流域水污染综合防治的生态效益分析

中国人口 资源与环境　2007年　第17卷　第6期　　CHINAPOPULATION,RESOURCESANDENVIRONMENT　Vol.17　No.6　2007

流域水污染综合防治的生态效益分析

黄　凯　郭怀成　郁亚娟　刘　永

(北京大学环境学院,北京100871)

3

摘要　将模糊综合评价和pearl生长曲线法引入到流域水污染防治的效益分析当中,建立了流域水污染防治的生态效益分析方法。以云南省寻甸县牛栏江小流域水污染综合防治规划为例,采用模糊数学法对水污染造成的水资源价值损失进行了估算,采用曲线法对水污染综合防治的生态价值进行分析,得到水资源价值和生态价值分别为2730.3万元/年和491.45万元/年。最后将所有经济效益和费用贴现,计算效费比为3.68。分析结果可知,牛栏江小流域水污染综合防治具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。关键词　流域水污染防治;费用效益评估;生态效益;R.Pearl曲线

中图分类号　X522;X196　　　文献标识码　A　　　文章编号　1002-2104(2007)06-0109-04

,,[3]。

2005年,我国7IV类以下的断面达59%,省界断面中IV类以下的达到64%[4]。控制流域水污

　1.1　模糊数学评价模型

流域水资源价值是一个相对的概念,很难对其进行定量评判。因此,水污染导致的流域水资源价值损失可以作为一个模糊问题来处理,采用模糊数学建立综合评价模型来确定。在确定评价指标和评价模型以后,与水环境保护目标下的水资源价值进行比较,来确定水污染导致的资源价值减少。

计算水污染导致的资源价值减少量公式为

Lv=Vc-Vp

(1)

染问题,进行流域水污染综合防治,已成为我国水环境管理研究中的重要问题。流域水污染采取综合防治,可以获得直接效益和间接效益,表现为实物产出和环境条件改善,是实现流域科学规划与治理的重要组成部分[5]。然而,当前在流域水污染防治效益的定量计算方法上始终未能统一,从而影响对流域水污染防治效用的评价,进而影响政府相关部门和决策者对流域水污染防治的态度与投资额度

[6]

式中:Lv为水污染导致的资源价值减少量;Vc为清洁水的价值;Vp为受污染后水资源的价值。

设域U为水资源价值要素,U={水质(I),水资源量

(II),人口密度(III),国民收入(IV)}。以水质为例,可选取DO、COD、BOD、NH32N、Cu、As、Hg、Cr、Pb、Cd、石油类、挥发

。

因此,建立流域水污染综合防治的效益分析方法,具有重要的理论和实践意义。本研究提出将模糊综合评价和pearl生长曲线法集成在一起,构建流域水污染治理的生态效益分析方法。模糊数学法可对流域因水污染造成的水资源价值损失进行评估,再利用曲线法对水污染综合防治的生态价值进行分析,从而确定整个流域水污染防治的生态效益。该方法以云南省寻甸县牛栏江小流域为例,对小流域水污染综合防治的生态效益进行分析,进而评判了流域水污染综合防治的环境经济合理性。

收稿日期:2007-05-21

作者简介:黄凯,博士生,研究方向为水生态学、环境规划与管理。3国家重点基础研究发展计划(973)项目(编号:2005CB724205)。

酚、硝酸盐等13项水质因子,经过权重复合和归一化处理,得到水质单要素模糊评价关系,与水资源量、人口密度、国民收入组成水资源评价要素,并确定评价向量为

(高,偏高,一般,偏低,低)[7]。通过与水资源价格向量进

行复合运算,得出各级水质的水资源价格。

水资源的综合评价可用下式表示:

109

中国人口 资源与环境　2007年　第6期

δ=Ai R

(2)

在内的7个乡镇,流域面积1133km2。沿牛栏江两岸的寻甸坝子土地肥沃,是寻甸县粮烟的主产区之一,也是寻甸县政治、经济、文化、交通中心[12]。

牛栏江小流域内集中了寻甸县主要的工业企业,是工

式中:Ai为以上四个单要素的评价权矩阵,Ai=(A1,

A2,A3,A4); 为模糊矩阵复合运算符号;R为单要素Ⅰ～

Ⅳ所组成的评价矩阵,可以表示为:

RRij=

RRRRⅠ1

RⅠ2RⅡ2RⅢ2RⅣ2

RⅠ3RⅡ3RⅢ3RⅣ3

RⅠ4RⅡ4RⅢ4RⅣ4

RⅠ5RⅡ5RⅢ5RⅣ(3)

