基于水足跡理論的贛江上下游城市生態補償研究

何 筠，羅紅燕

●華東經濟

基于水足跡理論的贛江上下游城市生態補償研究

何 筠，羅紅燕

（南昌大學經濟管理學院，江西南昌 330031）

水足跡理論和流域生態補償是當前研究領域的兩大熱點。基于水資源可持續利用的理念，將水足跡方法運用于生態補償，構建流域間生態補償的標準模型，同時引入水質修正系數（KQ）對模型進行完善，使之更具有實用性和可行性。文章以贛江流域生態補償為例，通過對位于上游的贛州市和下游的南昌市的水生態安全性進行評判，運用“保護者受益、受益者補償”的原理，得出南昌市作為受益區，應對生態保護投入者的贛州市進行補償，經核算得出，在2010-2014年5年期間，南昌市應支付19.92億元給贛州市，以分攤其投入成本。

水足跡;生態補償;水質修正系數;水生態安全性

一、引言及文獻綜述

改革開放以來，我國經濟發展取得了舉世矚目的成果，2010年至今，經濟總量一直位居世界第二，僅次于美國，國家的綜合實力也大幅上升。但是，經濟繁榮的背后卻出現了一系列生態問題，如資源短缺、能源消耗大、生態系統退化等，這些已嚴重影響到我國未來經濟的發展。其中水土流失與沙化、居民飲水的安全隱患、水體污染等水資源問題引起了社會各界的廣泛關注。江西省作為水資源大省，其良好的生態環境和豐富的水資源一直是它最響亮的品牌。面對當前越來越嚴重的水資源問題，江西省委、省政府高度重視，于2015年12月先后出臺了《江西省流域生態補償辦法（試行）》和《河長制》。本文正是基于對流域生態價值的認識和可持續發展的理念，將“保護者受益、受益者補償”作為流域生態補償原則，研究位于贛江流域上游的贛州市與下游尾閭區的南昌市行政區域內水足跡和水資源可利用量的關系，確定其相應補償標準模型，以期為其他流域補償的確定提供借鑒。

我國學者從20世紀90年代初開始學習借鑒國外有關生態補償的研究成果，并對國內的相關政策和實踐進行探究，逐步由概念探索到理論與政策的探索，再到量化研究階段。孔凡斌［1］運用成本效益分析法和工業發展機會成本法核算了東江源水源涵養區的生態補償標準總額，為51 335.2萬元；劉桂環等［2］根據我國當前流域補償的3種類型，即跨界流域污染賠償、跨界流域生態補償和水源地生態補償，把我國流域生態補償核算方法歸納為水源地保護生態補償和跨界斷面的水質水量生態補償2種方法；彭曉春等［3］采用條件價值評估法（CVM）對東江上下游區域利益相關方的生態補償意愿進行了評估；曲國富等［4］基于成本受益的博弈模型，以上游政府的保護成本和下游政府的受益作為參照，獲得生態補償標準和生態補償分擔比例。

水足跡作為近幾年來研究領域新生的熱點，以經濟理論為基礎，把人類活動納入到水足跡的核算過程中，從而有效促進了流域水資源與人類間的互動性。“水足跡”這個概念最早是由Hoekstra于2002年提出的，是指人類對水資源的實際占用量總和。水足跡理論將水資源與社會經濟緊密相連，在國內外學術界引起廣泛關注。Mekonnen等［5］核算了1996-2005年間全球主要畜產品的水足跡；Chapagain等［6-7］先后分別研究了棉花、大米等單個農產品的水足跡。我國在水足跡的研究方面起步相對較晚，目前還處于探索階段，大多為水足跡的概念與計算方法等基礎性研究［8］。鄧曉軍等運用國際上較為先進的水足跡理論與分析方法,對世界上20個國家及地區的水足跡進行了核算，并通過構建城市水足跡的核算模型,對比分析了上海和重慶1999-2008年間的水足跡［9-10］。戚瑞、方國華等分別將水足跡的理論方法運用于區域水資源可持續利用的評價分析和水資源生態系統的承載力研究［11-12］。王新華等［13］于2000年對我國水足跡作了初步計算并系統地進行了分析。

