沈菊琴++王峰++施文君++孫付華++張丹丹
【摘 要】 為了綜合評價徐州市南水北調尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟效益,文章從輸水干線水質、尾水回用(尾水農灌回用、尾水工業(yè)回用)、景觀價值以及生物多樣性影響四個方面對尾水導流工程影響環(huán)境經(jīng)濟損益進行分析。通過采用成本核算法、旅行費用法以及支付意愿法等環(huán)境計量方法,分別建立了這四個方面的尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟損益計量模型,最終構建出尾水導流工程環(huán)境影響經(jīng)濟損益計量模型,完善了對于尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟效益的綜合評價。實證結果顯示:運用可變模糊評價模型可以計算出徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益,該評價結果符合徐州市尾水導流工程運行產(chǎn)生的現(xiàn)實效益狀況。
【關鍵詞】 環(huán)境經(jīng)濟效益; 環(huán)境影響評價; 可變模糊評價模型; 尾水導流工程
【中圖分類號】 F205 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1004-5937(2018)04-0120-05
一、引言
作為南水北調東線工程的重要組成部分,尾水導流工程在保障南水北調東線工程干線水質,確保實現(xiàn)受水區(qū)供水安全的同時,也有效改善了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。為了全面衡量工程建設的必要性和可行性,本文對江蘇省南水北調東線尾水導流工程影響區(qū)域環(huán)境狀況展開探討,分析并評價尾水導流工程產(chǎn)生的環(huán)境經(jīng)濟效益具有一定的研究價值和意義。
關于環(huán)境影響經(jīng)濟損益計量方面,早在20世紀60年代以前,美國的水利部門就開始嘗試采用費用—效益分析法對水利開發(fā)項目的投資效益和工程經(jīng)費進行評價[1-2]。此后,Hammond在研究水環(huán)境污染控制的項目中運用費用—效益分析法評價分析工程產(chǎn)生的費用和效益[3]。Maynard M. Hufschmidt基于環(huán)境影響效益和費用層面,在所著的《環(huán)境、自然資源與開發(fā):經(jīng)濟評價指南》一書中分析了環(huán)境影響經(jīng)濟損益的評價方法[4]。A. M. Freeman概述了評估環(huán)境和資源價值的理論基礎及評價方法。另外,世界銀行、亞洲開發(fā)銀行、經(jīng)濟合作與發(fā)展組織等國際組織也對環(huán)境影響經(jīng)濟評價進行了研究,并取得了豐碩成果[5-6]。在評價內容方面,張樞等[7]分析水利水電工程對生態(tài)環(huán)境造成的正負面影響,選擇減緩洪災損失、增加灌溉面積、減排溫室氣體、減排二氧化硫、節(jié)約煤炭資源等評價因子評價生態(tài)環(huán)境效益,以水庫淹沒土地資源、破壞陸生生態(tài)、破壞水生生態(tài)、環(huán)境保護費用等評價因子評價生態(tài)環(huán)境損失。倪金杰等[8]提出水利水電工程的直接環(huán)境效益包括防洪、改善生態(tài)環(huán)境、促進旅游業(yè)發(fā)展、減排溫室氣體效益、減排SO2效益、節(jié)約煤炭資源效益;環(huán)境損失包括影響水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值方面。楊國鈺等[9]以環(huán)境效益、保護耕地效益、水質保護效益、社會效益、環(huán)境損失作為環(huán)境影響損益分析的主要因素。
縱觀國內外對于工程環(huán)境經(jīng)濟損益評價的研究主要集中在從定性角度評價工程對區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生的影響和環(huán)境經(jīng)濟損益方法的研究方面。雖然我國的水環(huán)境污染治理工程較多,但仍欠缺對這些工程的環(huán)境經(jīng)濟綜合效益進行分析探討。因此,本文基于可變模糊集理論構建尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價指標體系,以徐州市南水北調尾水導流工程為例,綜合評價工程產(chǎn)生的環(huán)境經(jīng)濟效益,有利于人們充分認識尾水導流工程帶來的環(huán)境收益。與此同時,本文從定性和定量的角度全面衡量尾水導流工程產(chǎn)生的環(huán)境及社會影響,提高了工程環(huán)境影響評價及后評價的水平,拓展工程環(huán)境影響評價及后評價的方法,為水利工程建設環(huán)境經(jīng)濟效益評價提供經(jīng)驗借鑒。
