城市水資源雙重水價(jià)的模糊定價(jià)分析
——以長(zhǎng)春市為例

王雪麗

(吉林師范大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院， 吉林 四平 136000)

水資源作為地球自然資源的一種，是指可供利用或有可能被利用，具有足夠數(shù)量和可用質(zhì)量，并適合某地對(duì)水的需求，而且能夠長(zhǎng)期供應(yīng)的水源．在我國(guó)的很多大城市里，長(zhǎng)期以來(lái)用來(lái)解決水資源供應(yīng)的方法是對(duì)所有用戶通過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)使用一套管道系統(tǒng)．在這種舊式的供水方式下，不能有效的保護(hù)水資源，更不能滿足居民高質(zhì)量的飲水需求．因此，基于水資源可持續(xù)發(fā)展理念和科學(xué)發(fā)展觀的思考，需要一種具有質(zhì)量區(qū)分的水資源供應(yīng)模式——雙重水供應(yīng)，這種模式對(duì)于保護(hù)地下水資源，提高水資源利用效率和提高飲水安全，以及實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展是非常必要的．

1 雙重水價(jià)

雙重水供應(yīng)是一種針對(duì)于不同的用戶的不同用水目的而供應(yīng)不同質(zhì)量水源的一種新的供水方式．這種水的供應(yīng)系統(tǒng)由兩種不同的管道構(gòu)建而成，新建設(shè)的管道用來(lái)供應(yīng)較高質(zhì)量的特殊工業(yè)用水(例如制藥、食品生產(chǎn))、其他的特殊工業(yè)和家庭可飲用用水；當(dāng)前水供應(yīng)系統(tǒng)的管道用來(lái)供應(yīng)較低質(zhì)量的水給一般的工業(yè)、家庭非飲用用水和生態(tài)環(huán)境用水．

水中含有許多揮發(fā)物質(zhì)，例如揮發(fā)有機(jī)物VCOS在水中被加熱時(shí)，就會(huì)揮發(fā)出來(lái)，彌漫在水蒸汽和氣溶膠中，通過(guò)呼吸進(jìn)入人體和肺部，進(jìn)而影響人體健康．經(jīng)常喝經(jīng)過(guò)氯消毒處理的自來(lái)水或用這種自來(lái)水洗澡可能導(dǎo)致護(hù)腺癌以及膀胱癌．可見(jiàn)對(duì)于水的合理分類意義重大．

AWWA下屬分質(zhì)供水分會(huì)(distribution committee on dual distribution )于1983年提交了一份《分質(zhì)供水》指南，簡(jiǎn)稱《指南》，以總結(jié)國(guó)際上現(xiàn)有的分質(zhì)供水經(jīng)驗(yàn)，并期望以此為起點(diǎn)，為建立將來(lái)全美統(tǒng)一的分質(zhì)供水規(guī)范提供基礎(chǔ)，《指南》對(duì)有關(guān)術(shù)語(yǔ)定義為： 可飲用水指符合聯(lián)邦與州政府水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用于引用、烹調(diào)與清洗用的水．非飲用水是人類偶然消費(fèi)不致造成危害，用于非飲用用途的水．《指南》的調(diào)查綜述中指出：非飲用水在戶內(nèi)只用于沖洗廁所．本文中的家庭可飲用水和非飲用用水的分類與上述定義相同．

隨著水資源供應(yīng)體系的改變，當(dāng)前的水價(jià)體系也必須改革，對(duì)于不同質(zhì)量的水資源建立不同的水價(jià)，即雙重水價(jià)．

雙重水價(jià)的體系由兩部分組成，高質(zhì)量水資源供應(yīng)價(jià)格和低質(zhì)量水資源供應(yīng)價(jià)格．高質(zhì)量水資源包括：高質(zhì)量的地下水資源和經(jīng)過(guò)先進(jìn)的凈化轉(zhuǎn)化處理的水資源，尤其以高質(zhì)量地下水資源為主；低質(zhì)量水包括：按照一般工業(yè)、家庭非飲用水和生態(tài)環(huán)境用水的用水標(biāo)準(zhǔn)而處理的一般意義的水資源．通過(guò)將這兩種供水分別定價(jià)實(shí)現(xiàn)定價(jià)體系的改革．

很多研究已經(jīng)被應(yīng)用到了水資源的價(jià)格管理上．主要的定價(jià)模型包括影子價(jià)格模型、邊際機(jī)會(huì)成本價(jià)格模型、糊綜合評(píng)價(jià)模型，這些模型對(duì)于水資源價(jià)格的制定提供了多種選擇．

