基于闲置分水指标的黄河分水方案调整研究

代小平，张晓红，万福兵

(1.河海大学农业科学与工程学院，江苏 南京 210098；2.河海大学远程与继续教育学院，江苏 南京 210098；3.华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450046)

分水方案或分水协议对激励用水者提高用水效率、促进区域水资源合理配置具有重要作用[1-2]。黄河流域自20世纪70年代以来，水资源供需矛盾不断加剧，下游断流频繁[3]，为了缓解黄河流域水资源供需矛盾以及黄河断流情况，1987年中国首次批准了黄河可供水量分配方案，称为“八七”分水方案。该方案为协调黄河流域用水矛盾，保障黄河不断流，支撑流域经济社会可持续发展，推进水权水市场建设等做出了重要贡献。但在新的黄河水沙情势、流域用水格局、调水工程建设背景下，需要适当调整该方案，以更好地适应黄河流域高质量发展要求。如何调整“八七”分水方案是黄河流域管理的重要问题，对于探索合理的流域水量分配和调整方法具有重要意义。流域水量分配考虑的因素包括人口、耕地面积、流域面积[4]、产值、用水需求等因素。由于黄河流域各省区的社会经济条件不均衡，采用不同的指标进行调整的结果差异较大。虽然可以根据各因素的组合进行分配，但各因素的权重确定困难[5]。部分学者采用协调度[6]、流域主体功能[7]等复合因素进行流域水资源分配以尝试解决这一问题。一些学者研究了在不同来沙条件和年内不同时段需预留的黄河生态流量和生态水量[8]，提出了向黄河上中游分配更多水量的水资源战略配置方案[9]，以及调整分水总量与分水比例、大稳小调、根据用水类别分级分水、丰增枯减等分水方案调整对策[10]。但已有研究主要从行政调整角度分析可行的分水调整方案。行政调整的协商成本大容易导致分水低效，并且行政调整方案难以适应未来经济社会与生态环境变化[11]。本文基于闲置分水指标研究行政调整和市场调整相结合的分水调整方案，以期为分水方案调整提供新的思路。

1 黄河“八七”分水方案及其实施

“八七”分水方案在1919—1975年黄河年均天然径流量580亿m3的基础上，预留了210亿m3的河道内输沙入海水量，将剩余的370亿m3作为最大可供水量全部分配到相关省、自治区和直辖市[12]，各地区分配的水量见表1。

表1 南水北调工程生效前黄河可供水量分配方案 单位：亿m3

“八七”分水方案在30多年的实施过程中进行了3次细化和修正。1998年，为有效落实分水方案，黄河水利委员会(简称黄委，下同)开始按照“同比例丰增枯减、多年调节水库蓄丰补枯”的原则，制定年度各省区供耗水量分配方案，明确各省区和各月份黄河可供耗水量分配计划[13]。同年，黄委将省区分水指标细分到了地级行政区和干支流，为分水方案落实提供了保障。为了落实最严格水资源管理制度，2012年10月，黄委确定了不同水平年黄河流域及各省区的用水总量控制指标，实现了用水总量与耗水量双控制。在黄河水资源变化和跨流域调水工程实施背景下，2013年批复的《黄河流域综合规划(2012—2030年)》将2020年河道外耗水总量调减为332.79亿m3。2017年7月起，黄河年度分水方案基于河道外总耗水量332.79亿m3编制[3]。

“八七”分水方案抑制了流域用水过快增长、提高了流域水资源利用效率，实现了黄河干流20年不断流，支撑了流域经济社会可持续发展。在取水指标细分和分水指标总量控制的基础上，宁夏、内蒙古自2002年起开展了黄河水权转换实践，自2014年起开展了水权试点工作，探索了水权转换、盟市内水权交易、盟市间水权交易等交易形式，推进了黄河流域水权水市场建设。

