影子價格分析方法在旱區(qū)生態(tài)供水效益量化與價值評估中的應用研究

郭向東

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

生態(tài)供水是保證區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)良好發(fā)展、人們在水資源開發(fā)時保證區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡所需要的水量[1]。生態(tài)供水是當前將生態(tài)系統(tǒng)與水資源進行內在聯(lián)系的重要基礎和條件[2]。近些年來，對于生態(tài)供水研究也逐步成為熱點[3- 5]，但是這些研究大都針對生態(tài)供水量進行，而當前水資源矛盾日益緊張，水資源效益和價值評估也逐步得到社會群眾的廣泛關注，特別是對供水部門而言，如何量化生態(tài)供水效益并對其價值進行定量評估，對于其水資源優(yōu)化配置和利用具有重要的價值[6- 7]。有學者采用不同方法對區(qū)域生態(tài)供水效益進行量化[8- 9]，但是對于旱區(qū)生態(tài)供水效益量化的研究還較少，為此本文結合影子價格分析方法，通過建立生態(tài)供水能值分析表，量化生態(tài)供水的相應分攤系數，對旱區(qū)生態(tài)供水效益與價值進行定量評估。研究成果對于旱區(qū)生態(tài)供水效益分析具有重要的參考價值。

1 影子價格分析方法

影子價格分析方法首先通過計算各種資源的能量值，并進行相應的轉換分析，得到各資源的能量值分析結果，計算方程為：

E=τB

(1)

式中，E—能值；τ—能值轉換效率；B—能量或者貨幣物質所代表的價格。

在能量值分析的基礎上，計算各種資源的效益分攤系數，其計算方程為：

(2)

式中，ε—生態(tài)供水的效益分攤系數；E1W—生態(tài)供水的能量總值；E1T—生態(tài)供水能值總的投入值。在生態(tài)供水效益分攤系數確定的基礎上，計算生態(tài)供水效益，這里的生態(tài)供水效益就轉換成能量值，計算方程為：

S=εE1Y

(3)

式中，S—生態(tài)供水總效益值；E1y—生態(tài)供水能量總產出；在生態(tài)供水總效益計算的基礎上，結合能量/貨幣轉換率來實現生態(tài)供水效益的價值計算，計算方程為：

(4)

式中，M—生態(tài)供水以貨幣形式表現的總效益，萬元；Ep—能量/貨幣轉換率。

對于生態(tài)供水價值計算主要從生物多樣性、調蓄水分、凈化環(huán)境、氣候調節(jié)、污水處理以及生態(tài)環(huán)境方面出發(fā)，進行其生態(tài)供水價值的量化，其中對項目生態(tài)供水價值計算的方程為：

EM生物多樣性=τ物種×N×R

(5)

EM水分調節(jié)=W×τ水體

(6)

EM凈化=EM1-EM2=M1τ1-M2τ2

(7)

EM氣候調節(jié)=E×τ蒸汽

(8)

EM污水=(τ污染后-τ污染前)×W污水

(9)

式中，EM生物多樣性、EM水分調節(jié)、EM凈化、EM氣候調節(jié)、EM污水—生態(tài)供水價值的量化值；τ物種、τ水體、τ1、τ2、τ蒸汽、τ污染前、τ污染后—各項的能值轉化率，%；N—區(qū)域生物物種的個數，個；R—生物占比的比例，%；W—區(qū)域年蓄水量，104m3；M1、M2—斷面上下游的污染物含量，mg/L；E—蒸發(fā)能，sej；W污水—污水量，104m3。

2 實例應用

2.1 實例概況

以遼寧某輸水工程為研究實例，該輸水工程日供水量為30000m3/d，主要供水用途為生活和農業(yè)用水，二項占比為80%，近些年來，隨著生態(tài)保護措施力度的加大，為加強旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護力度，供水工程向遼寧西部旱區(qū)的生態(tài)供水量逐年增加，從2016年開始，輸水工程生態(tài)供水比例已經增加到25%，生活、農業(yè)用水效益量化和價值評估都有相應的標準，供水效益量化計算較為方便，但在生態(tài)供水上還沒有較好的效益量化和價值評估標準。結合影子價格分析方法，對該輸水工程生態(tài)供水的效益和價值進行量化評估。

2.2 各資源能值流量指標的確定

結合區(qū)域水資源公報、社會經濟統(tǒng)計數據對各資源能量值流量指標多年均值進行確定，確定結果見表1。

由表1中可看出，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)主要分為3類，第一類是可以更新的資源，主要為各種能源變化，第二類為不可更新的資源類型，第三類主要為區(qū)域生態(tài)農林業(yè)產品的總能值產出項。通過能量轉換方式，得到各種能源年平均能值轉換結果，從各指標能值轉換結果可以看出，研究區(qū)域不可更新的資源占系統(tǒng)總能值輸出的比例較高，平均值可以達到65%，生態(tài)供水的綜合效益較低，生態(tài)環(huán)境壓力較大，需要對區(qū)域生態(tài)供水的主要產業(yè)結構及資源進行有效優(yōu)化，提高區(qū)域生態(tài)供水的水資源綜合利用的效率值。