RⅡ1RⅢ1RⅣ1

业污水的受纳体。同时由于城市污水处理设施建设的严重滞后和管网设施的不配套,城镇生活污水大量排入水体,加上严重的水土流失以及畜禽养殖等农业面源污染,牛栏江水体质量受到严重威胁。在现状调查的基础上采用系统动力学(SD)模型预测污染负荷[13],由于流域内社会经济的快速发展,污染负荷呈大幅增加之势,到2010年,COD和NH32N的入河总量分别上升为2967.2t/a和

196.6t/a,对应的水质降为Ⅳ类～Ⅴ类,已无法满足水环境

=

δ为水资源价值综合评判,它是一个无量纲的量,必须通过一定的方式转化为水资源价格,将其与价格向量S相乘,得到水资源价格V:

V=δ×S

(4)

1.2　pearl生长曲线法

生态价值是一个发展的、动态的概念,它和经济社会发展水平和人民生活水平相关。处在较低经济发展阶段的人们对生态价值的认识水平也相对较低。随着人民生活水平的提高,人们对环境舒适性服务的需要,对生态价值的重视程度和为之支付的意愿也将随之提高。因此可以采用支付意愿来进行生态价值评估。

技术创新预测方法,Raymond:

bt

L/()

功能区划的要求,牛栏江小流域的可持续发展亟需对其进行水污染防治。

2.2　流域水污染综合防治

牛栏江小流域水污染综合防治,“,如县城污水配套管网建设、此外,项目,如生态农业工程中的平衡施肥、畜禽养殖废物资源化、卫生厕所等[14]。规划总投资费用约为4030万元,每年的项目运行维护费用约为20万元(表1)。

表1　牛栏江小流域水污染综合防治规划

项目及投资估算(2010)

Tab.1　Thelistofthewaterpollutioncontrolschemein

NiulanjiangRiversmallwatershed

项目类型点源污染控制

污染防治措施

清洁生产

工业废水治理(t/d)

城镇生活污水处理厂(m3 d-1)配套管网建设覆盖率(%)平衡施肥

畜禽养殖废物资源化沼气池(个)卫生厕所(个)

河道修复与污染控制内源疏浚

缓冲带(m)河道清淤

工程规模

-10001000090--2000100015-30-

(5)

式中:Y;t为时间自变量;L、a、b皆为常数。人们对生态价值的认识过程特征和S型的pearl生长曲线的变化趋势相似,因此可借鉴其来描述生态价值随着人民生活水平的提高而提高的状况,以确定水资源的生态价值[9,10]。其中,经济社会发展水平和人民生活水平可以用恩格尔(Engle’s)系数的倒数来表示,此时pearl曲线中的预测指标Y为环境生态价值的发展阶段系数[11]。

1.3　水污染防治效益分析

项目

投资(万元)

75350120080075015022085200200

将所有经济效益和费用贴现,再计算水污染防治的效益费用比,其计算公式如下:

Bp/Cp=

i=1n

n

∑Bi/(1+r)

n

/

i=1

∑Ci/(1+r)

n

(6)

农村和农业面源污染控制

式中:Bp、Cp为按现值计算的效益、费用;r为贴现率;

Bi、Ci为在i年限内的效益、费用;n为规划年限。

2　案例研究

2.1　研究区域概况

3　结果与讨论

3.1　模糊数学法计算水污染损失价值核算

牛栏江小流域位于云南省寻甸县东南部,其干流牛栏江是寻甸县内最重要的河流,也是长江上游金沙江的一级支流。流域所在的寻甸县地处昆明市北部,横跨金沙江、南盘江两流域之间,位于东经102°41′～103°33′、北纬

25°20′～26°01′。牛栏江小流域流经包括寻甸县城仁德镇

选取牛栏江流域DO、COD、BOD、NH32N、Cu、As、Hg、Cr、

Pb、Cd、石油类、挥发酚、硝酸盐等13项水质因子,计算得

到牛栏江流域的因子隶属度矩阵R为:

110

黄凯等:流域水污染综合防治的生态效益分析

1.08740.18330.79641.66110.25000.2667

RⅠ=0.0333

0.86990.18330.79640.49830.25000.02670.03332.65000.003301.75000.20000.7000

0.72490.13750.59730.24920.10000.00670.03332.65000.003300.35000.20000.3500

0.43490.09160.39820.16610.05000.00670.01671.32500.003300.35000.02000.2333

0.29000.06870.23890.12460.05000.00670.0167(7)1.32500.001700.17500.01000.同理计算当地水质符合国家Ⅲ类标准[15],可以得到相应的价格为0.991元/m3。牛栏江小流域水量为7.44亿

m3,因此相应得到由于水污染造成的水资源损失为2730.3

万元:

