基于閑置分水指標的黃河分水方案調整研究

代小平，張曉紅，萬福兵

(1.河海大學農業科學與工程學院，江蘇 南京 210098；2.河海大學遠程與繼續教育學院，江蘇 南京 210098；3.華北水利水電大學水利學院，河南 鄭州 450046)

分水方案或分水協議對激勵用水者提高用水效率、促進區域水資源合理配置具有重要作用[1-2]。黃河流域自20世紀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年中國首次批準了黃河可供水量分配方案，稱為“八七”分水方案。該方案為協調黃河流域用水矛盾，保障黃河不斷流，支撐流域經濟社會可持續發展，推進水權水市場建設等做出了重要貢獻。但在新的黃河水沙情勢、流域用水格局、調水工程建設背景下，需要適當調整該方案，以更好地適應黃河流域高質量發展要求。如何調整“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]、產值、用水需求等因素。由于黃河流域各省區的社會經濟條件不均衡，采用不同的指標進行調整的結果差異較大。雖然可以根據各因素的組合進行分配，但各因素的權重確定困難[5]。部分學者采用協調度[6]、流域主體功能[7]等復合因素進行流域水資源分配以嘗試解決這一問題。一些學者研究了在不同來沙條件和年內不同時段需預留的黃河生態流量和生態水量[8]，提出了向黃河上中游分配更多水量的水資源戰略配置方案[9]，以及調整分水總量與分水比例、大穩小調、根據用水類別分級分水、豐增枯減等分水方案調整對策[10]。但已有研究主要從行政調整角度分析可行的分水調整方案。行政調整的協商成本大容易導致分水低效，并且行政調整方案難以適應未來經濟社會與生態環境變化[11]。本文基于閑置分水指標研究行政調整和市場調整相結合的分水調整方案，以期為分水方案調整提供新的思路。

1 黃河“八七”分水方案及其實施

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

表1 南水北調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多年的實施過程中進行了3次細化和修正。1998年，為有效落實分水方案，黃河水利委員會(簡稱黃委，下同)開始按照“同比例豐增枯減、多年調節水庫蓄豐補枯”的原則，制定年度各省區供耗水量分配方案，明確各省區和各月份黃河可供耗水量分配計劃[13]。同年，黃委將省區分水指標細分到了地級行政區和干支流，為分水方案落實提供了保障。為了落實最嚴格水資源管理制度，2012年10月，黃委確定了不同水平年黃河流域及各省區的用水總量控制指標，實現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水工程實施背景下，2013年批復的《黃河流域綜合規劃(2012—2030年)》將2020年河道外耗水總量調減為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，實現了黃河干流20年不斷流，支撐了流域經濟社會可持續發展。在取水指標細分和分水指標總量控制的基礎上，寧夏、內蒙古自2002年起開展了黃河水權轉換實踐，自2014年起開展了水權試點工作，探索了水權轉換、盟市內水權交易、盟市間水權交易等交易形式，推進了黃河流域水權水市場建設。

2 黃河分水方案調整的必要性

黃河“八七”分水方案雖然在運行中調整了分水總量，但各省區的分水比例一直未調整?！鞍似摺狈炙笜舜_定的分水比例與各地區的用水格局已有較大差異，分水方案在2005年以后的適應性不斷降低，在2014年以后表現為不適應[14]，需要進行調整。

a)黃河水資源變化?！鞍似摺狈炙桨甘窃?919—1975年黃河年均天然徑流量580億m3的基礎上進行分配[14]。根據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調整。

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。小浪底水庫投入運行后黃河水沙調控能力顯著提高，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)跨流域調水變化?！鞍似摺狈炙桨甘悄纤闭{工程生效前的分配方案。南水北調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。區域可供水量變化要求調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年實際用水量為基礎，充分考慮各省區的灌溉發展規模、工業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]，與各省區后期的用水情況相差較大。甘肅、寧夏、內蒙古、山東等省區用水量經常性超過分水指標，而山西、陜西等省用水量則一直未達到分水指標[14]。流域用水格局變化要求調整各省區的分水比例。

3 黃河分水方案調整

從水權角度分析，黃河“八七”分水指標以及后來的用水總量控制指標初步具有了初始水權的特性，但尚未明確?？梢詫ⅫS河分水方案的調整看作明確各省區初始水權的過程，需要兼顧流域水資源變化、流域生態需求、各省區歷史用水，綜合采用行政調整和市場調整手段進行水資源的合理配置。

