)

在這個公式里，Pw1代表水資源價格的上限，Kmax表最大可承受指數，C代表水資源消費量．因此，水資源價格的范圍是[Pw1,0]．根據實際的情況，范圍[Pw1,0]可以被分隔，并且作為不同范圍的價格向量，例如，首先進行等分，然后，水資源價格向量可以表示為

P=(Pw1,…,0)

(3)

計算結果是無量綱的，向量值可以轉換到相應的水資源價格，作為標量值．可以通過公式得到

V=U·PT

(4)

(5)

在這個公式里，通過模糊模式識別和迭代得到U，代表各評價指標的相對隸屬度矩陣．在上面的方程(4)中，低質量的城市水資源價值通過價格體現出來了．

2.2 高質量水供應的城市水資源價格向量計算

為了清晰、直接并且綜合的反映社會對于具有高質量的地下水資源價格的承受能力，水資源雙重供應價格被定義為如下結構

PFi=PFi-1-PF1，i=1,2,…,m

PF=(PF1,PF2,…,PFm)

(6)

PF=PF1/(m-1)

在上述公式中，PF1是對于高質量的水資源價格的可承受能力(例如，使用高質量水的所有的綜合可承受能力，包括居民、食品飲品服務行業，同時還有特殊工業)．PF1可以通過下式計算出來：

PF1=W1K1I/(365N1)+10000W2K2/N2+

10000W3K3/N3

(7)

在這里，K1，K2和K3是居民，特殊和食品飲品服務行業各自的可承受能力系數；N1代表高質量水資源每天必需的消費量，N2和N3分別代表特殊工業和服務行業萬元產出價值的水需求量．N1，N2，N3分別代表居民，特殊工業和食品服務行業高質量水需求比率．I表示單位資本的平均可支配收入．

雙重供應的高質量水資源價格計算模型為:

(8)

3 長春市案例研究

作為吉林省的省會，長春市是風景秀麗 ，文化底蘊深厚的城市．市內就有多處以高質量地下水為依托的景觀和旅游勝地．然而，隨著社會經濟的發展，在水資源，尤其是高質量的地下水供應方面存在嚴重的短缺，供給和需求之間的矛盾越來越嚴重．因此，合理水價的研究對于解決水資源短缺問題，使高質量的地下水資源得到更為合理而有效的利用，同時改善人們的節水意識等方面都有著深遠的意義和影響．

下面把雙重水價的低質量水資源價格和高質量水資源價格分別計算出來作以比較．

3.1 低質量水資源價格計算模式

(1)水資源價格影響因素的選擇(根據長春市的實際情況選擇)．在本文中所使用的模型中，選擇了七個主要的因素．他們是：水質(用來反映當地水資源的質量)， 水量(用來反映當地水資源的數量)，單位資本的可支配收入(用來反映當地的經濟狀況)，國民生產凈值(用來反映水的使用狀況和經濟發展水平)，人口或者人口密度(用來反映社會因素和國內家庭需求)，水環境惡化程度(用來反映水資源發展和利用狀況)，和替代資源的有效性(用來反映外來水資源的可能性)．

(2)對水資源價格因素的多準則模糊評價．長春市的城市用水供給來源主要包括北沖水庫、紅星水庫、魚婆塘水庫、觀音巖水庫．四個供水來源的水質指標被選擇用來反映當地的水質，把十種檢測數據，例如DO,BOD,COD等等作為基本數據，根據模糊模式識別和迭代公式得到長春的水質量狀況模糊向量，在這里計算過程就略過了．數據為長春市2008年的水質數據．

由模糊評價模型得到水質的單要素模糊評價結果為：

U1=(0.548,0.182,0.104,0.130,0.000)

以中國統計年鑒中的統計數據作為等級標準，其他的六個要素模糊評價結果向量如下：

U2=(0.102,0.701,0.197,0.000,0.000)

U3=(0.000,0.000,0.109,0.891,0.000)

U4=(0.000,0.000,0.818,0.182.0.000)

U5=(0.000,0.000,0.000,0.793,0.207)

U6=(0.598,0.402,0.000,0.000,0.000)

U7=(0.000,0.299,0.487,0.204,0.000)

全因素水資源模糊評價標準矩陣如下：

令初始權重向量為：

長春市水資源模糊綜合評價向量為：

U=(0.234,0.490,0.205,0.071,0.000)

(3)計算水資源價格V. 在水資源向量決定中決定價格上限是非常關鍵的．在2009年，水消費量的平均數量是每人每天195L，人均可支配收入是16277元，如果家庭水費的可承受指數是0.03，那么根據方程(2)水資源價格的上限的計算如下：

