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基于可变模糊评价模型的环境经济效益研究 【摘 要】 为了综合评价徐州市南水北调尾水导流工程环境经济效益，文章从输水干线水质、尾水回用（尾水农灌回用、尾水工业回用）、景观价值以及生物多样性影响四个方面对尾水导流工程影响环境经济损益进行分析。通过采用成本核算法、旅行费用法以及支付意愿法等环境计量方法，分别建立了这四个方面的尾水导流工程环境经济损益计量模型，最终构建出尾水导流工程环境影响经济损益计量模型，完善了对于尾水导流工程环境经济效益的综合评价。实证结果显示：运用可变模糊评价模型可以计算出徐州市尾水导流工程环境经济综合效益，该评价结果符合徐州市尾水导流工程运行产生的现实效益状况。 下载 【关键词】 环境经济效益； 环境影响评价； 可变模糊评价模型； 尾水导流工程 【中图分类号】 F205 【文献标识码】 A 【文章编号】 1004-5937（2018）04-0120-05 一、引言 作为南水北调东线工程的重要组成部分，尾水导流工程在保障南水北调东线工程干线水质，确保实现受水区供水安全的同时，也有效改善了区域的生态环境。为了全面衡量工程建设的必要性和可行性，本文对江苏省南水北调东线尾水导流工程影响区域环境状况展开探讨，分析并评价尾水导流工程产生的环境经济效益具有一定的研究价值和意义。 关于环境影响经济损益计量方面，早在20世纪60年代以前，美国的水利部门就开始尝试采用费用效益分析法对水利开发项目的投资效益和工程经费进行评价1-2。此后，Hammond在研究水环境污染控制的项目中运用费用效益分析法评价分析工程产生的费用和效益。Maynard M. Hufschmidt基于环境影响效益和费用层面，在所著的环境、自然资源与开发：经济评价指南一书中分析了环境影响经济损益的评价方法。A. M. Freeman概述了评估环境和资源价值的理论基础及评价方法。另外，世界银行、亚洲开发银行、经济合作与发展组织等国际组织也对环境影响经济评价进行了研究，并取得了丰硕成果5-6。在评价内容方面，张枢等分析水利水电工程对生态环境造成的正负面影响，选择减缓洪灾损失、增加灌溉面积、减排温室气体、减排二氧化硫、节约煤炭资源等评价因子评价生态环境效益，以水库淹没土地资源、破坏陆生生态、破坏水生生态、环境保护费用等评价因子评价生态环境损失。倪金杰等提出水利水电工程的直接环境效益包括防洪、改善生态环境、促进旅游业发展、减排温室气体效益、减排SO2效益、节约煤炭资源效益；环境损失包括影响水生生态系统和陆生生态系统服务功能价值方面。杨国钰等以环境效益、保护耕地效益、水质保护效益、社会效益、环境损失作为环境影响损益分析的主要因素。 纵观国内外对于工程环境经济损益评价的研究主要集中在从定性角度评价工程对区域环境产生的影响和环境经济损益方法的研究方面。虽然我国的水环境污染治理工程较多，但仍欠缺对这些工程的环境经济综合效益进行分析探讨。因此，本文基于可变模糊集理论构建尾水导流工程环境经济综合效益评价指标体系，以徐州市南水北调尾水导流工程为例，综合评价工程产生的环境经济效益，有利于人们充分认识尾水导流工程带来的环境收益。与此同时，本文从定性和定量的角度全面衡量尾水导流工程产生的环境及社会影响，提高了工程环境影响评价及后评价的水平，拓展工程环境影响评价及后评价的方法，为水利工程建设环境经济效益评价提供经验借鉴。 二、基于可变模糊评价模型的环境经济效益评价指标体系 （一）基于可变模糊评价方法的综合效益评价模型 可变模糊评价方法是由陈守煜教授提出的，在评价指标和模糊环境的情况下，考虑多种因素对具有相互关系的被评价对象的影响，结合模糊变换原理以及最大隶属度原则，建立模糊子集并对评价指标进行定量分析以反映研究对象的等级水平10-11。