3.1 分水方案調整原則

a)生態優先原則。黃河流域有三江源、沙漠綠洲、農牧交錯帶、黃土高原、河口濕地等生態脆弱地區，還有沖沙以及向華北超采區補水的任務。保障重點區域的生態用水是實現黃河流域可持續發展的關鍵，需要在優先分配流域生態用水的基礎上將剩余的水資源分配給各省區。

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

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

d)適當補償原則。對于削減分水指標的省份，根據其受到的影響由增加分水指標的省份采用工程補償、資金補償等方式進行適當補償。

3.2 分水方案調整辦法

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

3.2.1閑置分水指標削減

美國西部的優先權規定水權不用即作廢。中國《取水許可管理辦法》也規定“連續停止取水滿2年的，由原取水審批機關注銷取水許可證”。參考以上做法和規定，削減各省區閑置的分水指標。本文將閑置分水指標定義為各省區每年均未使用的黃河分水指標。1998年，黃委開始制定黃河年度分水方案，并將各省區的分水指標細化到了各地市，增強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的用水指標閑置情況。根據黃河流域各省區1998—2017年的耗水量，每年的分水指標均有富余的地區為陜西、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，為和實際情況一致，根據2013—2017年耗水系列分析河北天津的閑置分水指標。為了減少削減閑置分水指標的影響，削減的分水指標根據各省區在用水系列中最小的閑置分水指標確定，見表2。其中，山西省削減的分水指標最多，削減14.17億m3。河北天津的分水指標削減比例最大，達68.1%。5個省市削減的總分水指標為35.97億m3。

表2 黃河流域“八七”分水閑置指標和削減指標計算

3.2.2閑置分水指標拍賣

拍賣的對象為流域內各省區。拍賣的水權有效期不大于分水指標的有效期?？蓞⒖键S河流域已有水權交易的交易價格或者南水北調調水成本確定拍賣的底價。拍賣由流域管理機構組織，拍賣制度可參考國有土地使用權拍賣制度。拍賣所得資金由流域管理機構管理，專項用于補償閑置指標削減地區的損失、流域節水工程建設、取水監控設施建設、生態建設等。

3.2.3分水指標確權和管理

明確分水指標的水權屬性。該權利受法律保護，除遵循枯水期調配規則外，政府機構不得以行政命令占用和損害。為了便于用水指標管理，遵循已有的分水指標管理習慣，建議當年的分水指標需當年用完，不累計到下一年。各省區當年未用完的分水指標可以在省區間進行短期交易。各省區間也可以進行分水指標的長期交易。為了減少黃河水資源不確定性的影響并促進水資源高效利用，對于不同頻率來水年份，遵循“枯減豐不增”的原則調整分水指標。即在枯水年根據分水指標同比例折減各省區分水量，在豐水年按分水指標供水，豐水年富余的水資源通過水權市場配置。

為了給產業發展提供穩定的水資源保障，也為了能及時調整分水指標，建議明確分水指標的期限為10年。在分水指標期滿后，結合新的用水總量控制目標、流域生態環境狀況、各省區的分水指標閑置情況等調整分水指標。建議將分水指標期限內每年均閑置的分水指標視作閑置指標。為了避免各地區擔心閑置分水指標被削減而造成惡性競爭用水，危害黃河流域生態安全，建議將已經進行水權交易的閑置分水指標視作有效利用的分水指標，以保護各省區的節水積極性。

3.3 分水方案調整的影響和補償

3.3.1分水方案調整的福利改變

社會福利變化可以根據社會福利函數分析。因此可采用社會福利函數分析分水方案調整對社會福利的影響。社會福利函數包括古典功利主義社會福利函數、納什社會福利函數、精英者社會福利函數、羅爾斯社會福利函數、阿馬蒂亞·森社會福利函數等。其中，古典功利主義社會福利函數為個體效用的總和，但未考慮社會個體間的效用差別。納什社會福利函數為個體效用之積，但當存在個體效用為負或者極小時可能導致社會福利評價失真。精英者的福利函數僅考慮效率、忽視公平。羅爾斯的福利函數過分重視公平，影響效率[15]。分水方案調整的主要利益相關者為流域內各省區及流域管理機構，利益相關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分析分水方案對社會福利的影響。

