赣江流域生态补偿量化研究

吴林芳，谢帮生

（福建农林大学经济管理学院，福建福州350002）

水资源是生命之源，是关系到人民生命健康安全和国家发展建设的重要基础性资源。摸清水资源“家底”，要重点把握水资源流动性和形态多样性的特征，其特殊性决定了水资源资产价值的衡量不是简单的某一地区的事情，而是纵向或横向多主体间的复杂利益关系。开展流域生态补偿的量化研究既是完善水资源资产管理的重要推手，也是激励流域各行政区协调发展、共同开发的重要手段。

尽管目前已有基于水量水质的流域生态补偿量化研究（如徐大伟等2008），但是将水质评价与水资源价值结合起来的评估方法研究较少，模型的准确性和适用性仍有一定的完善空间。本文在水资源价值评估及水质评价的基础上，以2019年江西省赣江流域为例，一方面将综合污染指数法及主成分分析法结合起来构建水质评价模型；另一方面以水质评价为基础，结合流域水资源总量以及补偿标准修正系数计算出赣江流域上下游市级行政区之间的生态补偿金额（杨梦婵2018）。考虑进一步改进已有量化模型，并通过对赣江流域生态补偿的量化研究，为流域内水资源资产负债表的编制以及上下游行政区协调发展、共建生态文明提供思路。

1 研究区域概况与思路

1.1 研究区域概况

赣江是长江的主要支流之一，自南向北贯穿江西省。据《2019年江西省水资源公报》显示，赣江流域2019年地表水资源量为1010.97亿m³，地下水资源量为235.12亿m³，水资源总量丰富。尽管水资源总量较大，但流域内利用水资源资产的能力不强。绿水青山如何转变为金山银山，如何实现经济发展与生态建设的双赢，这些问题亟待思考。建立生态补偿机制，不仅是环境保护提出的重要课题，也是如何在保护的前提下最大限度利用资源提高地区经济实力的反向思考。开发利用资源虽然有一定的约束，但如果能够做好生态补偿这一“善后”工作，合理利用自然资源推动经济建设也不失为可提倡的发展方向。为此，江西省2018年印发了《江西省流域生态补偿办法》，并于2019年初出台了《江西省建立省内流域上下游横向生态保护补偿机制实施方案》，加快推进了包括赣江在内的五大河流流域建立以水质为主、兼顾水量的生态补偿机制，并签订了横向生态补偿协议。

1.2 研究思路

生态补偿以“谁受益、谁补偿”“谁开发、谁保护”为原则，基于此原则，流域断面水质如果在某一行政区内的污染指数得到改善，那么此行政区应该得到上下游同级行政区的补偿。从污染损失的角度出发，水质在经过某一行政区内如果得到改善，说明水资源在这一行政区内的价值有所提升，受益的上下游行政区需要对这部分的“溢出”价值提供补偿。依据赣江流域的实际情况，将本文的研究范围按照流域生态补偿的模式在政府及行政区划的类别划分定为市级，量化生态补偿的主体设定为南昌市。

参考徐大伟等（2008）的流域生态补偿思路，依据河流的流向及水质、水量的双重标准，通过比较流域内某一市级行政区的上下游市界断面水质污染指数，确定生态补偿的主客体及补偿量系数。具体补偿原理如图：

图1 补偿研究原理

其中，α、β、λ、σ为市界断面水质评价系数。当λ>β时，即赣江流经宜春市至南昌市的水质系数较宜春市与吉安市市界断面处水质更好时，说明宜春市水资源的管理和开发较好，没有过度污染，则南昌市需要对宜春市作出一定补偿；反之，宜春市需要为因为开发和利用水资源造成的河流污染程度增加对南昌市作出补偿。

2 研究方法及模型

2.1 指标选择及数据来源

结合《地表水环境质量标准》GB3838−2002及《地表水环境质量评价办法（试行）》，研究选取的水质污染指数评价指标为溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷（安堃达等，2021）。市界断面的确定以《“十三五”国家地表水环境质量监测网设置方案》中公布的国控水文监测站为准，并通过“国家地表水水质自动监测实时数据发布系统”对相应断面站点的水质数据进行收集，本研究中涉及到的市界断面站点详情如表1所示：

表1 赣江流域国控监测断面设置表

2.2 综合水质评价方法

参考杨梦婵等（2018）的研究方法，结合综合污染指数法及主成分分析法计算吉安市—宜春市—南昌市这三市交界处两个市界断面的水质污染指数。先使用综合污染指数法对各评价指标的污染指数进行统计，然后加入主成分分析法平衡各参数因子对水环境影响的重要程度。其计算公式如下：

其中，P0为水质综合污染指数，Vi为污染物i的实际观测值，Wi为经过主成分分析法改良后的污染物指标i对市界断面水质评价影响的权重，Si为污染物i的标准值。

2.3 水资源价值评估

2.3.1 市场价格法

水资源价值评估的方法总结起来主要有市场价格法、影子工程法、条件价值法、费用支出法、机会成本法、恢复或防护成本法等。本研究采用的是较为简单的市场价格法，并利用水资源产量因子、水质修正系数进行水资源价格修正（苏广实等2007）。

2.3.2 水资源产量因子

为解决同类型资产由于各不同区域环境及条件差异所带来的资源生产能力的差异，我们引入产量因子将各地区同类生物生产性土地转换成可比面积的参数。根据黄林楠等（2008）的研究成果，江西省水资源产量因子为2.71。

