可持續(xù)發(fā)展環(huán)境約束條件下的水資源最優(yōu)配置及實(shí)證研究

摘要 在相關(guān)理論分析和Weber模型的基礎(chǔ)上，拓展建立了面向水資源可持續(xù)發(fā)展的水資源最優(yōu)配置模型，引入了基于政府管制的影響作用、沿河流域的水用戶的實(shí)際消耗水量、實(shí)際排放水量、河流中可供使用水量及所排放污水水質(zhì)水平等5個變量函數(shù)，通過政府管制下的水質(zhì)和水量的河道內(nèi)流量需求等環(huán)境約束條件，確保水資源利用始終滿足最小基流水量。通過求最優(yōu)解，計算得出在環(huán)境約束下達(dá)到最優(yōu)配置時各個變量函數(shù)與對下游地區(qū)外部性之間的相關(guān)性。接著，本文對陜北黃土高原沿Y河的35家企業(yè)進(jìn)行了實(shí)際調(diào)查，收集了2個年度共8個季度的觀測值，應(yīng)用計量經(jīng)濟(jì)Panel Data模型，對35個節(jié)點(diǎn)、8個季度的共280個數(shù)據(jù)作為混合樣本進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計量分析，驗(yàn)證了相關(guān)結(jié)論。最后，還提出一些制定環(huán)境約束條件以及水用戶間建立水資源環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償金機(jī)制等政策建議。

關(guān)鍵詞 水資源；可持續(xù)發(fā)展；政府管制；平行數(shù)據(jù)模型；外部性

中圖分類號 C939.X22

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1002-2104（2007）03-0134-06

中國多年平均水資源總量居世界第6位，但人均水資源量僅為世界平均的1/4，缺水態(tài)勢日益嚴(yán)峻；與此同時，水污染致使水資源匱乏的形勢更加雪上加霜。因此在水資源管理中，建立一個面向水資源可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)配置機(jī)制的需求日益凸現(xiàn)。但是在國內(nèi)把水使用量和污水排放量緊密結(jié)合在一起的研究并不多見，本文試圖建立滿足可持續(xù)發(fā)展環(huán)境約束條件下的水量和水質(zhì)兩維度的水資源最優(yōu)配置模型，并通過實(shí)證分析，來驗(yàn)證相關(guān)結(jié)論。

1 水資源可持續(xù)發(fā)展

關(guān)于可持續(xù)發(fā)展問題近幾年已經(jīng)成為熱點(diǎn)問題。國內(nèi)外學(xué)者也有大量的研究文獻(xiàn)^[1～5]：Solow認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展是自然資源得到管理以維持未來的生產(chǎn)機(jī)會，Barbier認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展是指自然資本存量不隨時間而下降，Daly指出可持續(xù)發(fā)展是自然資源得以管理以維持資源服務(wù)的可持續(xù)產(chǎn)量，Pearce以經(jīng)濟(jì)學(xué)語言表達(dá)可持續(xù)發(fā)展定義是：“當(dāng)發(fā)展能夠保證當(dāng)代人的福利增加時，也不應(yīng)使后代人的福利減少”，Coomhs認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展提出的政策除了要解決經(jīng)濟(jì)與環(huán)境問題外，還應(yīng)當(dāng)解決社會公平以及道德與文化問題。劉昌明認(rèn)為對于水資源可持續(xù)發(fā)展的需求除了有“量”上的需求外，還有“質(zhì)”方面的內(nèi)容，目前在一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求下的水資源量無法滿足社會生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)需求。吳季松認(rèn)為水環(huán)境狀態(tài)的好壞主要是指江、河、湖、庫等水體根據(jù)功能區(qū)劃分對合理排污有否自凈能力。劉偉和魏杰認(rèn)為水資源可持續(xù)發(fā)展是指在一定的生態(tài)區(qū)域內(nèi)，必須保持一定量的空中水、地表水和地下水，而該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)必須具有涵養(yǎng)這些水源的能力，以保證所有生命依賴的水資源環(huán)境商品和服務(wù)的持續(xù)性和質(zhì)量^[6～8]。

