成本效益評價模型在小型水庫降等與報廢綜合測算中的應用

楊洪寧

(遼寧省河庫管理服務中心(遼寧省水文局)，遼寧 沈陽 110003)

小型水庫是當前我國農(nóng)業(yè)用水主要供水水源之一，但部分小型水庫由于年久失修，存在一定安全隱患，尤其是在大水期間，洪水安全隱患更為突出[1]。在對小型水庫進行除險加固解決安全隱患的同時，對一些病險小型水庫達到水利部水庫降等與報廢管理辦法中的要求進行降等與報廢也是解決小型水庫安全的措施之一[2]。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止到2017年全國實施的小型水庫降等有4018座，報廢的有2515座。2000年以來，水利部建管司組織對全國水庫降等與報廢情況進行專題調(diào)研和摸排，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，2003年遼寧省降等水庫92座，報廢23座。為對小型水庫進行合理降等與報廢，在達到管理辦法要求的同時，合理、科學的評估其降等與報廢的效益，尤為重要[3]。近些年來，對于小型水庫降等與報廢的研究大都集中在其降等與報廢操作程序的研究[4-13]，而對于其成本效益的測算研究還較少。遼寧省有小型水庫685座，90%的小型水庫屬于土石壩，由于未能安裝安全監(jiān)測設備，存在安全隱患[14]。為此本文從結合技術經(jīng)濟學理論建立成本效益評價模型[15]，對小型水庫降等與報廢進行測算，研究成果為科學評估小型水庫降等與報廢成本提供重要的方法參考。

1 模型構建

與新建水庫差異在于小型水庫降等與報廢很難按照增值效益進行經(jīng)濟評估，因此小型水庫降等與報廢只能依據(jù)整體成本和整體效益進行綜合評估。

1.1 成本指標的選取

由于小型水庫的技術成本、資源和環(huán)境成本都相對較小，因此主要以小型水庫綜合治理、運行管理、維修養(yǎng)護、保障程度、以及其他不確定性的投入作為小型水庫降等與報廢的成本綜合指標，成本指標選取見表1。

表1 成本測算指標的選取

1.2 效益指標的選取

結合小型水庫的運行特點，選取防洪、灌溉、供水、發(fā)電及其他(漁業(yè)、娛樂、林業(yè)、水土保持以及野生動物)作為小型水庫的效益指標進行選取，各指標含義及計算方法見表2。

表2 效益測算指標的選取

1.3 成本效益模型構建

1.3.1綜合成本效益計算

結合選取的成本與效益指標綜合體系，對綜合成本進行計算，計算方程為：

C=C1L+C2Y+C3W+C4B+C5T

(1)

式中，C—綜合成本，萬元；L—綜合治理成本，萬元；Y—運行管理成本，萬元；W—維修養(yǎng)護成本，萬元；B—綜合保障成本，萬元；T—其他成本，萬元；C1、C2、C3、C4、C5—不同成本的權重系數(shù)。

降等、報廢、除險加固為小型水庫工程成本的3種主要類型，保障期為10年的屬于小型工程除險加固以及降等經(jīng)驗預估值，小型水庫報廢保障期的時間更長，因此在進行小型水庫綜合治理時降等與除險加固考慮的周期為10年，報廢以20年為周期進行計算，并將成本按照每年進行均化處理。水庫運行管理、工程綜合保障及其他成本均以年為尺度進行平均值的計算。模型對綜合效益的計算方程為：

X=X1F+X2G+X3S+X4D+X5Q

(2)

式中，X—綜合效益，萬元；F—防洪效益，萬元；G—灌溉效益，萬元；S—灌溉效益，萬元；D—供水效益，萬元；Q—其他效益，萬元；X1、X2、X3、X4、X5—各種效益指標的權重系數(shù)，所有效益均按照年值進行平均值的計算。

1.3.2主要計算步驟

(1)對各指標體系的權重進行確定。為對各指標權重進行客觀設定，本文采用層次分析方法對各指標權重進行計算，對比成本和效益兩種指標，并由此構建評價矩陣，并對層次分析方法的一致性進行檢驗，一致性檢驗值見表3。