文章在耿涌等［14］關于水足跡的流域生態補償標準模型研究的基礎上，通過引入水質修正系數，對現有的補償模型進行完善、修正，以構建更加符合流域生態情況的補償標準。

二、基于水足跡理論的補償模型構建

（一）區域水足跡的計算方法

目前，國際上通用的水足跡核算方法有兩種，一種是自上而下法，另一種是自下而上法。前者是從進出口貿易的角度來計算水足跡，即區域內部消費的產品或服務直接或間接所需要的水資源總量加上該區域凈虛擬水資源總量（虛擬水進口量減去虛擬水出口量），該方法與進出口貿易數據有很大關聯，故往往更適用于省級及省級以上行政單元水足跡的核算。而自下而上法則主要是從產品消費的角度出發，將區域水足跡分為直接水足跡（生活用水和生態用水等，這部分主要為藍水）和間接水足跡（消費的產品或服務所消耗的用水量），它能夠更真實地反應實際用水量，所以本文確定用該方法來核算各區域的水足跡。用模型可表示為：

其中，WFP為區域水足跡；DWF為生活用水、城鎮公共用水、工業用水和生態用水的總量；Pi為第i種產品或服務的消費量，VWCi為第i種產品或服務所含的虛擬水量。

用自下而上法計算水足跡時，主要從居民生活、城鎮公共、工業、生態環境、農作物、動物產品六大類用戶進行統計。居民生活用水包括城鎮居民和農村居民的日常洗衣做飯、生活飲用等方面的用水量；城鎮公共用水包括建筑業和第三產業用水；工業用水指工礦等企業在生產過程中用于加工、制造、冷卻、洗滌、空調、凈化等各方面的用水，按照新水取用量計算，不包含企業內部重復利用的水量；生態環境用水指由人工措施所提供的城鎮生態環境用水及部分河湖和濕地的補水；農作物的虛擬水含量主要與農作物整個生長過程中的需水量有關，受氣象因素和植物本身的生理特征影響，主要包括農作物自身所含有的水分及其在生長發育過程中累積蒸發蒸騰所耗水量，其計算采用世界糧農組織推薦的Pen-man-Monteich標準計算公式和CROPWAT模型,并運用世界糧農組織對我國地區推薦的相關參數得出；動物產品的虛擬水含量則依據Chapagain和Hoekstra研究得出的有關中國動物產品的虛擬水含量數值來進行核算。

（二）水資源可利用總量計算方法

水資源可利用總量是指從資源利用的角度出發，在一定的時期內，運用合理的措施在當地水資源中可一次性采用的最大水量。由于贛江流域的地貌格局以山地丘陵為主，占整個流域面積的64.7%，所以其所在各地市的水資源可利用總量的核算采用地表水資源總量與地下水資源總量之和再減去兩者間的重復計算量。其估算模型為：

其中，TAWi為i市水資源可利用總量，Pr為降水滲入補給量；Bf為贛江基流量；ε為地表水與地下水不重復水量的可耗用系數。

（三）基于水足跡的生態補償標準模型構建

模型構建的假設前提為：①由于水資源作為準公共物品的屬性，決定了各地市的生態建設與保護的成本投入，一方面是用于維護本區域的生態和國民經濟效益；另一方面帶給其他同流域區域一定的生態和國民經濟效益。②在水資源使用的過程中，用水效益還受水質優劣的影響，上游提供的水質越好，其發揮的效益就越大。因此，引入水質修正系數（KQ）對補償模型進行修正。

水質修正系數（KQ）的確定。對于補償主體來說，他們覺得當水質達到Ⅱ類時，才愿意支付額外的資金，而對于補償客體而言，他們覺得達到水質標準Ⅲ類以上就應該獲得水質方面的額外補助，所以本文選擇一個折中的方法，當水質在Ⅱ-Ⅲ類時，水質修正系數KQ取值為1，補償額度只跟水量有關，跟水質無關；當跨界水質達到Ⅱ類以上時，由于為其他區域提供了優質水源，帶來了一定的經濟效益，為加以鼓勵，KQ的取值應大于1，同時考慮到補償主體的效益性和支付意愿，KQ不應大于2；當水質劣于Ⅲ類水質時，所提供的水資源的服務功能已部分喪失甚至完全喪失，作為生態環保治理不到位的懲戒，應要對其他同流域地區進行賠償，此時，水質修正系數KQ應小于1。

