城市水资源双重水价的模糊定价分析——以长春市为例

王雪丽

(吉林师范大学 经济学院， 吉林 四平 136000)

水资源作为地球自然资源的一种，是指可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并适合某地对水的需求，而且能够长期供应的水源．在我国的很多大城市里，长期以来用来解决水资源供应的方法是对所有用户通过饮用水标准使用一套管道系统．在这种旧式的供水方式下，不能有效的保护水资源，更不能满足居民高质量的饮水需求．因此，基于水资源可持续发展理念和科学发展观的思考，需要一种具有质量区分的水资源供应模式——双重水供应，这种模式对于保护地下水资源，提高水资源利用效率和提高饮水安全，以及实现水资源的可持续发展是非常必要的．

1 双重水价

双重水供应是一种针对于不同的用户的不同用水目的而供应不同质量水源的一种新的供水方式．这种水的供应系统由两种不同的管道构建而成，新建设的管道用来供应较高质量的特殊工业用水(例如制药、食品生产)、其他的特殊工业和家庭可饮用用水；当前水供应系统的管道用来供应较低质量的水给一般的工业、家庭非饮用用水和生态环境用水．

水中含有许多挥发物质，例如挥发有机物VCOS在水中被加热时，就会挥发出来，弥漫在水蒸汽和气溶胶中，通过呼吸进入人体和肺部，进而影响人体健康．经常喝经过氯消毒处理的自来水或用这种自来水洗澡可能导致护腺癌以及膀胱癌．可见对于水的合理分类意义重大．

AWWA下属分质供水分会(distribution committee on dual distribution )于1983年提交了一份《分质供水》指南，简称《指南》，以总结国际上现有的分质供水经验，并期望以此为起点，为建立将来全美统一的分质供水规范提供基础，《指南》对有关术语定义为： 可饮用水指符合联邦与州政府水质标准，用于引用、烹调与清洗用的水．非饮用水是人类偶然消费不致造成危害，用于非饮用用途的水．《指南》的调查综述中指出：非饮用水在户内只用于冲洗厕所．本文中的家庭可饮用水和非饮用用水的分类与上述定义相同．

随着水资源供应体系的改变，当前的水价体系也必须改革，对于不同质量的水资源建立不同的水价，即双重水价．

双重水价的体系由两部分组成，高质量水资源供应价格和低质量水资源供应价格．高质量水资源包括：高质量的地下水资源和经过先进的净化转化处理的水资源，尤其以高质量地下水资源为主；低质量水包括：按照一般工业、家庭非饮用水和生态环境用水的用水标准而处理的一般意义的水资源．通过将这两种供水分别定价实现定价体系的改革．

很多研究已经被应用到了水资源的价格管理上．主要的定价模型包括影子价格模型、边际机会成本价格模型、糊综合评价模型，这些模型对于水资源价格的制定提供了多种选择．

(1)影子价格．影子价格起源于数学规划，在经济学上的应用也有很长的历史了，经常被应用在具有约束条件的最优化问题当中．然而，在很多应用当中，影子价格直接对商品或者服务在远期或者当期市场上的价格作出反应，而由于这样那样的原因，这些价格并不存在，因而影子价格在水资源的应用上存在一些限制．影子价格仅仅能够反映一些水资源的稀缺程度以及水资源与整个经济利益的关系，但这不能够代替水资源价值；同时，要通过调整国内市场和国际市场价格来获得影子水价是非常困难的，在实践中，几乎不可能通过解决线性规划问题得到影子水价．

(2)边际机会成本定价．自从Turvey 开始，边际机会成本定价方法论在水资源领域得到了广泛的应用．水的边际机会成本包括边际水生产成本、边际使用者成本和边际环境成本．一般来讲，水服务的边际机会成本价格可以确保稀缺资源的最优配置，因为这种机制把正确的信号传递给了投资者和消费者双方．然而，在应用上也存在一些问题，通常很难估计出边际使用者成本和边际环境成本，从而导致了损耗成本或者替代成本的预测需要很长时间．除此之外，水资源价格不仅涉及数量，也涉及到质量．例如，废水表现出负价值，而高质量的水显示出高价值．

(3)综合的模糊模型．1998年，由姜文来博士提出．考虑到水资源价值体系是模糊的，姜博士首先构建了一个综合评价矩阵，定义为R，然后根据居民的可承受能力计算出综合评价系数V，最后计算出水资源价格．这种方法对于水资源价值的定性分析非常重要，并且具有综合性和可操作性．但是这种评价模型是线性的，很难表达水资源系统的非线性和复杂的关系．

水资源系统是综合的、模糊的和复杂的，这个系统由社会、经济和环境三个交互的部分组合而成．在本文中，基于模糊形式的识别和交互迭代理论来描述水资源价格的评估，采用双重水价的定价模式，这体现了水资源真实的和动态的价值，突出了高质量水资源的重要价值．双重水价的应用使得水资源价格更为理性，符合资源利用的内涵，计算的结果更加符合现实．

