基于生态足迹的安徽引江济淮调水生态补偿标准研究

孙贤斌，贺旭辉，刘乾坤

（1.皖西学院 环境与旅游学院，安徽 六安 237012；2.皖西学院 经济与管理学院，安徽 六安 237012）

随着大型跨流域调水工程的建设，其调水生态补偿问题随之出现，其中生态补偿标准核算为核心内容。 工程调水的生态补偿标准及其分配，不仅直接决定受水区与水源区的协调发展，也关系跨流域调水能否持久运作。 因此，探讨引江济淮调水生态补偿标准，具有十分重要的意义。 国内外跨区域调水、引水工程等水生态补偿标准和方法已取得一些成果［1-4］。 国外相关研究主要侧重于水源地和受水区补偿标准和时空配置，如哥斯达黎加的埃雷迪市以土地利用的机会成本作为上游水源地主要补偿标准；美国的特拉华河流域水源地生态补偿标准以竞标和农户意愿来确定［1-2］。 国内调水生态补偿标准主要以水资源市场价值、经济发展水平（支付能力）、费用和效益、生态承载力与生态足迹等因素来确定，具体核算方法有机会成本法、生态服务价值评估法、水质补偿赔偿法、支付意愿法和生态足迹

法等。 关于生态补偿标准测算方法， 国外侧重于GIS 空间技术、 定量模型和基于问卷的意愿调查等，而国内常采用多项指标定量模型。 如周晨［5］、史淑娟［6］、白景锋［7］等人采用生态服务价值、市场价格、综合指标法、 离差平方法对南水北调补偿标准进行测算，苑清敏［8］、胡小飞［9］、王奕淇［10］、耿浦［11］、卢新海［12］等人采用生态足迹法分别对京津冀、长江流域、渭河流域开展生态补偿估算，谭佳音［13］、张婕［14］、李继清［15］等人分别采用DEA 模型、定量模型、经济效益方法对南水北调中线调水、江浙边界水污染开展生态补偿标准及分摊研究。生态足迹法即基于区域水资源供给与需求总量之间关系出发，更加适用流域间调水补偿的需要，通过补偿手段实现受益区域价值外部化，有效保护调水水源地，真正体现“保护者接受受益，受益者提供补偿”。水足迹法能够将隐含在产品和服务中的水消耗量显化，能够比较合理地建立区域水资源的定量化生态补偿标准。引江济淮工程调水生态补偿标准核算尚未开展，文章在前人研究的基础上结合区域实际，并在生态系统服务价值的基础上引入补偿系数，运用生态足迹模型，计算安徽省各地级市合理生态补偿量，为引江济淮工程调水建立补偿机制提供参考依据。

一、引江济淮工程概况

引江济淮为我国大型跨流域调水工程之一，工程投资约913 亿元， 于2016 年12 月开工建设，计划2022 年底竣工， 主要用于供应城市工业和居民用水、农业灌溉，同时联通长江与淮河航运、改善皖北生态环境等。工程分为引江济巢、江淮航道、江水北输三部分，引水线路723 千米，工程主要供水安徽省的亳州市、淮北市、阜阳市、淮南市、滁州市、合肥市、宿州市、蚌埠市及河南省的周口市和商丘市等，供水区域面积为7.06 万平方千米，涉及区域人口为4 100 多万。工程调水量2030 年为33 亿立方米/年，2040 年调水量达49 亿立方米/年。根据安徽省主体功能区划，工程调水在安徽省内的水源地为池州市、宣城市、安庆市和六安市。工程调水对促进皖北等区域社会经济发展、水安全保障和生态环境改善等均具有重要意义。

二、研究方法与数据来源

根据人均消耗水资源量和承载量，确定各区域水资源生态超载指数，区域超载系数小于0（为补偿主体）即需要提供生态补偿费用，超载系数大于0（为补偿客体）即为接受生态补偿费用。 在确定引江济淮工程调水受水区和供水区（水源地）水资源生态服务价值的基础上，同时以此超载指数、水质作为补偿标准系数加以修正，参与分摊。

