基于Logistics模型的汾江河污染經(jīng)濟(jì)損失分析及整治工程評價

金小愉+溫小情+吳煥波+謝艷

摘 要：在對汾江河禪城段段水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Logistics模型對汾江河的水污染經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了估算。結(jié)果表明：汾江河禪城段水污染經(jīng)濟(jì)綜合損失率為79.17%，總體經(jīng)濟(jì)損失為4.06億元。水污染經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，需要明確整治工程的重點(diǎn)方向。

關(guān)鍵詞：汾江河 Logistics模型 經(jīng)濟(jì)損失率 污水管網(wǎng)

中圖分類號：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）10-0-02

引言

目前，我國的水環(huán)境問題十分嚴(yán)峻。河水污染影響了生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉用水。汾江河有佛山人民的“母親河”之稱，從古至今都有著不可小覷的作用[1]。隨著流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，汾江河水質(zhì)嚴(yán)重惡化。本次我們主要通過監(jiān)測分析汾江河水質(zhì)并采用影子價格法估算汾江河禪城段的功能價值，進(jìn)而運(yùn)用“l(fā)ogistics模型”對汾江河水污染造成的經(jīng)濟(jì)價值損失進(jìn)行估算。根據(jù)計算所得的污染物經(jīng)濟(jì)損失對政府近年來的政策作出相應(yīng)的評價及建議。

一、Logistics模型的建立

“l(fā)ogistics模型”是一個增長曲線模型，最早由比利時生物數(shù)學(xué)家P.F.Verhulst在1838年提出[2]。對汾江河的水質(zhì)污染情況運(yùn)用“l(fā)ogistics模型”計算單一污染物和綜合污染物的經(jīng)濟(jì)損失率，能夠較準(zhǔn)確地反應(yīng)水污染造成的經(jīng)濟(jì)價值損失。

1.單一污染物污染損失模型

根據(jù)詹姆斯的“濃度-損失曲線”（如圖1）發(fā)現(xiàn)，隨污染物濃度上升，污染損失在一定范圍內(nèi)迅速增加，到一定程度后造成的損失趨于極限[3]。該趨勢常表現(xiàn)為“S”型非線性。因此單一污染物對湖泊的的污染損失率Ri可以表示為：

式中： C為湖泊某種中污染物的濃度；a、b為污染物的價值損失參數(shù)。

2.綜合污染損失率函數(shù)

當(dāng)水中存在污染物在一種以上時，其綜合損失率并不等于各項(xiàng)損失率的簡單相加[4]。假定有i種相互獨(dú)立的污染物共存，其對水體某種功能的綜合損失率R可采用下式進(jìn)行計算：

式中：j為某種污染物； Ri為某單一污染物對水體造成的損失率。

但嚴(yán)格地講，各污染物間并不一定完全相互獨(dú)立，它們間可能存在拮抗或協(xié)同作用[4]。因BOD、COD同是反映有機(jī)物的綜合性指標(biāo)，故應(yīng)合并為一個指標(biāo)參與式（3）的運(yùn)算，可取：

而富營養(yǎng)化過程主要受TN：TP比值限制，當(dāng)TN：TP比高于基本比值時，表現(xiàn)磷為限制性因素，反之則表現(xiàn)氮為限制性因素[4]。因此TN、TP也不是相互獨(dú)立的，也需合并為一個指標(biāo)參與式（4）的運(yùn)算，應(yīng)?。?/p>

由于河流的污染物是有一定的本底濃度，計算損失時，應(yīng)將這一部分加以分析，當(dāng)只考慮污水所造成的經(jīng)濟(jì)損失時，這一部分本底濃度所造成的價值損失應(yīng)該除去。我們可估計出河流的本底濃度，并按以上公式（1）-（4），可以求出河流的本底污染物造成的經(jīng)濟(jì)損失率。那么，污水所造成的實(shí)際的經(jīng)濟(jì)損失率：

--污水所造成的實(shí)際的經(jīng)濟(jì)損失率；--總污染物濃度下的總經(jīng)濟(jì)損失率；--本底污染物造成的經(jīng)濟(jì)損失率

3.綜合經(jīng)濟(jì)污染損失函數(shù)

若河流的功能價值為P萬元/a，污水對河流能造成的經(jīng)濟(jì)損失：

式中：P可以運(yùn)用市場價格法（如水的價格）、機(jī)會成本法和恢復(fù)費(fèi)用法等對某水體的使用價值進(jìn)行估算。

二、汾江河禪城段水質(zhì)現(xiàn)狀

汾江河從沙口水閘至謝疊橋全長約18公里，其水面寬度為50～100m，而水深度1.5-6m。我們選取汾江河禪城段中3個常規(guī)監(jiān)測斷面，羅沙、街邊、橫滘進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，并選取水污染控制指標(biāo)選為PH、BOD、 COD、TN和TP，整理可得結(jié)果如表2所示。