(1)影子價(jià)格．影子價(jià)格起源于數(shù)學(xué)規(guī)劃，在經(jīng)濟(jì)學(xué)上的應(yīng)用也有很長(zhǎng)的歷史了，經(jīng)常被應(yīng)用在具有約束條件的最優(yōu)化問(wèn)題當(dāng)中．然而，在很多應(yīng)用當(dāng)中，影子價(jià)格直接對(duì)商品或者服務(wù)在遠(yuǎn)期或者當(dāng)期市場(chǎng)上的價(jià)格作出反應(yīng)，而由于這樣那樣的原因，這些價(jià)格并不存在，因而影子價(jià)格在水資源的應(yīng)用上存在一些限制．影子價(jià)格僅僅能夠反映一些水資源的稀缺程度以及水資源與整個(gè)經(jīng)濟(jì)利益的關(guān)系，但這不能夠代替水資源價(jià)值；同時(shí)，要通過(guò)調(diào)整國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格來(lái)獲得影子水價(jià)是非常困難的，在實(shí)踐中，幾乎不可能通過(guò)解決線性規(guī)劃問(wèn)題得到影子水價(jià)．

(2)邊際機(jī)會(huì)成本定價(jià)．自從Turvey 開(kāi)始，邊際機(jī)會(huì)成本定價(jià)方法論在水資源領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用．水的邊際機(jī)會(huì)成本包括邊際水生產(chǎn)成本、邊際使用者成本和邊際環(huán)境成本．一般來(lái)講，水服務(wù)的邊際機(jī)會(huì)成本價(jià)格可以確保稀缺資源的最優(yōu)配置，因?yàn)檫@種機(jī)制把正確的信號(hào)傳遞給了投資者和消費(fèi)者雙方．然而，在應(yīng)用上也存在一些問(wèn)題，通常很難估計(jì)出邊際使用者成本和邊際環(huán)境成本，從而導(dǎo)致了損耗成本或者替代成本的預(yù)測(cè)需要很長(zhǎng)時(shí)間．除此之外，水資源價(jià)格不僅涉及數(shù)量，也涉及到質(zhì)量．例如，廢水表現(xiàn)出負(fù)價(jià)值，而高質(zhì)量的水顯示出高價(jià)值．

(3)綜合的模糊模型．1998年，由姜文來(lái)博士提出．考慮到水資源價(jià)值體系是模糊的，姜博士首先構(gòu)建了一個(gè)綜合評(píng)價(jià)矩陣，定義為R，然后根據(jù)居民的可承受能力計(jì)算出綜合評(píng)價(jià)系數(shù)V，最后計(jì)算出水資源價(jià)格．這種方法對(duì)于水資源價(jià)值的定性分析非常重要，并且具有綜合性和可操作性．但是這種評(píng)價(jià)模型是線性的，很難表達(dá)水資源系統(tǒng)的非線性和復(fù)雜的關(guān)系．

水資源系統(tǒng)是綜合的、模糊的和復(fù)雜的，這個(gè)系統(tǒng)由社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三個(gè)交互的部分組合而成．在本文中，基于模糊形式的識(shí)別和交互迭代理論來(lái)描述水資源價(jià)格的評(píng)估，采用雙重水價(jià)的定價(jià)模式，這體現(xiàn)了水資源真實(shí)的和動(dòng)態(tài)的價(jià)值，突出了高質(zhì)量水資源的重要價(jià)值．雙重水價(jià)的應(yīng)用使得水資源價(jià)格更為理性，符合資源利用的內(nèi)涵，計(jì)算的結(jié)果更加符合現(xiàn)實(shí)．

2 城市水資源價(jià)格指標(biāo)的評(píng)估體系

水資源價(jià)值涉及到了許多影響因素．其中包括三個(gè)層面價(jià)值：首先，在社會(huì)層面，包括人口、政策和歷史文化；其次，在經(jīng)濟(jì)層面，包括國(guó)民生產(chǎn)凈值、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、規(guī)模、發(fā)展水平和水資源開(kāi)發(fā)的效率；再次，在自然層面，包括水資源數(shù)量和質(zhì)量、開(kāi)采條件、水環(huán)境惡化等級(jí)和利用國(guó)外水資源的可能性．

2.1 低質(zhì)量水資源供應(yīng)價(jià)格計(jì)算模式

價(jià)格向量是由社會(huì)的可承受能力決定的．該可承受能力是一種接受力，包括物質(zhì)和心理的．水費(fèi)的承受指數(shù)K用來(lái)描述在水資源價(jià)格上的社會(huì)承受能力．承受指數(shù)K是指水費(fèi)占實(shí)際收入的百分比，由下列公式表示:

