基于優(yōu)化配置的多水源多環(huán)節(jié)綜合水價研究

吳 振，李福林，陳華偉，張 欣，徐丹丹，傅世東

（山東省水利科學研究院、山東省水資源與水環(huán)境重點實驗室，濟南250014）

南水北調工程［1-3］作為我國水資源優(yōu)化配置［4］的戰(zhàn)略性基礎工程，將緩解多個省市嚴重的水資源短缺危機、促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境［5］。南水北調東線第一期工程全線正式通水后，長江水成為山東省受水區(qū)新的外調水源。南水北調工程的長線路、高成本導致外調水水價高于當地水價格，用水戶在市場競爭下幾乎沒有使用高價長江水的積極性。受水區(qū)如何優(yōu)化配置［6-10］包括外調水在內的多種水源［11］，保障用水安全，是亟待解決的重大問題。在南水北調工程水價、區(qū)域水價方面已有較多研究成果。都瑞豐［12］對南水北調中線的工程水價進行了分析；方暉［13］進一步研究了落實南水北調水價政策的國有水利工程成本補償機制；潘莉［14］分析了南水北調水使用量及其對應的成本及構成；何桂蓮［15］提出了南水北調東線一期工程水價成本費用構成及水價定價后的若干建議；唐曉曈［16］提出區(qū)域水價理論，研究了水價的影響因素及水價構成。在南水北調受水區(qū)綜合水價方面，徐鶴［17］對多水源供水的綜合水價影響因素進行了研究；王炎如［18］研究了受水區(qū)水價形成機制；賈屏［19］分析了南水北調工程通水后多水源供水水價變化；高悅等［11］研究了南水北調通水后城市多水源供水水價策略；唐瑜等［20］進行了基于優(yōu)化配置的受水區(qū)水資源價值研究。而針對區(qū)域供水系統(tǒng)，如何基于水量、水質、水價的精細化優(yōu)化配置建立多水源多環(huán)節(jié)供水系統(tǒng)綜合水價模型，尚待深入。

目前，南水北調受水區(qū)之一山東省鄒平市工業(yè)企業(yè)發(fā)展迅速，但水資源嚴重短缺。因此需要將長江水作為常規(guī)水源納入供水系統(tǒng)［21］。依賴配套工程將長江水引入當地調蓄水庫，向用水戶供水，由于其成本高，若以單一水價供水，企業(yè)使用高水價長江水的積極性很低。因此，探討分析鄒平市區(qū)域綜合水價，對逐漸調整用水行為，實現(xiàn)外調水與本地水在供水時同價，提高水資源利用效率和效益具有重要意義。

1 多水源多環(huán)節(jié)供水系統(tǒng)水價成本模型

供水系統(tǒng)是指水源水按需要制成達到一定水質要求的水并經取水、輸水、配水等環(huán)節(jié)送達用戶的一系列工程的生產供應系統(tǒng)。結合現(xiàn)實中大量供水工程案例，供水系統(tǒng)的一般運作環(huán)節(jié)可以概括為：水源-水庫-水廠-用水戶。具體來說就是將原水通過渠道或管線輸送至水庫，再經管線輸送至水廠，經過一系列物理及化學處理，達到國家政策法規(guī)要求的水質標準后，再通過管網輸送至用水戶。本文將供水系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)水價成本分為9類，即原水成本、水資源稅、引水輸送成本、水庫調蓄成本、制水成本、配水成本、污水處理成本、運營管理成本、利潤和稅金。

（1）原水成本。原水成本能真正和完全地反映出水資源的稀缺程度，反映出水資源的供求關系。原水費是指調水企業(yè)為了取得在調水區(qū)的取水權而支付的基本費用，原水費按照“誰受益誰分攤”的原則，根據水源區(qū)的供水價格和各受水區(qū)的購買數量進行確定，不再進行全線分攤。外調水原水價按照各分水口門水價核算，當地原水水費為0萬元。

