基于Vague集的水電開發生態補償標準研究
——以白鶴灘水電站為例

彭 敏，張 陵 蕾，李 永

(四川大學 水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室，四川 成都 610065)

生態補償是目前國際公認的解決水電工程開發帶來的環境外部性問題的有效手段之一。如何量化生態補償標準，已成為學者研究的熱點問題[1]。補償標準的測算是生態補償研究從理論走向實踐的關鍵，合理的生態補償額度決定了生態補償能否有效實施[2]。目前，水電開發生態補償標準測算的主要方法有機會成本法、費用分析法和生態價值法。已有學者對影響補償主體的補償能力及意愿因素進行了研究，并應用于補償標準測算中，如程麗丹[1]通過問卷調查的方式研究了三峽庫區重慶段的補償額度；鞏芳[3]通過簡化的Pearl生長模型計算內蒙古發展階段系數表征補償能力及意愿，測算出內蒙古草原的生態補償標準；柳荻[4]通過條件價值評估法測算出基于農戶受償意愿的地下水超采區休耕補償標準，陳龍山[5]通過問卷調查研究了旅游生態補償中的游客支付意愿及補償額度。這些方法中，Pearl生長模型僅考慮單個影響因子而缺乏對影響補償能力及意愿因素的全面考慮；條件價值評估法利用問卷調查方式得到補償主體的支付意愿從而測算補償標準，但是該方法忽略了約束補償能力及補償標準的因素中存在大量模糊概念，如對經濟發展程度、補償主體生態認知高低、對生態補償以及環境重要性了解程度的界定等。

Vague集可以較好地表達出各類事件的模糊性本質，并在許多領域得到了廣泛應用，例如醫療診斷[6]和決策分析[7]等。在水利方面，李永等[8]采用Vague集的相似度量，構建了四川秦巴山區河流生態補償標準；劉明洋[9]利用改進的Vague集評估了產卵場微生境相似度的修復效果。本文主要利用Vague集的相似度量提出評價約束補嘗主體、補償能力及意愿發展狀態的方法，以白鶴灘水電站為例進行生態補償標準的量化研究。

1 研究區域與方法

1.1 研究區域概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，以發電為主，兼顧防洪。水庫控制流域面積43.03萬 km2，占金沙江流域面積的91%，水庫總庫容206.27 億m3，防洪庫容 75.00億m3，水庫具有年調節性能。總裝機容量1 600萬kW，是西電東送的骨干電源點之一[10]。

1.2 補償標準量化模型

水電開發生態補償標準構建思路為:① 評價約束補償能力及意愿的補償主體發展狀態，得到補償主體綜合發展指數Q，從而確定生態補償系數S；② 量化水電開發外部性價值，并將其總和作為補償基數W；③ 通過生態補償系數修正補償基數，得到水電開發生態補償標準。

考慮水電開發補償主體補償能力及意愿的補償標準量化模型[3]為

Z=[WS,W]

(1)

1.3 生態補償系數

一般而言, 當社會發展程度較低時，人們對生態環境的價值認知較低,相應的補償能力和意愿也較低，當社會發展到一定程度，人們對生態環境的需求增加，其補償能力和意愿也會相應提高。因此，采用補償主體綜合發展狀態來度量補償能力及意愿，并將補償主體綜合發展指數作為生態補償系數[3]，則水電開發生態補償系數為

S=Q

(2)

1.3.1Vague集及相似度量公式

設論域X={x1,x2,…,xn}，X上一個 Vague 集A由真隸屬函數tA和假隸屬函數fA所描述，tA:X→[0,1],fA:X→[0,1]，且tA(xi)+fA(xi)≤1。xi在A中的 Vague 值為[tA(xi),1-fA(xi)]，記為vA(xi)[11]。

設A和B為論域X上的兩個Vague集，A和B相似度量公式[12]為

(3)