2 城市水资源价格指标的评估体系

水资源价值涉及到了许多影响因素．其中包括三个层面价值：首先，在社会层面，包括人口、政策和历史文化；其次，在经济层面，包括国民生产净值、产业结构、规模、发展水平和水资源开发的效率；再次，在自然层面，包括水资源数量和质量、开采条件、水环境恶化等级和利用国外水资源的可能性．

2.1 低质量水资源供应价格计算模式

价格向量是由社会的可承受能力决定的．该可承受能力是一种接受力，包括物质和心理的．水费的承受指数K用来描述在水资源价格上的社会承受能力．承受指数K是指水费占实际收入的百分比，由下列公式表示:

(1)

在公式中，O代表支付的水费，I代表实际收入，K代表水费承受指数．世界银行和一些国际信贷机构指出对于工业用水，水费占该工业年产出的2%～3%作为水费是符合实际的和可行的标准．亚太经济社会委员会建议水费的支付不应该超过家庭实际收入的3%．在本文中K的上限被规定为3%．

水资源价格的上限是当最大可承受指数达到时候的价格，表示为下列公式：

Pw1=Kmax·I/C

(2)

在这个公式里，Pw1代表水资源价格的上限，Kmax表最大可承受指数，C代表水资源消费量．因此，水资源价格的范围是[Pw1,0]．根据实际的情况，范围[Pw1,0]可以被分隔，并且作为不同范围的价格向量，例如，首先进行等分，然后，水资源价格向量可以表示为

P=(Pw1,…,0)

(3)

计算结果是无量纲的，向量值可以转换到相应的水资源价格，作为标量值．可以通过公式得到

V=U·PT

(4)

(5)

在这个公式里，通过模糊模式识别和迭代得到U，代表各评价指标的相对隶属度矩阵．在上面的方程(4)中，低质量的城市水资源价值通过价格体现出来了．

2.2 高质量水供应的城市水资源价格向量计算

为了清晰、直接并且综合的反映社会对于具有高质量的地下水资源价格的承受能力，水资源双重供应价格被定义为如下结构

PFi=PFi-1-PF1，i=1,2,…,m

PF=(PF1,PF2,…,PFm)

(6)

PF=PF1/(m-1)

在上述公式中，PF1是对于高质量的水资源价格的可承受能力(例如，使用高质量水的所有的综合可承受能力，包括居民、食品饮品服务行业，同时还有特殊工业)．PF1可以通过下式计算出来：

PF1=W1K1I/(365N1)+10000W2K2/N2+

10000W3K3/N3

(7)

在这里，K1，K2和K3是居民，特殊和食品饮品服务行业各自的可承受能力系数；N1代表高质量水资源每天必需的消费量，N2和N3分别代表特殊工业和服务行业万元产出价值的水需求量．N1，N2，N3分别代表居民，特殊工业和食品服务行业高质量水需求比率．I表示单位资本的平均可支配收入．

双重供应的高质量水资源价格计算模型为:

(8)

3 长春市案例研究

作为吉林省的省会，长春市是风景秀丽 ，文化底蕴深厚的城市．市内就有多处以高质量地下水为依托的景观和旅游胜地．然而，随着社会经济的发展，在水资源，尤其是高质量的地下水供应方面存在严重的短缺，供给和需求之间的矛盾越来越严重．因此，合理水价的研究对于解决水资源短缺问题，使高质量的地下水资源得到更为合理而有效的利用，同时改善人们的节水意识等方面都有着深远的意义和影响．

下面把双重水价的低质量水资源价格和高质量水资源价格分别计算出来作以比较．

3.1 低质量水资源价格计算模式

(1)水资源价格影响因素的选择(根据长春市的实际情况选择)．在本文中所使用的模型中，选择了七个主要的因素．他们是：水质(用来反映当地水资源的质量)， 水量(用来反映当地水资源的数量)，单位资本的可支配收入(用来反映当地的经济状况)，国民生产净值(用来反映水的使用状况和经济发展水平)，人口或者人口密度(用来反映社会因素和国内家庭需求)，水环境恶化程度(用来反映水资源发展和利用状况)，和替代资源的有效性(用来反映外来水资源的可能性)．

(2)对水资源价格因素的多准则模糊评价．长春市的城市用水供给来源主要包括北冲水库、红星水库、鱼婆塘水库、观音岩水库．四个供水来源的水质指标被选择用来反映当地的水质，把十种检测数据，例如DO,BOD,COD等等作为基本数据，根据模糊模式识别和迭代公式得到长春的水质量状况模糊向量，在这里计算过程就略过了．数据为长春市2008年的水质数据．

由模糊评价模型得到水质的单要素模糊评价结果为：

U1=(0.548,0.182,0.104,0.130,0.000)

以中国统计年鉴中的统计数据作为等级标准，其他的六个要素模糊评价结果向量如下：

U2=(0.102,0.701,0.197,0.000,0.000)

U3=(0.000,0.000,0.109,0.891,0.000)

U4=(0.000,0.000,0.818,0.182.0.000)

U5=(0.000,0.000,0.000,0.793,0.207)