具體計算公式為：

其中，KQi,j為i區域第j項指標的修正系數；Cj為指標實際水質；CⅠ、CⅡ、CⅢ、Cv分別為i項指標對應水質的指標值。

在構建流域生態補償標準模型時，為對區域內水資源的均衡性進行分析，將生態補償模型主要分為3種：流域上下游均為水資源生態盈余；流域上下游均為水資源生態赤字；流域上下游區域水資源狀況為一虧一盈。

（1）流域上下游區域均為水資源生態盈余。贛江流域整體水資源處于盈余狀態，水資源的可供應量均大于其需求量，即WFPa

a、b為贛江上下游考察的兩個子區域；F'i為i各區域在現有投入總額中應分攤的保護資本，即虛擬環保投入；Fi為各區域的實際現有的環保投入；TF為各區域的環保投入總額；TAW為區域的水資源可利用量；WFP為區域水足跡；λ為生態環保投入的分攤調節系數；Ec,i為i區域所獲得或支付的生態補償額度，當Ec,i>0，i區域向其他區域支付生態環保投入資本，支付額度為Ec,i，當Ec,i<0，i區域將獲得來自其他區域的生態保護補償，受償額度為||Ec,i。

（2）流域內上下游區域均為水資源生態赤字。贛江流域整體水資源處于赤字狀態，即各區域的水足跡均超過其水資源的可供應量，即WFPa>TAWa、WFPb>TAWb且WFPa-TAWa≠WFPb-TAWb。同上理，當區域內水資源生態赤字所占比重越大，其所需生態投入的資本量就越大，即生態環保投入量與水資源生態赤字成正比。由于在這種情況下，各區域的水資源可供應量不能夠滿足自身的需求，因此就無從談起對其他區域的供給，即區域間不存在所謂的水資源擠占問題，因而該模型不需要考慮其水質狀況。故依據各區域水資源赤字程度和生態環保投入總額，建立各區域水資源赤字時的補償標準模型如下：

當Eci>0，i區域向其他區域支付生態環保投入資本，支付額度為Eci；當Eci<0，i區域將獲得來自其他區域的生態保護補償，受償額度為||Eci。

（3）流域上下游區域水資源狀況為一虧一盈。贛江流域整體水資源處于不同盈虧狀態，一個為水資源生態赤字，而另一個區域則為水資源生態盈余，也就是說，可能存在WFPa>TAWa、WFPbTAWb的情形。此時，盈余區不僅滿足了自身的水資源需求，還為其他同流域區域提供了額外的水資源利用量，應該獲得水資源受償地區的補償，而對于水資源赤字區域，因其占用了盈余區的水量，故應對水資源盈余區的生態環保投入作一定的分攤。并且水質的優劣會影響到用水效益，盈余區提供的水質越好，赤字區所能發揮的效益就越大，所以依據水資源盈余區的水足跡占贛江流域所考察區域水資源可利用總量的比值、盈余區的水質及計算所得的其虛擬環保投入總額，從而核算出水資源生態赤字區應支付的補償金額。為此，建立處于不同盈虧狀態下的流域生態補償標準模型如下：

Ecd為水資源盈余區所獲得的由水資源赤字區支付的補償額度；F′i為盈余區的虛擬生態保護投入資本；Fi為盈余區的實際生態保護投入資本；WFPi為盈余區的水足跡；TAW為上下游區域水資源的可供應總量；KQ,i為盈余區所提供的水資源水質情況。

