成本效益评价模型在小型水库降等与报废综合测算中的应用

杨洪宁

(辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文局)，辽宁 沈阳 110003)

小型水库是当前我国农业用水主要供水水源之一，但部分小型水库由于年久失修，存在一定安全隐患，尤其是在大水期间，洪水安全隐患更为突出[1]。在对小型水库进行除险加固解决安全隐患的同时，对一些病险小型水库达到水利部水库降等与报废管理办法中的要求进行降等与报废也是解决小型水库安全的措施之一[2]。据相关数据统计，截止到2017年全国实施的小型水库降等有4018座，报废的有2515座。2000年以来，水利部建管司组织对全国水库降等与报废情况进行专题调研和摸排，据调查统计，2003年辽宁省降等水库92座，报废23座。为对小型水库进行合理降等与报废，在达到管理办法要求的同时，合理、科学的评估其降等与报废的效益，尤为重要[3]。近些年来，对于小型水库降等与报废的研究大都集中在其降等与报废操作程序的研究[4-13]，而对于其成本效益的测算研究还较少。辽宁省有小型水库685座，90%的小型水库属于土石坝，由于未能安装安全监测设备，存在安全隐患[14]。为此本文从结合技术经济学理论建立成本效益评价模型[15]，对小型水库降等与报废进行测算，研究成果为科学评估小型水库降等与报废成本提供重要的方法参考。

1 模型构建

与新建水库差异在于小型水库降等与报废很难按照增值效益进行经济评估，因此小型水库降等与报废只能依据整体成本和整体效益进行综合评估。

1.1 成本指标的选取

由于小型水库的技术成本、资源和环境成本都相对较小，因此主要以小型水库综合治理、运行管理、维修养护、保障程度、以及其他不确定性的投入作为小型水库降等与报废的成本综合指标，成本指标选取见表1。

表1 成本测算指标的选取

1.2 效益指标的选取

结合小型水库的运行特点，选取防洪、灌溉、供水、发电及其他(渔业、娱乐、林业、水土保持以及野生动物)作为小型水库的效益指标进行选取，各指标含义及计算方法见表2。

表2 效益测算指标的选取

1.3 成本效益模型构建

1.3.1综合成本效益计算

结合选取的成本与效益指标综合体系，对综合成本进行计算，计算方程为：

C=C1L+C2Y+C3W+C4B+C5T

(1)

式中，C—综合成本，万元；L—综合治理成本，万元；Y—运行管理成本，万元；W—维修养护成本，万元；B—综合保障成本，万元；T—其他成本，万元；C1、C2、C3、C4、C5—不同成本的权重系数。

降等、报废、除险加固为小型水库工程成本的3种主要类型，保障期为10年的属于小型工程除险加固以及降等经验预估值，小型水库报废保障期的时间更长，因此在进行小型水库综合治理时降等与除险加固考虑的周期为10年，报废以20年为周期进行计算，并将成本按照每年进行均化处理。水库运行管理、工程综合保障及其他成本均以年为尺度进行平均值的计算。模型对综合效益的计算方程为：

X=X1F+X2G+X3S+X4D+X5Q

(2)

式中，X—综合效益，万元；F—防洪效益，万元；G—灌溉效益，万元；S—灌溉效益，万元；D—供水效益，万元；Q—其他效益，万元；X1、X2、X3、X4、X5—各种效益指标的权重系数，所有效益均按照年值进行平均值的计算。

1.3.2主要计算步骤

(1)对各指标体系的权重进行确定。为对各指标权重进行客观设定，本文采用层次分析方法对各指标权重进行计算，对比成本和效益两种指标，并由此构建评价矩阵，并对层次分析方法的一致性进行检验，一致性检验值见表3。

表3 权重的一致性检验值

(2)评价模型构建。技术经济的可行性和合理性是小型水库降等与报废的主要衡量标准。随着科学技术的不断发展，技术不可行的工程在水利行业的发展中已不存在，衡量项目可行性的主要目标是其经济的合理性。采用国民经济和财务的方式对其进行评价，结合内部经济净利润值、效益和费用的比值以及财务的基准收益率对除险加固进行经济合理性评价，再结合成本效益综合值对降等、报废以及除险加固进行合理性排序，工程效益与投入成本之间的比值越小，表示其效益越大。本文采用λ表示为成本与效益投入产出比例，对小型水库降等与报废评价模型进行构建：

(3)

其中依据式(1)和(2)对小型水库不同措施下的效益和成本进行综合测算，再结合式(3)对其成本效益综合比值λ进行计算，按照λ计算值进行排序，λ越低，表示成本效益综合值越高，认为采取相应的措施的合理性最高。本文在对成本和效益进行测算的基础上，采用技术经济学理论的经济净现值ENPV和内部经济收益率EIRR来判定不同措施下的经济合理性，其中经济净现值ENPV的计算方程为：

(4)

式中，B—测算的效益，万元；C—成本，万元；n—测算年数；is—社会折现率，%，按照《建设项目经济评价方法与参数》该值取为12%。

内部的经济收益率EIRR指水库项目计算期内各年经济效益现值累计等于0时的折现率，其计算方程为：

(5)