1.3.2補償主體發展狀態的度量

假設水電開發生態補償過程中，某補償主體或受益方的綜合發展指數由K個維度組成，各維度指數用ej來表示，其中j=1,2,…,k;k≥1。各維度指數ej的向量為ej=(ej1,ej2，…,ejn)，j=1,2，…，n，則ej的Vague集表示為

νj={(ej1,[tj1,1-fj1]),…,(ejn,[tjn,1-fjn])}

(4)

壓力指標的極限狀態和支撐指標的理想狀態的Vague 集表示為

(5)

定義各評價維度中每一個指標與其理想狀態或極限狀態的Vague集相似度為各維度發展狀態指數，用Pj(ej)來表示，計算公式為

(6)

式中，Tj(eji)為各評價指標與其理想狀態或極限狀態的Vague集相似度，用公式(1)計算；βi為第i個評價指標eji在評價維度j中重要性權重。

補償主體綜合發展指數Q取各維度發展指數的平均值與最小值，計算公式為

(7)

1.4 補償基數量化方法

水電開發對社會經濟環境和自然生態環境具有較大的外部性影響，本文主要通過機會成本法和生態價值服務法，計算水電開發產生的外部性價值，并將其總和設為生態補償基數。

(8)

式中，W為水電開發生態補償基數，SJ為水電開發產生的各方面外部性指標價值。

通過分析各外部性指標的特性，具體評價指標量化方法如表1所示。

2 應用與分析

2.1 研究思路

水電開發生態補償標準研究思路首先分析約束補償主體的補償能力和補償意愿的因素，篩選可以表征這些影響因素的指標以及確定評價指標的臨界區間，從而建立補償主體發展狀態的評價體系；然后為各指標的賦權，確定各指標取值和隸屬度函數，計算各指標Vague值，可得到補償主體綜合發展指數，即水電開發生態補償系數，通過生態補償系數修正補償基數最后可得考慮補償主體補償能力和意愿的水電開發生態補償標準區間(見圖1)。

本次研究以白鶴灘水電站的主要受益方四川省涼山州的發展狀態來評價補償主體的補償能力及意愿。

表1 外部性指標量化方法

圖1 水電開發生態補償標準研究思路

2.2 白鶴灘水電站生態補償系數

2.2.1涼山州發展狀態評價體系構建

評價涼山州發展狀態的指標多且雜，為減少數據的冗余并全面表征補償主體的發展狀態，評價體系應基于各指標間的相互獨立性、代表性、系統性以及便于獲取的原則而建立。

通過專家訪談及文獻分析[13-15]，考慮白鶴灘水電站特性，本文主要從社會經濟、資源、生態、環境、防洪、精神文化6個維度評價涼山州發展狀態，每個維度由壓力(P)與支撐(S)兩大類屬性的指標組成。

除物價指數取該指標已定義的合理區間2%～3%外，其余支撐類指標下限取該指標2016～2017年全國水平值，上限取2016～2017年全國大中小城市該指標的極值，壓力類指標相反。具體設計見表2。

表2 城市發展狀態評價體系

2.2.2評價指標權重

設各評價維度組成的指標的權重值為ωj，本文采用層次分析法與Delphi法進行賦權，結果見表3。

表3 涼山州發展狀態評價指標權重

2.2.3評價指標取值

2016～2017年涼山州發展狀態評價指標取值見表4。

學生在學校期間就要受到老師的關懷與呵護，教師也應該盡到“學校家長”的職責，為學生的身心發展保駕護航。教師和學生建立和睦、友好的師生關系，不僅能促進學生成績的提升，還能優化學生心理狀態。激勵教育的使用，打破了教師和學生之間的隔閡，教師在對學生的激勵中能感受學生對學習的熱情，學生可以釋放自己的潛能，讓自己的能力得到充分發揮。

