基于閑置分水指標(biāo)的黃河分水方案調(diào)整研究

代小平，張曉紅，萬福兵

(1.河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.河海大學(xué)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院，江蘇 南京 210098；3.華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南 鄭州 450046)

分水方案或分水協(xié)議對激勵用水者提高用水效率、促進(jìn)區(qū)域水資源合理配置具有重要作用[1-2]。黃河流域自20世紀(jì)70年代以來，水資源供需矛盾不斷加劇，下游斷流頻繁[3]，為了緩解黃河流域水資源供需矛盾以及黃河斷流情況，1987年中國首次批準(zhǔn)了黃河可供水量分配方案，稱為“八七”分水方案。該方案為協(xié)調(diào)黃河流域用水矛盾，保障黃河不斷流，支撐流域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)水權(quán)水市場建設(shè)等做出了重要貢獻(xiàn)。但在新的黃河水沙情勢、流域用水格局、調(diào)水工程建設(shè)背景下，需要適當(dāng)調(diào)整該方案，以更好地適應(yīng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展要求。如何調(diào)整“八七”分水方案是黃河流域管理的重要問題，對于探索合理的流域水量分配和調(diào)整方法具有重要意義。流域水量分配考慮的因素包括人口、耕地面積、流域面積[4]、產(chǎn)值、用水需求等因素。由于黃河流域各省區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)條件不均衡，采用不同的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整的結(jié)果差異較大。雖然可以根據(jù)各因素的組合進(jìn)行分配，但各因素的權(quán)重確定困難[5]。部分學(xué)者采用協(xié)調(diào)度[6]、流域主體功能[7]等復(fù)合因素進(jìn)行流域水資源分配以嘗試解決這一問題。一些學(xué)者研究了在不同來沙條件和年內(nèi)不同時段需預(yù)留的黃河生態(tài)流量和生態(tài)水量[8]，提出了向黃河上中游分配更多水量的水資源戰(zhàn)略配置方案[9]，以及調(diào)整分水總量與分水比例、大穩(wěn)小調(diào)、根據(jù)用水類別分級分水、豐增枯減等分水方案調(diào)整對策[10]。但已有研究主要從行政調(diào)整角度分析可行的分水調(diào)整方案。行政調(diào)整的協(xié)商成本大容易導(dǎo)致分水低效，并且行政調(diào)整方案難以適應(yīng)未來經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境變化[11]。本文基于閑置分水指標(biāo)研究行政調(diào)整和市場調(diào)整相結(jié)合的分水調(diào)整方案，以期為分水方案調(diào)整提供新的思路。

1 黃河“八七”分水方案及其實(shí)施

“八七”分水方案在1919—1975年黃河年均天然徑流量580億m3的基礎(chǔ)上，預(yù)留了210億m3的河道內(nèi)輸沙入海水量，將剩余的370億m3作為最大可供水量全部分配到相關(guān)省、自治區(qū)和直轄市[12]，各地區(qū)分配的水量見表1。

表1 南水北調(diào)工程生效前黃河可供水量分配方案 單位：億m3

“八七”分水方案在30多年的實(shí)施過程中進(jìn)行了3次細(xì)化和修正。1998年，為有效落實(shí)分水方案，黃河水利委員會(簡稱黃委，下同)開始按照“同比例豐增枯減、多年調(diào)節(jié)水庫蓄豐補(bǔ)枯”的原則，制定年度各省區(qū)供耗水量分配方案，明確各省區(qū)和各月份黃河可供耗水量分配計劃[13]。同年，黃委將省區(qū)分水指標(biāo)細(xì)分到了地級行政區(qū)和干支流，為分水方案落實(shí)提供了保障。為了落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，2012年10月，黃委確定了不同水平年黃河流域及各省區(qū)的用水總量控制指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了用水總量與耗水量雙控制。在黃河水資源變化和跨流域調(diào)水工程實(shí)施背景下，2013年批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》將2020年河道外耗水總量調(diào)減為332.79億m3。2017年7月起，黃河年度分水方案基于河道外總耗水量332.79億m3編制[3]。

