縣域尺度中面向用水部門的初始水權配置

姚明磊，董 斌，龍志雄，黃 凱，吳衛熊，張廷強

(1.武漢大學水利水電學院，武漢 430072；2.廣西壯族自治區水利科學研究院，南寧 530023)

0 引 言

隨著經濟的迅猛發展，我國水資源短缺的壓力也愈來愈大，各用水部門之間的用水矛盾日益突出。流域初始水權配置主要可分為2個階段[1,2]：①流域初始水權總量在省、市和縣三級行政區域上的分配，即流域初始水權第1階段配置；②行政區域將獲得的水權分配在其各行業或用水部門，即流域初始水權第2階段配置。

目前，對于流域初始水權第1階段的配置，國內有關學者在借鑒國外經驗的基礎上，提出了較為完善的水權分配基本原則，水權配置模型的構建也逐步趨向成熟，但多數學者都把流域初始水權分到了省或市一級,縣域尺度的初始水權配置通過我國水權改革試點的實施,仍處在探索階段。如尹云松[3]等基于AHP方法研究了黃河流域初始水權分配的方案，將其分配到黃河流域的各個省份。陳燕飛[4]等采用多目標半結構性模糊優選模型將漢江流域初始水權分配到陜西、河南和湖北省。李秀明[5]等分別運用模糊決策和層次分析法對大凌河流域初始水權進行分配，比較后選用層次分析法將大凌河流域初始水權分配到葫蘆島市、朝陽市、阜新市和錦州市。而對于流域初始水權第2階段的配置，國內學者多數將行政區域分得的水權配額繼續分到了各個行業。如林洪孝[6]等提出城市水源可分配水權量應留足生態系統需水量，其余參與水權分配的用水戶可概化為居民生活、第一、第二、第三產業4大類用水戶，進行了初始水權的合理配置。王德全[7]等運用多目標規劃方法建模，根據各行業目標在區域經濟結構中的相對重要性，確定其優先順序為生活用水、農業用水、工業用水、生態用水，進行了各行業初始水權的合理配置。吳丹[8]等按照“流域-省區-市區-行業”層級結構進行初始配置的思路，在用水總量和用水強度控制的制度約束下，建立雙控行動下流域初始水權分配的多層遞階決策模型，有效保障了雙控行動下市區內各行業的初始水權達到預期的目標值。

鑒于國內外相關研究成果，學者們大都在第2階段選擇將行政區域獲得的水權分配到其各個用水行業上，即按照生活用水、生態用水、第一產業、第二產業和第三產業用水進行初始水權的分配。筆者認為，僅將縣域獲得的水權分到用水行業是不夠的：縣域水權交易的實際主體是三大產業的各個用水部門及其下的用水戶，如果僅僅將初始水權分配到三大產業就完成第2階段的配置，實際水權交易主體的水資源使用權依舊模糊不清，這將導致各產業內部用水部門的初始水權配置糾紛，并增加水權交易中因水權模糊而產生的信息搜集、談判和監督的成本，致使“水權模糊”成為阻礙水市場發展的障礙。再者，縣域作為目前行政區域的最后一級分配單元，需要有操作性更強的水權配置方案，將水權分配到各個用水部門無疑要比分配到各個用水行業的對象更加具體，操作上的指導意義更強。所以十分有必要進一步地將縣域初始水權分配到各個用水部門的手中，成為部門水權交易模式的前提條件。

針對上述問題，本文將縣域尺度中各個用水部門作為初始水權配置的對象，建立多目標規劃模型，對不同用水部門的初始水權進行了合理配置。

1 縣域尺度中面向用水部門的初始水權分配原則

目前主要有兩種水資源分配機制：集中機制和市場機制。集中機制是一種基于系統整體效益最優的水資源分配機制；而市場機制是一種基于個體消費和生產行為的資源分配機制[9]。我國采取了計劃和市場相結合的模式。對于基本生活用水、糧食安全用水和生態環境用水，考慮其特殊性而使用集中機制分配，優先保障人的基本生活需求和生態的可持續發展；而對于生產性水權，通過公平為主兼顧效率的基本原則進行配置，在尊重歷史現狀的前提下，充分發揮價格的杠桿作用，引導水資源配置到經濟效益高的地方。縣域尺度中面向用水部門的初始水權分配具體原則可分為以下6條。