该方法可对涉及模糊因素的对象系统进行综合评价，适用于评价因素多、结构层次多的对象系统，适用性强，应用范围较广。学者常将该模型应用于水质评价、水资源承载能力评价、水资源效益综合评价等方面12-14。 （二）指标体系构建 1.评价指标选取 江苏省南水北调东线尾水导流工程对环境的影响主要体现在污废水集中处理阶段、达标尾水回用阶段以及排入受纳水域阶段。一方面，南水北调东线尾水导流工程截断了南水北调输水干线的入流负荷，将污水经排污管网集中导入污水处理厂进行净化处理，避免了生活污水和工业废水进入南水北调输水干线，保证输水干线的水质；另一方面，通过实施尾水导流工程，有效解决了区域的尾水问题，改善了区域的生态环境，有利于提升城市景观功能和维持生态系统的稳定性。此外，在对尾水进行集中处理后，尾水水质大都可达到再生水的水质标准，可将这些尾水作为农业用水和工业用水，实现尾水的资源化利用。对于部分不能回用的尾水，经处理达到一级排放标准后，由管道输送至受纳水域。通过充分利用受纳水体自身的纳污能力，在可容许的环境容量范围之内，实现达标尾水的安全排放。基于科学性、客观性以及可操作性的基本原?t，本文在分析尾水导流工程环境影响的基础上，通过实地考察和咨询专家，选取保证输水干线水质效益、尾水农灌回用效益、尾水工业回用效益、提升景观价值效益以及影响生物多样性效益作为评价指标。 2.指标参数的确定 （1）保证输水干线水质效益 通过实施尾水导流工程，可以减少南水北调干线受水区污水处理厂对水质进行处理所需的人工、材料等费用，即减少污水处理厂的处理成本。尾水导流工程保证输水干线水质效益主要体现为降低南水北调工程受水区污水处理厂对供水水质的处理成本，提高居民生活用水质量。根据成本核算法，尾水导流工程保证输水干线水质效益的计算公式如下： E1=QCODCCOD+QNH -NCNH -N （1） 其中，E1为尾水导流工程产生的保证输水干线水质效益；QCOD为尾水导流工程实施后输水干线削减的COD排放总量；CCOD为污水处理厂COD的单位处理成本；QNH-N为尾水导流工程实施后输水干线削减的NH3-N排放总量；CNH -N为污水处理厂NH3-N的单位处理成本。 （2）尾水农灌回用效益 根据工程各断面水质监测数据，经污水处理厂处理后的尾水水质均符合污水综合排放一级标准，各类污染物含量指标都能满足农业灌溉用水的要求。尾水农灌回用效益主要体现在节约用水量上，可以基于成本核算法的角度，通过计算节约的等量自来水的价值来核算将导流尾水进行农业灌溉产生的经济效益。根据成本核算法，尾水导流工程尾水农灌回用效益的计算公式如下： E2=Q（P1-P2） （2） 其中，E2表示尾水导流工程产生的尾水农灌回用效益；Q表示尾水导流工程为农田提供的灌溉水量；P1表示相应的自来水价格；P2表示尾水处理后的市场价格。 （3）尾水工业回用效益 尾水导流工程的尾水经过处理后，满足工业用水水质标准，也可用作工业用水。尾水工业回用效益主要体现在节约用水量上，可以基于成本核算法的角度，通过计算节约的等量自来水的价值来核算将导流尾水进行处理后作为工业用水产生的环境经济效益。根据成本核算法，尾水导流工程尾水工业回用效益的计算公式如下： E3=Q（P1-P2） （3） 其中，E3表示尾水导流工程产生的尾水工业回用效益；Q表示尾水导流工程提供的工业用水量；P1表示相应的自来水价格；P2表示尾水处理后的市场价格。 （4）提升景观价值效益 通过尾水导流工程的实施，使得其周围环境得到了美化，旅游景点不断增加，该地区的景观价值普遍得到了提高。对于景观价值带来的旅游效益，一般通过旅行费用法进行计算。假定从工程完工起，受尾水导流工程的影响，每年国内游客的数量及收入产生一定的增加量，则景观对外来游客影响产生的旅游收入价值为： EW=Iiia （4） 其中，EW表示外来游客旅游产生的收入价值；Ii为第i年国内旅游收入；i为第i年的增长率；a为相关调整系数。 