何 筠，罗红燕

●华东经济

基于水足迹理论的赣江上下游城市生态补偿研究

何 筠，罗红燕

（南昌大学经济管理学院，江西南昌 330031）

水足迹理论和流域生态补偿是当前研究领域的两大热点。基于水资源可持续利用的理念，将水足迹方法运用于生态补偿，构建流域间生态补偿的标准模型，同时引入水质修正系数（KQ）对模型进行完善，使之更具有实用性和可行性。文章以赣江流域生态补偿为例，通过对位于上游的赣州市和下游的南昌市的水生态安全性进行评判，运用“保护者受益、受益者补偿”的原理，得出南昌市作为受益区，应对生态保护投入者的赣州市进行补偿，经核算得出，在2010-2014年5年期间，南昌市应支付19.92亿元给赣州市，以分摊其投入成本。

水足迹;生态补偿;水质修正系数;水生态安全性

一、引言及文献综述

改革开放以来，我国经济发展取得了举世瞩目的成果，2010年至今，经济总量一直位居世界第二，仅次于美国，国家的综合实力也大幅上升。但是，经济繁荣的背后却出现了一系列生态问题，如资源短缺、能源消耗大、生态系统退化等，这些已严重影响到我国未来经济的发展。其中水土流失与沙化、居民饮水的安全隐患、水体污染等水资源问题引起了社会各界的广泛关注。江西省作为水资源大省，其良好的生态环境和丰富的水资源一直是它最响亮的品牌。面对当前越来越严重的水资源问题，江西省委、省政府高度重视，于2015年12月先后出台了《江西省流域生态补偿办法（试行）》和《河长制》。本文正是基于对流域生态价值的认识和可持续发展的理念，将“保护者受益、受益者补偿”作为流域生态补偿原则，研究位于赣江流域上游的赣州市与下游尾闾区的南昌市行政区域内水足迹和水资源可利用量的关系，确定其相应补偿标准模型，以期为其他流域补偿的确定提供借鉴。

我国学者从20世纪90年代初开始学习借鉴国外有关生态补偿的研究成果，并对国内的相关政策和实践进行探究，逐步由概念探索到理论与政策的探索，再到量化研究阶段。孔凡斌［1］运用成本效益分析法和工业发展机会成本法核算了东江源水源涵养区的生态补偿标准总额，为51 335.2万元；刘桂环等［2］根据我国当前流域补偿的3种类型，即跨界流域污染赔偿、跨界流域生态补偿和水源地生态补偿，把我国流域生态补偿核算方法归纳为水源地保护生态补偿和跨界断面的水质水量生态补偿2种方法；彭晓春等［3］采用条件价值评估法（CVM）对东江上下游区域利益相关方的生态补偿意愿进行了评估；曲国富等［4］基于成本受益的博弈模型，以上游政府的保护成本和下游政府的受益作为参照，获得生态补偿标准和生态补偿分担比例。

水足迹作为近几年来研究领域新生的热点，以经济理论为基础，把人类活动纳入到水足迹的核算过程中，从而有效促进了流域水资源与人类间的互动性。“水足迹”这个概念最早是由Hoekstra于2002年提出的，是指人类对水资源的实际占用量总和。水足迹理论将水资源与社会经济紧密相连，在国内外学术界引起广泛关注。Mekonnen等［5］核算了1996-2005年间全球主要畜产品的水足迹；Chapagain等［6-7］先后分别研究了棉花、大米等单个农产品的水足迹。我国在水足迹的研究方面起步相对较晚，目前还处于探索阶段，大多为水足迹的概念与计算方法等基础性研究［8］。邓晓军等运用国际上较为先进的水足迹理论与分析方法,对世界上20个国家及地区的水足迹进行了核算，并通过构建城市水足迹的核算模型,对比分析了上海和重庆1999-2008年间的水足迹［9-10］。戚瑞、方国华等分别将水足迹的理论方法运用于区域水资源可持续利用的评价分析和水资源生态系统的承载力研究［11-12］。王新华等［13］于2000年对我国水足迹作了初步计算并系统地进行了分析。