研究水問題必然涉及到一個重要的概念——外部性。按外部性對承受者是有益還是有害的標(biāo)準(zhǔn)劃分，外部性可分為正外部性和負(fù)外部性。負(fù)外部性是指發(fā)出方給承受者帶來的是負(fù)社會成本的經(jīng)濟(jì)活動。Bator指出，水資源污染是一種“有害的”公共物品，這種公共物品具有“不可減少”的性質(zhì)，即某個人增加對物品的消費(fèi)不會減少其他人的有效消費(fèi)^[9]。Head列出了水資源作為公共物品的兩個性質(zhì)：供給的普遍性和消費(fèi)的非排他性^[10]，因?yàn)槿魏蝹€人對公共物品的消費(fèi)不會影響其他人的滿意水平。

由于水資源因自然和人為因素而造成的脆弱性表現(xiàn)在自然屬性與社會屬性兩個方面，因此，減少該區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性要從社會、經(jīng)濟(jì)等多方面入手，本文強(qiáng)調(diào)水資源—生態(tài)環(huán)境—社會經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，一方面強(qiáng)調(diào)提高使用效率，使有限的水資源盡可能多地創(chuàng)造社會財富；另一方面要強(qiáng)調(diào)公平性，即保護(hù)弱勢群體的利益，要兼顧代內(nèi)和代際的公平分配^[11]。因此，當(dāng)有交互影響因子時，研究最優(yōu)配置問題就要在水量水平和水質(zhì)水平兩個層面上，考慮如何限制各用戶子系統(tǒng)利用水資源水平滿足終點(diǎn)約束和河道內(nèi)流量需求的約束。

2 水資源最優(yōu)配置模型

Marian L. Weber于2001年曾經(jīng)模擬沿著一個河流、有一定約束的地表水資源和污染權(quán)的最優(yōu)分配問題^[12]，但其缺陷其一是忽略了淺層地下水資源在最優(yōu)規(guī)劃中的重要作用問題，而事實(shí)上，對于一條河流而言，地表水徑流量和河床附近的淺層地下水資源是一體的，存在此消彼長的關(guān)系；其二是忽略了政府管制在水資源分配中所起到的重要作用，即自始至終通過監(jiān)管來對用水戶的取用水和排放水采取相應(yīng)的限制、從而保證可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境約束。羅慧等人認(rèn)為在轉(zhuǎn)型期的水權(quán)制度創(chuàng)新中遇到的首要問題是創(chuàng)新主體問題，在中國行政手段配置水資源、水權(quán)主體模糊、民間用水組織不發(fā)育的條件下，政府由于既是水公共事務(wù)的提供者，又是水權(quán)權(quán)屬的管理者，所以是最有效的水權(quán)代表。在市場經(jīng)濟(jì)中，面對著多變的經(jīng)濟(jì)形勢的影響，針對人的有限理性，水資源配置以及水權(quán)改革必須在政府主導(dǎo)下進(jìn)行，只有發(fā)揮政府組織的指導(dǎo)作用，才可以在有限理性基礎(chǔ)上達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。因此，本文在Weber等人研究基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，引入政府管制函數(shù)r(i)∈[0，1]，來保障私人轉(zhuǎn)移水不會損傷第三者權(quán)益，并表示對水資源開發(fā)與利用的約束和管制程度。管制從水量和水質(zhì)兩方面來發(fā)揮作用，比如針對水量的管制水平，r(i)表示該點(diǎn)的水量消費(fèi)的控制程度；比如可以反映政府代理人（如環(huán)保部門等）對企業(yè)污水直接排放的約束和監(jiān)管，反映企業(yè)污水直接排放難易程度；r(i)直接會對下游產(chǎn)生負(fù)外部效應(yīng)，比如由于水權(quán)交易改變了原有水文條件；影響了地下水的補(bǔ)給；改變了水生和陸生生物系統(tǒng)，改變了水質(zhì)和水溫；造成居民的集中，加速城市擴(kuò)展；河水礦化和污染；魚產(chǎn)量降低等。r可以表示企業(yè)將其污水直接排放的難易程度，r越小越難排放，r(i)=0表示由于政府代理人（環(huán)保部門等）的約束和管制，企業(yè)不能將其污水直接排放；而r(i)=1表示政府管制沒有產(chǎn)生任何約束力，企業(yè)排污沒有任何阻力存在。同時也引入相應(yīng)的拉格朗日乘子λ3(i)^[13]。