表3 權重的一致性檢驗值

(2)評價模型構建。技術經(jīng)濟的可行性和合理性是小型水庫降等與報廢的主要衡量標準。隨著科學技術的不斷發(fā)展，技術不可行的工程在水利行業(yè)的發(fā)展中已不存在，衡量項目可行性的主要目標是其經(jīng)濟的合理性。采用國民經(jīng)濟和財務的方式對其進行評價，結合內(nèi)部經(jīng)濟凈利潤值、效益和費用的比值以及財務的基準收益率對除險加固進行經(jīng)濟合理性評價，再結合成本效益綜合值對降等、報廢以及除險加固進行合理性排序，工程效益與投入成本之間的比值越小，表示其效益越大。本文采用λ表示為成本與效益投入產(chǎn)出比例，對小型水庫降等與報廢評價模型進行構建：

(3)

其中依據(jù)式(1)和(2)對小型水庫不同措施下的效益和成本進行綜合測算，再結合式(3)對其成本效益綜合比值λ進行計算，按照λ計算值進行排序，λ越低，表示成本效益綜合值越高，認為采取相應的措施的合理性最高。本文在對成本和效益進行測算的基礎上，采用技術經(jīng)濟學理論的經(jīng)濟凈現(xiàn)值ENPV和內(nèi)部經(jīng)濟收益率EIRR來判定不同措施下的經(jīng)濟合理性，其中經(jīng)濟凈現(xiàn)值ENPV的計算方程為：

(4)

式中，B—測算的效益，萬元；C—成本，萬元；n—測算年數(shù)；is—社會折現(xiàn)率，%，按照《建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》該值取為12%。

內(nèi)部的經(jīng)濟收益率EIRR指水庫項目計算期內(nèi)各年經(jīng)濟效益現(xiàn)值累計等于0時的折現(xiàn)率，其計算方程為：

(5)

2 模型構建

2.1 水庫基本概況及評估結果

以遼寧省兩座小型水庫為研究實例，第一座水庫位于鐵嶺市，第二座位于葫蘆島市。第一座水庫是以防洪、灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用的小(I)型水庫，水庫原防洪標準為10年設計，20年校核。水庫控制面積2.48 km2。由于水庫土壩多處破損，前坡沒有護坡石，后坡陡，植物護坡破損嚴重，壩腳處沒有排水體，嚴重威脅下游安全，亟待需要對其進行降等與報廢的綜合測評。第二座小型水庫是以防洪為主、兼顧灌溉的小(I)型水庫，該小型水庫原設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為30年一遇。水庫原正常蓄水位16m，經(jīng)過現(xiàn)場評估該小型水庫輸水洞進口攔污柵損壞，梯級臥管部分進口被堵塞，已不能使用，輸水洞出口退水閘門已全部損壞，此外大壩壩頂混凝土出現(xiàn)多條縱向貫穿裂縫，嚴重影響水庫安全運行，亟待進行降等與報廢評估。

2.2 模型計算

按照前述小型水庫成本與效益綜合測算的主要步驟，以兩座小型水庫進行計算舉例，主要劃分為成本和效益判定矩陣計算、各指標權重設定及檢驗、成本效益綜合評估方程的建立、以及成本效益綜合比值計算共4個部分。

2.2.1成本判定矩陣的計算

通過與成本之間進行對比分析不同指標之間的判定矩陣，結合不同成本指標之間的定量關系，對兩座小型水庫的成本判定矩陣進行分析，見表4—5。

表4 鐵嶺小(I)型水庫不同措施下的成本判定矩陣值

表5 葫蘆島小(I)型水庫不同措施下的成本判定矩陣值

2.2.2效益判定矩陣的計算

選取的兩座小型水庫雖然庫容較小，但是一旦出現(xiàn)潰壩現(xiàn)象，對下游防洪安全會產(chǎn)生較為嚴重的影響，因此其防洪效益較高，灌溉和供水是小型水庫最為重要的二項興利功能，具有相同的影響度，其他效益按照不同效益指標之間的定量關系，對兩座小型水庫的效益判定矩陣進行分析，見表6—7。

