一种流域跨界区水质水量生态补偿核算方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种基于跨界污染物通量核查技术体系和跨界污染因子的最优生态补 偿标准，采用治理成本法进行污染损失评估，进行跨界流域水质水量生态补偿核算的方法。 该方法特别适用于较大流域跨界水污染生态补偿金额的核算。
【背景技术】
[0002] 由于我国环境管理体制和运行机制尚未健全，我国流域跨界水污染纠纷一直未得 到妥善解决。鉴于我国特别是沿海地区经济发展迅速，河网水系发达，流域跨界区污染因子 来源复杂，敏感性生态影响因子多样，如太湖流域跨界区内设有多个集中式生活饮用水地 表水源地和生态保护区，如何规避跨界流域的水环境风险是保障经济协调发展和人民生产 生活的关键性问题。由于行政管理部门忽视流域内各区域自然水文条件的差异性，导致跨 界区域生态功能区划不合理，同时上下游行政管理单元执行的水环境质量标准和水污染排 放标准可能存在不统一的现象，且环境信息沟通渠道不畅通，水系左右岸对跨界区的水资 源利用竞争激烈，导致各地利益分配不均，跨区域水污染突发事件发生率呈现逐年上升的 趋势，牵涉的利益相关方广泛，存在地方保护主义和消极抵制，因此此类事件的协调和解决 成为当前水环境管理的难点。
[0003] "十一五"以来，生态补偿得到了全社会的高度关注，部分省份已经试点建立流域 生态补偿机制，如江苏省太湖流域、河北省子牙河流域、辽宁省辽河流域、河南省沙颍河流 域等。目前主要采用监测断面水质超标倍数或断面污染物排放通量两种形式，综合考虑污 染物平均处理成本、平均排放损失成本，结合流域的经济发展水平及财政能力，来确定生态 补偿金额。然而在实际操作中，补偿标准缺少科学的技术方法支撑，往往由领导经过部门讨 论后直接确定，不是上下游政府经过反复商议后形成的协议补偿；补偿方式存在不合理性， 只从流域行政断面水质目标考核出发，而未考虑丰、枯水期的不同影响。从考核指标来看， 一些流域主要考虑化学需氧量，对氨氮、总磷以及特征性污染物尚未有考虑，这与流域污染 的实际情况有所不符。从考核范围来看，目前流域断面水质目标考核的范围主要针对干流 和一级支流，小支流没有纳入考核范围，这可能造成考核结果存在一定的误差。
[0004] 本发明将各污染指标因子均纳入核算范围，在计算流域跨界区域污染物通量时运 用实时校核技术反映丰、枯水期的差异，全面考虑流域内典型河道，并从削减排污量和污染 治理成本的角度综合利用既有标准、多方协商、生态补偿成本函数等方法来量化生态补偿 标准，提出一种合理的跨界生态补偿核算技术方案，能够体现对各地方利益差异性的高度 重视和积极统筹兼顾，为跨区域水污染治理达到预期效果提供了政策支撑和技术保障，具 有重要的现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明构建一种流域跨界区生态补偿机制的核算技术体系，根据跨界断面污染物 的通量，基于污染治理成本开展跨界污染损失评估和生态补偿金额的确定。
[0006] 本发明的技术方案如下。
[0007] 1、计算流域内断面的污染物通量。作为生态补偿机制建立的基础，根据污染物通 量计算原理，建立跨界断面污染物通量计算模型，并利用实测资料对模型的计算结果进行 校正；根据流域已建立的跨界污染物通量监测站，基于模型及实测资料，采用实时校核技 术，建立跨界断面的污染物通量计算体系。
[0008] 进一步地，根据区域内设置监测断面的河道，模型计算结果与实测结果计算出监 测周期内区域通量实时校核系数ai，其中校核系数计算公式如下。
[0009] a =E^.QJE iQis〇
[0010] a i一C icQic/ (CisQis)
[0011] 其中，a为跨界区域通量校核系数，n为跨界区域内具有通量监测站点的断面数 量，a ,为跨界区域内监测断面i的通量校核系数；C ic;为i断面水质计算浓度，Q ic;为i断面 计算流量；Cis为i断面水质实测浓度，Q ic;为i断面实测流量。
[0012] 跨界断面污染通量计算公式。
[0013] ff = E iCjQiai〇
[0014] 其中，W为跨界断面污染物通量；i为计算天数；Q为跨界断面水质浓度；Qi为跨界 断面流量；a ,为该跨界断面通量校核系数，即采用实时校核技术，利用跨界断面实测通量 指标与模型计算结果进行实时校正，所得校核系数用以校核断面监测空白时间段的通量计 算结果。
[0015] 基于上述跨界断面通量，跨界区域水体污染物通量计算公式。
[0016] W = E jE iCijQij a i (klk2…）