本文按照位于沿河的水用戶離水源地距離的遠(yuǎn)近，把水用戶編號為i=1，…，n，離水源地距離越遠(yuǎn)，其n值越大。假定水量不是隨機(jī)的，v0表示位于水源的水量，v(i)表示在第i個位置可被該點(diǎn)水用戶利用的水量，c(i)表示實(shí)際消耗水量，可被轉(zhuǎn)移交易和實(shí)際消耗的水量分別表示為s(i)和c(i)。則被用戶i所實(shí)際消費(fèi)水量為： 這里Ri是一個外生的回流參數(shù)，表示排污量與實(shí)際用水量的比率。沿著河流任一位置節(jié)點(diǎn)的可供利用水量演變依照一階差分方程為 。

假設(shè)q(i)表示沿著某一河段的水用戶i在取水處的水質(zhì)水平，e(i)表示用戶i實(shí)際排放污水量，r(i)表示政府管制的影響作用。那么用戶i和i+1之間水質(zhì)水平的微分函數(shù)為：

對用戶i而言，在任何取水處的整體水質(zhì)水平是：

同樣假設(shè)在節(jié)點(diǎn)i的水質(zhì)和水量的一個增加能增加河流在節(jié)點(diǎn)i的同化能力，所以 上遞增且嚴(yán)格凹的。

羅慧等人認(rèn)為，水資源分配問題受兩大因素的限制：第一是終點(diǎn)約束，保證某一段河流最下游水用戶所必須被保證的最小水量v和水質(zhì)q，這些約束通過在政府管制與企業(yè)之間的監(jiān)管、契約和談判等來完成。第二是沿河每一個節(jié)點(diǎn)的河道內(nèi)流量需求IFN (Instream Flow Need)約束，即必須沿河保留的水質(zhì)和水量v～和q～，IFN約束可以具體被表述為^[14]：

假設(shè)2：用戶i的利益函數(shù)可以被寫成: 。每個節(jié)點(diǎn)的水用戶的利益依賴于實(shí)際消費(fèi)量、實(shí)際排污量及轉(zhuǎn)移他處的水量和水質(zhì)，低水平的水量和水質(zhì)可能增加轉(zhuǎn)移成本、為滿足IFN約束而不得不增加的社會成本，因此，假設(shè)利益函數(shù)Bi在c、e、v、q、r上遞增且嚴(yán)格凹的。

基于上述假設(shè)，研究如何通過解決控制問題，來最優(yōu)配置水資源問題。假設(shè)沿河水用戶的實(shí)際用水和實(shí)際排放污水導(dǎo)致的總利益為:

公式(11)和公式(12)表明主要變量即拉格朗日乘子μ1和μ2的值及其演化，并決定了水量和排污水的最優(yōu)價格途徑，也即影子價格，指當(dāng)社會經(jīng)濟(jì)處于最優(yōu)狀況時，能夠反映社會勞動消耗、資源稀缺程度和對最終產(chǎn)品供求狀況的價格^[16]。公式(11)的左邊顯示向下游用戶減少一個單位水流量造成的成本，等于分配給用戶i的一個額外單位水的凈邊際利潤時，此時能達(dá)到最優(yōu)。該式的第一項(xiàng)表示消費(fèi)一個額外單位的水量產(chǎn)生的邊際利潤，而第二項(xiàng)表示對用戶i而言由于水量減少而產(chǎn)生的、由于政府管制而發(fā)生的為滿足水質(zhì)約束而增長的成本，第三項(xiàng)表示對用戶i的水量的IFN約束的價值。同樣地，公式(12)表示對下游用戶減少一個單位水質(zhì)的影子成本等于排放的凈邊際利潤時，此時能達(dá)到最優(yōu)。公式(13)和(14)表明拉格朗日乘子μ1和μ2的演化，反映這樣的事實(shí)，上游的投入使用對所有的下游用戶通過狀態(tài)變量v(i)、q(i)和r(i)產(chǎn)生負(fù)外部性。通過提煉這4個方程的數(shù)學(xué)特征，說明沿著河流從上游向下游，由于沿著河流水量及水質(zhì)污染物的累積效應(yīng)，鄰近水用戶之間的外部效應(yīng)是遞增的，越到下游地區(qū)越明顯。進(jìn)一步分析其數(shù)學(xué)特征，可以得到其隱含的假設(shè)，得到：企業(yè)實(shí)際取水量c與負(fù)外部性Δμ顯著正相關(guān)；可供取用的水量v與負(fù)外部性Δμ呈負(fù)相關(guān)；企業(yè)實(shí)際排污水量e與Δμ正相關(guān)；水質(zhì)水平q與負(fù)外部性Δμ呈負(fù)相關(guān)；政府管制的影響作用力與Δμ正相關(guān)。這為本文通過調(diào)查研究的方法進(jìn)行實(shí)證研究提供研究假設(shè)。