表6 鐵嶺小(I)型水庫不同措施下的效益判定值

2.2.3指標權重計算及檢驗

采用層次分析結合專家評判的分析方法對各水庫進行成本效益指標權重的計算，并結合一致性檢驗方法對各指標權重進行檢驗，結果見表8—9。

表7 葫蘆島小(I)型水庫不同措施下的效益判定矩陣值

表8 鐵嶺小(I)型水庫成本效益指標權重及一致性檢驗值

表9 葫蘆島小(I)型水庫成本效益指標權重及一致性檢驗值

鐵嶺小(I)型水庫綜合治理的權重值最大，為0.684，其他成本投入權重較低，為0.022，通過分析計算，一致性指標CI值的均值為0.04，隨機一致性檢驗指標RI值為1.128，表明鐵嶺小(I)型水庫成本指標的權重滿足一致性檢驗，權重設置較為合理。從效益指標的權重可看出，防洪效益指標權重最大，其他效益權重較低。通過分析計算，各效益權重的一致性指標CI值的均值為1.72×10-4，隨機一致性指標檢驗RI值為1.22，達到一致性檢驗的要求。葫蘆島小(I)型水庫成本和效益指標權重檢驗結果可看出，其水庫綜合治理的權重值也最大，為0.624，其他成本投入權重較低，為0.059，一致性指標CI值的均值為0.0434，隨機一致性檢驗指標RI值為1.134，其成本指標的權重滿足一致性檢驗，權重設置也同樣合理。此外其水庫防洪效益指標權重也最大，其他效益較低，各效益權重的一致性指標CI值的均值為169×10-4，隨機一致性指標檢驗RI值為1.26，也達到一致性檢驗要求。

2.2.4成本與效益綜合計算公式

對各小型水庫降等與報廢的成本和效益建立測算方程如下。

成本測算方程為：

C=0.684L+0.112Y+0.059W+

0.123B+0.022T

(6)

C=0.624L+0.124Y+0.062W+

0.131B+0.059T

(7)

效益測算方程為：

X=0.575F+0.152G+0.082S+

0.152D+0.039Q

(8)

X=0.562F+0.147G+0.093S+

0.147D+0.051Q

(9)

結合式(6)—(9)，對各小型水庫不同措施下的成本和效益進行測算，結果見表10—13。

表10 鐵嶺小(I)型水庫不同措施下成本測算值

從鐵嶺和葫蘆島小型水庫不同措施下成本測算值可看出，對于除險加固而言，兩個小型水庫綜合治理占總成本的比例分別為47.9%和33.0%，其次為維修養(yǎng)護的成本，結合前面所述的經(jīng)濟凈現(xiàn)值ENPV和內(nèi)部經(jīng)濟收益的EIRR的計算方程，其中is取值為12%，計算周期n取值為10年，通過計算若采用除險加固措施后，兩座小型水庫的經(jīng)濟凈

表11 葫蘆島小(I)型水庫不同措施下成本測算值

表12 鐵嶺小(I)型水庫不同措施下效益測算值

表13 葫蘆島小(I)型水庫不同措施下效益測算值

現(xiàn)值ENPV值分別為-142.35萬元、-169.74萬元，內(nèi)部的經(jīng)濟收益率EIRR分別低于8%和9%，按照SL72—2013《水利項目建設經(jīng)濟評價規(guī)范》規(guī)定經(jīng)濟凈現(xiàn)值ENPV>0，內(nèi)部的經(jīng)濟收益的EIRR≥is(12%)時，為合理，因此2座小型水庫進行除險加固在經(jīng)濟上的合理性較低，可行性不高。由于小型水庫灌溉供水只能按照成本進行費用的收取，而防洪不能進行財務收益，總體狀況不能滿足財務5%的基準收益利率，因此采用除險加固不能滿足其經(jīng)濟的合理性評價。將表中的相關數(shù)據(jù)代入到成本效益綜合比值λ計算中，三種措施的λ值分別為1.26、1.15以及0.94。

3 結論

通過成本效益綜合比值λ可實現(xiàn)不同措施下小型水庫經(jīng)濟合理性的排序，λ值越大，經(jīng)濟合理性越低，此外內(nèi)部經(jīng)濟收益率EIRR也是其經(jīng)濟合理性的測算的一個重要指標，建議在具體測算中，對兩種指標進行綜合考慮。

在以后更深入的研究中，還需要考慮小型水庫降等報廢的特點進行綜合分析，從而完善成本效益評價模型的指標體系。