2 模型构建

2.1 水库基本概况及评估结果

以辽宁省两座小型水库为研究实例，第一座水库位于铁岭市，第二座位于葫芦岛市。第一座水库是以防洪、灌溉、养鱼等综合利用的小(I)型水库，水库原防洪标准为10年设计，20年校核。水库控制面积2.48 km2。由于水库土坝多处破损，前坡没有护坡石，后坡陡，植物护坡破损严重，坝脚处没有排水体，严重威胁下游安全，亟待需要对其进行降等与报废的综合测评。第二座小型水库是以防洪为主、兼顾灌溉的小(I)型水库，该小型水库原设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为30年一遇。水库原正常蓄水位16m，经过现场评估该小型水库输水洞进口拦污栅损坏，梯级卧管部分进口被堵塞，已不能使用，输水洞出口退水闸门已全部损坏，此外大坝坝顶混凝土出现多条纵向贯穿裂缝，严重影响水库安全运行，亟待进行降等与报废评估。

2.2 模型计算

按照前述小型水库成本与效益综合测算的主要步骤，以两座小型水库进行计算举例，主要划分为成本和效益判定矩阵计算、各指标权重设定及检验、成本效益综合评估方程的建立、以及成本效益综合比值计算共4个部分。

2.2.1成本判定矩阵的计算

通过与成本之间进行对比分析不同指标之间的判定矩阵，结合不同成本指标之间的定量关系，对两座小型水库的成本判定矩阵进行分析，见表4—5。

表4 铁岭小(I)型水库不同措施下的成本判定矩阵值

表5 葫芦岛小(I)型水库不同措施下的成本判定矩阵值

2.2.2效益判定矩阵的计算

选取的两座小型水库虽然库容较小，但是一旦出现溃坝现象，对下游防洪安全会产生较为严重的影响，因此其防洪效益较高，灌溉和供水是小型水库最为重要的二项兴利功能，具有相同的影响度，其他效益按照不同效益指标之间的定量关系，对两座小型水库的效益判定矩阵进行分析，见表6—7。

表6 铁岭小(I)型水库不同措施下的效益判定值

2.2.3指标权重计算及检验

采用层次分析结合专家评判的分析方法对各水库进行成本效益指标权重的计算，并结合一致性检验方法对各指标权重进行检验，结果见表8—9。

表7 葫芦岛小(I)型水库不同措施下的效益判定矩阵值

表8 铁岭小(I)型水库成本效益指标权重及一致性检验值

表9 葫芦岛小(I)型水库成本效益指标权重及一致性检验值

铁岭小(I)型水库综合治理的权重值最大，为0.684，其他成本投入权重较低，为0.022，通过分析计算，一致性指标CI值的均值为0.04，随机一致性检验指标RI值为1.128，表明铁岭小(I)型水库成本指标的权重满足一致性检验，权重设置较为合理。从效益指标的权重可看出，防洪效益指标权重最大，其他效益权重较低。通过分析计算，各效益权重的一致性指标CI值的均值为1.72×10-4，随机一致性指标检验RI值为1.22，达到一致性检验的要求。葫芦岛小(I)型水库成本和效益指标权重检验结果可看出，其水库综合治理的权重值也最大，为0.624，其他成本投入权重较低，为0.059，一致性指标CI值的均值为0.0434，随机一致性检验指标RI值为1.134，其成本指标的权重满足一致性检验，权重设置也同样合理。此外其水库防洪效益指标权重也最大，其他效益较低，各效益权重的一致性指标CI值的均值为169×10-4，随机一致性指标检验RI值为1.26，也达到一致性检验要求。

2.2.4成本与效益综合计算公式

对各小型水库降等与报废的成本和效益建立测算方程如下。

成本测算方程为：

C=0.684L+0.112Y+0.059W+

0.123B+0.022T

(6)

C=0.624L+0.124Y+0.062W+

0.131B+0.059T

(7)

效益测算方程为：

X=0.575F+0.152G+0.082S+

0.152D+0.039Q

(8)

X=0.562F+0.147G+0.093S+

0.147D+0.051Q

(9)

结合式(6)—(9)，对各小型水库不同措施下的成本和效益进行测算，结果见表10—13。

表10 铁岭小(I)型水库不同措施下成本测算值

从铁岭和葫芦岛小型水库不同措施下成本测算值可看出，对于除险加固而言，两个小型水库综合治理占总成本的比例分别为47.9%和33.0%，其次为维修养护的成本，结合前面所述的经济净现值ENPV和内部经济收益的EIRR的计算方程，其中is取值为12%，计算周期n取值为10年，通过计算若采用除险加固措施后，两座小型水库的经济净

表11 葫芦岛小(I)型水库不同措施下成本测算值

表12 铁岭小(I)型水库不同措施下效益测算值

表13 葫芦岛小(I)型水库不同措施下效益测算值

现值ENPV值分别为-142.35万元、-169.74万元，内部的经济收益率EIRR分别低于8%和9%，按照SL72—2013《水利项目建设经济评价规范》规定经济净现值ENPV>0，内部的经济收益的EIRR≥is(12%)时，为合理，因此2座小型水库进行除险加固在经济上的合理性较低，可行性不高。由于小型水库灌溉供水只能按照成本进行费用的收取，而防洪不能进行财务收益，总体状况不能满足财务5%的基准收益利率，因此采用除险加固不能满足其经济的合理性评价。将表中的相关数据代入到成本效益综合比值λ计算中，三种措施的λ值分别为1.26、1.15以及0.94。

3 结论

通过成本效益综合比值λ可实现不同措施下小型水库经济合理性的排序，λ值越大，经济合理性越低，此外内部经济收益率EIRR也是其经济合理性的测算的一个重要指标，建议在具体测算中，对两种指标进行综合考虑。

在以后更深入的研究中，还需要考虑小型水库降等报废的特点进行综合分析，从而完善成本效益评价模型的指标体系。