(1)

在公式中，O代表支付的水費(fèi)，I代表實(shí)際收入，K代表水費(fèi)承受指數(shù)．世界銀行和一些國(guó)際信貸機(jī)構(gòu)指出對(duì)于工業(yè)用水，水費(fèi)占該工業(yè)年產(chǎn)出的2%～3%作為水費(fèi)是符合實(shí)際的和可行的標(biāo)準(zhǔn)．亞太經(jīng)濟(jì)社會(huì)委員會(huì)建議水費(fèi)的支付不應(yīng)該超過(guò)家庭實(shí)際收入的3%．在本文中K的上限被規(guī)定為3%．

水資源價(jià)格的上限是當(dāng)最大可承受指數(shù)達(dá)到時(shí)候的價(jià)格，表示為下列公式：

Pw1=Kmax·I/C

(2)

在這個(gè)公式里，Pw1代表水資源價(jià)格的上限，Kmax表最大可承受指數(shù)，C代表水資源消費(fèi)量．因此，水資源價(jià)格的范圍是[Pw1,0]．根據(jù)實(shí)際的情況，范圍[Pw1,0]可以被分隔，并且作為不同范圍的價(jià)格向量，例如，首先進(jìn)行等分，然后，水資源價(jià)格向量可以表示為

P=(Pw1,…,0)

(3)

計(jì)算結(jié)果是無(wú)量綱的，向量值可以轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的水資源價(jià)格，作為標(biāo)量值．可以通過(guò)公式得到

V=U·PT

(4)

(5)

在這個(gè)公式里，通過(guò)模糊模式識(shí)別和迭代得到U，代表各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)隸屬度矩陣．在上面的方程(4)中，低質(zhì)量的城市水資源價(jià)值通過(guò)價(jià)格體現(xiàn)出來(lái)了．

2.2 高質(zhì)量水供應(yīng)的城市水資源價(jià)格向量計(jì)算

為了清晰、直接并且綜合的反映社會(huì)對(duì)于具有高質(zhì)量的地下水資源價(jià)格的承受能力，水資源雙重供應(yīng)價(jià)格被定義為如下結(jié)構(gòu)

PFi=PFi-1-PF1，i=1,2,…,m

PF=(PF1,PF2,…,PFm)

(6)

PF=PF1/(m-1)

在上述公式中，PF1是對(duì)于高質(zhì)量的水資源價(jià)格的可承受能力(例如，使用高質(zhì)量水的所有的綜合可承受能力，包括居民、食品飲品服務(wù)行業(yè)，同時(shí)還有特殊工業(yè))．PF1可以通過(guò)下式計(jì)算出來(lái)：

PF1=W1K1I/(365N1)+10000W2K2/N2+

10000W3K3/N3

(7)

在這里，K1，K2和K3是居民，特殊和食品飲品服務(wù)行業(yè)各自的可承受能力系數(shù)；N1代表高質(zhì)量水資源每天必需的消費(fèi)量，N2和N3分別代表特殊工業(yè)和服務(wù)行業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)出價(jià)值的水需求量．N1，N2，N3分別代表居民，特殊工業(yè)和食品服務(wù)行業(yè)高質(zhì)量水需求比率．I表示單位資本的平均可支配收入．

雙重供應(yīng)的高質(zhì)量水資源價(jià)格計(jì)算模型為:

(8)

3 長(zhǎng)春市案例研究

作為吉林省的省會(huì)，長(zhǎng)春市是風(fēng)景秀麗 ，文化底蘊(yùn)深厚的城市．市內(nèi)就有多處以高質(zhì)量地下水為依托的景觀和旅游勝地．然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在水資源，尤其是高質(zhì)量的地下水供應(yīng)方面存在嚴(yán)重的短缺，供給和需求之間的矛盾越來(lái)越嚴(yán)重．因此，合理水價(jià)的研究對(duì)于解決水資源短缺問(wèn)題，使高質(zhì)量的地下水資源得到更為合理而有效的利用，同時(shí)改善人們的節(jié)水意識(shí)等方面都有著深遠(yuǎn)的意義和影響．