（一）水资源生态足迹

1.水资源承载力

水资源生态承载力即为区域水资源量满足自身生态、生产、生活等供给能力。 其计算公式如下［12,16］：

公式（1）中ECw为区域水资源生态承载力，N为区域人口数，ecw为人均水资源承载力。0.4 系数表示城市绿地和稀释污染物用水量占40%，其余60%用于维持生态环境。 α 为水资源生产系数，γ 为水资源均衡系数，Q 为区域水资源拥有量（引江济淮工程涉及地级市的水资源总量（539.87 亿立方米）），p 为全球水资源平均生产系数［12,16］。

依据相关的研究结果可知［17］，α 为安徽省水资源生产系数为1.54，γ 为受水区各市水资源均衡系数，采用引江济淮受水区各市天然年径流量占全省比例乘以安徽省水资源生产系数来求得。各市天然径流量由安徽省统计年鉴获得。

2.水资源消费量

水资源消费量（即生态足迹）包括工业生产、农业生产、生活和生态等用水量，具体计算公式为［12］：

公式（2）中EFw是水资源总生态足迹，efw是人均生态足迹，N 是区域人口数，γw是区域水资源均衡系数，W 是区域人均水资源消耗量，pw是全球水资源平均生产系数。

3.水资源生态超载指数

水资源生态超载系数，即区域水资源承载力与水资源使用量的差值与水资源承载力的比值，能够反映区域水资源禀赋与其用水量的对比关系，具体表达公式如下［12］：

公式（3）中LIw为水资源超载系数，ECw为区域水资源使用量，EFw为区域水资源承载力 （或供给能力）。LIw值越大，水资源盈余越多；LIw值越小，则水资源短缺越多。

（二）水资源生态系统服务价值

文章参考中国陆地生态系统（水域）生态服务价值当量［18］（详见表1），以不同年份物价指数加以修正，估算2019 年水资源服务价值。 2003 年（价值估算时间）为水资源生态价值基准，根据安徽省统计年鉴，得到2019 年物价修正指数为136.62%。

表1 单位面积水体生态服务价值

（三）生态补偿标准模型

1.生态补偿能力系数

水资源生态补偿能力大小与区域经济发展水平、人口密切相关，参考相关学者的研究［19］，具体表达式如下：

生态补偿系数R=（各市人均第一产业总产值占全省的比例+各市人均工业总产值占全省的比例+各市人均第三产业总产值占全省的比例+各市人均GDP 占全省的比例+各市人口总数占全省的比例）/5。

2.水质修正系数

根据《引江济淮工程环境影响报告书》和《引江济淮工程初步设计报告》要求，输水干线水质应该达到或好于Ⅲ类， 规划预期2025 年达到Ⅲ类水，2030 年达到或好于Ⅲ类。 在此简化处理，统一输水水质为Ⅲ类水质，Kqt 取1［20］。

3.生态补偿标准模型

基于生态足迹构建和水资源超载指数建立水资源生态补偿模型如下：

公式 （4）（5） 中TECw为生态补偿标准总量，SEC 为区域水资源生态服务价值，LIw为水资源生态超载系数，R 为区域生态补偿能力系数，VESw为单位面积水资源生态服务价值当量，S 为各市水面面积，Kqt 为水质修正系数（取1）。

（四）数据来源

文章中安徽省各市的降水量、面积、用水量、径流量、人口、GDP、产业产值等来自安徽统计年鉴和安徽水资源公报（2019 年、2020 年），并通过Excel进行处理、计算，得到相关指标结果。安徽省各城市水体面积由地理国情监测云平台上获得。

三、结果分析

（一）安徽省各市水资源承载力和超载系数

表2 为2019 年安徽省各市水资源生态承载力、人均消耗水资源、人均水资源生态足迹和水资源超载系数。水资源生态承载力总量较大的有合肥市（510.240 万公顷）和安庆市（400.985 万公顷）。人均生态承载力较大的为池州市、宣城市、安庆市和六安市，均大于1 公顷/人，这4 市的水资源充足。按照安徽省主体功能区划，这4 个市域为长江和淮河重要的水源涵养地和生态功能区；其中池州市的人均消耗水资源和人均生态足迹均略大于六安市、宣城市和安庆市。 从总体上来看，安徽省长江流域的城市水资源充足， 人均消耗量和生态足迹也偏大，水资源充足，使用量也大。