文章在耿涌等［14］关于水足迹的流域生态补偿标准模型研究的基础上，通过引入水质修正系数，对现有的补偿模型进行完善、修正，以构建更加符合流域生态情况的补偿标准。

二、基于水足迹理论的补偿模型构建

（一）区域水足迹的计算方法

目前，国际上通用的水足迹核算方法有两种，一种是自上而下法，另一种是自下而上法。前者是从进出口贸易的角度来计算水足迹，即区域内部消费的产品或服务直接或间接所需要的水资源总量加上该区域净虚拟水资源总量（虚拟水进口量减去虚拟水出口量），该方法与进出口贸易数据有很大关联，故往往更适用于省级及省级以上行政单元水足迹的核算。而自下而上法则主要是从产品消费的角度出发，将区域水足迹分为直接水足迹（生活用水和生态用水等，这部分主要为蓝水）和间接水足迹（消费的产品或服务所消耗的用水量），它能够更真实地反应实际用水量，所以本文确定用该方法来核算各区域的水足迹。用模型可表示为：

其中，WFP为区域水足迹；DWF为生活用水、城镇公共用水、工业用水和生态用水的总量；Pi为第i种产品或服务的消费量，VWCi为第i种产品或服务所含的虚拟水量。

用自下而上法计算水足迹时，主要从居民生活、城镇公共、工业、生态环境、农作物、动物产品六大类用户进行统计。居民生活用水包括城镇居民和农村居民的日常洗衣做饭、生活饮用等方面的用水量；城镇公共用水包括建筑业和第三产业用水；工业用水指工矿等企业在生产过程中用于加工、制造、冷却、洗涤、空调、净化等各方面的用水，按照新水取用量计算，不包含企业内部重复利用的水量；生态环境用水指由人工措施所提供的城镇生态环境用水及部分河湖和湿地的补水；农作物的虚拟水含量主要与农作物整个生长过程中的需水量有关，受气象因素和植物本身的生理特征影响，主要包括农作物自身所含有的水分及其在生长发育过程中累积蒸发蒸腾所耗水量，其计算采用世界粮农组织推荐的Pen-man-Monteich标准计算公式和CROPWAT模型,并运用世界粮农组织对我国地区推荐的相关参数得出；动物产品的虚拟水含量则依据Chapagain和Hoekstra研究得出的有关中国动物产品的虚拟水含量数值来进行核算。

（二）水资源可利用总量计算方法

水资源可利用总量是指从资源利用的角度出发，在一定的时期内，运用合理的措施在当地水资源中可一次性采用的最大水量。由于赣江流域的地貌格局以山地丘陵为主，占整个流域面积的64.7%，所以其所在各地市的水资源可利用总量的核算采用地表水资源总量与地下水资源总量之和再减去两者间的重复计算量。其估算模型为：

其中，TAWi为i市水资源可利用总量，Pr为降水渗入补给量；Bf为赣江基流量；ε为地表水与地下水不重复水量的可耗用系数。

（三）基于水足迹的生态补偿标准模型构建

模型构建的假设前提为：①由于水资源作为准公共物品的属性，决定了各地市的生态建设与保护的成本投入，一方面是用于维护本区域的生态和国民经济效益；另一方面带给其他同流域区域一定的生态和国民经济效益。②在水资源使用的过程中，用水效益还受水质优劣的影响，上游提供的水质越好，其发挥的效益就越大。因此，引入水质修正系数（KQ）对补偿模型进行修正。

水质修正系数（KQ）的确定。对于补偿主体来说，他们觉得当水质达到Ⅱ类时，才愿意支付额外的资金，而对于补偿客体而言，他们觉得达到水质标准Ⅲ类以上就应该获得水质方面的额外补助，所以本文选择一个折中的方法，当水质在Ⅱ-Ⅲ类时，水质修正系数KQ取值为1，补偿额度只跟水量有关，跟水质无关；当跨界水质达到Ⅱ类以上时，由于为其他区域提供了优质水源，带来了一定的经济效益，为加以鼓励，KQ的取值应大于1，同时考虑到补偿主体的效益性和支付意愿，KQ不应大于2；当水质劣于Ⅲ类水质时，所提供的水资源的服务功能已部分丧失甚至完全丧失，作为生态环保治理不到位的惩戒，应要对其他同流域地区进行赔偿，此时，水质修正系数KQ应小于1。

