基于水環(huán)境基尼系數(shù)的遼河流域(遼寧段)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算

韓麗娜

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和功能調(diào)整的重要依據(jù)在于生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)、合理確定，通過科學(xué)制定生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)可有利于地區(qū)加大生態(tài)保護(hù)的主觀意愿，激勵各地區(qū)大力開展區(qū)域生態(tài)保護(hù)力度[1]。近年來，水生態(tài)環(huán)境保護(hù)成為國內(nèi)研究的熱點[2- 5]，這其中生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)制定成為水生態(tài)研究領(lǐng)域的難點和重點。相關(guān)研究成果表明[6- 9]，生態(tài)補(bǔ)償測定標(biāo)準(zhǔn)影響因素較為復(fù)雜，需要建立綜合流域水環(huán)境容量、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為一體的估算指標(biāo)進(jìn)行區(qū)域生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的核算。當(dāng)前，水環(huán)境基尼系數(shù)可綜合考慮上述指標(biāo)對區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的綜合影響，在國內(nèi)一些區(qū)域水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的制定中得到具體應(yīng)用[10- 15]，但在遼寧地區(qū)還未得到應(yīng)用。遼河屬于遼寧省第一大河流，遼河水生態(tài)保護(hù)對于遼寧省社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定至關(guān)重要。近些年來，遼寧省加大遼河流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，成立遼河流域綜合治理領(lǐng)導(dǎo)小組，強(qiáng)化對遼河流域水生態(tài)保護(hù)和修復(fù)機(jī)制、體制的建立，為激勵遼河沿線地區(qū)加大水生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)力度，制定大禹考核績效機(jī)制，對水生態(tài)環(huán)境保護(hù)進(jìn)行補(bǔ)償，為量化補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，客觀對對不同地區(qū)進(jìn)行水生態(tài)補(bǔ)償，結(jié)合水環(huán)境基尼系數(shù)，對遼河流域(遼寧段)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算，從而實現(xiàn)各地區(qū)水生態(tài)補(bǔ)償有據(jù)可依。

1 生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算方法

通過分析水環(huán)境容量以及GDP的累積百分比，采用梯形面積方法對水環(huán)境基尼系數(shù)進(jìn)行測算：

(1)

(2)

(3)

式中，Gj—水環(huán)境基尼系數(shù)；Xjk—各因子累積百分比，%；Mj(k)—水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)影響指標(biāo)值；Yj(k)—水環(huán)境指標(biāo)累積排放比，%；Wj(k)—污染負(fù)荷總量，萬t；n—計算區(qū)域數(shù)目。各影響因子的基尼系數(shù)按照目標(biāo)函數(shù)最小值進(jìn)行優(yōu)化確定：

minG=∑Gj

(4)

各影響因子和排污量削減約束條件分別為：

(5)

(6)

生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)影響因子總約束條件為：

Wj=(1-dj)Wj′

(7)

按照不同分區(qū)對生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算：

P=(Wj(k)-Wj(k)′)x

(8)

式中，Wj(k)—優(yōu)化水環(huán)境基尼系數(shù)后的污染負(fù)荷總量，萬t；Wj(k)′—污染負(fù)荷在現(xiàn)狀年的總量，萬t；x—區(qū)域單位污染物排放價格，t/萬元；q—污染負(fù)荷年累積排放量比，%；d—水環(huán)境基尼系數(shù)優(yōu)化后的值。

2 遼河流域(遼寧段)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算

2.1 遼河流域概況

遼河流域是我國七大流域之一，兩個主要組成水系是遼河和大遼河水系。遼河流域總面積為21.96萬km2，流域2021年GDP總產(chǎn)值為16098億元，地表水資源人均占有量為535m3。按照遼河流域2020年水質(zhì)公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年遼河流域(遼寧段)26個國家水質(zhì)監(jiān)控斷面中Ⅴ類水質(zhì)為18個，Ⅵ類水質(zhì)為8個，COD和氨氮入河排污量占全省排放總量的比例分別為59.2%和55.3%。為提高遼河流域(遼河段)水生態(tài)能力，遼寧省要實現(xiàn)每年對COD排放量削減18萬～20萬t，年削減率要控制在15%～20%之間的目標(biāo)。

2.2 遼河流域(遼寧段)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息

遼河流域(遼寧段)流經(jīng)的城市為鞍山、沈陽、鐵嶺、盤錦市。對遼河流域(遼寧段)流經(jīng)的各行政區(qū)的面積，現(xiàn)狀年2020年人口和GDP值，以及統(tǒng)計的2022年污水排放量和COD排放總量進(jìn)行基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的收集，見表1—2。

表1 遼河流域(遼寧段)各行政區(qū)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)

表2 遼河流域各行政區(qū)允許最大COD排放量

2.3 遼河流域(遼寧段)水環(huán)境容量和COD累積百分比

分別對遼河流域(遼寧段)水環(huán)境容量和COD累積百分比進(jìn)行測算，結(jié)果見表3—4。并對其COD累積百分比和水環(huán)境容量及GDP累積百分比關(guān)系曲線進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。