“八七”分水方案抑制了流域用水過快增長、提高了流域水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)了黃河干流20年不斷流，支撐了流域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。在取水指標(biāo)細(xì)分和分水指標(biāo)總量控制的基礎(chǔ)上，寧夏、內(nèi)蒙古自2002年起開展了黃河水權(quán)轉(zhuǎn)換實(shí)踐，自2014年起開展了水權(quán)試點(diǎn)工作，探索了水權(quán)轉(zhuǎn)換、盟市內(nèi)水權(quán)交易、盟市間水權(quán)交易等交易形式，推進(jìn)了黃河流域水權(quán)水市場建設(shè)。

2 黃河分水方案調(diào)整的必要性

黃河“八七”分水方案雖然在運(yùn)行中調(diào)整了分水總量，但各省區(qū)的分水比例一直未調(diào)整?！鞍似摺狈炙笜?biāo)確定的分水比例與各地區(qū)的用水格局已有較大差異，分水方案在2005年以后的適應(yīng)性不斷降低，在2014年以后表現(xiàn)為不適應(yīng)[14]，需要進(jìn)行調(diào)整。

a)黃河水資源變化。“八七”分水方案是在1919—1975年黃河年均天然徑流量580億m3的基礎(chǔ)上進(jìn)行分配[14]。根據(jù)第二次全國水資源評價，1956—2000年黃河多年平均天然徑流量為535億m3[10]。1956—2016年黃河多年平均河川天然徑流量僅499億m3[3]。黃河來水量變化要求分水總量做出相應(yīng)調(diào)整。

b)入黃泥沙變化。黃河主要斷面來沙量明顯減少。黃河潼關(guān)站年均來沙量從1960年以前的15.9億t減少為1999—2017年的2.46億t。小浪底水庫投入運(yùn)行后黃河水沙調(diào)控能力顯著提高，黃河下游河道主槽行洪輸沙能力明顯提高[14]，為減少輸沙水量提供了條件。

c)跨流域調(diào)水變化。“八七”分水方案是南水北調(diào)工程生效前的分配方案。南水北調(diào)東線和中線工程通水后，增加了山東、河南、河北天津等省市的水資源。區(qū)域可供水量變化要求調(diào)整黃河水資源的分配比例。

d)流域用水格局變化?！鞍似摺狈炙桨甘且?980年實(shí)際用水量為基礎(chǔ)，充分考慮各省區(qū)的灌溉發(fā)展規(guī)模、工業(yè)和城市用水增長以及大中型水利工程興建的情況制定的[3]，與各省區(qū)后期的用水情況相差較大。甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山東等省區(qū)用水量經(jīng)常性超過分水指標(biāo)，而山西、陜西等省用水量則一直未達(dá)到分水指標(biāo)[14]。流域用水格局變化要求調(diào)整各省區(qū)的分水比例。

3 黃河分水方案調(diào)整

從水權(quán)角度分析，黃河“八七”分水指標(biāo)以及后來的用水總量控制指標(biāo)初步具有了初始水權(quán)的特性，但尚未明確。可以將黃河分水方案的調(diào)整看作明確各省區(qū)初始水權(quán)的過程，需要兼顧流域水資源變化、流域生態(tài)需求、各省區(qū)歷史用水，綜合采用行政調(diào)整和市場調(diào)整手段進(jìn)行水資源的合理配置。