對于削減分水指標的省份，分水指標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，可能影響將來的經濟發展。對于通過競拍獲得閑置指標的省份，雖然增加了競拍支出但卻獲得了有保障的水資源，可以促進區域經濟發展。對于流域管理機構，通過收回并拍賣閑置指標不僅可以獲得拍賣收入，而且可以促進水資源的合理配置，提高水資源利用效率和效益。在此過程中，削減分水指標的省份為受損者，流域管理機構和獲得閑置分水指標的省份是受益者。根據古典功利主義社會福利函數，分水方案的社會福利為流域內利益相關者的效用之和。如果受益者的效用能補償受損者，則可提高社會收益。

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

Uxi=Ui(fi(wi))

(1)

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

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

Ubj=Uj(fj(wqj))

(2)

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

分水方案調整前的社會福利U為利益相關的效用總和，為：

(3)

式中n——分水指標閑置省份的個數；m——分水指標不足省份的個數。

(4)

式中wxi——省份i削減的分水指標，m3；Ri(wxi)——省份i在削減分水指標后獲得的補償收益，元；Li(wxi)——省份i因削減分水指標產生的未來預期損失，元；r——社會折現率；ni′——省份i從削減分水指標到將來需要使用分水指標的間隔年數，a。

(5)

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

在分水方案調整后，從分水指標競拍費用中去掉給指標削減省區的補償費即為流域管理機構的收益，流域管理機構的效用Ug為：

(6)

式中Ul(·)——流域管理機構的效用函數，元。

在分水方案調整后的社會福利U′為：

(7)

假設各省區和流域管理機構的效用函數相同，則：

(8)

與分水方案調整前相比，分水方案調整后的社會福利變化如下:

(9)

從式(9)可見，當各省區利用新增用水指標產生的總收益大于各省區削減指標的總預期損失時，分水方案調整將增加社會福利。影響分水方案調整社會福利的因素包括各省區的單位用水產值，各省區在未來獲取分水指標的成本，以及各省區需要使用削減的分水指標的時間。各省區的單位用水產值越大，各省區在未來獲取分水指標的成本越小，各省區需要使用削減的分水指標的時間間隔越久，分水方案調整的社會福利增加越多。

各省區引黃用水產生的效用可根據Generalised Cobb-Douglas function估算。

(10)

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

(11)

式中mxy——省區x第y個行業的萬元GDP用水量，m3。

3.3.2分水方案調整的影響

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

各省區未來的水資源需求量是影響分水指標調整影響的重要因素。根據有閑置分水指標的省份的耗水量變化趨勢分析閑置分水指標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倒鐘型且類似庫茲涅茨曲線，其耗水量已經過了峰值；陜西省的耗水量在2013年前呈增加趨勢，之后基本保持平穩；河北天津的耗水量在2011年后呈現減少趨勢；只有山西省的耗水量一直呈現增加趨勢，表明閑置分水指標削減可能對山西省造成較大的影響。

圖1 有閑置分水指標省區的黃河地表水耗水量變化

山西省分行業黃河地表水耗水量變化見圖2。2003—2017年，山西省農田灌溉和工業耗水量的增長幅度較大，居民生活和生態環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為農田灌溉，2017年山西省農田灌溉耗水量占黃河地表水耗水總量的64.71%。山西省目前跨行業間水權交易較少，在黃河分水指標削減后，可通過灌區節水改造和跨行業水權交易為新增城市用水提供一定的用水指標，以緩解分水指標削減的影響。

圖2 山西省分行業黃河地表水耗水量(2003—2017年)

3.3.3分水方案調整的補償

削減閑置分水指標省份的發展可能受到水資源的制約，需要對其損失進行補償。補償主體的確定原則為誰受益誰補償。在閑置指標削減中，收回閑置指標的流域管理機構和獲得閑置指標的省份為受益方。因此補償的主體為國家和獲得閑置指標的省份。整合政府資金和閑置指標競拍資金作為補償專項資金?？茖W核算削減指標省份的損失，確定合理的補償額。補償方式建議以工程補償為主，重點投資農業節水工程以降低農田灌溉耗水量。

4 結語

黃河“八七”分水方案的分水總量和分水比例均有必要調整。提出了在保障生態用水的基礎上調整分水總量，在削減閑置分水指標、競拍閑置指標的基礎上確定分水比例的分水方案調整思路。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分別為6.62億、14.17億、1.54億、13.62億m3。閑置分水指標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競拍資金設立補償專項資金補償分水指標削減省份損失的補償思路。