二、基于可變模糊評價模型的環(huán)境經(jīng)濟效益評價指標體系
(一)基于可變模糊評價方法的綜合效益評價模型
可變模糊評價方法是由陳守煜教授提出的,在評價指標和模糊環(huán)境的情況下,考慮多種因素對具有相互關系的被評價對象的影響,結合模糊變換原理以及最大隸屬度原則,建立模糊子集并對評價指標進行定量分析以反映研究對象的等級水平[10-11]。該方法可對涉及模糊因素的對象系統(tǒng)進行綜合評價,適用于評價因素多、結構層次多的對象系統(tǒng),適用性強,應用范圍較廣。學者常將該模型應用于水質評價、水資源承載能力評價、水資源效益綜合評價等方面[12-14]。
(二)指標體系構建
1.評價指標選取
江蘇省南水北調東線尾水導流工程對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在污廢水集中處理階段、達標尾水回用階段以及排入受納水域階段。一方面,南水北調東線尾水導流工程截斷了南水北調輸水干線的入流負荷,將污水經(jīng)排污管網(wǎng)集中導入污水處理廠進行凈化處理,避免了生活污水和工業(yè)廢水進入南水北調輸水干線,保證輸水干線的水質;另一方面,通過實施尾水導流工程,有效解決了區(qū)域的尾水問題,改善了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,有利于提升城市景觀功能和維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外,在對尾水進行集中處理后,尾水水質大都可達到再生水的水質標準,可將這些尾水作為農業(yè)用水和工業(yè)用水,實現(xiàn)尾水的資源化利用。對于部分不能回用的尾水,經(jīng)處理達到一級排放標準后,由管道輸送至受納水域。通過充分利用受納水體自身的納污能力,在可容許的環(huán)境容量范圍之內,實現(xiàn)達標尾水的安全排放。基于科學性、客觀性以及可操作性的基本原則,本文在分析尾水導流工程環(huán)境影響的基礎上,通過實地考察和咨詢專家,選取保證輸水干線水質效益、尾水農灌回用效益、尾水工業(yè)回用效益、提升景觀價值效益以及影響生物多樣性效益作為評價指標。
2.指標參數(shù)的確定
(1)保證輸水干線水質效益
通過實施尾水導流工程,可以減少南水北調干線受水區(qū)污水處理廠對水質進行處理所需的人工、材料等費用,即減少污水處理廠的處理成本。尾水導流工程保證輸水干線水質效益主要體現(xiàn)為降低南水北調工程受水區(qū)污水處理廠對供水水質的處理成本,提高居民生活用水質量。根據(jù)成本核算法,尾水導流工程保證輸水干線水質效益的計算公式如下:
E1=QCOD×CCOD+QNH -N×CNH -N (1)
其中,E1為尾水導流工程產(chǎn)生的保證輸水干線水質效益;QCOD為尾水導流工程實施后輸水干線削減的COD排放總量;CCOD為污水處理廠COD的單位處理成本;QNH-N為尾水導流工程實施后輸水干線削減的NH3-N排放總量;CNH -N為污水處理廠NH3-N的單位處理成本。endprint
(2)尾水農灌回用效益
根據(jù)工程各斷面水質監(jiān)測數(shù)據(jù),經(jīng)污水處理廠處理后的尾水水質均符合污水綜合排放一級標準,各類污染物含量指標都能滿足農業(yè)灌溉用水的要求。尾水農灌回用效益主要體現(xiàn)在節(jié)約用水量上,可以基于成本核算法的角度,通過計算節(jié)約的等量自來水的價值來核算將導流尾水進行農業(yè)灌溉產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。根據(jù)成本核算法,尾水導流工程尾水農灌回用效益的計算公式如下:
E2=Q×(P1-P2) (2)
其中,E2表示尾水導流工程產(chǎn)生的尾水農灌回用效益;Q表示尾水導流工程為農田提供的灌溉水量;P1表示相應的自來水價格;P2表示尾水處理后的市場價格。
(3)尾水工業(yè)回用效益