2 黄河分水方案调整的必要性

黄河“八七”分水方案虽然在运行中调整了分水总量，但各省区的分水比例一直未调整。“八七”分水指标确定的分水比例与各地区的用水格局已有较大差异，分水方案在2005年以后的适应性不断降低，在2014年以后表现为不适应[14]，需要进行调整。

a)黄河水资源变化。“八七”分水方案是在1919—1975年黄河年均天然径流量580亿m3的基础上进行分配[14]。根据第二次全国水资源评价，1956—2000年黄河多年平均天然径流量为535亿m3[10]。1956—2016年黄河多年平均河川天然径流量仅499亿m3[3]。黄河来水量变化要求分水总量做出相应调整。

b)入黄泥沙变化。黄河主要断面来沙量明显减少。黄河潼关站年均来沙量从1960年以前的15.9亿t减少为1999—2017年的2.46亿t。小浪底水库投入运行后黄河水沙调控能力显著提高，黄河下游河道主槽行洪输沙能力明显提高[14]，为减少输沙水量提供了条件。

c)跨流域调水变化。“八七”分水方案是南水北调工程生效前的分配方案。南水北调东线和中线工程通水后，增加了山东、河南、河北天津等省市的水资源。区域可供水量变化要求调整黄河水资源的分配比例。

d)流域用水格局变化。“八七”分水方案是以1980年实际用水量为基础，充分考虑各省区的灌溉发展规模、工业和城市用水增长以及大中型水利工程兴建的情况制定的[3]，与各省区后期的用水情况相差较大。甘肃、宁夏、内蒙古、山东等省区用水量经常性超过分水指标，而山西、陕西等省用水量则一直未达到分水指标[14]。流域用水格局变化要求调整各省区的分水比例。

3 黄河分水方案调整

从水权角度分析，黄河“八七”分水指标以及后来的用水总量控制指标初步具有了初始水权的特性，但尚未明确。可以将黄河分水方案的调整看作明确各省区初始水权的过程，需要兼顾流域水资源变化、流域生态需求、各省区历史用水，综合采用行政调整和市场调整手段进行水资源的合理配置。

3.1 分水方案调整原则

a)生态优先原则。黄河流域有三江源、沙漠绿洲、农牧交错带、黄土高原、河口湿地等生态脆弱地区，还有冲沙以及向华北超采区补水的任务。保障重点区域的生态用水是实现黄河流域可持续发展的关键，需要在优先分配流域生态用水的基础上将剩余的水资源分配给各省区。

b)不用即作废原则。根据黄河流域各省区的历史用水量，收回分水指标有效期内每年均闲置的分水指标，以促进水资源的合理配置。

c)有偿获取原则。收回的闲置分水指标、丰水期富余水量可在各省区间公开拍卖，以促进水资源的高效利用。

d)适当补偿原则。对于削减分水指标的省份，根据其受到的影响由增加分水指标的省份采用工程补偿、资金补偿等方式进行适当补偿。

3.2 分水方案调整办法

分水方案调整的思路为：首先根据黄河流域变化后的地表水资源量，在扣除生态用水的基础上确定可分配水资源总量；然后削减各省区闲置的分水指标，收回的闲置指标在流域各省区间拍卖；再以各地原有分水指标减去削减后的分水指标并加上竞拍得到的分水指标为基数确定各省区新的分水比例，将黄河流域可分配的水资源总量按比例分配给各省区。

3.2.1闲置分水指标削减

美国西部的优先权规定水权不用即作废。中国《取水许可管理办法》也规定“连续停止取水满2年的，由原取水审批机关注销取水许可证”。参考以上做法和规定，削减各省区闲置的分水指标。本文将闲置分水指标定义为各省区每年均未使用的黄河分水指标。1998年，黄委开始制定黄河年度分水方案，并将各省区的分水指标细化到了各地市，增强了流域的用水总量控制能力，因此以1998年为起始年分析各省区的用水指标闲置情况。根据黄河流域各省区1998—2017年的耗水量，每年的分水指标均有富余的地区为陕西、山西、河南、河北天津。其中，天津市自2013年以后不再使用黄河水，为和实际情况一致，根据2013—2017年耗水系列分析河北天津的闲置分水指标。为了减少削减闲置分水指标的影响，削减的分水指标根据各省区在用水系列中最小的闲置分水指标确定，见表2。其中，山西省削减的分水指标最多，削减14.17亿m3。河北天津的分水指标削减比例最大，达68.1%。5个省市削减的总分水指标为35.97亿m3。