如果考虑本地市民的潜在旅游价值，假定本市每年有Ni万人次游览该河道景观，并按假设设定门票为Ci元/人次，则本地市民的潜在旅游价值为： EN=CiNi （5） 其中，EN表示本地市民潜在旅游价值；Ci表示设定的门票价格；Ni表示本地市民每年游览人次。 因此，尾水导流工程产生的景观价值效益应为外来游客旅游收入价值与本地市民潜在旅游价值的累加： E4=EW+EN （6） （5）影响生物多样性效益 通过实施尾水导流工程，在改善区域水环境状况的同时也改善了生态环境，实现了维持生态系统的稳定性和生物进化的规律性。尾水导流工程影响生物多样性效益表现为促进了生物的进化和遗传基因信息的保存，维持生物物种多样性。关于生物物种的多样性价值，学者们通常选择公众支付意愿法来计算生态系统维持生物多样性的价值15-16。通过调查当地民众愿意为保护生物多样性支付的费用，再结合尾水导流工程实施过程中影响当地生物多样性的特点修正即可得到公众对于生物多样性保护的支付意愿。计算公式为： E5=IN （7） 其中，E5表示尾水导流工程对生物多样性影响的经济损益；I表示个人为保护生物多样性的支付意愿；N表示对生物多样性保护具有支付意愿的人数。 根据南水北调江苏段控制单元治污实施方案、徐州市历年国民经济和社会发展统计公报、徐州市物价局以及生物多样性个人支付意愿问卷调查结果等，得到工程带来的环境经济影响总效益为130 894.11万元。见表1。 3.评价等级划分 根据尾水导流工程的实际情况，参照有关水利工程的研究成果，本文将江苏省南水北调东线尾水导流工程环境经济综合效益评价的语气算子分为4级，分别为高（1级）、较高（2级）、一般（3级）、低（4级）。 4.评价指标分级 为了更好地评价尾水导流工程的环境经济综合效益，结合江苏省南水北调东线尾水导流工程各区域（包括徐州段、宿迁段、淮安段以及江都段）的环境经济效益计算结果，本文确定了江苏省南水北调东线尾水导流工程环境经济综合效益评价指标的分级，见表2。其中工程国民经济评价（X1）、尾水农灌回用效益（X3）、影响生物多样性效益（X6）均定位为四级，取值分别为1，2，3，4。 三、研究结果 （一）特征值的确定 结合尾水导流工程徐州段的实际情况，根据以往进行的工程综合效益评价的分析研究，列出尾水导流工程评价指标和特征值： 1.工程国民经济评价（X1）：国民经济评价可以分为四级，分别为4，3，2，1。从经济角度而言，工程是合理可行的，效益是显著的，取值为3.5。 2.保证输水干线水质效益（X2）：结合徐州段、宿迁段、淮安段以及江都段尾水导流工程保证输水干线水质效益计算结果，将指标标准区间值?分为8 0006 000、6 0004 000、4 0002 000、2 0000四个区间，徐州市尾水导流工程保证输水干线水质效益处于第一个区间。 3.尾水农灌回用效益（X3）：由于目前仅有徐州段存在尾水农灌回用效益，将农灌回用效益分为43、32.5、2.52、21四个区间，通过分析工程验收报告，本工程尾水农灌回用效益取值3.5。 4.尾水工业回用效益（X4）：结合徐州段、宿迁段、淮安段以及江都段尾水导流工程尾水工业回用效益计算结果，将指标标准区间值划分为20 00015 000、15 00010 000、10 0005 000、5 0000四个区间，本工程尾水工业回用效益处于第三个区间。 5.提升景观价值效益（X5）：结合徐州段、宿迁段、淮安段以及江都段尾水导流工程提升景观价值效益计算结果，将指标标准区间值划分为70 00050 000、50 00030 000、30 00015 000、15 0000四个区间，本工程提升景观价值效益处于第二个区间。 6.