3 水資源最優(yōu)配置的實(shí)證分析

3.1 實(shí)證研究數(shù)據(jù)的調(diào)查和收集

本文關(guān)注的中國陜北黃土高原，水資源十分匱乏，人均水資源量為789m3，僅為全國人均量的31%左右；同時隨著陜北黃土高原成為國家級能源密集型化工基地，水質(zhì)也逐漸惡化。實(shí)證調(diào)查就選取了能夠代表陜北黃土高原特色背景、具有能源重化工背景的Y河(因保密原因，Y河匿名)，調(diào)查對象就是沿河流域的相關(guān)企業(yè)，這些企業(yè)直接利用Y河的水資源進(jìn)行生產(chǎn)活動同時對Y河水質(zhì)和水量產(chǎn)生直接和互動的影響。根據(jù)本文實(shí)證研究的整體思路，整體選用實(shí)地調(diào)查、專家訪談和資料搜集相結(jié)合的方式進(jìn)行。在實(shí)地調(diào)查中，先進(jìn)行了試調(diào)查(Pilot Survey)，獲得最終的實(shí)地調(diào)查提綱，為正式調(diào)查及調(diào)查過程中的質(zhì)量控制提供了可靠的依據(jù)。在正式調(diào)查中，質(zhì)量控制是關(guān)鍵，采用及時審核、復(fù)訪等方法來確保真實(shí)性和可靠性，對于存在問題的，基本上都進(jìn)行了補(bǔ)充或者重新調(diào)查，從調(diào)查的過程控制、有效性判斷和分析結(jié)果來看，數(shù)據(jù)質(zhì)量基本得到保證。

由于這些實(shí)地調(diào)查基本上屬于封閉或者半封閉式，要想了解更加深入的信息和資料，就必須進(jìn)行進(jìn)一步的專家訪談和資料搜集。通過向統(tǒng)計、水利、環(huán)保及氣象等相關(guān)部門搜集資料，獲得以下統(tǒng)計數(shù)據(jù)：Y河源頭、所選區(qū)域河流和下游的水量和水質(zhì)；各個調(diào)查樣本企業(yè)和源頭點(diǎn)之間的距離(精確到m)，以便確定上、中、下游的不同位置；各個調(diào)查樣本企業(yè)取水橫截面的河流水量和水質(zhì)監(jiān)測值；沿Y河流域的統(tǒng)計區(qū)間降雨狀況等等。還通過向16位專家訪談獲得其評價的政府管制的影響評價值。

調(diào)查的內(nèi)容緊緊圍繞上述模型所隱含的假設(shè)，主要調(diào)查和了解沿著Y河的被調(diào)查企業(yè)基本信息，企業(yè)用水現(xiàn)狀，主要包括企業(yè)目前用水得到保障的情況、目前用水的水質(zhì)情況調(diào)查、企業(yè)2002-2003年每個季度的實(shí)際用水量、相應(yīng)時期的實(shí)際污水排放量、企業(yè)是否愿意承擔(dān)治理污水的費(fèi)用以及目前的治污成本、企業(yè)被規(guī)定的用水定額等相關(guān)情況。其中關(guān)于水質(zhì)水平，本文根據(jù)2002年6月1日正式頒布實(shí)施的地表水環(huán)境質(zhì)量的24個基本項(xiàng)目指標(biāo)，也根據(jù)專家推薦和所搜集的數(shù)據(jù)，在確定水質(zhì)的指標(biāo)上，主要選取了4類指標(biāo): 溶解氧DO， 生化耗氧量BOD， 氨氮NH3-N， 化學(xué)耗氧量COD。