2.3.3 水资源价值评估模型

据以上分析，本文构建赣江流域水资源价值评估模型如下：

其中，赣江流域水量总数从《2019年江西省水资源公报》中取得，因地下水资源情况复杂，因此本文取地表水资源总量作为水量总数进行计算。水资源市场价格以南昌市2019年各类用水量占总用水量的比例作为权重对各类用水的单价进行加权平均得到。各类水单价从中国水网取得，由于农田灌溉和林牧渔畜用水等农业用水定价尚无统一的标准，因此本文仅考虑以工业用水、城镇公共用水、城镇和居民生活用水以及生态环境用水等几类水的单价进行综合水价的计算，得到南昌市2019年平均综合水价为1.74元/吨。

2.4 基于水资源价值法的流域生态补偿测算模型

2.4.1 水资源生态补偿量

2.4.2 补偿标准系数

流域生态补偿的测算模型主要是建立在理论基础之上的，并不一定符合各地区的经济发展能力和补偿支付能力。如果生态补偿的量化研究只能停于表面而没有实践意义的话，那么生态补偿的研究也就确实了其现实意义。基于此，我们参考吕志贤等（2011）的研究成果，将补偿标准系数引入生态补偿量的计算之中。

3 测算结果与分析

3.1 综合水质评价

本文数据采集并未寻求相关自然资源部门的支持，因此仅以“国家地表水水质自动监测实时数据发布系统”中某一日的数据为例进行示例测算。为取消指标性质差异对分析的影响，本文先对逆指标采用减法一致化的处理方式，数据公式如下：

其中，Vi0为污染物指标一致化后的值，溶解氧为正指标，不做处理。之后使用相对标准化的方法取消各指标量纲的影响，公式如下：

其中，Vij为污染物i标准化后的值。

由于国家地表水环境质量标准规定集中式生活饮用水地表水源应达Ⅲ类水标准，此处选用我国《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷在Ⅲ类水中的标准值作为对比的标准值（表2）。

表2 污染物指标对比标准值

经一致化、标准化后的4项指标参数值如表3。

表3 一致化标准化后指标参数值

将表3导入SPSS软件中进行主成分分析，结果如表4所示。在提取的4个成分中，成分1和成分2的累积贡献率达到了100%，说明这两个指标能够解释全部的指标信息。因此，可以使用成分1和成分2这两个公共因子替代原始变量指标进行分析，并将两个主成分命名为F1和F2。

表4 主成分提取结果

将各主成分的载荷数除以各主成分特征值的算术平方根，计算出主成分的线性组合系数，而后以主成分的方差贡献率为权重，对该指标在各主成分线性组合中的系数进行加权平均并进行归一化处理，得到各指标对水质综合污染指数影响的权重，如表5所示：

表5 主成分载荷矩阵及线性组合系数矩阵

由此，利用各指标的得分系数，并结合式（1）得到大洋洲和丰城小港口的水质综合污染指数模型：

其中，R、G、A、ZL分别为溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷的实际观测值。经计算的大洋洲和丰城小港口的水质综合污染指数分别为0.90和0.91。本例中认为综合水质指数越大说明污染物越少，水质越好。从当日两个市界断面的综合污染指数来看，赣江流经宜春市水质得到改善，应得到下游南昌市的补偿。

3.2 水资源生态补偿量化结果

经过上述分析，南昌市需要为利用更为优质的水资源对上同级行政区作出补偿。结合《2019年江西省水资源公报》中公布的赣江地表水资源总量1010.97亿立方米以及公式2得出赣江流域2019年地表水水资源总量价值为4767.13亿元，并利用《江西省2020统计年鉴》计算得出南昌市补偿标准系数为1.313。最后根据式3建立的赣江流域水资源生态补偿量化研究模型得出南昌市对宜春市的补偿金额。

4 结语

本文为流域内市级行政区间的生态补偿提供了量化思路，但仍存在一定的不足。首先，在水资源价值评估的模型中，研究使用了简单易懂的市场价格法，但是实际上尚不存在完全由市场调控决定的水资源价格，如何将供求关系等经济社会影响因素纳入到水资源资产评估模型中还有待进一步研究（杨梦婵等2018）。其次，水质综合污染指数的测量指标有很多，本文选取了代表性强而且能够获得数据的4项指标。在未来研究中，选择指标时应当因地制宜，切实考虑各地区的实际情况。最后，本文旨在说明流域间生态补偿的量化模型和思路，因数据采集受限，仅使用某一日的自动监测数据进行测算，其测算结果并不可靠，实际测算时应使用相应市界断面水质指标的年度平均数据。

在本文及以往文献的研究中，以水资源总量为基准的流域生态补偿研究的文章有很多。但是，我们往往忽略了“水能载舟、亦能覆舟”的这一水资源特点。水资源管理除了合理的水资源开发利用，还有水资源安全问题。从2020年长江中下游流域的多地区洪涝灾害来看，研究流域生态补偿除了要考虑水量的补给和水质的改善之外，也应当关注到部分地区为了调蓄洪水保护下游地区生命财产安全作出的牺牲。换言之，流域生态补偿的未来研究可以结合水量平衡分析，将水量平衡分析融入流域生态补偿研究能够更好的体现水资源的生态服务价值和社会价值，保障水资源安全。