2.3 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)能值評估指標計算

在區(qū)域生態(tài)供水系統(tǒng)指標確定的基礎上，對各能值指標進行評估計算，區(qū)域各年份能值評估計算結果見表2。

表1 區(qū)域2010—2018年能值流量指標均值確定結果

注：數據來源于區(qū)域水資源公報、統(tǒng)計年鑒以及社會經濟發(fā)展公報

從表2中可看出，各年份可更新資源和不可更新資源的計算能值都呈現較為明顯的遞增變化趨勢。不可更新資源能值遞增幅度要高于可更新資源的能值，主要是因為不可更新資源能值轉換率要高于可更新資源。從系統(tǒng)輸入能值和反饋輸入能值可看出，系統(tǒng)輸入能值遠高于反饋輸入能值，從能值轉換的角度而言，反饋輸入能值的轉換率較低，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)主要靠系統(tǒng)輸入。從區(qū)域水資源利用效能轉換結果可看出，外來水資源量能值要低于當地水資源量的能值，但是外來水資源能量值的遞增幅度要高于當地水資源能量能值。從能值/貨幣率的變幅可看出，區(qū)域從2016年開始，其能值/貨幣率的遞增幅度逐步較大，這主要是因為從2016年開始，區(qū)域生態(tài)供水的力度逐步加大。從各能量指標的能值年變幅情況可看出，其總體呈現明顯的遞增變化，可看出，區(qū)域生態(tài)供水的能值轉換率逐步加大。

表2 區(qū)域各年份能值評估計算結果

表3 生態(tài)供水效益分析結果

2.4 生態(tài)供水效益分析計算

在各能值確定的基礎上，結合各能值指標生態(tài)供水效益分析的方法，對各年份能值指標的生態(tài)供水效益進行量化計算，并對其生態(tài)供水能值和效益能值的變化年過程進行分析，分析結果見表3，如圖1所示。

圖1 生態(tài)供水能值分析結果

從表3中可看出，隨著生態(tài)供水量的逐年增加，其生態(tài)供水能值和生態(tài)效益分攤系數呈現較為明顯的遞增變幅。生態(tài)效益分攤系數的遞增幅度均值達到0.11%，而生態(tài)效益分攤系數越大，表明其生態(tài)用水效益量化值越大。從生態(tài)供水總效益變化可看出，隨著生態(tài)效益分攤系數遞增幅度的增加，生態(tài)供水總效益能值轉換率也增加。2010—2018年，其生態(tài)供水總效益能值遞增3.46×1018sej，而生態(tài)供水總效益能值轉換率的增加，使得區(qū)域生態(tài)供水下期能值/貨幣率的轉化值也逐年增加，其平均遞增幅度到0.51×1011sej/元，隨著能值/貨幣率的轉化值的增加，其生態(tài)供水效益和單方水生態(tài)效益總體呈現遞增變幅，單方生態(tài)供水價值為4.25元/m3。

2.5 生態(tài)供水價值定量評估

在區(qū)域生態(tài)供水效益量化的基礎上，對其生態(tài)供水的價值進行定量評估，評估結果見表4。

表4 生態(tài)供水價值定量評估結果

針對各項類型的生態(tài)供水價值進行定量評估，從評估的生態(tài)供水單方水能價值分析結果可看出，污水生態(tài)供水單方水能價值最大，均高于其他類型項目的單方水能價值。污水類型下生態(tài)供水的能值轉換率較大，因此其單方水能價值較大，而調蓄水分的單方水能價值在各項目類型中最低，主要是因為調蓄水分的能值轉換率要低于其他項目的能值轉換率，因此其單方水能價值最低，生態(tài)環(huán)境下的單方水能價值是其他項目單方水能價值的綜合，從表4中可看出，各年份期生態(tài)環(huán)境下單方水能價值呈現遞增變化趨勢，從2010年的1.95sej/m3遞增到2018年的3.81sej/m3。從單方生態(tài)供水貨幣價值可看出，和單方水能價值轉換具有較大的相關性，各項目單方水貨幣價值的年變幅和其單方生態(tài)供水的水能價值變化具有一致性。生態(tài)供水其單方供水貨幣價值從2010年的2.09元/m33遞增到2018年的4.25元/m3。

3 結語

相比于傳統(tǒng)考慮單一指標的量化方法，本文的方法通過能值分析確定生態(tài)供水投入和生態(tài)系統(tǒng)產出的能值轉化關系，方法更為客觀，充分反映生態(tài)供水的效益轉化率，在生態(tài)供水量化中具有推廣應用價值。

隨著氣候變化和人類活動綜合影響，對區(qū)域生態(tài)供水影響的因素也會越來越復雜，在以后的研究中還需要對區(qū)域生態(tài)供水系統(tǒng)能值指標進行逐步完善，才能實現變化環(huán)境下生態(tài)供水效益和價值的精準評估。