對Y河流域符合研究對象假設(shè)的紅石峽至河口的河段進(jìn)行分析，在這一河段分布著依賴Y河河水進(jìn)行生產(chǎn)生活、沒有旁支水系的大小企業(yè)50余家，經(jīng)過初步篩選(建廠時間短于兩年的除外)，主要選取其中40個沿Y河的紅石峽至河口段沿岸企業(yè)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)查。此次調(diào)查于2004年8月－12月進(jìn)行，為期四個月，參加調(diào)查的人員主要包括西安交通大學(xué)管理學(xué)院博士生、榆林市氣象局和榆林市水利局有關(guān)同志，主要采用一對一的調(diào)查和訪談，將其分發(fā)給各個企業(yè)，共分發(fā)40份問卷，回收38份，經(jīng)過初步統(tǒng)計分析得到有效問卷35份，滿足大樣本數(shù)量的需求。詳細(xì)收集了兩個年度的各季度的觀測值，這樣35個節(jié)點(diǎn)、8個季度的共280個數(shù)據(jù)作為混合樣本(Pooled sample)，采用計量經(jīng)濟(jì)分析軟件—Eviews軟件。根據(jù)本研究特點(diǎn)，能夠很好分析這種不同截面、不同時間序列的關(guān)系，最有效的解決方法之一就是平行數(shù)據(jù)模型(Panel Data)，又稱時序與截面混合數(shù)據(jù)(pooled time series and cross-section data)模型，是能夠同時反映研究對象在時間和截面單元兩個方向上的變化規(guī)律及不同時間、不同單元特征的計量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型。這樣就比只利用截面數(shù)據(jù)或只利用時間序列數(shù)據(jù)模型具有不可比擬的優(yōu)勢，從而有效彌補(bǔ)了總樣本數(shù)量上的不足^[17]。

通過對企業(yè)的實(shí)際調(diào)查獲得了企業(yè)的實(shí)際用水量c(i)，企業(yè)的實(shí)際排水量e(i)，而v(i)就是Y河地表徑流的流量大小，q(i)是取水點(diǎn)的水質(zhì)水平，但在調(diào)查分析過程中，為簡化起見，等同于企業(yè)的排水點(diǎn)的水質(zhì)水平。在確定水質(zhì)的指標(biāo)上，主要選取了四類指標(biāo): 溶解氧DO，生化耗氧量BOD， 氨氮NH3-N，化學(xué)耗氧量COD。但在實(shí)際的問卷中， 氨氮這項(xiàng)指標(biāo)的填寫相對比較完整，因此本文水質(zhì)指標(biāo)主要用氨氮的值。r(i)的值主要用了16位訪談專家所給出的政府管制影響值，采取不同權(quán)重加權(quán)的方法，得到對應(yīng)的值。Δμ2(i)的表征值本文采用了該企業(yè)的治污成本費(fèi)用與該企業(yè)的固定資產(chǎn)的比值，以反映不同規(guī)模的企業(yè)消除其排污所造成負(fù)外部性影響的大小。