下面把雙重水價(jià)的低質(zhì)量水資源價(jià)格和高質(zhì)量水資源價(jià)格分別計(jì)算出來(lái)作以比較．

3.1 低質(zhì)量水資源價(jià)格計(jì)算模式

(1)水資源價(jià)格影響因素的選擇(根據(jù)長(zhǎng)春市的實(shí)際情況選擇)．在本文中所使用的模型中，選擇了七個(gè)主要的因素．他們是：水質(zhì)(用來(lái)反映當(dāng)?shù)厮Y源的質(zhì)量)， 水量(用來(lái)反映當(dāng)?shù)厮Y源的數(shù)量)，單位資本的可支配收入(用來(lái)反映當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況)，國(guó)民生產(chǎn)凈值(用來(lái)反映水的使用狀況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平)，人口或者人口密度(用來(lái)反映社會(huì)因素和國(guó)內(nèi)家庭需求)，水環(huán)境惡化程度(用來(lái)反映水資源發(fā)展和利用狀況)，和替代資源的有效性(用來(lái)反映外來(lái)水資源的可能性)．

(2)對(duì)水資源價(jià)格因素的多準(zhǔn)則模糊評(píng)價(jià)．長(zhǎng)春市的城市用水供給來(lái)源主要包括北沖水庫(kù)、紅星水庫(kù)、魚(yú)婆塘水庫(kù)、觀音巖水庫(kù)．四個(gè)供水來(lái)源的水質(zhì)指標(biāo)被選擇用來(lái)反映當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)，把十種檢測(cè)數(shù)據(jù)，例如DO,BOD,COD等等作為基本數(shù)據(jù)，根據(jù)模糊模式識(shí)別和迭代公式得到長(zhǎng)春的水質(zhì)量狀況模糊向量，在這里計(jì)算過(guò)程就略過(guò)了．?dāng)?shù)據(jù)為長(zhǎng)春市2008年的水質(zhì)數(shù)據(jù)．

由模糊評(píng)價(jià)模型得到水質(zhì)的單要素模糊評(píng)價(jià)結(jié)果為：

U1=(0.548,0.182,0.104,0.130,0.000)

以中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其他的六個(gè)要素模糊評(píng)價(jià)結(jié)果向量如下：

U2=(0.102,0.701,0.197,0.000,0.000)

U3=(0.000,0.000,0.109,0.891,0.000)

U4=(0.000,0.000,0.818,0.182.0.000)

U5=(0.000,0.000,0.000,0.793,0.207)

U6=(0.598,0.402,0.000,0.000,0.000)

U7=(0.000,0.299,0.487,0.204,0.000)

全因素水資源模糊評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)矩陣如下：

令初始權(quán)重向量為：

長(zhǎng)春市水資源模糊綜合評(píng)價(jià)向量為：

U=(0.234,0.490,0.205,0.071,0.000)

(3)計(jì)算水資源價(jià)格V. 在水資源向量決定中決定價(jià)格上限是非常關(guān)鍵的．在2009年，水消費(fèi)量的平均數(shù)量是每人每天195L，人均可支配收入是16277元，如果家庭水費(fèi)的可承受指數(shù)是0.03，那么根據(jù)方程(2)水資源價(jià)格的上限的計(jì)算如下：

Pw1=Kmax·I/C=

0.03×16277/(195×30×12×0.01)=6.9550元/m3

而把6.9550被平均的劃分．等分間隔為1.7388，因此水資源價(jià)格向量如下：

P=(6.9550,5.2163,3.4775,1.7388,0.0000)

2007年的水資源價(jià)格可以被得到：

V=(0.234,0.490,0.205,0.071,0.000)·

(6.9550,5.2163,3.4775,1.7388,0.0000)T=

5.02元/m3

3.2 雙重水供應(yīng)——高質(zhì)量水資源價(jià)格計(jì)算模式

根據(jù)長(zhǎng)春市的實(shí)際條件，在模型中主要選擇的影響因素有五個(gè)要素：水質(zhì)、水量、人均可支配收入、水環(huán)境惡化等級(jí)、替代資源的有效性．

(1)雙重水供應(yīng)——高質(zhì)量水資源多準(zhǔn)則模糊評(píng)價(jià)．五個(gè)因素的模糊評(píng)價(jià)矩陣如下：

U1=(0.548,0.182,0.140,0.130,0.000)

U2=(0.892,0.108,0.000,0.000,0.000)

U3=(0.000,0.000,0.109,0.891,0.000)

U4=(0.486,.149,0.000,0.000,0.000)

U5=(0.000,0.000,0.000,0.793,0.207)

相關(guān)矩陣如下:

令初始權(quán)重向量為W

根據(jù)上面的步驟，進(jìn)行循計(jì)算環(huán)迭代，計(jì)算出長(zhǎng)春市高質(zhì)量水資源價(jià)格的模糊綜合評(píng)價(jià)向量如下：

UF=(0.6814,0.1468,0.0430,0.1288,0.0000)