U6=(0.598,0.402,0.000,0.000,0.000)

U7=(0.000,0.299,0.487,0.204,0.000)

全因素水资源模糊评价标准矩阵如下：

令初始权重向量为：

长春市水资源模糊综合评价向量为：

U=(0.234,0.490,0.205,0.071,0.000)

(3)计算水资源价格V. 在水资源向量决定中决定价格上限是非常关键的．在2009年，水消费量的平均数量是每人每天195L，人均可支配收入是16277元，如果家庭水费的可承受指数是0.03，那么根据方程(2)水资源价格的上限的计算如下：

Pw1=Kmax·I/C=

0.03×16277/(195×30×12×0.01)=6.9550元/m3

而把6.9550被平均的划分．等分间隔为1.7388，因此水资源价格向量如下：

P=(6.9550,5.2163,3.4775,1.7388,0.0000)

2007年的水资源价格可以被得到：

V=(0.234,0.490,0.205,0.071,0.000)·

(6.9550,5.2163,3.4775,1.7388,0.0000)T=

5.02元/m3

3.2 双重水供应——高质量水资源价格计算模式

根据长春市的实际条件，在模型中主要选择的影响因素有五个要素：水质、水量、人均可支配收入、水环境恶化等级、替代资源的有效性．

(1)双重水供应——高质量水资源多准则模糊评价．五个因素的模糊评价矩阵如下：

U1=(0.548,0.182,0.140,0.130,0.000)

U2=(0.892,0.108,0.000,0.000,0.000)

U3=(0.000,0.000,0.109,0.891,0.000)

U4=(0.486,.149,0.000,0.000,0.000)

U5=(0.000,0.000,0.000,0.793,0.207)

相关矩阵如下:

令初始权重向量为W

根据上面的步骤，进行循计算环迭代，计算出长春市高质量水资源价格的模糊综合评价向量如下：

UF=(0.6814,0.1468,0.0430,0.1288,0.0000)

(2)水资源价格VF的计算．人均可支配收入为16277元，可开发的地下水为12.01亿m3， 其中工业用水占水资源总量的9.1%，家庭用水占水资源总量的11.2%，农业灌溉用水占水资源总量的76.6%．对于高质量的地下水最高社会可承受指数可以通过方程(7)计算出来，得到0.139元/L．因此，价格向量为：

PF=(0.139,0.104,0.070,0.035,0.000)

将UF和PF代入方程(8)，在2009年的高质量地下水资源价格可以通过下式计算出来：

元/m3

3.3 结果分析

从上面对于长春市高质量水资源和低质量水资源供应价格的计算结果可以看出：

(1)5.02元/m3是本文所计算出的低质量水资源价格，而2009年的实际水价是2.5元/m3，看似价格差距很大，但是如果按照长春市水消费量的平均数量每人每天195L，人均可支配收入16277元计算，水费率仅为居民实际收入的2.195%，低于联合国亚洲及太平洋经济社会委员(ESCAP)所建议的3%．

在过去几十年的研究中，很多研究致力于确定水的需求对于价格的反应，显示了水价的改变对水的需求具有可以测量的影响．假设价格弹性在“—”，这意味着在水价上的10%的增加会减少总数量为2.2%的需求．价格从实际的2.5元/m3增加到上面计算的5.02元/m3，那么水需求会减少22.18%．也就是说，长春市的水需求会从8.66×106m3减少到6.739×106m3．因此，对于当前的水资源价格是需要做一些调整来适应水资源的状况的，合理价格对于节约用水和缓解水资源缺乏的压力是非常重要的．

(2)从对于高质量水资源价格和低质量水资源价格的比较上看出，高质量水资源的价格为117.5元/m3，而低质量水资源的价格仅为5.02元/m3，高质量的地下水资源价格比一般意义上的水资源价格要高很多．尽管高质量水资源的价格看似很高，但是考虑到用于百姓生活的饮用水部分，其品质可以和市面上的矿泉水或者纯净水媲美，市面上的矿泉水或者纯净水价格如果按照1元/500ml，即2元/L计算，那么就要折合成2000元/m3，很显然远远大于本文的计算结果117.5元/m3，因此，从水价角度进行长远考虑，双重水价一定会被接受．

长春市具有丰富的地下水资源，如何更加合理而有效地保护高质量的地下水资源已经刻不容缓．目前长春市所实行的阶梯水价只是在用水量上进行划分，具有两阶段的收费标准，即用水量超过一个限额，单位用水量会收取较高的价格．尽管这种阶梯水价在一定程度上缓解了对水资源需求的压力，使居民形成了一定的节水意识，但并没有从根本上实现突出保护高质量的地下水资源的作用．由于没有区分高质量的地下水和低质量的普通水，居民也没有明显的认识到高质量地下水的珍贵性，因而无法有效保护地下水资源．双重水供应模式有力的补充了这种缺憾，对于和高质量的水固定较高的价格是实现地下水资源保护的有效措施，也减少了当前水资源的利用压力．因此实施双重水供应是必然的趋势．

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