具体计算公式为：

其中，KQi,j为i区域第j项指标的修正系数；Cj为指标实际水质；CⅠ、CⅡ、CⅢ、Cv分别为i项指标对应水质的指标值。

在构建流域生态补偿标准模型时，为对区域内水资源的均衡性进行分析，将生态补偿模型主要分为3种：流域上下游均为水资源生态盈余；流域上下游均为水资源生态赤字；流域上下游区域水资源状况为一亏一盈。

（1）流域上下游区域均为水资源生态盈余。赣江流域整体水资源处于盈余状态，水资源的可供应量均大于其需求量，即WFPa

a、b为赣江上下游考察的两个子区域；F'i为i各区域在现有投入总额中应分摊的保护资本，即虚拟环保投入；Fi为各区域的实际现有的环保投入；TF为各区域的环保投入总额；TAW为区域的水资源可利用量；WFP为区域水足迹；λ为生态环保投入的分摊调节系数；Ec,i为i区域所获得或支付的生态补偿额度，当Ec,i>0，i区域向其他区域支付生态环保投入资本，支付额度为Ec,i，当Ec,i<0，i区域将获得来自其他区域的生态保护补偿，受偿额度为||Ec,i。

（2）流域内上下游区域均为水资源生态赤字。赣江流域整体水资源处于赤字状态，即各区域的水足迹均超过其水资源的可供应量，即WFPa>TAWa、WFPb>TAWb且WFPa-TAWa≠WFPb-TAWb。同上理，当区域内水资源生态赤字所占比重越大，其所需生态投入的资本量就越大，即生态环保投入量与水资源生态赤字成正比。由于在这种情况下，各区域的水资源可供应量不能够满足自身的需求，因此就无从谈起对其他区域的供给，即区域间不存在所谓的水资源挤占问题，因而该模型不需要考虑其水质状况。故依据各区域水资源赤字程度和生态环保投入总额，建立各区域水资源赤字时的补偿标准模型如下：

当Eci>0，i区域向其他区域支付生态环保投入资本，支付额度为Eci；当Eci<0，i区域将获得来自其他区域的生态保护补偿，受偿额度为||Eci。

（3）流域上下游区域水资源状况为一亏一盈。赣江流域整体水资源处于不同盈亏状态，一个为水资源生态赤字，而另一个区域则为水资源生态盈余，也就是说，可能存在WFPa>TAWa、WFPbTAWb的情形。此时，盈余区不仅满足了自身的水资源需求，还为其他同流域区域提供了额外的水资源利用量，应该获得水资源受偿地区的补偿，而对于水资源赤字区域，因其占用了盈余区的水量，故应对水资源盈余区的生态环保投入作一定的分摊。并且水质的优劣会影响到用水效益，盈余区提供的水质越好，赤字区所能发挥的效益就越大，所以依据水资源盈余区的水足迹占赣江流域所考察区域水资源可利用总量的比值、盈余区的水质及计算所得的其虚拟环保投入总额，从而核算出水资源生态赤字区应支付的补偿金额。为此，建立处于不同盈亏状态下的流域生态补偿标准模型如下：

Ecd为水资源盈余区所获得的由水资源赤字区支付的补偿额度；F′i为盈余区的虚拟生态保护投入资本；Fi为盈余区的实际生态保护投入资本；WFPi为盈余区的水足迹；TAW为上下游区域水资源的可供应总量；KQ,i为盈余区所提供的水资源水质情况。