(1)總量控制原則。可用水總量不能超過需水量、可供利用的水量與用水總量紅線三者的最小值。

(2)生活用水優先保障原則。水是人類賴以生存不可缺少的物質資源之一，《中華人民共和國水法》第二十一條規定：開發、利用水資源，應當首先滿足城鄉居民生活用水。

(3)糧食安全原則。黨的十九大報告旗幟鮮明地指出，“確保國家糧食安全，把中國人的飯碗牢牢端在自己手中”。我國是人口大國，從國家安全戰略角度看，如果放松國內糧食生產，過度依賴國際市場，無異于將自己的飯碗放在他人手上，在戰略上極易受制于人，在關系國家生存發展的國際競爭中處于被動。而種植業在我國是弱勢產業，其產生的經濟效益遠遠低于其他產業，為了國家安全，必須保護種植業的灌溉水權。

(4)生態用水保障原則。一定數量和適當質量的水對于任何健康、穩定的生態系統都不可或缺。為了維護生態系統的健康和穩定，履行國際義務，實現可持續發展，我國水資源法律與政策承認生態環境用水需求，賦予生態環境用水以比較優先的順序地位[10]。

(5)尊重歷史與現狀原則。盡管現行的初始水權分配方案可能存在著諸多不合理因素，但畢竟是為當前各用水部門、各用水戶所接受并實行的，容易得到用水者、管理者的普遍認可。同時，新方案的實施，意味著政府機構要通過協商與收買等手段，來調整原來的初始水權分配方案，必要時還要考慮水利工程的建設和修復等費用。實質上，尊重歷史與現狀原則，也體現了方案實施費用最小原則[11]。

(6)經濟效益最高原則。由于水資源的特殊性，其分配的高效性原則是指“包括經濟效益、社會效益和生態效益在內總體效益高效”[12]。但是因為社會效益和生態效益難以量化，所以本文在此僅把水資源作為經濟資源的一種，通過量化分析追求其經濟效益的最大化。

2 多目標規劃模型的構建

面向用水部門的初始水權分配問題涉及到不同用水部門的自身利益，而要協調各方互相矛盾的利益關系是一個帶有優先級別的多目標問題，而多目標規劃模型處理這類多目標決策問題十分有效。

2.1 模型結構

取縣域實際的需水量、可供利用水量和用水量紅線的三者的最小值為可用水總量；同時輸入代表各用水部門的發展目標和歷史與現狀的參數值A-P、Fmin-Omin和f-o，按照面向用水部門的初始水權分配原則進行計算，輸出各用水部門水權分配結果，多目標規劃模型的結構如圖1。

2.2 設置決策變量和偏差變量

2.3 優先因子的確定

基于面向用水部門的初始水權分配原則，并考慮當地各用水部門的發展目標及其歷史與現狀，確定不同用水部門的用水優先級別。

第1優先級別P1：城鎮居民和農村居民生活用水量不低于目標值。

第2優先級別P2：保證糧食安全的灌溉水量不低于目標值。

第3優先級別P3：生態功能和生態建設用水量不低于目標值。

第4優先級別P4：水田、水澆地、灌溉林果地、灌溉草場、池塘養殖用水量不應低于當地用水定額規范中50%灌溉保證率下的用水量，牲畜、工業、建筑業與服務業用水量不應低于近五年來用水量最小值。

第5優先級別P5：水田、水澆地、灌溉林果地、灌溉草場、池塘養殖、牲畜、高用水和一般工業、火(核)電工業、建筑業、服務業與商飲業用水量不低于相應的目標值。考慮經濟效益最高原則，其相應的權系數等于各自每方水增加的產值。

2.4 約束條件的確定

(1)絕對約束。各用水部門分配得到的水量不能超過可用水總量。

(1)