表2 黄河流域“八七”分水闲置指标和削减指标计算

3.2.2闲置分水指标拍卖

拍卖的对象为流域内各省区。拍卖的水权有效期不大于分水指标的有效期。可参考黄河流域已有水权交易的交易价格或者南水北调调水成本确定拍卖的底价。拍卖由流域管理机构组织，拍卖制度可参考国有土地使用权拍卖制度。拍卖所得资金由流域管理机构管理，专项用于补偿闲置指标削减地区的损失、流域节水工程建设、取水监控设施建设、生态建设等。

3.2.3分水指标确权和管理

明确分水指标的水权属性。该权利受法律保护，除遵循枯水期调配规则外，政府机构不得以行政命令占用和损害。为了便于用水指标管理，遵循已有的分水指标管理习惯，建议当年的分水指标需当年用完，不累计到下一年。各省区当年未用完的分水指标可以在省区间进行短期交易。各省区间也可以进行分水指标的长期交易。为了减少黄河水资源不确定性的影响并促进水资源高效利用，对于不同频率来水年份，遵循“枯减丰不增”的原则调整分水指标。即在枯水年根据分水指标同比例折减各省区分水量，在丰水年按分水指标供水，丰水年富余的水资源通过水权市场配置。

为了给产业发展提供稳定的水资源保障，也为了能及时调整分水指标，建议明确分水指标的期限为10年。在分水指标期满后，结合新的用水总量控制目标、流域生态环境状况、各省区的分水指标闲置情况等调整分水指标。建议将分水指标期限内每年均闲置的分水指标视作闲置指标。为了避免各地区担心闲置分水指标被削减而造成恶性竞争用水，危害黄河流域生态安全，建议将已经进行水权交易的闲置分水指标视作有效利用的分水指标，以保护各省区的节水积极性。

3.3 分水方案调整的影响和补偿

3.3.1分水方案调整的福利改变

社会福利变化可以根据社会福利函数分析。因此可采用社会福利函数分析分水方案调整对社会福利的影响。社会福利函数包括古典功利主义社会福利函数、纳什社会福利函数、精英者社会福利函数、罗尔斯社会福利函数、阿马蒂亚·森社会福利函数等。其中，古典功利主义社会福利函数为个体效用的总和，但未考虑社会个体间的效用差别。纳什社会福利函数为个体效用之积，但当存在个体效用为负或者极小时可能导致社会福利评价失真。精英者的福利函数仅考虑效率、忽视公平。罗尔斯的福利函数过分重视公平，影响效率[15]。分水方案调整的主要利益相关者为流域内各省区及流域管理机构，利益相关者的效用偏好差别不大，可以采用古典功利主义社会福利函数分析分水方案对社会福利的影响。

对于削减分水指标的省份，分水指标削减在短期并不会对其造成损失，但增加了未来使用水资源的成本，可能影响将来的经济发展。对于通过竞拍获得闲置指标的省份，虽然增加了竞拍支出但却获得了有保障的水资源，可以促进区域经济发展。对于流域管理机构，通过收回并拍卖闲置指标不仅可以获得拍卖收入，而且可以促进水资源的合理配置，提高水资源利用效率和效益。在此过程中，削减分水指标的省份为受损者，流域管理机构和获得闲置分水指标的省份是受益者。根据古典功利主义社会福利函数，分水方案的社会福利为流域内利益相关者的效用之和。如果受益者的效用能补偿受损者，则可提高社会收益。

在分水方案调整前，分水指标闲置省区i的用水量小于分配的分水指标，其使用黄河干流水资源的效用Uxi为：

Uxi=Ui(fi(wi))

(1)

式中wi——分水指标闲置省区i的黄河干流水资源使用量，m3；fi(·)——分水指标闲置省区i的水生产函数，元；Ui(·)——分水指标闲置省区i的效用函数。

在分水方案调整前，分水指标不足省份的用水量为分水指标水量wqi，其使用黄河干流水资源的效用Ubj为：

Ubj=Uj(fj(wqj))

(2)

式中wqj——分水指标不足省区j的黄河干流分水指标，m3；fj(·)——分水指标不足省区j的水生产函数，元；Uj(·)——分水指标不足省区j的效用函数。

分水方案调整前的社会福利U为利益相关的效用总和，为：

(3)

式中n——分水指标闲置省份的个数；m——分水指标不足省份的个数。

(4)

式中wxi——省份i削减的分水指标，m3；Ri(wxi)——省份i在削减分水指标后获得的补偿收益，元；Li(wxi)——省份i因削减分水指标产生的未来预期损失，元；r——社会折现率；ni′——省份i从削减分水指标到将来需要使用分水指标的间隔年数，a。