三、贛江流域個案分析

贛江主流發源于石城縣境內的石寮，是鄱陽湖水系最大的河流，也是江西流域面最廣的河流，自南向北流域范圍涉及贛州、吉安、萍鄉、宜春、新余等市所轄的44個縣（市、區）。根據江西文明網發布的“鄱陽湖流域的構成”中對贛江流域的劃分，其上游區域范圍包括以贛州市為中心的整個贛州市所轄各縣（市、區）；中游區域范圍包括以吉安市為中心的整個吉安市所轄各縣（市、區）及樂安縣；下游區域范圍包括新余所轄各縣（市、區）及宜春市除豐城市外各縣（市、區）。南昌市位于贛江下游尾閭地區，是贛江流域的中心城市，其97%以上的城市飲用水源和生活水源來自贛江。根據贛江流域的實際情況，本文在研究中選擇位于上游區域的贛州市作為生態補償的客體，位于流域下游區域的南昌作為生態補償的主體。

根據2010-2014年江西年鑒和南昌市、贛州市2010-2014國民經濟和社會發展統計公報可知當年兩市有關農產品的產量，從而得出農作物的虛擬水總含量。由南昌市和贛州市2010-2014年的水資源公報可分別得到南昌和贛州當年在生活、工業、城鎮公共及生態方面的用水總量，將所得數據代入水足跡計算公式（1）中，便可統計出南昌市和贛州市的水足跡，結果見表1、表2所列。

表1 南昌市2010-2014年水足跡

表2 贛州市2010-2014年水足跡

南昌市和贛州市的水資源可利用總量采用公式（2）計算，以地表水資源與地下水資源之和的非重復計量的方法進行核算。經計算，2010-2014年間，南昌市和贛州市的水資源可利用總量均值分別為76.03億m3、332.52億m3。

通過上述計算比較可看出，位于上游區域的贛州市常年處于水生態盈余狀態，水資源可利用總量遠遠超過其水足跡，盈余量達224.12億m3。而位于下游尾閭區的南昌市雖然年均水資源可利用總量有76.03億m3，但由于其需求量過大，使其陷入水資源生態危機中，水生態年均赤字達15.28億m3，以上情況符合各地水資源實際情況。

根據贛州市環保局提供的數據顯示，贛州市在2010-2014年間，先后共投入27.08億元用于治理保護贛江流域。從南昌市和贛州市的水資源生態安全性可以看出，南昌市為生態赤字，贛州市則為水資源富余區，所以運用上述流域生態補償公式（6），即流域上下游處于相反水資源虧盈狀態的情形。依據贛州市水資源公報顯示，贛州市常年在斷面處的水質為Ⅱ-Ⅲ，依據公式（3）知KQ=1。贛州市為了保護贛江的一江清水，為下游提供優質水源，做出了巨大犧牲，長期以來用于生態建設和保護的成本逐年上升，很多發展機會受到限制，這在一定程度上拉大了與其他區域的經濟發展距離。作為水生態受益的南昌市，根據“保護者受益、受益者補償”的原則，應對贛州市進行一定補償，分攤其投入成本19.92億元。

以上是基于水足跡理論計算出的2010-2014年5年間，南昌市應向贛州市支付的生態補償費用，該核算方法也可以用于未來年份其他區域間的生態補償。

四、結束語

流域生態補償是基于可持續發展理論提出的，它在均衡各區域生態建設保護投入的同時，刺激了人們的生態保護意識，為水資源的可持續利用奠定了基礎。本文通過引入水足跡模型，對贛江流域各區域的水資源均衡性進行了合理分析，增進了人類和水資源系統間的互動性，并運用水質修正系數（KQ），對生態補償標準模型做了修正，為流域生態補償提供了一些參考意見。

為了妥善解決水資源效益的外部性問題,應以流域水系為單元,以行政區域為主體,以政府作為主導者,在上下游各行政區域間制定流域生態與環境保護的規劃目標，當上游區域的生態環保建設達到規劃要求時，下游區域應分攤其投入成本；而當上游區域在生態環境建設中未能按規定履行責任達不到保護標準,甚至給下游地區造成損害時,則應承擔相應的賠償責任。政府作為一個強有力的中間人，應協調好各區域間的補償工作，同時由于流域間的橫向補償往往難以填補生態保護區的資本投入空缺，因此，政府可考慮引入市場機制和財政補貼縱向補助等方式，來鼓勵生態區的環保投入的積極性。

［1］孔凡斌.江河源頭水源涵養補償機制研究——以江西東江源區為例［J］.經濟地理，2013（2）：299-305.