3.1 分水方案調(diào)整原則

a)生態(tài)優(yōu)先原則。黃河流域有三江源、沙漠綠洲、農(nóng)牧交錯帶、黃土高原、河口濕地等生態(tài)脆弱地區(qū)，還有沖沙以及向華北超采區(qū)補(bǔ)水的任務(wù)。保障重點(diǎn)區(qū)域的生態(tài)用水是實(shí)現(xiàn)黃河流域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，需要在優(yōu)先分配流域生態(tài)用水的基礎(chǔ)上將剩余的水資源分配給各省區(qū)。

b)不用即作廢原則。根據(jù)黃河流域各省區(qū)的歷史用水量，收回分水指標(biāo)有效期內(nèi)每年均閑置的分水指標(biāo)，以促進(jìn)水資源的合理配置。

c)有償獲取原則。收回的閑置分水指標(biāo)、豐水期富余水量可在各省區(qū)間公開拍賣，以促進(jìn)水資源的高效利用。

d)適當(dāng)補(bǔ)償原則。對于削減分水指標(biāo)的省份，根據(jù)其受到的影響由增加分水指標(biāo)的省份采用工程補(bǔ)償、資金補(bǔ)償?shù)确绞竭M(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償。

3.2 分水方案調(diào)整辦法

分水方案調(diào)整的思路為：首先根據(jù)黃河流域變化后的地表水資源量，在扣除生態(tài)用水的基礎(chǔ)上確定可分配水資源總量；然后削減各省區(qū)閑置的分水指標(biāo)，收回的閑置指標(biāo)在流域各省區(qū)間拍賣；再以各地原有分水指標(biāo)減去削減后的分水指標(biāo)并加上競拍得到的分水指標(biāo)為基數(shù)確定各省區(qū)新的分水比例，將黃河流域可分配的水資源總量按比例分配給各省區(qū)。

3.2.1閑置分水指標(biāo)削減

美國西部的優(yōu)先權(quán)規(guī)定水權(quán)不用即作廢。中國《取水許可管理辦法》也規(guī)定“連續(xù)停止取水滿2年的，由原取水審批機(jī)關(guān)注銷取水許可證”。參考以上做法和規(guī)定，削減各省區(qū)閑置的分水指標(biāo)。本文將閑置分水指標(biāo)定義為各省區(qū)每年均未使用的黃河分水指標(biāo)。1998年，黃委開始制定黃河年度分水方案，并將各省區(qū)的分水指標(biāo)細(xì)化到了各地市，增強(qiáng)了流域的用水總量控制能力，因此以1998年為起始年分析各省區(qū)的用水指標(biāo)閑置情況。根據(jù)黃河流域各省區(qū)1998—2017年的耗水量，每年的分水指標(biāo)均有富余的地區(qū)為陜西、山西、河南、河北天津。其中，天津市自2013年以后不再使用黃河水，為和實(shí)際情況一致，根據(jù)2013—2017年耗水系列分析河北天津的閑置分水指標(biāo)。為了減少削減閑置分水指標(biāo)的影響，削減的分水指標(biāo)根據(jù)各省區(qū)在用水系列中最小的閑置分水指標(biāo)確定，見表2。其中，山西省削減的分水指標(biāo)最多，削減14.17億m3。河北天津的分水指標(biāo)削減比例最大，達(dá)68.1%。5個省市削減的總分水指標(biāo)為35.97億m3。

表2 黃河流域“八七”分水閑置指標(biāo)和削減指標(biāo)計算

3.2.2閑置分水指標(biāo)拍賣

拍賣的對象為流域內(nèi)各省區(qū)。拍賣的水權(quán)有效期不大于分水指標(biāo)的有效期?？蓞⒖键S河流域已有水權(quán)交易的交易價格或者南水北調(diào)調(diào)水成本確定拍賣的底價。拍賣由流域管理機(jī)構(gòu)組織，拍賣制度可參考國有土地使用權(quán)拍賣制度。拍賣所得資金由流域管理機(jī)構(gòu)管理，專項用于補(bǔ)償閑置指標(biāo)削減地區(qū)的損失、流域節(jié)水工程建設(shè)、取水監(jiān)控設(shè)施建設(shè)、生態(tài)建設(shè)等。