①當地地下水、地表水原水成本為0 元/m3。

②黃河水原水成本。即為供黃河水口門的價格。對于鄒平市而言，黃河水原水成本就是胡樓引黃閘和張橋引黃閘的出水水價，即0.12 元/m3。

③長江水原水成本。由于外調長江水的水價采用兩部制計價方式，在水費分攤過程中，首先對基本水費部分分攤到工業(yè)各用水戶。長江水原水成本按照南水北調東線一期主體工程運行初期各口門供水價格進行執(zhí)行。對于鄒平市，長江水原水成本就是東平湖以東口門水價。按照國家發(fā)展改革委《關于南水北調東線一期主體工程運行初期供水價格政策的通知》發(fā)改價格［2014］30 號文件，東平湖以東各口門水價為1.65 元/m3，其中：基本水價為0.82 元/m3、計量水價為0.83 元/m3。但由于南水北調長江水實行兩部制水價，基本水費須按基本水價和受水區(qū)承諾用水量在用水前先期繳納，鄒平市承擔濱州市分配的9 850 萬m3長江水基本水費8 077 萬元，實行綜合水價之后由工業(yè)各用水戶共同分攤。

（2）水資源稅。按照黨中央、國務院決策部署，自2017年12月1日起在北京、天津、山西、內蒙古、山東、河南、四川、陜西、寧夏等9個省（自治區(qū)、直轄市）擴大水資源稅改革試點。根據《山東省水資源稅征收管理辦法（試行）》（2017年第6 號）有關規(guī)定，征收水資源稅自2017年12月1日起施行。

①當地地下水、地表水水資源稅價格。根據山東省水資源稅（試點）稅額標準，工業(yè)企業(yè)地表水水源水資源稅為0.40元/m3、超采區(qū)內工業(yè)企業(yè)地下水自備水源管網外水資源稅為3元/m3、超采區(qū)內工業(yè)企業(yè)地下水自備水源管網內水資源稅為4元/m3。

②黃河水水資源稅價格。按照有關規(guī)定和要求，國家、省所公布的黃河水水費價格中不包含水資源稅價格。水資源稅的征收對象為地表水和地下水，黃河水的水資源稅價格按山東省地表水水資源稅征收標準執(zhí)行，即0.40 元/m3。

③長江水水資源稅價格。按照有關規(guī)定和要求，作為重要的業(yè)供水水源進行供水，其水資源稅為0 元/m3。

（3）輸水損失成本。輸水工程的水量損失一般包括滲漏損失和水面蒸發(fā)損失兩部分。主要與輸水流量、輸水時間、輸水長度以及取水線路等有關。對于鄒平市輸水工程的輸水損失計量，主要是根據經驗和實際調研，確定輸水工程的輸水損失。

（4）水庫調蓄成本。水庫調蓄成本由該環(huán)節(jié)投資費用和水庫調蓄損失來決定。其中該環(huán)節(jié)的固定資產折舊費需要在固定資產使用期間逐年從產品銷售收入中提取，以便逐步更新固定資產，維持其生產功能。水庫調蓄損失包括蒸發(fā)損失和滲漏損失。水面蒸發(fā)損失水量為時段平均水面面積與水庫水面蒸發(fā)損失深的乘積（水庫水面蒸發(fā)損失深等于水庫水面蒸發(fā)深與當地降水量的差值）。水庫滲漏損失水量包括壩基、壩體及大壩上各種建筑物的滲漏損失水量。

（5）水廠制水成本。水廠制水總費用是指一定數量的達到供給標準的水產品從生產到輸配這一過程所發(fā)生的費用以及該環(huán)節(jié)的固定資產折舊費（輸水管道工程、凈水工程折舊費）。

（6）配水成本。配水費用指水廠出水表到貿易表之間發(fā)生的各項費用。山東省城市公共供水管網漏損率平均為12.42%。初步核算鄒平市工業(yè)管網漏損在5%左右，隨供水量浮動。

（7）污水處理成本。污水處理費是城市污水集中處理設施按照規(guī)定向排污者提供污水處理的有償服務而收取的費用，以保證污水集中處理設施的正常運行。污水處理費一般是在水費中一同收取。

（8）運營管理成本（C8）。運營管理費用指供水單位為組織和管理供水生產經營所發(fā)生的管理費用。包括日常維修養(yǎng)護費、差旅費、辦公費、觀測費、試驗費、業(yè)務招待費等。

（9）利潤和稅金（C9）。供水的利潤是指供水單位從事正常供水生產經營獲得的合理收益，按凈資產利潤率核定。稅金是指供水單位按國家稅法規(guī)定應該繳納的稅金，一般是按應納稅額乘以稅率計算。