Pw1=Kmax·I/C=

0.03×16277/(195×30×12×0.01)=6.9550元/m3

而把6.9550被平均的劃分．等分間隔為1.7388，因此水資源價格向量如下：

P=(6.9550,5.2163,3.4775,1.7388,0.0000)

2007年的水資源價格可以被得到：

V=(0.234,0.490,0.205,0.071,0.000)·

(6.9550,5.2163,3.4775,1.7388,0.0000)T=

5.02元/m3

3.2 雙重水供應——高質量水資源價格計算模式

根據長春市的實際條件，在模型中主要選擇的影響因素有五個要素：水質、水量、人均可支配收入、水環境惡化等級、替代資源的有效性．

(1)雙重水供應——高質量水資源多準則模糊評價．五個因素的模糊評價矩陣如下：

U1=(0.548,0.182,0.140,0.130,0.000)

U2=(0.892,0.108,0.000,0.000,0.000)

U3=(0.000,0.000,0.109,0.891,0.000)

U4=(0.486,.149,0.000,0.000,0.000)

U5=(0.000,0.000,0.000,0.793,0.207)

相關矩陣如下:

令初始權重向量為W

根據上面的步驟，進行循計算環迭代，計算出長春市高質量水資源價格的模糊綜合評價向量如下：

UF=(0.6814,0.1468,0.0430,0.1288,0.0000)

(2)水資源價格VF的計算．人均可支配收入為16277元，可開發的地下水為12.01億m3， 其中工業用水占水資源總量的9.1%，家庭用水占水資源總量的11.2%，農業灌溉用水占水資源總量的76.6%．對于高質量的地下水最高社會可承受指數可以通過方程(7)計算出來，得到0.139元/L．因此，價格向量為：

PF=(0.139,0.104,0.070,0.035,0.000)

將UF和PF代入方程(8)，在2009年的高質量地下水資源價格可以通過下式計算出來：

元/m3

3.3 結果分析

從上面對于長春市高質量水資源和低質量水資源供應價格的計算結果可以看出：

(1)5.02元/m3是本文所計算出的低質量水資源價格，而2009年的實際水價是2.5元/m3，看似價格差距很大，但是如果按照長春市水消費量的平均數量每人每天195L，人均可支配收入16277元計算，水費率僅為居民實際收入的2.195%，低于聯合國亞洲及太平洋經濟社會委員(ESCAP)所建議的3%．

在過去幾十年的研究中，很多研究致力于確定水的需求對于價格的反應，顯示了水價的改變對水的需求具有可以測量的影響．假設價格彈性在“—”，這意味著在水價上的10%的增加會減少總數量為2.2%的需求．價格從實際的2.5元/m3增加到上面計算的5.02元/m3，那么水需求會減少22.18%．也就是說，長春市的水需求會從8.66×106m3減少到6.739×106m3．因此，對于當前的水資源價格是需要做一些調整來適應水資源的狀況的，合理價格對于節約用水和緩解水資源缺乏的壓力是非常重要的．

(2)從對于高質量水資源價格和低質量水資源價格的比較上看出，高質量水資源的價格為117.5元/m3，而低質量水資源的價格僅為5.02元/m3，高質量的地下水資源價格比一般意義上的水資源價格要高很多．盡管高質量水資源的價格看似很高，但是考慮到用于百姓生活的飲用水部分，其品質可以和市面上的礦泉水或者純凈水媲美，市面上的礦泉水或者純凈水價格如果按照1元/500ml，即2元/L計算，那么就要折合成2000元/m3，很顯然遠遠大于本文的計算結果117.5元/m3，因此，從水價角度進行長遠考慮，雙重水價一定會被接受．

長春市具有豐富的地下水資源，如何更加合理而有效地保護高質量的地下水資源已經刻不容緩．目前長春市所實行的階梯水價只是在用水量上進行劃分，具有兩階段的收費標準，即用水量超過一個限額，單位用水量會收取較高的價格．盡管這種階梯水價在一定程度上緩解了對水資源需求的壓力，使居民形成了一定的節水意識，但并沒有從根本上實現突出保護高質量的地下水資源的作用．由于沒有區分高質量的地下水和低質量的普通水，居民也沒有明顯的認識到高質量地下水的珍貴性，因而無法有效保護地下水資源．雙重水供應模式有力的補充了這種缺憾，對于和高質量的水固定較高的價格是實現地下水資源保護的有效措施，也減少了當前水資源的利用壓力．因此實施雙重水供應是必然的趨勢．

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