3.2.3分水指標(biāo)確權(quán)和管理

明確分水指標(biāo)的水權(quán)屬性。該權(quán)利受法律保護(hù)，除遵循枯水期調(diào)配規(guī)則外，政府機(jī)構(gòu)不得以行政命令占用和損害。為了便于用水指標(biāo)管理，遵循已有的分水指標(biāo)管理習(xí)慣，建議當(dāng)年的分水指標(biāo)需當(dāng)年用完，不累計到下一年。各省區(qū)當(dāng)年未用完的分水指標(biāo)可以在省區(qū)間進(jìn)行短期交易。各省區(qū)間也可以進(jìn)行分水指標(biāo)的長期交易。為了減少黃河水資源不確定性的影響并促進(jìn)水資源高效利用，對于不同頻率來水年份，遵循“枯減豐不增”的原則調(diào)整分水指標(biāo)。即在枯水年根據(jù)分水指標(biāo)同比例折減各省區(qū)分水量，在豐水年按分水指標(biāo)供水，豐水年富余的水資源通過水權(quán)市場配置。

為了給產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供穩(wěn)定的水資源保障，也為了能及時調(diào)整分水指標(biāo)，建議明確分水指標(biāo)的期限為10年。在分水指標(biāo)期滿后，結(jié)合新的用水總量控制目標(biāo)、流域生態(tài)環(huán)境狀況、各省區(qū)的分水指標(biāo)閑置情況等調(diào)整分水指標(biāo)。建議將分水指標(biāo)期限內(nèi)每年均閑置的分水指標(biāo)視作閑置指標(biāo)。為了避免各地區(qū)擔(dān)心閑置分水指標(biāo)被削減而造成惡性競爭用水，危害黃河流域生態(tài)安全，建議將已經(jīng)進(jìn)行水權(quán)交易的閑置分水指標(biāo)視作有效利用的分水指標(biāo)，以保護(hù)各省區(qū)的節(jié)水積極性。

3.3 分水方案調(diào)整的影響和補(bǔ)償

3.3.1分水方案調(diào)整的福利改變

社會福利變化可以根據(jù)社會福利函數(shù)分析。因此可采用社會福利函數(shù)分析分水方案調(diào)整對社會福利的影響。社會福利函數(shù)包括古典功利主義社會福利函數(shù)、納什社會福利函數(shù)、精英者社會福利函數(shù)、羅爾斯社會福利函數(shù)、阿馬蒂亞·森社會福利函數(shù)等。其中，古典功利主義社會福利函數(shù)為個體效用的總和，但未考慮社會個體間的效用差別。納什社會福利函數(shù)為個體效用之積，但當(dāng)存在個體效用為負(fù)或者極小時可能導(dǎo)致社會福利評價失真。精英者的福利函數(shù)僅考慮效率、忽視公平。羅爾斯的福利函數(shù)過分重視公平，影響效率[15]。分水方案調(diào)整的主要利益相關(guān)者為流域內(nèi)各省區(qū)及流域管理機(jī)構(gòu)，利益相關(guān)者的效用偏好差別不大，可以采用古典功利主義社會福利函數(shù)分析分水方案對社會福利的影響。

對于削減分水指標(biāo)的省份，分水指標(biāo)削減在短期并不會對其造成損失，但增加了未來使用水資源的成本，可能影響將來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對于通過競拍獲得閑置指標(biāo)的省份，雖然增加了競拍支出但卻獲得了有保障的水資源，可以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對于流域管理機(jī)構(gòu)，通過收回并拍賣閑置指標(biāo)不僅可以獲得拍賣收入，而且可以促進(jìn)水資源的合理配置，提高水資源利用效率和效益。在此過程中，削減分水指標(biāo)的省份為受損者，流域管理機(jī)構(gòu)和獲得閑置分水指標(biāo)的省份是受益者。根據(jù)古典功利主義社會福利函數(shù)，分水方案的社會福利為流域內(nèi)利益相關(guān)者的效用之和。如果受益者的效用能補(bǔ)償受損者，則可提高社會收益。