三、赣江流域个案分析

赣江主流发源于石城县境内的石寮，是鄱阳湖水系最大的河流，也是江西流域面最广的河流，自南向北流域范围涉及赣州、吉安、萍乡、宜春、新余等市所辖的44个县（市、区）。根据江西文明网发布的“鄱阳湖流域的构成”中对赣江流域的划分，其上游区域范围包括以赣州市为中心的整个赣州市所辖各县（市、区）；中游区域范围包括以吉安市为中心的整个吉安市所辖各县（市、区）及乐安县；下游区域范围包括新余所辖各县（市、区）及宜春市除丰城市外各县（市、区）。南昌市位于赣江下游尾闾地区，是赣江流域的中心城市，其97%以上的城市饮用水源和生活水源来自赣江。根据赣江流域的实际情况，本文在研究中选择位于上游区域的赣州市作为生态补偿的客体，位于流域下游区域的南昌作为生态补偿的主体。

根据2010-2014年江西年鉴和南昌市、赣州市2010-2014国民经济和社会发展统计公报可知当年两市有关农产品的产量，从而得出农作物的虚拟水总含量。由南昌市和赣州市2010-2014年的水资源公报可分别得到南昌和赣州当年在生活、工业、城镇公共及生态方面的用水总量，将所得数据代入水足迹计算公式（1）中，便可统计出南昌市和赣州市的水足迹，结果见表1、表2所列。

表1 南昌市2010-2014年水足迹

表2 赣州市2010-2014年水足迹

南昌市和赣州市的水资源可利用总量采用公式（2）计算，以地表水资源与地下水资源之和的非重复计量的方法进行核算。经计算，2010-2014年间，南昌市和赣州市的水资源可利用总量均值分别为76.03亿m3、332.52亿m3。

通过上述计算比较可看出，位于上游区域的赣州市常年处于水生态盈余状态，水资源可利用总量远远超过其水足迹，盈余量达224.12亿m3。而位于下游尾闾区的南昌市虽然年均水资源可利用总量有76.03亿m3，但由于其需求量过大，使其陷入水资源生态危机中，水生态年均赤字达15.28亿m3，以上情况符合各地水资源实际情况。

根据赣州市环保局提供的数据显示，赣州市在2010-2014年间，先后共投入27.08亿元用于治理保护赣江流域。从南昌市和赣州市的水资源生态安全性可以看出，南昌市为生态赤字，赣州市则为水资源富余区，所以运用上述流域生态补偿公式（6），即流域上下游处于相反水资源亏盈状态的情形。依据赣州市水资源公报显示，赣州市常年在断面处的水质为Ⅱ-Ⅲ，依据公式（3）知KQ=1。赣州市为了保护赣江的一江清水，为下游提供优质水源，做出了巨大牺牲，长期以来用于生态建设和保护的成本逐年上升，很多发展机会受到限制，这在一定程度上拉大了与其他区域的经济发展距离。作为水生态受益的南昌市，根据“保护者受益、受益者补偿”的原则，应对赣州市进行一定补偿，分摊其投入成本19.92亿元。

以上是基于水足迹理论计算出的2010-2014年5年间，南昌市应向赣州市支付的生态补偿费用，该核算方法也可以用于未来年份其他区域间的生态补偿。

四、结束语

流域生态补偿是基于可持续发展理论提出的，它在均衡各区域生态建设保护投入的同时，刺激了人们的生态保护意识，为水资源的可持续利用奠定了基础。本文通过引入水足迹模型，对赣江流域各区域的水资源均衡性进行了合理分析，增进了人类和水资源系统间的互动性，并运用水质修正系数（KQ），对生态补偿标准模型做了修正，为流域生态补偿提供了一些参考意见。

为了妥善解决水资源效益的外部性问题,应以流域水系为单元,以行政区域为主体,以政府作为主导者,在上下游各行政区域间制定流域生态与环境保护的规划目标，当上游区域的生态环保建设达到规划要求时，下游区域应分摊其投入成本；而当上游区域在生态环境建设中未能按规定履行责任达不到保护标准,甚至给下游地区造成损害时,则应承担相应的赔偿责任。政府作为一个强有力的中间人，应协调好各区域间的补偿工作，同时由于流域间的横向补偿往往难以填补生态保护区的资本投入空缺，因此，政府可考虑引入市场机制和财政补贴纵向补助等方式，来鼓励生态区的环保投入的积极性。

［1］孔凡斌.江河源头水源涵养补偿机制研究——以江西东江源区为例［J］.经济地理，2013（2）：299-305.