表2 2019 年各市水资源生态承载能力和人均生态足迹

从水资源超载系数来看（详见表2），淮南市超载指标最大，数值为-3.351，主要原因是煤炭和化工等工业生产耗水量大， 从而导致水资源超载；其次的合肥市、蚌埠市和滁州市这3 个市的超载指标数值分别为-1.329、-1.171、-1.062，水资源超载量较大，工业产值也较大或人口多；淮北市、亳州市、苏州市、阜阳市4 市超载指数在-1~0 之间，水资源超载相对较小。以上8 市水资源超载系数均小于0，说明水资源使用量过大或不能自给。 池州市、宣城市、安庆市和六安市的水资源超载系数均大于0， 说明4 市水资源在供给本市自身工农业生产和居民生活用水的需求外还会有剩余，因此可以通过引江济淮工程调水为受水区使用。

上述各市水资源超载系数显示，引江济淮调水的水源地（水资源富余）生态超载系数均大于0，而受水区（水资源短缺）的生态超载指数均小于0，存在明显空间分布不均衡的状态。引江济淮调水受水区应该给予水源地生态补偿，以保证区域发展的公平性。

（二）水资源生态服务价值

表3 为2019 年各市水资源生态服务价值和生态补偿量。 安徽省12 市的生态服务功能价值总量为838.26 亿元。 各市水体面积和水资源的生态服务功能价值差异显著，水体面积决定生态服务功能价值的大小。 合肥市、安庆市和滁州市三市的生态服务功能价值为最大等级， 每市均超过120 亿元，三市共占总量的45.36%； 其次是六安市， 为93.5亿元；淮南市等相对较小，而淮北市最小，为14.66亿元。

表3 2019 年各市水资源生态服务功能价值和生态补偿量

（三）生态补偿标准

根据安徽省主体功能区划和水资源超载系数确定安庆市、六安市、宣城市和池州市为引江济淮工程调水水源地，为补偿客体（表2），其他8 市是受水区，应该提供生态补偿费用，为补偿主体，水源地为受水区提供一定的生态服务和工农业生产用水。表3 中负值提供生态补偿，正值接受生态补偿，数值为生态补偿标准值。

从受水区来看，8 市补偿总量为569.06 亿元。其中合肥市提供的生态费用为最大等级227.53 亿元，占补偿总量的39.98%；其次是滁州市、淮南市，分别提供133.69 亿元、118.4 亿元， 共占补偿总量的44.30%；其他5 市提供的补偿则相对较小。从水源来看，安庆市、宣城市、池州市和六安市获得的生态补偿量分别为41.62 亿元、33.97 亿元、23.75 亿元和14.38 亿元（详见表3），总量为113.72 亿元。

安徽省各市生态补偿标准总量取决于区域生态超载系数、水面面积、水资源服务价值和补偿能力（表2 和表3）。 从生态足迹和超载系数来看，合肥市虽然生态承载力较大（510.240 万公顷），但是人均消耗水资源（376.969 立方米/人）和人均水资源足迹（0.623 公顷/人）均很大，使水资源超载系数为-1.329，挤占其他区域的水资源量也很多，这与省会城市人口密集、 产业集聚等因素密切相关，且经济产出也最大， 因此需要提供最大的补偿量；淮南市水资源产量因子较小（0.017），人均消耗水资源最多（595.989 立方米/人），人均水资源足迹最大（0.985 公顷/人）， 水资源超载系数最突出 （-3.351），这与煤炭、化工、火力发电等工业耗水量巨大密切相关；滁州市的人均消耗水资源、人均水资源足迹、 水资源超载系数等指标与淮南市类似，主要为家电、制造、食品、化工等部门耗水量较大，挤占了其他区域较多的水资源。 因此，淮南市和滁州市相应补偿也较大。皖北城市本身的水资源较为短缺，工农业用水、人均水资源消耗量相对较小，相对补偿量也较少。 从水面面积、水资源服务价值和补偿能力指标来看，安徽省各市差异较为显著，其主要受自然条件、经济发展水平、人口等因素所影响。以上四项指标用以综合测算各市的补偿标准。