在分水方案調(diào)整前，分水指標(biāo)閑置省區(qū)i的用水量小于分配的分水指標(biāo)，其使用黃河干流水資源的效用Uxi為：

Uxi=Ui(fi(wi))

(1)

式中wi——分水指標(biāo)閑置省區(qū)i的黃河干流水資源使用量，m3；fi(·)——分水指標(biāo)閑置省區(qū)i的水生產(chǎn)函數(shù)，元；Ui(·)——分水指標(biāo)閑置省區(qū)i的效用函數(shù)。

在分水方案調(diào)整前，分水指標(biāo)不足省份的用水量為分水指標(biāo)水量wqi，其使用黃河干流水資源的效用Ubj為：

Ubj=Uj(fj(wqj))

(2)

式中wqj——分水指標(biāo)不足省區(qū)j的黃河干流分水指標(biāo)，m3；fj(·)——分水指標(biāo)不足省區(qū)j的水生產(chǎn)函數(shù)，元；Uj(·)——分水指標(biāo)不足省區(qū)j的效用函數(shù)。

分水方案調(diào)整前的社會福利U為利益相關(guān)的效用總和，為：

(3)

式中n——分水指標(biāo)閑置省份的個數(shù)；m——分水指標(biāo)不足省份的個數(shù)。

(4)

式中wxi——省份i削減的分水指標(biāo)，m3；Ri(wxi)——省份i在削減分水指標(biāo)后獲得的補(bǔ)償收益，元；Li(wxi)——省份i因削減分水指標(biāo)產(chǎn)生的未來預(yù)期損失，元；r——社會折現(xiàn)率；ni′——省份i從削減分水指標(biāo)到將來需要使用分水指標(biāo)的間隔年數(shù)，a。

(5)

式中wbj——省區(qū)j競拍獲得的分水指標(biāo)，m3；Cj(wbj)——省區(qū)j競拍分水指標(biāo)的成本，元。

在分水方案調(diào)整后，從分水指標(biāo)競拍費(fèi)用中去掉給指標(biāo)削減省區(qū)的補(bǔ)償費(fèi)即為流域管理機(jī)構(gòu)的收益，流域管理機(jī)構(gòu)的效用Ug為：

(6)

式中Ul(·)——流域管理機(jī)構(gòu)的效用函數(shù)，元。

在分水方案調(diào)整后的社會福利U′為：

(7)

假設(shè)各省區(qū)和流域管理機(jī)構(gòu)的效用函數(shù)相同，則：

(8)

與分水方案調(diào)整前相比，分水方案調(diào)整后的社會福利變化如下:

(9)

從式(9)可見，當(dāng)各省區(qū)利用新增用水指標(biāo)產(chǎn)生的總收益大于各省區(qū)削減指標(biāo)的總預(yù)期損失時，分水方案調(diào)整將增加社會福利。影響分水方案調(diào)整社會福利的因素包括各省區(qū)的單位用水產(chǎn)值，各省區(qū)在未來獲取分水指標(biāo)的成本，以及各省區(qū)需要使用削減的分水指標(biāo)的時間。各省區(qū)的單位用水產(chǎn)值越大，各省區(qū)在未來獲取分水指標(biāo)的成本越小，各省區(qū)需要使用削減的分水指標(biāo)的時間間隔越久，分水方案調(diào)整的社會福利增加越多。

各省區(qū)引黃用水產(chǎn)生的效用可根據(jù)Generalised Cobb-Douglas function估算。

(10)

式中wxy——省區(qū)x分配給行業(yè)y的黃河干流水資源使用量，m3；βxy——省區(qū)x分配給行業(yè)y的黃河干流水資源使用量比例；fxy(·)——省區(qū)x第y行業(yè)的水生產(chǎn)函數(shù)，元，該水生產(chǎn)函數(shù)可由各省區(qū)不同行業(yè)的萬元GDP用水量近似計算。