［2］劉桂環，文一惠，張惠遠.流域生態補償標準核算方法比較［J］.水利水電科技進展，2011，31(6):1-6.

［3］彭曉春，劉強，周麗旋，等.基于利益相關方意愿調查的東江流域生態補償機制探討［J］.生態環境學報，2010（7）：1605-1610.

［4］曲富國，孫宇飛.基于政府間博弈的流域生態補償機制研究［J］.中國人口·資源與環境,2014，24（11）:83-88.

［5］Mekonnen M M，Hoekstra A Y．A global assessment of the water footprint of farm animal products［J］.Ecosystems，2012，15（3）:401-415.

［6］Chapagain A K，Hoekstra A Y，Savenije H H G，et al.The water footprint of cotton consumption:An assessment of the impact of worldwide consumption of cotton products on the water resources in the cotton producing countries［J］.Eco?logical Economics，2006，60（1）：186-203.

［7］Chapagain A M，Hoekstra A Y.The blue，green and grey water footprint of rice from production and consumption perspectives［J］.Ecological Economics，2011，70（4）：749-758.

［8］王艷陽，王會肖，蔡燕.北京市水足跡計算與分析［J］.中國生態農業學報，2011，19（4）:954-960.

［9］鄧曉軍，謝世友.水足跡分析理論與方法［J］.資源開發與市場，2007，23（3）：210-212.

［10］鄧曉軍，韓龍飛，楊明楠，等.城市水足跡對比分析——以上海和重慶為例［J］.長江流域資源與環境，2014，23（2）: 189-196.

［11］戚瑞，耿涌，朱慶華.基于水足跡理論的區域水資源利用評價［J］.自然資源學報，2011，26（3）:486-495.

［12］方國華，羅乾，黃顯峰，等.基于生態足跡模型的區域水資源生態承載力研究［J］.水電能源科學，2011，29（10）:12-14.

［13］王新華，徐中民，龍愛華.中國2000年水足跡的初步計算分析［J］.冰川凍土，2005（10）:774-779.

［14］耿涌，戚瑞，張攀.基于水足跡的流域生態補償標準模型研究［J］.中國人口·資源與環境，2009，19（6）:11-16.

［責任編輯：余志虎］

A Study on Ecological Compensation of Cities in Upstream and Downstream of Gan River Based on Water Footprint Theory

HE Yun,LUO Hong-yan
(School of Economics and Management,Nanchang University,Nanchang 330031,China）

Water footprint theory and river basin ecological compensation are two hot spots in current research areas.Based on the concept of sustainable utilization of water resources,water footprint method is used in ecological compensation so as to construct the standard model of inter-basin ecological compensation.Meanwhile,the paper employs the water quality correction coefficient(KQ)to improve the model and make it more practical and feasible.This paper takes the Gan River basin as the re?search object,through judging the water ecological security of Ganzhou city in the upstream and Nanchang city in the down?stream,using the principle of“protectors benefit,beneficiaries compensation”,and obtains that Nanchang city is the beneficial region and should make compensation for the ecological protection contributor（Ganzhou city）.It is estimated that Nanchang city should pay RMB 1,992 million yuan to Ganzhou city from 2010 to 2014.

water footprint;ecological compensation;water quality correction coefficient;water ecological safety

F127；F205

A

1007-5097（2016）12-0009-05

10.3969/j.issn.1007-5097.2016.12.002

2016-06-26

2013年江西省發展和改革委員會項目“推進生態文明建設，建設富裕和諧秀美江西”

何筠（1964-），女，江西修水人，教授，碩士生導師，管理學博士，研究方向：勞動經濟學，人口資源環境經濟學；

羅紅燕（1990-），女，江西九江人，碩士研究生，研究方向：生態經濟學。