［2］刘桂环，文一惠，张惠远.流域生态补偿标准核算方法比较［J］.水利水电科技进展，2011，31(6):1-6.

［3］彭晓春，刘强，周丽旋，等.基于利益相关方意愿调查的东江流域生态补偿机制探讨［J］.生态环境学报，2010（7）：1605-1610.

［4］曲富国，孙宇飞.基于政府间博弈的流域生态补偿机制研究［J］.中国人口·资源与环境,2014，24（11）:83-88.

［5］Mekonnen M M，Hoekstra A Y．A global assessment of the water footprint of farm animal products［J］.Ecosystems，2012，15（3）:401-415.

［6］Chapagain A K，Hoekstra A Y，Savenije H H G，et al.The water footprint of cotton consumption:An assessment of the impact of worldwide consumption of cotton products on the water resources in the cotton producing countries［J］.Eco⁃logical Economics，2006，60（1）：186-203.

［7］Chapagain A M，Hoekstra A Y.The blue，green and grey water footprint of rice from production and consumption perspectives［J］.Ecological Economics，2011，70（4）：749-758.

［8］王艳阳，王会肖，蔡燕.北京市水足迹计算与分析［J］.中国生态农业学报，2011，19（4）:954-960.

［9］邓晓军，谢世友.水足迹分析理论与方法［J］.资源开发与市场，2007，23（3）：210-212.

［10］邓晓军，韩龙飞，杨明楠，等.城市水足迹对比分析——以上海和重庆为例［J］.长江流域资源与环境，2014，23（2）: 189-196.

［11］戚瑞，耿涌，朱庆华.基于水足迹理论的区域水资源利用评价［J］.自然资源学报，2011，26（3）:486-495.

［12］方国华，罗乾，黄显峰，等.基于生态足迹模型的区域水资源生态承载力研究［J］.水电能源科学，2011，29（10）:12-14.

［13］王新华，徐中民，龙爱华.中国2000年水足迹的初步计算分析［J］.冰川冻土，2005（10）:774-779.

［14］耿涌，戚瑞，张攀.基于水足迹的流域生态补偿标准模型研究［J］.中国人口·资源与环境，2009，19（6）:11-16.

［责任编辑：余志虎］

A Study on Ecological Compensation of Cities in Upstream and Downstream of Gan River Based on Water Footprint Theory

HE Yun,LUO Hong-yan
(School of Economics and Management,Nanchang University,Nanchang 330031,China）

Water footprint theory and river basin ecological compensation are two hot spots in current research areas.Based on the concept of sustainable utilization of water resources,water footprint method is used in ecological compensation so as to construct the standard model of inter-basin ecological compensation.Meanwhile,the paper employs the water quality correction coefficient(KQ)to improve the model and make it more practical and feasible.This paper takes the Gan River basin as the re⁃search object,through judging the water ecological security of Ganzhou city in the upstream and Nanchang city in the down⁃stream,using the principle of“protectors benefit,beneficiaries compensation”,and obtains that Nanchang city is the beneficial region and should make compensation for the ecological protection contributor（Ganzhou city）.It is estimated that Nanchang city should pay RMB 1,992 million yuan to Ganzhou city from 2010 to 2014.

water footprint;ecological compensation;water quality correction coefficient;water ecological safety

F127；F205

A

1007-5097（2016）12-0009-05

10.3969/j.issn.1007-5097.2016.12.002

2016-06-26

2013年江西省发展和改革委员会项目“推进生态文明建设，建设富裕和谐秀美江西”

何筠（1964-），女，江西修水人，教授，硕士生导师，管理学博士，研究方向：劳动经济学，人口资源环境经济学；

罗红燕（1990-），女，江西九江人，硕士研究生，研究方向：生态经济学。