基于Logistics模型的汾江河污染經濟損失分析及整治工程評價

金小愉+溫小情+吳煥波+謝艷

摘 要：在對汾江河禪城段段水質進行監測的基礎上，應用Logistics模型對汾江河的水污染經濟損失進行了估算。結果表明：汾江河禪城段水污染經濟綜合損失率為79.17%，總體經濟損失為4.06億元。水污染經濟損失嚴重，需要明確整治工程的重點方向。

關鍵詞：汾江河 Logistics模型 經濟損失率 污水管網

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）10-0-02

引言

目前，我國的水環境問題十分嚴峻。河水污染影響了生活用水、工業用水和農田灌溉用水。汾江河有佛山人民的“母親河”之稱，從古至今都有著不可小覷的作用[1]。隨著流域內經濟的快速發展和人口的急劇膨脹，汾江河水質嚴重惡化。本次我們主要通過監測分析汾江河水質并采用影子價格法估算汾江河禪城段的功能價值，進而運用“logistics模型”對汾江河水污染造成的經濟價值損失進行估算。根據計算所得的污染物經濟損失對政府近年來的政策作出相應的評價及建議。

一、Logistics模型的建立

“logistics模型”是一個增長曲線模型，最早由比利時生物數學家P.F.Verhulst在1838年提出[2]。對汾江河的水質污染情況運用“logistics模型”計算單一污染物和綜合污染物的經濟損失率，能夠較準確地反應水污染造成的經濟價值損失。

1.單一污染物污染損失模型

根據詹姆斯的“濃度-損失曲線”（如圖1）發現，隨污染物濃度上升，污染損失在一定范圍內迅速增加，到一定程度后造成的損失趨于極限[3]。該趨勢常表現為“S”型非線性。因此單一污染物對湖泊的的污染損失率Ri可以表示為：

式中： C為湖泊某種中污染物的濃度；a、b為污染物的價值損失參數。

2.綜合污染損失率函數

當水中存在污染物在一種以上時，其綜合損失率并不等于各項損失率的簡單相加[4]。假定有i種相互獨立的污染物共存，其對水體某種功能的綜合損失率R可采用下式進行計算：

式中：j為某種污染物； Ri為某單一污染物對水體造成的損失率。

但嚴格地講，各污染物間并不一定完全相互獨立，它們間可能存在拮抗或協同作用[4]。因BOD、COD同是反映有機物的綜合性指標，故應合并為一個指標參與式（3）的運算，可?。?/p>

而富營養化過程主要受TN：TP比值限制，當TN：TP比高于基本比值時，表現磷為限制性因素，反之則表現氮為限制性因素[4]。因此TN、TP也不是相互獨立的，也需合并為一個指標參與式（4）的運算，應?。?/p>

由于河流的污染物是有一定的本底濃度，計算損失時，應將這一部分加以分析，當只考慮污水所造成的經濟損失時，這一部分本底濃度所造成的價值損失應該除去。我們可估計出河流的本底濃度，并按以上公式（1）-（4），可以求出河流的本底污染物造成的經濟損失率。那么，污水所造成的實際的經濟損失率：

--污水所造成的實際的經濟損失率；--總污染物濃度下的總經濟損失率；--本底污染物造成的經濟損失率

3.綜合經濟污染損失函數

若河流的功能價值為P萬元/a，污水對河流能造成的經濟損失：

式中：P可以運用市場價格法（如水的價格）、機會成本法和恢復費用法等對某水體的使用價值進行估算。

二、汾江河禪城段水質現狀

汾江河從沙口水閘至謝疊橋全長約18公里，其水面寬度為50～100m，而水深度1.5-6m。我們選取汾江河禪城段中3個常規監測斷面，羅沙、街邊、橫滘進行水質監測，并選取水污染控制指標選為PH、BOD、 COD、TN和TP，整理可得結果如表2所示。

三、汾江河水污染經濟損失估算 1.參數a，b的取值

在Logistics模型中只有確定了參數a、b的值才可以算出水體污染的經濟損失。傳統的Logistics模型參數a、b值由于賦權過低，導致對水體因N、P排放引起的富營養化問題所造成的水經濟損失估算不足，因此選用修正后Logistics模型的參數a、b作為計算使用（如表3所示）。

參數a、b的值只與污染物的性質有關，由于污染物的毒性不隨時間地點改變，故參數a、b的值確定后就適用于任一水體的計算。根據表3中的參數，結合汾江河相關參考資料，在進行年度某種污染物損失率計算中，各指標的參數a、b的取值按漁業和農田灌溉為主，居住和旅游為輔進行計算，計算中取其比重為：漁業（40%）、農田灌溉（35%）、居?。?0%）、旅游（5%）得出表4：

a=a（漁業）×40%+a（農田灌溉）×35%+a（居?。?0%+a（旅游）×5%

b=b（漁業）×40%+b（農田灌溉）×35%+b（居?。?0%+b（旅游）×5%

2.污染經濟損失率計算

將a、b值及各污染物濃度帶入式（1）計算得到各污染物的經濟污染損失率Ri。然后根據估算得到的本底濃度C0，算出本底污染物造成的經濟污染損失率R0。再根據式（2）-（4）計算水體污染的綜合污染損失率R，最后根據式（5）計算得到R，得到結果如表5所示。

由表4可以看出，汾江河禪城區段各水質指標造成的污染損失率差異較大，其中TP的污染損失率僅為0.07%，而BOD的污染損失率高達93.06%。此外，水體污染綜失率R高達79.17%。說明汾江河禪城段的整個水體已經受到比較嚴重的污染，其中污染最嚴重的是BOD，因此必須加強水環境監測與污染控制力度。

3.污染經濟損失計算

要計算汾江河的經濟損失必須先估算出其功能價值。本文主要采用影子價格估算法，使用用水價格作為影子價格。根據用水價格和年用水量估算出城市用水的功能價值，以此表示汾江河功能價值。然后根據式（6）可以計算出水污染的經濟損失。

四、整治工程評價

“十二五”期間，禪城區共實施治水項目183項，完成計劃投資約18億元。根據Logistics模型計算出的的2016年汾江河禪城區的水污染經濟損失率高達79.17%，經濟損失為4.06億元，經濟損失嚴重，整治工程并沒有很好地解決水污染的問題，重點整治方向還需改進。

歷年來佛山市政府對于汾江河的整治工作都十分重視，但由于汾江河橫穿禪城，南海區，而禪城區作為佛山中心城區地處老城區，面臨的困難眾多。汾江河水近幾年每到暴雨天，就會出現河水變黑水質變差的情況。歸根結底是老城區雨污合流體制弊端造成的，因此近期進行截污、遠期進行排水體制的改造實行雨污分流制是河涌整治最常用、最有效、最可持續性的方法。

2016年佛山市政府開始重視污水管網的鋪設，今年預計將300公里污水管網建設任務分攤到各區，其中禪城區占35公里。新一輪治水期間，應大力推進以市政截污管網、水利工程為核心的城市基礎設施建設，將污水管網的鋪設作為未來禪城區河流整治的重點。

參考文獻

[1]尹鳴.佛山市汾江河污染治理工藝研究[D].華中科技大學，2007.

[2]詹姆斯，L D，R R 李.水資源規劃經濟學[M].常錫厚，譯.北京：水利電力出版社，1984：255-257.

[3]李嘉竹，劉賢趙，李寶江，等.基于logistics模型估算水資源污染經濟損失研究[J].自然資源學報，2009，24（9）：1667-1675.endprint