式中：W為可用水總量，W=min{X，Y，Z}；X為縣域需水量；Y為縣域可供利用水量；Z為縣域用水量紅線。

(2)第一目標約束。優先保障城鎮和農村居民的生活用水。

(2)

(3)

同理可知第二至第五目標約束，此處不再贅述。

2.5 模型參數確定方法

模型共38個參數，除為保證糧食安全的灌溉水量目標值C，參數的確定方法按以下步驟進行：①如果有當地縣的規劃文件，則按規劃文件；②如果沒有規劃文件，可通過當地統計年鑒、水資源公報、用水定額等，參考《全國水資源綜合規劃技術細則》計算得到歷史數據，再對近期和遠期規劃水平年進行預測。預測可利用各種類型的數學曲線模型進行擬合。③如果通過數學預測方法擬合的R方、均方誤差等不能接受，則使用趨勢法進行預測。

為保證糧食安全的灌溉水量目標值C(萬m3)的計算公式如下：

C=npη/WPc

(4)

式中：n為確保中國的糧食安全的糧食人均占有量，kg/a；p為該縣的總人口，萬人；η為灌區產生的糧食占總糧食產量的比例；WPc為水分生產率，kg/m3。

根據唐華俊等[13]的結論，如果中國糧食人均占有量386.60 kg/a，就能夠基本確保中國的糧食安全，n可以取386.60 kg/a。參考姜文來等[14]的結論，據估計灌區產生的糧食占總糧食產量的70%左右，η可以取0.7。p和WPc則根據該縣的實際情況取值。

2.6 縣域尺度中面向用水部門的多目標規劃模型

面向用水部門的多目標規劃模型可利用Lingo軟件求解。

3 結果與分析

賓陽縣位于廣西壯族自治區中部，是自治區首府南寧市的郊區縣，屬于亞熱帶季風氣候，多年平均降雨量1 550 mm，氣候溫和，光照充足，適宜農作物生長，是廣西的農業大縣，其農業用水占總用水量的83%左右。但是，縣境內無長江大河，水資源相對貧乏，很大程度地制約著農業的快速發展。本文以廣西南寧市的賓陽縣為例，以2025年為近期規劃年，2030年為遠期規劃年。在灌溉保證率分別為50%、75%、90%時，規劃年的賓陽縣需水量、可供利用水量、用水量紅線及其各用水部門的發展目標和歷史與現狀的共38個參數值見表1、表2。

表1 不同灌溉保證率下的初始水權配置參數值Tab.1 Parameter values of initial water right allocation under different irrigation guarantee rate

表2 不同規劃年的初始水權配置參數值Tab.2 Parameter values of initial water right allocation under different planning years

基于面向用水部門的初始水權分配原則，建立了多目標規劃模型，將賓陽縣獲得的水權合理分配到其各用水部門，分配結果見表3。

表3 賓陽縣各用水部門的初始水權配置結果Tab.3 Initial water right allocation results of different water use sectors in Binyang County

將規劃年的賓陽縣各用水部門的初始水權配置結果與各用水部門的用水量目標值對比可以發現：①賓陽縣2025年的可用水量只能滿足50%的灌溉保證率下各部門用水量的需求。如果按75%或90%的灌溉保證率，則水田、水澆地、灌溉草場、灌溉林果地的用水量無法達到目標值。所以在賓陽縣用水紅線的控制下，一方面要合理開源，更重要的是要節流。貫徹《廣西壯族自治區人民政府辦公廳關于印發廣西農業水價綜合改革實施方案的通知》，落實節水優先方針，形成相關機制激勵農業用水戶節水，是解決2025年賓陽縣農業用水部門缺水的關鍵。②賓陽縣2030年的農業用水部門缺水更加嚴峻，高用水和一般工業用水部門的缺水現象也開始體現。筆者認為，賓陽縣工業用水部門不能依賴于農業用水效率的提升，從而在節約的農業用水中獲取更多的初始水權，應充分認識到工業用水存在的嚴重問題，制定合理有效的節水措施以維護水資源的可持續利用。當然，隨著我國水市場的日趨成熟，如果初始水權無法滿足用水目標，將一部分缺水量通過水市場交易獲取也是可行的。