表4 2016～2017年涼山州發展狀態指標取值

注：主要數據來源為2016,2017年涼山州、寧南縣、會東縣、巧家縣統計年鑒、國民經濟與社會發展規劃、水資源公報等。

2.2.4評價指標Vague集隸屬函數

分析各發展狀態指標的特性和臨界區間，構建各評價指標的隸屬函數。

以支撐類指標“人均萬元GDP”為例，其隸屬函數為

以壓力類指標“人均生活用水量”為例，其隸屬函數為

2.2.5評價指標Vague值

在Vague集中，補償主體發展狀態評價中各指標的極限狀態或理想狀態Vague值均為[1,1]，根據表4各指標取值及其相應隸屬函數可以計算出相應的Vague值，結果見表5。

表5 2016～2017年涼山州發展狀態指標Vague值

2.2.6白鶴灘水電站生態補償系數

根據表5，由式(1),(7),(8)可得到白鶴灘水電站生態補償系數，結果見表6。

表6 白鶴灘工程生態補償系數計算結果

2.3 生態補償基數計算

2.3.1數據說明

白鶴灘水電站開發產生的外部性價值計算的具體數據見表7。

2.3.2計算結果

根據表1的量化方法，白鶴灘水電站開發引起的外部性價值見表8。

2.4 白鶴灘水電站生態補償標準

白鶴灘水電站移民和生態所受負外部性價值為4.91億元，中下游及用電區政府所受正外部性價值為144.78億元，凈效益為139.87億元，即白鶴灘水電站生態補償基數為139.87億元，補償系數為0.363，根據式(1)計算得到白鶴灘水電站的生態補償標準臨界值為[50.77，139.87]億元。

表7 白鶴灘水電站部性價值計算數據說明

注：人均收入、移民方案等來自于《金沙江白鶴灘水電站移民安置規劃報告》，水庫水質來自《白鶴灘水電站水環境影響評價報告》，其余數據來自相關學術研究。

表8 白鶴灘水電站外部性價值量化

3 討論與結論

(1)白鶴灘水電站移民和生態所受負外部性價值為4.91億元/a，正外部性價值為144.78億元/a，總的說來，該項目對流域生態和社會發展具有巨大的正外部性。按四川省水電標桿上網電價0.39元/(kW·h)計算，白鶴灘水電站外部性價值占發電效益的57.4%，因此有必要建立白鶴灘水電站生態補償機制，而確定科學合理的補償標準更是其核心步驟。

(2)鞏芳[3]采用Pearl生長模型計算的涼山州2016年發展階段系數為0.304，與本文生態補償系數0.363近似，然而Pearl生長模型僅能考慮影響補償主體補償能力及意愿的單個要素，不能全面系統地對補償主體發展狀態進行評估。條件價值評估法是評價補償主體補償能力及意愿的普遍方法，但是對于如白鶴灘這類大型水電工程而言，該方法工作量較大，且評階涉及人群通常為受教育程度較低的農民，增加了調查結果的不確定性。

(3)由于生態補償標準的量化涉及自然、社會經濟等多個方面，因此補償標準并不是固定不變的。以白鶴灘水電站為例，當其調度和發電規劃改變時，其外部性價值即補償基數將發生改變；當水電開發受益方的國民發展和社會經濟發展到新的水平時，發展指數將會變大，人們的補償能力和意愿也會同步提高，補償標準增加。

(4)水電開發涉及的利益相關者多且復雜，并且各個利益相關者經濟發展水平不同，其補償能力和意愿也有所不同，因此后續研究中可以考慮依據受水電開發影響重要程度及發展狀況分等級設計補償標準。

(5)本文利用Vague集相似度量方法提出評價約束補償能力與意愿的發展狀態的方法，計算得到了水電開發生態補償系數，并考慮了補償主體發展狀態評價中存在的模糊性，為量化補償主體補償能力及意愿提供新思路。如何更加客觀系統地估算水電開發影響的外部性價值以及科學評判約束補償主體補償能力及意愿的指標，在今后的研究中仍需進一步討論。