四、结论与讨论

本研究对引江济淮工程调水区域的水资源生态服务功能价值、水资源生态足迹、生态补偿标准进行了研究，得出以下结论。

（一）结论

1.池州市、宣城市、安庆市和六安市为引江济淮工程调水的水源地， 人均生态承载力均大于1公顷/人，水资源超载系数均为正值，为受偿区（补偿客体）。其余8 市为受水区，人均生态承载力均小于1 公顷/人，水资源超载系数均为负值，为提供补偿区（补偿主体）。 其中淮南市超载系数最大，其次为合肥市、蚌埠市和滁州市。

2.引江济淮工程调水涉及12 市范围内的水资源生态服务功能价值总量为838.26 亿元， 各市值之间差异显著。 其中合肥市、安庆市和滁州市3 市占总量的45.36%， 其次是六安市， 最小的是淮北市。调水区域之间存在水资源生态服务功能价值转移，受水区（水资源利用超载）应该给水源地（水资源富余区域）提供生态补偿。

3. 受水区应该获得的生态补偿总量为569.06亿元，在提供补偿的8 市中，合肥市提供的生态费为最大等级，达227.53 亿元，占补偿总量的39.98%；其次等级是滁州市、淮南市，共为252.09 亿元，占补偿总量的44.30%； 以上3 市为提供生态补偿的主体。 水源地4 市获得的生态补偿标准为113.72亿元。 通过不同调水区域的生态补偿，弥补水源地水资源生态服务功能价值的损失，从而促进区域间的协调发展。

（二）讨论

1.根据引江济淮调水规划，2030 年、2040 年引江济淮计划引水量将分别达到33.02 亿立方米、43 亿立方米。 2030 年芜湖、马鞍山和铜陵3 市接受水量共计0.082 9 亿立方米，占调水总量的0.25%；同时长江干支流流经这3 市主要区域，直接通过干支流取水获得，无需通过工程引江口门调水；这3 市的低山丘陵面积较大，植被覆盖较好，虽然没有纳入国家级和省级生态功能区（及水源地），但也承担部分水源地供水功能，所以向其他区域提供生态补偿与实际不符。 因此，文章未将上述3 市作为供水区测算补偿费用。多数生态补偿标准核算不仅应考虑区域水量供给和使用量，也应该考虑水质因素。 文章中关于水质对生态补偿量影响的研究还不够细致，同时应适当顾及各市经济发展水平、水资源利用的经济效益对补偿的影响， 后期将进一步完善，以提高生态补偿标准的准确性。

2.引江济淮工程调水的经济效益往往通过农业、工业、航运等方面来体现。引江济淮安徽受水区农业用水平均经济产出为28.30 元/立方米，受水区的农业用水量为4.022 亿立方米，农业经济产出为113.82 亿元。 安徽平均工业用水经济产出为272.31元/立方米，工业用水量为10.01 亿立方米，工业用水经济产出为2 725.8 亿元。引江济淮安徽段开发航道里程总长354.9 千米， 大宗货物运输成本降低20%以上。 预测引江济淮工程（江淮运河）2030 年货物水运量约0.8 亿吨左右，2040 年水运量约1 亿吨。由此可见， 引江济淮水运可以产生巨大的航运经济效益［21］。 据其他同类工程调水研究，生态补偿支付不超过调水经济效益的3%， 这说明支付压力较小［15］，引江济淮受水区补偿总量在合理的补偿范围内。同时工程调水保障淮河流域5 100 多万人的饮水安全，保证皖北及沿淮72.3 万平方公里农田灌溉，保障受水区内的生活、生产、生态用水，产生巨大的社会效益、生态效益。文章中的生态补偿标准，希冀能够为引江济淮工程调水受水区各市生态补偿提供参考。

3.引江济淮工程2040 年最大引水量为43 亿立方米， 占长江干流（大通水文站） 多年平均径流的0.45%［22］， 本跨流域调水资源来源主要为省内的水源地（补偿客体），测算安徽省受水区（补偿主体），补偿依据可行。水资源生态服务功能价值需要结合自然区域内的生态系统综合评估，不同的自然环境对水资源供给能力的影响较大。水源地生态系统服务价值不同年份存在动态变化，因此，建立动态补偿标准有利于形成完善的补偿机制。