尾水導流工程的尾水經(jīng)過處理后,滿足工業(yè)用水水質標準,也可用作工業(yè)用水。尾水工業(yè)回用效益主要體現(xiàn)在節(jié)約用水量上,可以基于成本核算法的角度,通過計算節(jié)約的等量自來水的價值來核算將導流尾水進行處理后作為工業(yè)用水產(chǎn)生的環(huán)境經(jīng)濟效益。根據(jù)成本核算法,尾水導流工程尾水工業(yè)回用效益的計算公式如下:
E3=Q'×(P1'-P2) (3)
其中,E3表示尾水導流工程產(chǎn)生的尾水工業(yè)回用效益;Q'表示尾水導流工程提供的工業(yè)用水量;P1'表示相應的自來水價格;P2表示尾水處理后的市場價格。
(4)提升景觀價值效益
通過尾水導流工程的實施,使得其周圍環(huán)境得到了美化,旅游景點不斷增加,該地區(qū)的景觀價值普遍得到了提高。對于景觀價值帶來的旅游效益,一般通過旅行費用法進行計算。假定從工程完工起,受尾水導流工程的影響,每年國內游客的數(shù)量及收入產(chǎn)生一定的增加量,則景觀對外來游客影響產(chǎn)生的旅游收入價值為:
EW=■Ii×ηi×a (4)
其中,EW表示外來游客旅游產(chǎn)生的收入價值;Ii為第i年國內旅游收入;ηi為第i年的增長率;a為相關調整系數(shù)。
如果考慮本地市民的潛在旅游價值,假定本市每年有Ni萬人次游覽該河道景觀,并按假設設定門票為Ci元/人次,則本地市民的潛在旅游價值為:
EN=Ci×Ni (5)
其中,EN表示本地市民潛在旅游價值;Ci表示設定的門票價格;Ni表示本地市民每年游覽人次。
因此,尾水導流工程產(chǎn)生的景觀價值效益應為外來游客旅游收入價值與本地市民潛在旅游價值的累加:
E4=EW+EN (6)
(5)影響生物多樣性效益
通過實施尾水導流工程,在改善區(qū)域水環(huán)境狀況的同時也改善了生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)了維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物進化的規(guī)律性。尾水導流工程影響生物多樣性效益表現(xiàn)為促進了生物的進化和遺傳基因信息的保存,維持生物物種多樣性。關于生物物種的多樣性價值,學者們通常選擇公眾支付意愿法來計算生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性的價值[15-16]。通過調查當?shù)孛癖娫敢鉃楸Wo生物多樣性支付的費用,再結合尾水導流工程實施過程中影響當?shù)厣锒鄻有缘奶攸c修正即可得到公眾對于生物多樣性保護的支付意愿。計算公式為:
E5=I×N (7)
其中,E5表示尾水導流工程對生物多樣性影響的經(jīng)濟損益;I表示個人為保護生物多樣性的支付意愿;N表示對生物多樣性保護具有支付意愿的人數(shù)。
根據(jù)《南水北調江蘇段控制單元治污實施方案》、徐州市歷年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、徐州市物價局以及生物多樣性個人支付意愿問卷調查結果等,得到工程帶來的環(huán)境經(jīng)濟影響總效益為130 894.11萬元。見表1。
3.評價等級劃分
根據(jù)尾水導流工程的實際情況,參照有關水利工程的研究成果[17],本文將江蘇省南水北調東線尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價的語氣算子分為4級,分別為高(1級)、較高(2級)、一般(3級)、低(4級)。
4.評價指標分級
為了更好地評價尾水導流工程的環(huán)境經(jīng)濟綜合效益,結合江蘇省南水北調東線尾水導流工程各區(qū)域(包括徐州段、宿遷段、淮安段以及江都段)的環(huán)境經(jīng)濟效益計算結果,本文確定了江蘇省南水北調東線尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價指標的分級,見表2。其中工程國民經(jīng)濟評價(X1)、尾水農灌回用效益(X3)、影響生物多樣性效益(X6)均定位為四級,取值分別為1,2,3,4。
三、研究結果
(一)特征值的確定
結合尾水導流工程徐州段的實際情況,根據(jù)以往進行的工程綜合效益評價的分析研究,列出尾水導流工程評價指標和特征值:
1.工程國民經(jīng)濟評價(X1):國民經(jīng)濟評價可以分為四級,分別為4,3,2,1。從經(jīng)濟角度而言,工程是合理可行的,效益是顯著的,取值為3.5。