(11)

式中mxy——省區(qū)x第y個行業(yè)的萬元GDP用水量，m3。

3.3.2分水方案調(diào)整的影響

分水方案調(diào)整后，之前分水指標(biāo)不足的省可以通過拍賣獲得新的分水指標(biāo)，受分水方案調(diào)整的影響較小。因此重點(diǎn)分析分水方案調(diào)整對分水指標(biāo)削減省份的影響。

各省區(qū)未來的水資源需求量是影響分水指標(biāo)調(diào)整影響的重要因素。根據(jù)有閑置分水指標(biāo)的省份的耗水量變化趨勢分析閑置分水指標(biāo)削減對這些省份的影響。從圖1可見，1998—2017年，河南省的黃河地表水耗水量在后期基本呈現(xiàn)倒鐘型且類似庫茲涅茨曲線，其耗水量已經(jīng)過了峰值；陜西省的耗水量在2013年前呈增加趨勢，之后基本保持平穩(wěn)；河北天津的耗水量在2011年后呈現(xiàn)減少趨勢；只有山西省的耗水量一直呈現(xiàn)增加趨勢，表明閑置分水指標(biāo)削減可能對山西省造成較大的影響。

圖1 有閑置分水指標(biāo)省區(qū)的黃河地表水耗水量變化

山西省分行業(yè)黃河地表水耗水量變化見圖2。2003—2017年，山西省農(nóng)田灌溉和工業(yè)耗水量的增長幅度較大，居民生活和生態(tài)環(huán)境用水有一定增長但增長幅度較小。山西省最大的耗水行業(yè)為農(nóng)田灌溉，2017年山西省農(nóng)田灌溉耗水量占黃河地表水耗水總量的64.71%。山西省目前跨行業(yè)間水權(quán)交易較少，在黃河分水指標(biāo)削減后，可通過灌區(qū)節(jié)水改造和跨行業(yè)水權(quán)交易為新增城市用水提供一定的用水指標(biāo)，以緩解分水指標(biāo)削減的影響。

圖2 山西省分行業(yè)黃河地表水耗水量(2003—2017年)

3.3.3分水方案調(diào)整的補(bǔ)償

削減閑置分水指標(biāo)省份的發(fā)展可能受到水資源的制約，需要對其損失進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償主體的確定原則為誰受益誰補(bǔ)償。在閑置指標(biāo)削減中，收回閑置指標(biāo)的流域管理機(jī)構(gòu)和獲得閑置指標(biāo)的省份為受益方。因此補(bǔ)償?shù)闹黧w為國家和獲得閑置指標(biāo)的省份。整合政府資金和閑置指標(biāo)競拍資金作為補(bǔ)償專項資金?？茖W(xué)核算削減指標(biāo)省份的損失，確定合理的補(bǔ)償額。補(bǔ)償方式建議以工程補(bǔ)償為主，重點(diǎn)投資農(nóng)業(yè)節(jié)水工程以降低農(nóng)田灌溉耗水量。

4 結(jié)語

黃河“八七”分水方案的分水總量和分水比例均有必要調(diào)整。提出了在保障生態(tài)用水的基礎(chǔ)上調(diào)整分水總量，在削減閑置分水指標(biāo)、競拍閑置指標(biāo)的基礎(chǔ)上確定分水比例的分水方案調(diào)整思路。計算得到陜西、山西、河南、河北天津需削減的長期閑置分水指標(biāo)分別為6.62億、14.17億、1.54億、13.62億m3。閑置分水指標(biāo)削減可能對山西省造成較大的影響。提出了基于中央投資和閑置分水指標(biāo)競拍資金設(shè)立補(bǔ)償專項資金補(bǔ)償分水指標(biāo)削減省份損失的補(bǔ)償思路。