三、汾江河水污染經(jīng)濟(jì)損失估算 1.參數(shù)a，b的取值

在Logistics模型中只有確定了參數(shù)a、b的值才可以算出水體污染的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的Logistics模型參數(shù)a、b值由于賦權(quán)過低，導(dǎo)致對水體因N、P排放引起的富營養(yǎng)化問題所造成的水經(jīng)濟(jì)損失估算不足，因此選用修正后Logistics模型的參數(shù)a、b作為計算使用（如表3所示）。

參數(shù)a、b的值只與污染物的性質(zhì)有關(guān)，由于污染物的毒性不隨時間地點(diǎn)改變，故參數(shù)a、b的值確定后就適用于任一水體的計算。根據(jù)表3中的參數(shù)，結(jié)合汾江河相關(guān)參考資料，在進(jìn)行年度某種污染物損失率計算中，各指標(biāo)的參數(shù)a、b的取值按漁業(yè)和農(nóng)田灌溉為主，居住和旅游為輔進(jìn)行計算，計算中取其比重為：漁業(yè)（40%）、農(nóng)田灌溉（35%）、居住（20%）、旅游（5%）得出表4：

a=a（漁業(yè)）×40%+a（農(nóng)田灌溉）×35%+a（居?。?0%+a（旅游）×5%

b=b（漁業(yè)）×40%+b（農(nóng)田灌溉）×35%+b（居住）20%+b（旅游）×5%

2.污染經(jīng)濟(jì)損失率計算

將a、b值及各污染物濃度帶入式（1）計算得到各污染物的經(jīng)濟(jì)污染損失率Ri。然后根據(jù)估算得到的本底濃度C0，算出本底污染物造成的經(jīng)濟(jì)污染損失率R0。再根據(jù)式（2）-（4）計算水體污染的綜合污染損失率R，最后根據(jù)式（5）計算得到R，得到結(jié)果如表5所示。

由表4可以看出，汾江河禪城區(qū)段各水質(zhì)指標(biāo)造成的污染損失率差異較大，其中TP的污染損失率僅為0.07%，而BOD的污染損失率高達(dá)93.06%。此外，水體污染綜失率R高達(dá)79.17%。說明汾江河禪城段的整個水體已經(jīng)受到比較嚴(yán)重的污染，其中污染最嚴(yán)重的是BOD，因此必須加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測與污染控制力度。

3.污染經(jīng)濟(jì)損失計算

要計算汾江河的經(jīng)濟(jì)損失必須先估算出其功能價值。本文主要采用影子價格估算法，使用用水價格作為影子價格。根據(jù)用水價格和年用水量估算出城市用水的功能價值，以此表示汾江河功能價值。然后根據(jù)式（6）可以計算出水污染的經(jīng)濟(jì)損失。

四、整治工程評價

“十二五”期間，禪城區(qū)共實(shí)施治水項(xiàng)目183項(xiàng)，完成計劃投資約18億元。根據(jù)Logistics模型計算出的的2016年汾江河禪城區(qū)的水污染經(jīng)濟(jì)損失率高達(dá)79.17%，經(jīng)濟(jì)損失為4.06億元，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，整治工程并沒有很好地解決水污染的問題，重點(diǎn)整治方向還需改進(jìn)。

歷年來佛山市政府對于汾江河的整治工作都十分重視，但由于汾江河橫穿禪城，南海區(qū)，而禪城區(qū)作為佛山中心城區(qū)地處老城區(qū)，面臨的困難眾多。汾江河水近幾年每到暴雨天，就會出現(xiàn)河水變黑水質(zhì)變差的情況。歸根結(jié)底是老城區(qū)雨污合流體制弊端造成的，因此近期進(jìn)行截污、遠(yuǎn)期進(jìn)行排水體制的改造實(shí)行雨污分流制是河涌整治最常用、最有效、最可持續(xù)性的方法。

2016年佛山市政府開始重視污水管網(wǎng)的鋪設(shè)，今年預(yù)計將300公里污水管網(wǎng)建設(shè)任務(wù)分?jǐn)偟礁鲄^(qū)，其中禪城區(qū)占35公里。新一輪治水期間，應(yīng)大力推進(jìn)以市政截污管網(wǎng)、水利工程為核心的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將污水管網(wǎng)的鋪設(shè)作為未來禪城區(qū)河流整治的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]尹鳴.佛山市汾江河污染治理工藝研究[D].華中科技大學(xué)，2007.

[2]詹姆斯，L D，R R 李.水資源規(guī)劃經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].常錫厚，譯.北京：水利電力出版社，1984：255-257.

[3]李嘉竹，劉賢趙，李寶江，等.基于logistics模型估算水資源污染經(jīng)濟(jì)損失研究[J].自然資源學(xué)報，2009，24（9）：1667-1675.endprint