(2)水資源價(jià)格VF的計(jì)算．人均可支配收入為16277元，可開(kāi)發(fā)的地下水為12.01億m3， 其中工業(yè)用水占水資源總量的9.1%，家庭用水占水資源總量的11.2%，農(nóng)業(yè)灌溉用水占水資源總量的76.6%．對(duì)于高質(zhì)量的地下水最高社會(huì)可承受指數(shù)可以通過(guò)方程(7)計(jì)算出來(lái)，得到0.139元/L．因此，價(jià)格向量為：

PF=(0.139,0.104,0.070,0.035,0.000)

將UF和PF代入方程(8)，在2009年的高質(zhì)量地下水資源價(jià)格可以通過(guò)下式計(jì)算出來(lái)：

元/m3

3.3 結(jié)果分析

從上面對(duì)于長(zhǎng)春市高質(zhì)量水資源和低質(zhì)量水資源供應(yīng)價(jià)格的計(jì)算結(jié)果可以看出：

(1)5.02元/m3是本文所計(jì)算出的低質(zhì)量水資源價(jià)格，而2009年的實(shí)際水價(jià)是2.5元/m3，看似價(jià)格差距很大，但是如果按照長(zhǎng)春市水消費(fèi)量的平均數(shù)量每人每天195L，人均可支配收入16277元計(jì)算，水費(fèi)率僅為居民實(shí)際收入的2.195%，低于聯(lián)合國(guó)亞洲及太平洋經(jīng)濟(jì)社會(huì)委員(ESCAP)所建議的3%．

在過(guò)去幾十年的研究中，很多研究致力于確定水的需求對(duì)于價(jià)格的反應(yīng)，顯示了水價(jià)的改變對(duì)水的需求具有可以測(cè)量的影響．假設(shè)價(jià)格彈性在“—”，這意味著在水價(jià)上的10%的增加會(huì)減少總數(shù)量為2.2%的需求．價(jià)格從實(shí)際的2.5元/m3增加到上面計(jì)算的5.02元/m3，那么水需求會(huì)減少22.18%．也就是說(shuō)，長(zhǎng)春市的水需求會(huì)從8.66×106m3減少到6.739×106m3．因此，對(duì)于當(dāng)前的水資源價(jià)格是需要做一些調(diào)整來(lái)適應(yīng)水資源的狀況的，合理價(jià)格對(duì)于節(jié)約用水和緩解水資源缺乏的壓力是非常重要的．

(2)從對(duì)于高質(zhì)量水資源價(jià)格和低質(zhì)量水資源價(jià)格的比較上看出，高質(zhì)量水資源的價(jià)格為117.5元/m3，而低質(zhì)量水資源的價(jià)格僅為5.02元/m3，高質(zhì)量的地下水資源價(jià)格比一般意義上的水資源價(jià)格要高很多．盡管高質(zhì)量水資源的價(jià)格看似很高，但是考慮到用于百姓生活的飲用水部分，其品質(zhì)可以和市面上的礦泉水或者純凈水媲美，市面上的礦泉水或者純凈水價(jià)格如果按照1元/500ml，即2元/L計(jì)算，那么就要折合成2000元/m3，很顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本文的計(jì)算結(jié)果117.5元/m3，因此，從水價(jià)角度進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，雙重水價(jià)一定會(huì)被接受．

長(zhǎng)春市具有豐富的地下水資源，如何更加合理而有效地保護(hù)高質(zhì)量的地下水資源已經(jīng)刻不容緩．目前長(zhǎng)春市所實(shí)行的階梯水價(jià)只是在用水量上進(jìn)行劃分，具有兩階段的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，即用水量超過(guò)一個(gè)限額，單位用水量會(huì)收取較高的價(jià)格．盡管這種階梯水價(jià)在一定程度上緩解了對(duì)水資源需求的壓力，使居民形成了一定的節(jié)水意識(shí)，但并沒(méi)有從根本上實(shí)現(xiàn)突出保護(hù)高質(zhì)量的地下水資源的作用．由于沒(méi)有區(qū)分高質(zhì)量的地下水和低質(zhì)量的普通水，居民也沒(méi)有明顯的認(rèn)識(shí)到高質(zhì)量地下水的珍貴性，因而無(wú)法有效保護(hù)地下水資源．雙重水供應(yīng)模式有力的補(bǔ)充了這種缺憾，對(duì)于和高質(zhì)量的水固定較高的價(jià)格是實(shí)現(xiàn)地下水資源保護(hù)的有效措施，也減少了當(dāng)前水資源的利用壓力．因此實(shí)施雙重水供應(yīng)是必然的趨勢(shì)．

參考文獻(xiàn)：

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