2 基于優(yōu)化配置的綜合水價模型

假設區(qū)域有I種水源，有K種供水方式（工程）納入區(qū)域綜合水價計算。

采用區(qū)域供水費用最低作為經濟目標：

式中：ciklj表示j用戶從k水庫從l水廠取i水源單位取水量所需的成本，元/m3；xiklj表示j用戶從k水庫l水廠取i水源總水量（萬m3）；I、K、L、J分別表示水源總數、水庫總數、水廠總數、用戶總數。

采用區(qū)域缺水量最小作為社會目標：

式中：Dj表示j用戶的需水量。

式中：piklj表示第i種水源在第k種供水方式下經l水廠供給j用水戶的單一水源價格，元/m3；xiklj為第i種水源在第k種供水方式下經l水廠供給j用水戶的供水量，萬m3。

總量控制約束：

式中：Ci表示鄒平市用水總量控制指標中i水源的控制量。

各水庫在各水源指標條件下工業(yè)可供水量約束：

式中：Wi表示k水庫l水廠i水源的可供水量。

用戶需水能力約束：

變量非負約束：

3 多水源綜合水價計算分析

鄒平市2017年工業(yè)用水量共計16 075.99 萬m3，其中用當地地表水、地下水、黃河水分別為146.94、335.51、15 593.54 萬m3。由此可知，黃河水是主要用水水源，取自韓店水庫、臺子水庫、碼頭水庫、淄博新城水庫等調蓄水庫。根據引黃干渠、南水北調配套工程、工業(yè)管線布置規(guī)劃方案，預測2025年全市工業(yè)用水量共17 845.15 萬m3，其中工業(yè)用地表水量、地下水量分別為17 555.57、251.07 萬m3。

針對多水源供水系統(tǒng)，面向工業(yè)進行精細化優(yōu)化配置，通過計算單一水源供水水價，采用綜合水價模型計算鄒平市工業(yè)取用水綜合水價。在各水源控制指標約束下，根據模型計算，現(xiàn)狀年95%保證率時新城水庫供水6 000 萬m3、黃河水供水1 276 萬m3、長江水供水5 219 萬m3、小清河供水3 197 萬m3、地下水供水243 萬m3、明湖水庫供水141 萬m3，綜合水價為3.88元/m3；2025年95%保證率下，新城水庫供水6 000 萬m3、黃河水供水1 263 萬m3、長江水供水3 822 萬m3、小清河供水3 212 萬m3、地下水供水251 萬m3、明湖水庫供水155 萬m3，綜合水價為3.89 元/m3。根據水費支出占工業(yè)產值比重（2.5%）、2017年鄒平市工業(yè)企業(yè)產值（511.78 億元）以及工業(yè)取用新水量（1.61 億m3）來測算，鄒平市工業(yè)可承受水價為7.95 元/m3，因此，從總體企業(yè)發(fā)展情況來看，企業(yè)可以承受（賈屏）區(qū)域綜合水價價格。而長江水、新城水庫水黃河水、地下水、自引黃河水的供水量變化對區(qū)域綜合水價存在一定的影響，因此，選擇這4種水源等作為不確定因素，根據供水順序，依次改變各水源水量來分析現(xiàn)狀年和規(guī)劃年各不確定性因素對區(qū)域綜合水價的影響趨勢還有待深究。

4 結 語

南水北調受水區(qū)外調輸水工程的高水價會給受水區(qū)水資源管理造成影響，因此基于綜合水價模型，制定多水源工業(yè)用水綜合水價十分必要。綜合水價影響因素很多，要在單一水源多個環(huán)節(jié)成本計算基礎上，結合優(yōu)化工程水量配置進行計算。通過發(fā)揮供水系統(tǒng)綜合價格機制和綜合水價長效補償機制，建立非營利性質的水價管理服務平臺，可以提高水資源配置效率，推動區(qū)域水價動態(tài)調整，促進用水公平，實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，改善水環(huán)境，發(fā)揮跨流域調水工程的基礎性、戰(zhàn)略性和公益性作用，保障鄒平市人口、資源、環(huán)境和經濟的協(xié)調發(fā)展，為今后一定時期內水資源開發(fā)利用與管理活動提供主要技術支撐?！?/p>