3．2 對數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)計量分析

本文具體采用了panel data模型中固定效應(yīng)(fixed effect)模型，為了控制橫截面樣本中變量的相關(guān)性和時間序列樣本中的自相關(guān)性，本文采取了SUR的加權(quán)估計方法。SUR代表同時對截面單元異方差性和同期相關(guān)性進(jìn)行修正的GLS(廣義最小二乘法)估計^[18]。回歸的結(jié)果見表1。企業(yè)實(shí)際取水量c的系數(shù)為1．376 2，符號為正，與排污權(quán)或者水質(zhì)水平相關(guān)的外部性Δμ正相關(guān)，系數(shù)是顯著的，T-檢驗(yàn)為23．034 7，P值為0．000 0(如果小于0．05，那么說明就是通過檢驗(yàn))，通過檢驗(yàn)；Y河流域可供取用的水量的系數(shù)為-0．375 1，符號為負(fù)，T-檢驗(yàn)為-42．001 4，P值為0．000 0，說明可供取用的水量v與水質(zhì)水平造成的負(fù)外部性Δμ呈負(fù)相關(guān)；企業(yè)實(shí)際排污水量e的系數(shù)為0．448 1，符號為正，與Δμ正相關(guān)，T-檢驗(yàn)為8．149 7，P值為0．000 0，通過檢驗(yàn)；水質(zhì)水平q的系數(shù)為-0．003 5，符號為負(fù)，說明排污影響的水質(zhì)水平q與造成的負(fù)外部性Δμ呈負(fù)相關(guān)，T-檢驗(yàn)為-0．334 01，P值為0．738 7，沒有通過檢驗(yàn)；政府管制的影響作用系數(shù)為0．474 4，符號為正，T-檢驗(yàn)為36．565 8，P值為0．000，說明政府管制影響力與Δμ正相關(guān)。表1 Panel data 回歸結(jié)果

表2表示截距項(xiàng)隨著i的增加，不斷增加，說明沿著河流從上游向下游，由于沿著河流的水量以及水質(zhì)污染物的累積效應(yīng)，鄰近水用戶之間的外部效應(yīng)隨著i增加而增加，越到下游地區(qū)越明顯。表2 各節(jié)點(diǎn)用戶的截距

通過panel data模型中固定效應(yīng)模型分析，說明由于沿河流用水企業(yè)排污造成水質(zhì)變化而對下游產(chǎn)生的負(fù)外部性，除了水質(zhì)水平變量外，其余均與本文構(gòu)建環(huán)境約束條件下水資源交易模型中的自變元顯著相關(guān)，水質(zhì)水平q上沒有通過檢驗(yàn)，說明本次調(diào)查所收集取水點(diǎn)的q值，與模型中所需排水點(diǎn)水質(zhì)水平q是有差異的，如果能夠分清和獲得同一節(jié)點(diǎn)的不同意義上水質(zhì)水平q的值，結(jié)果應(yīng)該相對比較理想。實(shí)證分析結(jié)果與模型分析結(jié)論基本一致。

4 結(jié)論及建議

本文在相關(guān)理論分析的基礎(chǔ)上，建立了滿足可持續(xù)發(fā)展環(huán)境約束條件的水資源最優(yōu)配置模型，計算出在滿足可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境約束條件下、達(dá)到最優(yōu)時，得到?jīng)Q定水量權(quán)和污染權(quán)的最優(yōu)價格途徑，以及在此環(huán)境約束下、達(dá)到最優(yōu)時，向下游用戶減少一個單位水流量和對下游用戶減少一個單位水質(zhì)水平造成的社會成本，基于理論分析，尋找其數(shù)學(xué)特征，得到隱含假設(shè)。接著選取了陜北黃土高原的Y河為研究背景，通過實(shí)際調(diào)查獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過Panel Data平行數(shù)據(jù)模型的固定效應(yīng)的變截距模型進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)計量分析，驗(yàn)證了假設(shè)，得出相關(guān)結(jié)論：證明了水量消費(fèi)量、排放量與外部性Δμ呈正相關(guān)，而與河流域可供取用的水量、水質(zhì)水平以及政府管制的作用大小與外部性Δμ呈負(fù)相關(guān)。這個研究結(jié)果對于解決中國實(shí)際水資源最優(yōu)配置以及減少負(fù)外部性問題，具有重要的啟示意義。