表3 遼河流域(遼寧段)的水環(huán)境容量累積百分比

表4 遼河流域(遼寧段)基于GDP的COD累積百分比測算結(jié)果

圖1 基于水環(huán)境容量及GDP的COD累積排放比分布曲線

從遼河流域(遼寧段)上游到下游，水環(huán)境容量和COD排放量累積百分比呈現(xiàn)明顯的遞增變化，盤錦為遼河入海口，其水環(huán)境容量和COD排放累積百分比最高，鐵嶺段對水環(huán)境容量和COD累積百分比的貢獻(xiàn)率在30%以上，屬于遼河流域(遼寧段)污水排放量最大的區(qū)域，其次為沈陽地區(qū)，其中沈陽市區(qū)和康平縣的累積貢獻(xiàn)率均在15%～20%之間，鞍山各行政區(qū)水環(huán)境容量和COD排放量累積百分比貢獻(xiàn)率低于10%，屬于遼河流域(遼寧段)排污量較小的地區(qū)。盤錦地區(qū)的水環(huán)境容量和COD排放量累積百分比要高于鞍山地區(qū)，其各地區(qū)累積貢獻(xiàn)率在8%～10%之間。從遼河流域(遼寧段)COD累積百分比和水環(huán)境容量及GDP累積百分比的關(guān)系曲線可看出，GDP累積百分比和COD累積百分比的關(guān)系曲線斜率要高于水環(huán)境容量關(guān)系曲線的斜率，CDP越大其污水排放量越高，使得COD排放量也越大，其關(guān)系曲線斜率也越大。

2.4 水環(huán)境基尼系數(shù)計算

按照水環(huán)境基尼系數(shù)計算方法，以遼寧省COD排放量年削減18萬～20萬t，年削減率控制在15%～20%之間為目標(biāo)條件，以各行政區(qū)COD允許排放量為約束條件對水環(huán)境容量和CDP貢獻(xiàn)率2個要素下的水環(huán)境基尼系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計算，結(jié)果見表5，并結(jié)合優(yōu)化后的水環(huán)境基尼系數(shù)對遼河流域(遼寧段)各行政區(qū)COD排放量進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見表6。

表5 優(yōu)化前后遼河流域(遼寧段)水環(huán)境基尼系數(shù)

表6 優(yōu)化前后遼河流域(遼寧段)COD排放量

采用遼河流域(遼寧段)COD排放削減量和削減率分別作為約束和目標(biāo)條件，對流域總的水環(huán)境基尼系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后水環(huán)境基尼系數(shù)相比于優(yōu)化前有所降低，水環(huán)境容量和GDP貢獻(xiàn)率下的水環(huán)境基尼系數(shù)優(yōu)化后在0.209～0.374之間。通過優(yōu)化后，遼河流域(遼寧段)COD排放量都相比于優(yōu)化前有所減少，排放量減少比例在6.4%～15.3%之間。各行政區(qū)多使用排污權(quán)要高于少使用排污權(quán)，結(jié)合排放權(quán)的使用比例對其COD排放量進(jìn)行分析，總體而言，GDP越高的其COD排放量少使用率減少明顯，而GDP相對較低的行政區(qū)其少使用排放量有所增加。

2.5 遼河流域(遼寧段)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算

結(jié)合水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算方法，利用優(yōu)化后的遼河流域(遼寧段)各行政區(qū)多使用COD排放量和水環(huán)境基尼系數(shù)對各區(qū)域水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算，結(jié)果見表7。

表7 遼河流域(遼寧段)各行政區(qū)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算結(jié)果

COD排放量是遼河流域(遼寧段)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算主要依據(jù)，在COD最大允許排放量控制范圍內(nèi)，按照各行政分區(qū)COD排放量削減量為測算標(biāo)準(zhǔn)，削減量越高其補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)越高，按照2020年遼河流域(遼寧段)COD排放削減量和水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)1000元/t進(jìn)行測算，遼河流域(遼寧段)總的水生態(tài)補(bǔ)償額度為4.5億元，沈陽、鞍山、鐵嶺、盤錦市區(qū)由于工業(yè)和生活污水排放量要高于其他縣區(qū)，削減COD排放量其對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失量也較大，其水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)也相對較高。

3 結(jié)論

(1)水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是個動態(tài)調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)，要結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和污水控制指標(biāo)對其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，一般應(yīng)分為2個階段，第1個階段為按最低限度進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)高于地方財政實際支付能力，本文主要測算的是最低限度標(biāo)準(zhǔn)。第2個階段效益補(bǔ)償階段，可對產(chǎn)生的水生態(tài)效益進(jìn)行階段效益補(bǔ)償。

(2)遼河流域(遼寧段)水生態(tài)補(bǔ)償應(yīng)建立流域橫向生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，以市級橫向補(bǔ)償為主，省級縱向補(bǔ)償為輔的水生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，逐步實現(xiàn)水生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的全覆蓋。

(3)本文主要從COD排放量為控制指標(biāo)，通過計算水環(huán)境基尼系數(shù)對不同區(qū)域水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算，考慮控制指標(biāo)相對單一，在后續(xù)研究中還應(yīng)加入流域其他水污染控制指標(biāo)進(jìn)行水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算，進(jìn)一步提高測算科學(xué)性。