Lv=(0.991-0.9543)×7.44=2730.3(万元)　　　

(15)

3.2　生态价值损失核算

2.65000.016701.75000.20003.5000

将Pearl曲线和Engle’s系数的倒数联系起来,人们对于生态和环境的重视程度就越小,以人们支付愿望为衡量标准的生态价值就越小;在生活水平越高的社会,生态价值也必然越大。因此,Engle’s系数倒数与生态价值的大小呈正相关。根据牛栏江流域社会所处的发展阶段,当地恩格尔系数城镇为37.7%,农村为54%,可得到处于牛栏江流域的生态价值发展阶段系数为0.18。则当地人民对牛栏江流域水污染综合防治生态效益的支付价值V为:

V=2730.3×0.18=491.45(万元/年)

(16)

将各水质因子权重与RI相结合,进行归一化处理,得到水质RI的单要素模糊评价关系为:

R水=(0.4135　0.2469　0.1660　0.0960　0.0776)(8)

同样可以求出RⅡ、RⅢ、RⅣ,由此得到R,即

RRij=

RRR即在当前的生活水平下,..,贴现率r按3%计,根据(6):

00.617

0.0.10840.9820.383

.096000.0180

0.0776000

(10)(9)

Bi/(1+r)∑=n

Cp

∑Ci/(1+r)i=1

nn

0.=

000

nn

通过专家咨询法,确定水资源价值综合评价的权重A,有

A=(0.3　0.4　0.15　0.05)

=

∑(2730.3+491.45)/(1+0.03)4030+i∑20/(1+0.03)

=1

n

n

n

将A与R进行复合运算,并作归一化处理后得到水资源价值综合评判δ:

δ=(0.1378　0.5128　0.2885　0.0350　0.0259)(11)根据文献

[9]

=3.68

从费用效益比的角度看,按照2005年近期发展规划计算,牛栏江流域水污染综合防治规划的效费比远大于

1。可见实施水污染综合防治的经济效益是非常明显的。

,采用“社会承受能力”方法确定水资源价

格向量,社会承受能力指人们在某种给定的刺激下仍能保持常态的能力,即

Si=A×E/C-D

(12)

如果按长期规划计算,效费比将更高。实施水污染综合防治,不仅有很高的环境效益和经济效益,同时也有很好的社会效益。如污水处理厂投资本身并不创造使用价值,但是,污水处理设施是社会物质资料再生产和劳动力再生产的必要条件,是城市再生产过程的物质条件,其价值是以城市的整体利益作为出发点的。同时环境的改善还能够为流域的发展吸引更多的投资、更多的人才,促进旅游业的发展,提升城市的综合面貌和档次,给牛栏江流域带来间接的经济效益。

(编辑:徐天祥)

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式中:Si为水资源价格,根据不同的生活水平可以划分为高、偏高、中、偏低、低;A为水费承受指数;E为实际收入;C为用水量;D为供水成本及正常利润。根据式12得到水资源价格向量S为:

S=(1.404　1.053　0.702　0.351　0.231)

(13)

因此,水资源资产价格V为:

V=δ×S

=(0.1378　0.5128　0.2885　0.0350　0.0259)

×(1.404　1.053　0.702　0.351　0.231)

=0.9543(元/m3)

(14)

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EcologicalValueAnalysisofWatershedWaterPollutionControl

HUANGKai　GUOHuai2cheng　YUYa2juan　LIUYong

(CollegeofEnvironmentalSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China)

Abstract　ThemethodoffuzzycomprehensiveassessmentandR.pearlcurvewasinductedtoestimatethebenefitofwatershedwaterpollutioncontrol,andtheecologicalvalueanalysismethodwasproposed.ThemethodoffuzzycomprehensiveassessmentwasusedtoestimatethepollutionlossofwaterpollutionoftheNiulanjiangsmallwatershed,andthemethodofR.pearlcurvewasusedtoestimatethewaterresourceecologicalvalueofthesmallwatershed.Thewaterresourcesvalueandtheecologicalvaluewere27303thousandyuanRMBperyearand4914.5thousandyuanRMBperyear.Afterthebenefitandcostwerediscounted,thebenefitcostratiowascountedtobe3.68.ThewaterpollutioncontrolofNiulanjiangsmallwatershedhadfineenvironmental,economicalandsocialbenefits.Keywords　watershedwaterpollutioncontrol;cost2benefitevaluation;ecologicalbenefit;R.pearlcurve

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/to11.html