[0017] 其中，w为跨界区域出入境污染物通量；i为计算天数，j为计算区域内河道数量； Cij为跨界区域内各河道跨界断面水质浓度；Q ^为跨界区域内各河道跨界断面流量；a 该区域通量校核系数，kl k2为区域内各监测点位。将区域内所有河道实时计算通量值叠 加，以期计算一定时间内区域内污染物通量值。
[0018] 2、确定生态补偿标准。根据流域自然和经济社会发展状况，确定流域水环境中主 要污染物评价因子如COD、NH 3-N、TN、TP等。
[0019] 进一步地，以污染治理成本的高低反映生态补偿标准的高低，基于成本核算模型 与线性规划模型，计算和确定跨界污染因子的最优生态补偿标准。
[0020] 1)初步确定流域的补偿基准。
[0021] 对于跨界流域内已经开展生态补偿试点的行政单元开展深入调研和分析，借鉴和 参考现有补偿标准，初步确定跨界流域内所应实施的补偿标准。
[0022] 2)根据不同跨界断面具体情况通过多方协商确定各个断面的补偿标准。
[0023] 在补偿基准的基础上，通过不同行政区之间的协商，对各个不同断面的补偿标准 适当予以调整，以反映当地的实际情况。
[0024] 3)基于成本函数分析的生态补偿标准核算方法。
[0025] 以跨界区各行政单元各污染因子环境总成本最小化为目标条件，建立生态补偿标 准核算方法，确定流域跨界生态补偿标准，具体步骤如下，首先，进行成本函数核算模型的 基本假定。
[0026] 1)水环境容量为流域各地区的一种稀缺经济资源，而非可以无限量获取、无价格 使用的公共财产资源。
[0027] 2)流域各地区具有独立的决策机构及独立污染物消减成本函数。
[0028] 3)流域中的污染物可以作分离处理。
[0029] 4)各地区污染物处理量具有一定弹性。
[0030] 5)认为整个流域没有环境损害，污染物排放量都达到相关标准。
[0031] 其次，建立生态补偿成本函数如下所示。
[0032] 1)污染物消减成本函数。
[0033] AC = f (Q，n，k) AQ = k n严
[0034] ni= (e-i)/s
[0035]AQ-表示工业（或城市生活）污水污染物i消减成本。
[0036] Q-污水处理量。
[0037] n i-污染物i处理效率。
[0038]E-工业污水污染物i进口浓度。
[0039] I一工业污水污染物i出口浓度。
[0040] k一为常量（区域因素等）。
[0041]S-排放标准浓度值。
[0042] 2)流域污染物消减总成本。
[0043] n t =EjEm (ACjmP加)。
[0044]n t-流域污染物消减总成本。
[0045]ACjni-流域内j区域m类（工业g和城市c)污水消减成本。
[0046]PjD1-流域内j区域m类污水消减量。
[0047] 3)流域内j区域环境成本。
[0048] n』（PJg，PJc，tt) = ACJg (PJg) +ACJc (PJc) + E n (W加_WnJ) tt〇
[0049]nj(pJg，pJc，tt)-流域内j区域环境总成本。
[0050]-流域内j区域向n区域的污染物通量。
[0051]t厂生态补偿标准。
[0052] 用以下条件作为上述成本函数的约束集。
[0053] ①补偿标准，tt彡0。
[0054] ②各地区水质均达到国家标准，即整个流域污染物转移量的和为零）。
[0055] ③污水处理设施的处理能力弹性约束（即，各地区工业或城市生活污水处理设施 的年处理量应在污染物年产生量的a和0之间，具有一定的弹性约束，此处a和0为污 水处理设施的年处理能力上下限系数），公式中j表示流域中的区域，g表示工业污水，c表 示城市污水，C表示污染物产生量，P表示污染物处理量。
[0056] aJgCJg^PJg^JgCjg〇
[0057] aJcCJc彡PJc彡0 JcCJc〇
[0058] ④工业污水处理设施处理总量限制，为保证消减成本函数不发生较大变化，设处 理率低于90%，即各地区工业污水处理设施的污染物消减率不超过本地区工业污染物产生 量的90%。
[0059]PJg< 0? 9CJg。
[0060] 最后，基于上述约束条件，可采用广义距离极小化方法，通过理想点求解构造评价 函数，以环境成本最小和来确定流域内各区域最优消减量和各污染因子的补偿标准，其中rij*是不考虑其他区域目标时的最优值。
[0061] <i> =v[s^nj-rij*)2] 〇
[0062] 3、依据流域内各区域断面各污染因子的污染物净通量（入省通量和出省通量的 差值），根据污染补偿标准来测算生态补偿金额。计算方法为，单因子补偿额（元/年）= 单因子污染物通量（吨/年）X单因子补偿标准（元/吨）。
[0063] 补偿计算公式如下。
[0064] E=Wt。
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