(5)

式中wbj——省区j竞拍获得的分水指标，m3；Cj(wbj)——省区j竞拍分水指标的成本，元。

在分水方案调整后，从分水指标竞拍费用中去掉给指标削减省区的补偿费即为流域管理机构的收益，流域管理机构的效用Ug为：

(6)

式中Ul(·)——流域管理机构的效用函数，元。

在分水方案调整后的社会福利U′为：

(7)

假设各省区和流域管理机构的效用函数相同，则：

(8)

与分水方案调整前相比，分水方案调整后的社会福利变化如下:

(9)

从式(9)可见，当各省区利用新增用水指标产生的总收益大于各省区削减指标的总预期损失时，分水方案调整将增加社会福利。影响分水方案调整社会福利的因素包括各省区的单位用水产值，各省区在未来获取分水指标的成本，以及各省区需要使用削减的分水指标的时间。各省区的单位用水产值越大，各省区在未来获取分水指标的成本越小，各省区需要使用削减的分水指标的时间间隔越久，分水方案调整的社会福利增加越多。

各省区引黄用水产生的效用可根据Generalised Cobb-Douglas function估算。

(10)

式中wxy——省区x分配给行业y的黄河干流水资源使用量，m3；βxy——省区x分配给行业y的黄河干流水资源使用量比例；fxy(·)——省区x第y行业的水生产函数，元，该水生产函数可由各省区不同行业的万元GDP用水量近似计算。

(11)

式中mxy——省区x第y个行业的万元GDP用水量，m3。

3.3.2分水方案调整的影响

分水方案调整后，之前分水指标不足的省可以通过拍卖获得新的分水指标，受分水方案调整的影响较小。因此重点分析分水方案调整对分水指标削减省份的影响。

各省区未来的水资源需求量是影响分水指标调整影响的重要因素。根据有闲置分水指标的省份的耗水量变化趋势分析闲置分水指标削减对这些省份的影响。从图1可见，1998—2017年，河南省的黄河地表水耗水量在后期基本呈现倒钟型且类似库兹涅茨曲线，其耗水量已经过了峰值；陕西省的耗水量在2013年前呈增加趋势，之后基本保持平稳；河北天津的耗水量在2011年后呈现减少趋势；只有山西省的耗水量一直呈现增加趋势，表明闲置分水指标削减可能对山西省造成较大的影响。

图1 有闲置分水指标省区的黄河地表水耗水量变化

山西省分行业黄河地表水耗水量变化见图2。2003—2017年，山西省农田灌溉和工业耗水量的增长幅度较大，居民生活和生态环境用水有一定增长但增长幅度较小。山西省最大的耗水行业为农田灌溉，2017年山西省农田灌溉耗水量占黄河地表水耗水总量的64.71%。山西省目前跨行业间水权交易较少，在黄河分水指标削减后，可通过灌区节水改造和跨行业水权交易为新增城市用水提供一定的用水指标，以缓解分水指标削减的影响。

图2 山西省分行业黄河地表水耗水量(2003—2017年)

3.3.3分水方案调整的补偿

削减闲置分水指标省份的发展可能受到水资源的制约，需要对其损失进行补偿。补偿主体的确定原则为谁受益谁补偿。在闲置指标削减中，收回闲置指标的流域管理机构和获得闲置指标的省份为受益方。因此补偿的主体为国家和获得闲置指标的省份。整合政府资金和闲置指标竞拍资金作为补偿专项资金。科学核算削减指标省份的损失，确定合理的补偿额。补偿方式建议以工程补偿为主，重点投资农业节水工程以降低农田灌溉耗水量。

4 结语

黄河“八七”分水方案的分水总量和分水比例均有必要调整。提出了在保障生态用水的基础上调整分水总量，在削减闲置分水指标、竞拍闲置指标的基础上确定分水比例的分水方案调整思路。计算得到陕西、山西、河南、河北天津需削减的长期闲置分水指标分别为6.62亿、14.17亿、1.54亿、13.62亿m3。闲置分水指标削减可能对山西省造成较大的影响。提出了基于中央投资和闲置分水指标竞拍资金设立补偿专项资金补偿分水指标削减省份损失的补偿思路。