2.保證輸水干線水質效益(X2):結合徐州段、宿遷段、淮安段以及江都段尾水導流工程保證輸水干線水質效益計算結果,將指標標準區(qū)間值劃分為8 000—6 000、6 000—4 000、4 000—2 000、2 000—0四個區(qū)間,徐州市尾水導流工程保證輸水干線水質效益處于第一個區(qū)間。
3.尾水農灌回用效益(X3):由于目前僅有徐州段存在尾水農灌回用效益,將農灌回用效益分為4—3、3—2.5、2.5—2、2—1四個區(qū)間,通過分析工程驗收報告,本工程尾水農灌回用效益取值3.5。
4.尾水工業(yè)回用效益(X4):結合徐州段、宿遷段、淮安段以及江都段尾水導流工程尾水工業(yè)回用效益計算結果,將指標標準區(qū)間值劃分為20 000—15 000、15 000—10 000、10 000—5 000、5 000—0四個區(qū)間,本工程尾水工業(yè)回用效益處于第三個區(qū)間。
5.提升景觀價值效益(X5):結合徐州段、宿遷段、淮安段以及江都段尾水導流工程提升景觀價值效益計算結果,將指標標準區(qū)間值劃分為70 000—50 000、50 000—30 000、30 000—15 000、15 000—0四個區(qū)間,本工程提升景觀價值效益處于第二個區(qū)間。endprint
6.影響生物多樣性效益(X6):根據(jù)徐州段尾水導流工程影響生物多樣性情況,取值為3。
因此,可得出徐州段尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價指標特征值向量為:X=(3.5 6 777.90 3.5 9 388.26 45 952.50 3)。
(二)指標相對隸屬度矩陣的確定
由表2可計算出徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益的各級指標標準區(qū)間矩陣、范圍矩陣以及點值矩陣分別為:
Ia b=
Ic d=
Mih=
根據(jù)矩陣Ia b、Ic d與M判斷樣本特征值xi j位于Mi h點的左側或是右側,然后計算指標對h級的相對隸屬度μA(xi j)h。由此可以得到徐州市尾水導流工程對級別h=1,2,3,4的指標相對隸屬度矩陣,并進行行向量歸一化處理,得到處理后的相對隸屬度矩陣:
Uj=
(三)指標權重確定
在可變模糊評價方法中確定可變模型參數(shù)CB中主要可變因子時,本文分別采用二元比較模糊決策分析法以及超標倍數(shù)賦權法作為確定的依據(jù)。
1.采用二元比較模糊決策分析法確定權重
在本文中,對6項指標依據(jù)其各自重要的程度運用比較模糊量化分析法依次進行二元比較,得到標度矩陣E:
E=
對比較過后得到的矩陣E進行一致性檢驗,根據(jù)檢驗的條件,可以知道矩陣E是一致性矩陣[18],矩陣E各行的和依次為:1.5,5.5,4.5,2.5,0.5,3.5。將最重要的指標“保障輸水干線水質效益”作為比較的標準,其他5項指標根據(jù)語氣算子原則與之進行比較,得到各指標非歸一化的權重為:
ω1=(0.11 0.26 0.22 0.14 0.09 0.18)
2.采用超標倍數(shù)賦權法確定權重
在不同模型下,樣本各個指標的影響程度各不相同,所以每個指標應該賦予不同的權重。根據(jù)徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價指標的影響程度不同,運用超標倍數(shù)賦權計算公式[19],得到歸一化的權重為:
ω2=(0.17 0.21 0.17 0.12 0.17 0.15)
(四)可變模糊綜合評價
根據(jù)可變模糊評價模型求解徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益的相對隸屬度。通過對參數(shù)a、p進行不同取值,得到4個評價模型;利用兩種不同方法確定的權重對徐州市尾水導流工程進行環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價,計算不同模型和模型參數(shù)下的級別特征值H,評價結果如表3所示。
由此計算出不同權重(ω1,ω2)下級別特征值H的平均數(shù)分別為H1=1.32、H2=1.61。根據(jù)計算得到的結果可以知道,在權重相同、模型不同的情況下,綜合相對隸屬度的數(shù)值排列順序一樣;在權重和模型都不同的情況下,相同級別之間的相對隸屬度數(shù)值差別較小,處在一定范圍之內。
由兩種權重情況下的H1、H2可以發(fā)現(xiàn),評價結果均處于第二級。綜合兩種權重的情況,得到不同模型的級別特征值平均數(shù),從而計算出徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益的級別特征值H=(H1+H2)/2=1.47,處于級別2,效益較高。該評價結果符合徐州市尾水導流工程運行帶來的現(xiàn)實效益狀況。