影响生物多样性效益（X6）：根据徐州段尾水导流工程影响生物多样性情况，取值为3。 因此，可得出徐州段尾水导流工程环境经济综合效益评价指标特征值向量为：X=（3.5 6 777.90 3.5 9 388.26 45 952.50 3）。 （二）指标相对隶属度矩阵的确定 由表2可计算出徐州市尾水导流工程环境经济综合效益的各级指标标准区间矩阵、范围矩阵以及点值矩阵分别为： Ia b= Ic d= Mih= 根据矩阵Ia b、Ic d与M判断样本特征值xi j位于Mi h点的左侧或是右侧，然后计算指标对h级的相对隶属度A（xi j）h。由此可以得到徐州市尾水导流工程对级别h=1，2，3，4的指标相对隶属度矩阵，并进行行向量归一化处理，得到处理后的相对隶属度矩阵： Uj= （三）指标权重确定 在可变模糊评价方法中确定可变模型参数CB中主要可变因子时，本文分别采用二元比较模糊决策分析法以及超标倍数赋权法作为确定的依据。 1.采用二元比较模糊决策分析法确定权重 在本文中，对6项指标依据其各自重要的程度运用比较模糊量化分析法依次进行二元比较，得到标度矩阵E： E= 对比较过后得到的矩阵E进行一致性检验，根据检验的条件，可以知道矩阵E是一致性矩阵，矩阵E各行的和依次为：1.5，5.5，4.5，2.5，0.5，3.5。将最重要的指标“保障输水干线水质效益”作为比较的标准，其他5项指标根据语气算子原则与之进行比较，得到各指标非归一化的权重为： 1=（0.11 0.26 0.22 0.14 0.09 0.18） 2.采用超标倍数赋权法确定权重 在不同模型下，样本各个指标的影响程度各不相同，所以每个指标应该赋予不同的权重。根据徐州市尾水导流工程环境经济综合效益评价指标的影响程度不同，运用超标倍数赋权计算公式，得到归一化的权重为： 2=（0.17 0.21 0.17 0.12 0.17 0.15） （四）可变模糊综合评价 根据可变模糊评价模型求解徐州市尾水导流工程环境经济综合效益的相对隶属度。通过对参数a、p进行不同取值，得到4个评价模型；利用两种不同方法确定的权重对徐州市尾水导流工程进行环境经济综合效益评价，计算不同模型和模型参数下的级别特征值H，评价结果如表3所示。 由此计算出不同权重（1，2）下级别特征值H的平均数分别为H1=1.32、H2=1.61。根据计算得到的结果可以知道，在权重相同、模型不同的情况下，综合相对隶属度的数值排列顺序一样；在权重和模型都不同的情况下，相同级别之间的相对隶属度数值差别较小，处在一定范围之内。 由两种权重情况下的H1、H2可以发现，评价结果均处于第二级。综合两种权重的情况，得到不同模型的级别特征值平均数，从而计算出徐州市尾水导流工程环境经济综合效益的级别特征值H=（H1+H2）/2=1.47，处于级别2，效益较高。该评价结果符合徐州市尾水导流工程运行带来的现实效益状况。 四、研究结论及展望 （一）研究结论 随着生态文明建设在我国得到越来越高的重视，各行各业的环境经济影响分析逐步得到了发展。但对于尾水导流工程环境经济效益的研究是一个薄弱的环节，因此本文对于尾水导流工程的环境经济效益的探讨是一种创新。根据实际调研获取的相关数据，并运用可变模糊评价模型评价尾水导流工程产生的环境经济综合效益，以实现对尾水导流工程环境经济效益的探索和应用。模型参考?守煜等的可变模糊评价模型及同类模型在其他领域的应用，充分结合江苏省南水北调尾水导流工程的特点，使模型更符合江苏省的具体情况。 1.基于可变模糊评价模型的环境经济效益评价科学合理 本文建立的环境经济综合效益评价模型是在分析尾水导流工程环境影响的基础上，从保证输水干线水质、尾水农灌回用、尾水工业回用、提升景观价值以及影响生物多样性等方面评价工程产生的环境经济影响。从研究结果可知，徐州市尾水导流工程环境经济综合效益较高（处