長期以來，中國關(guān)于水資源環(huán)境保護(hù)的政策之所以難以落實(shí)，主要在于各地不能正確理解水作為稀缺自然資本的市場價值，更難以通過水權(quán)交易市場來有效配置資源。為實(shí)現(xiàn)有效的、面向可持續(xù)發(fā)展的水資源管理，本文通過分析說明制定面向可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境約束條件十分重要，在制定可操作的標(biāo)準(zhǔn)時，有三種建議做法可供選擇：① 政府有關(guān)部門根據(jù)河流性質(zhì)及用途，制定每一段河段的最小生態(tài)用水量需求，以此作為水資源最優(yōu)配置的限制。此種做法的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，能夠確保既定標(biāo)準(zhǔn)不被破壞，但可能會由于有關(guān)部門缺乏充分信息而無法把握尺度，且很難根據(jù)需求變動而實(shí)時調(diào)整，往往最小生態(tài)用水量很難達(dá)到最優(yōu)；② 將最小生態(tài)用水量水資源賦予特定管理單位，允許其參與到水資源交易市場當(dāng)中，如政府“環(huán)保團(tuán)體”或者其他非營利組織。然而無論將該水資源賦予誰，都存在許多問題并會影響效率，若賦予政府可能會出現(xiàn)利益團(tuán)體逐利現(xiàn)象或者代理人尋租行為；③ 借鑒國外做法，可建立作為水資源交易平臺的水銀行，承擔(dān)保護(hù)最小生態(tài)用水量的責(zé)任，每年年末水銀行根據(jù)來年的估計水量以及最小生態(tài)用水量需求程度，制定出相應(yīng)的水價，從而保障最小生態(tài)用水量需求。由于水資源的補(bǔ)源往往是不規(guī)律的，隨著供水需求的增加和一些不確定因素(干旱和洪澇)，水價值突變（水體受污染等），市場的風(fēng)險比較大，因此，政府環(huán)保部門在確定滿足可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境約束條件時也需要及時調(diào)整。

通過上文分析可知，由于沿著河流從上游向下游的水量以及水質(zhì)污染物的累積效應(yīng)，鄰近水用戶之間的負(fù)外部性是遞增的，越到下游地區(qū)越明顯，上游的投入使用對所有的下游用戶通過以下狀態(tài)變量產(chǎn)生負(fù)外部性。這就說明改善源頭區(qū)和上游區(qū)的水生態(tài)環(huán)境成了水資源可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要的問題，而在中國，源頭區(qū)和上游區(qū)又恰恰是貧困落后的地區(qū)，相應(yīng)地缺少資金進(jìn)行水環(huán)境的治理和改善，位于中、下游的東部地區(qū)深受斷流和污染之害而經(jīng)濟(jì)又相對發(fā)達(dá)，他們也是愿意為優(yōu)良的水資源支付更高費(fèi)用。目前，傳統(tǒng)的以行政命令方式為主的水資源配置機(jī)制功效越來越有限，建議政府建立一種機(jī)制來鼓勵組織和個人參與水環(huán)境建設(shè)，特別是地方政府之間，位于源頭、上游地區(qū)的水環(huán)境保護(hù)和改善和位于下、中游地區(qū)的用水之間建立水資源環(huán)境生態(tài)相互補(bǔ)償金機(jī)制，比如通過財政補(bǔ)償體系和財政轉(zhuǎn)移支付體系的模式進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目的。

（編輯：王興杰）

參考文獻(xiàn)(References)

[1]Solow R. On the Intergenerational Allocation of Natural Resources[J]. Scandanavian Journal Of Economics，1986， (88): 141～149.

[2]Barbie E B，Markandya A. The Conditions for Achieving Environmentally Sustainable Development[J]. European Economic Review，1990， (34) : 659～669.

[3]Daly H E. The Economics of The Steady State[J]. American Economic Review，1974， (64): 15～21.

[4]Pearce D.W.，Atkinson G.D.. Capital Theory and the Measurement of Sustainable Development:an indicator of weak sustainability[J]. Ecological Economy，1993，(8): 8～103.

[5]Coomhs H.C.The Return to Scarcity: Strategies for an Economic Future[M]. Cambridge: Cambridge University Press，1990:3～100.

[6]劉昌明. 二十一世紀(jì)中國水資源若干問題的討論[J].水利水電技術(shù)，2002，(1):15～19.[Liu Changming. Discussions on Several Water Resources in China in 21 Century[J]. Water Resources and Hydropower Engineering， 2002，(1):15～19.]

[7]吳季松.水資源及其管理的研究與應(yīng)用——以水資源的可持續(xù)利用保障可持續(xù)發(fā)展[M].北京：中國水利水電出版社，2000:17.[Wu Jisong. Study and Application of Water Resources and Their Managementtake sustainable using of water resources to guarantee sustainable development[M]. Beijing: China Water Resources and Hydropower Engineering Press，2000:17.]