四、研究結論及展望
(一)研究結論
隨著生態(tài)文明建設在我國得到越來越高的重視,各行各業(yè)的環(huán)境經(jīng)濟影響分析逐步得到了發(fā)展。但對于尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟效益的研究是一個薄弱的環(huán)節(jié),因此本文對于尾水導流工程的環(huán)境經(jīng)濟效益的探討是一種創(chuàng)新。根據(jù)實際調研獲取的相關數(shù)據(jù),并運用可變模糊評價模型評價尾水導流工程產(chǎn)生的環(huán)境經(jīng)濟綜合效益,以實現(xiàn)對尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟效益的探索和應用。模型參考陳守煜等[10]的可變模糊評價模型及同類模型在其他領域的應用,充分結合江蘇省南水北調尾水導流工程的特點,使模型更符合江蘇省的具體情況。
1.基于可變模糊評價模型的環(huán)境經(jīng)濟效益評價科學合理
本文建立的環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價模型是在分析尾水導流工程環(huán)境影響的基礎上,從保證輸水干線水質、尾水農灌回用、尾水工業(yè)回用、提升景觀價值以及影響生物多樣性等方面評價工程產(chǎn)生的環(huán)境經(jīng)濟影響。從研究結果可知,徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益較高(處于級別2),且保證輸水干線水質效益較為明顯。該評價結果符合徐州市尾水導流工程運行產(chǎn)生的現(xiàn)實效益狀況。
2.指標評價方式具有操作性
在分析的過程中,相關數(shù)據(jù)來源于《南水北調江蘇段控制單元治污實施方案》、徐州市歷年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、徐州市物價局以及生物多樣性個人支付意愿問卷調查結果等,本文所構建的指標可以通過現(xiàn)有技術實現(xiàn)測算。同時,結合江蘇省南水北調東線尾水導流工程各區(qū)域(包括徐州段、宿遷段、淮安段以及江都段)的環(huán)境經(jīng)濟效益結果,確定了江蘇省南水北調東線尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益評價指標的分級,能夠保障評價的有效性。
(二)展望
通過研究分析,徐州市尾水導流工程環(huán)境經(jīng)濟綜合效益處于級別2,尚未達到級別1,表明工程環(huán)境經(jīng)濟效益并未完全發(fā)揮。當前徐州市尾水導流工程尚未達到設計流量,實際輸送尾水規(guī)模低于工程設計流量,而尾水導流規(guī)模未達到設計規(guī)模的原因主要在于局部地區(qū)治污滯后,管網(wǎng)建設等配套設施未健全,部分污水未完全收集。為確保尾水導流工程效益的穩(wěn)定發(fā)揮,穩(wěn)固南水北調干線水質,應加強以下配套設施的建設:
1.完善城鎮(zhèn)及農村污水收集處理系統(tǒng)。目前大部分城鎮(zhèn)污水收集處理系統(tǒng)尚需完善,應加強污水處理廠及配套管網(wǎng)鋪設工作,并增加氮、磷脫除功能,加強其提標改造工作,提升污水處理標準。
2.完善尾水生態(tài)處理資源化工程及回用工程。為滿足調水干線導出區(qū)的水體功能要求,必須因地制宜地建設尾水生態(tài)化處理工程及尾水回用等水利配套工程(如揚水站、提升泵站等),實現(xiàn)水資源的有效回用,一方面經(jīng)過區(qū)域生態(tài)治理,可以提高當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境質量;另一方面可以充分利用有限的水資源,減少入河、入湖排污量,減輕水體污染,達到化害為利的目的。endprint
3.完善城鎮(zhèn)排水系統(tǒng),提高污水處理程度,促進水的健康循環(huán)。部分污水處理廠存在不連續(xù)運行的現(xiàn)象,應切實加強污水處理廠運行監(jiān)管工作,完善城鎮(zhèn)排水系統(tǒng),實現(xiàn)水的健康循環(huán)。
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