[8]劉偉，魏杰.發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：中國發(fā)展出版社，2002: 124.[Liuwei， Weijie. Development Economics[M].Beijing: China Development Press， 2002: 124.]

[9]F M. Bator.The Anatomy of Market Failure[J]. Quarterly Journal of Economics， LXX，1958，(8): 350～379.

[10]Head. Public Goods and Public Policy[J]. Public Finance，X，1962，(3):197～219.

[11]Luo Hui，Wan Difang， Liu Anlin. Dynamic Programming of Sustainable Development of the Ecoenvironmental Resources on the Shaanbei Loess Plateau[R]. Proceedings of 2003 International Conference on Management Science Engineering，2003: 459～464.

[12]Marian L Weber. Markets for Water Rights under Environmental Constraints[J].Journal of Environmental Economics and Management， 2001， (42): 53～64.

[13]羅慧，王梅華，杜繼穩(wěn).水資源可持續(xù)發(fā)展中政府管制作用[J].水土保持通報，2005， 25(5):94～99.[Luohui， Wang Meihua， Dujiwen. The Functions of Government Regulation in Sustainable Development of Water Resources[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation， 2005， 25(5):94～99.]

[14]羅慧，李良序，劉國斌等.水權(quán)準(zhǔn)市場交易模型及市場均衡分析[J].水利學(xué)報， 2006，37（4）:412～419.[Luohui， Li Liangxu， Liu Guobin et al. Study of Quasimarket Design and Its Market Equilibrium of Tradable Water Rights[J]. Shuili Xuebao， 2006，37（4）:412～419.]

[15]D Leonard， N V Long. Optimal Control Theory and Static Optimization in Economics[M]. Cambridge，MA: Cambridge University Press，1992: 187～259.

[16]馮尚友.水資源持續(xù)利用與管理導(dǎo)論[M].北京:科學(xué)出版社，2002: 160.[Feng Shangyou. Introduction of Sustainable Usage of Water Resources[M].Beijing: Science Press， 2002: 160.]

[17]Balestra P， M Nerlove. Pooling CrossSection and TimeSeries Data in the Estimation of a Dynamic Economic Model: The Demand for Natural Gas[J]. Econometric， 1966，(34): 585～612.

[18]易丹輝.數(shù)據(jù)分析與Eviews應(yīng)用[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2002:201～214.[Yi Danhui. Data Anaysis and Application of Eviews[M]. Beijing: China Statistic Press， 2002:201～214.]

Optimal Allocation Model and Its Empirical Research of Water

Resources under Environmental and Sustainable Constraints

LUO Hui WAN Difang2 DAI Jianhua3 LIU Guobin4 WANG Huimin5

(1.Shaanxi Provincial Meteorological Bureau， Xi'an Shaanxi 710015，China；2.Management School，Xi'an Jiaotong

University，Xi'an Shaanxi 710049，China； 3.Shanghai Meteorological Centre， Shanghai 200000，China;4.Institute of Sail and

Water Conservation. Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources， Yangling Shaanxi，712100，China;

5.Appraisal Center for Environment and Engineering， State Environment Protection Administration，Beijing 100012，China)

Abstract Based on analyses of related theories and Weber's model， this paper expands and constitutes an optimal allocation model about water flow and water pollution along a river aiming at sustainable development of water resources. There are five variables， such as the influence factors of government regulation， the flow of water consumed， the flow of water available， the level of water quality and the amount of discharged polluted water and so on. Through the government regulation and supervision， the Instream Flow Need (IFN) of water quality and quantity are guaranteed. It calculates the relativity of all variables and the externalities of downstream users at the optimum solution. Then， it has an empirical research by collecting data of 35 enterprises along Y River on the Shaanbei Loess Plateau. Several methods are applied such as spot field investigation of actual consumption， questionnaires， social investigation of specialists， as well as collecting other data. One of the econometrical methods -panel data model is applied to analyze the pooled sample which including 280 specimen of all these data as well as testifying theoretic results. Some suggestions are put forward，including how to frame sustainable constraints， to compensate water ecosystem services in market between upstream and downstream water consumer and so on.

Key words water resources; sustainable development; government regulation; panel data model; externalities

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”