山西省汾河流域地下水超采的经济学博弈逻辑分析_郝春沣.pdf

：山山西西省省汾汾河河流流域域地地下下水水超超采采的的经经济济学学博博弈弈逻逻辑辑分分析析郝春沣，牛存稳，谈幸燕，仇亚琴，贾仰文（中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京）摘要理清地下水超采的经济学博弈逻辑，对科学认识地下水超采形成和治理的市场动机具有基础意义。本文提出了经济学博弈视角的地下水超采逻辑框架，并从地下水开采的直接经济社会效益、超采造成的经济社会损失、超采的生态环境价值损失三个方面，量化解析了山西省汾河流域地下水超采的损益状况。研究成果对构建山西省汾河流域地下水保护和治理长效机制具有一定参考价值。关键词地下水治理；经济学损益；生态环境价值；山西省汾河流域中图分类号 文献标识码文章编号 （）收稿日期 基金项目国家自然科学基金项目（）；国家重点研发计划课题（）作者简介郝春沣（），男，山西孝义人，高级工程师，主要从事水资源评价与管理方面工作。，（oo o o o o ，o o oo，）：o o oo o o o ooo o o oo oo o o ooo o o o o o ooo o o oo，o o o o ooo o o o ，oo o，oo o o，o o o ooo o o o o o oo o o：o；oo o o；o o；o o地下水是水资源的重要组成部分，也是生态环境保护治理的要点和难点问题。山西省汾河流域部分地区地下水超采严重，导致地下水位下降、岩溶大泉衰减，进而引发了一系列生态环境问题，威胁着区域可持续发展和水安全、粮食安全、能源安全、生态安全，是影响区域生态保护和高质量发展的关键制约因素之一。从经济学博弈的角度，开展区域地下水超采损益评估，进行地下水超采形成和应对的逻辑分析，对构建地下水超采综合治理的长效机制具有一定参考意义。山西省汾河流域地下水超采的历史与现状汾河流域地处山西省中南部，太行山和吕梁山之间，是能源和耕地资源丰富、城市群集中、经济发展较快的区域。世纪 年代以来，山西省汾河流域农业、工业用水需求显著上升，水资源开发利用率最高达 以上。山西省汾河流域水资源禀赋不足，供需矛盾突出，特别是中下游地区对地下水开采的依赖性强，太原盆地、临汾盆地等地下水超采严重，局部地下水位下降幅度超过 ，太原兰村泉、介休洪山泉、运城古堆泉等出现断流，也对河道基本生态流量保障造成影响。近年来，山西省积极贯彻落实黄河流域生态保护和高质量发展国家战略，开展了地下水超采综合治理。根据山西省水资源公报，山西省汾河流域“十三五”期间地下水压采取得了一定成效，地下水源供水量由 年的 逐步下降到 年的 亿，在总供水量中占比约 。根据水资源调查评价成果，山西省汾河流域多年平均地下水可开采量为 亿。总体来看，山西省汾河流域地下水位下降势头得到初步遏制，但是考虑到地下水开采区域分布的不均匀性，部分地区仍存在较为严重的超采情况。经济学博弈视角的地下水超采逻辑框架地下水是人类赖以生存和发展的重要资源。特别是对于干旱半干旱地区，地表水资源匮乏、水资源调配体系不完善，年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.经济社会用水在全年或者枯水季需要全部或者部分依赖地下水开采。同时，地下水在生态系统中扮演着重要角色，对植被恢复、水土保持、水源涵养以及河道基流保障等均具有不可替代的作用。地下水开发利用可以支撑经济社会发展并产生效益，但是地下水超采也会造成生态环境价值损失和经济社会损失。在粗放式的发展阶段，由于经济社会发展水平较低、生态环境保护意识不高，水资源开发利用更多关注短期的、表观的经济社会效益，而缺乏对生态环境价值损失的量化考虑。一味追求直接经济社会效益，而忽视了隐藏的经济社会损失（如地面沉陷等）以及更大的生态环境损害，这样的经济学逻辑导致了在利益最大化的驱动下长期无序的地下水开采、甚至超采。目前，黄河流域生态保护和高质量发展已经上升为国家战略，在新发展理念指引下，生态环境保护逐渐成为社会共识，地下水的经济账和生态账需要重新审视计算。除了地下水开发利用带来的直接经济社会效益，以往被忽视的地下水超采及其引起的地面沉陷、水资源短缺等经济社会损失，以及地下水超采造成的生态环境价值损失，都需要纳入地下水超采损益解析框架。综合来看，地下水超采的经济学损益包括地下水开采的直接经济社会效益、超采造成的经济社会损失、超采的生态环境价值损失三个方面，相应的博弈也分为三个阶段。在较早阶段，地下水开采强度在合理水平时，决策者仅关注地下水开采的直接经济社会效益，用水量越大则经济社会效益越高；随着地下水开采强度的加大，直至地下水超采造成地面沉陷等灾害性后果、进而引起经济社会损失时，决策者开始审视地下水超采造成的经济社会损失；在新发展理念下，决策者受外部政策要求及内部可持续发展需求等综合影响下，进一步将地下水超采引起的生态环境价值损失纳入考虑，全面客观地评价地下水超采的损益，并在政策、生态环境效益、经济社会效益等多维驱动下，开展地下水超采治理。山西省汾河流域地下水超采损益解析采取适用的量化分析方法，分别开展地下水开采的直接经济社会效益、超采造成的经济社会损失、超采的生态环境价值损失等三个方面的计算解析。地下水开采的直接经济社会效益水是各类产业发展所必需的生产要素投入，其经济价值与区域资源禀赋、产业结构、用水工艺等紧密相关。目前，水资源开发利用的经济社会效益测算方法包括效益分摊系数法、o 生产函数、模型等。综合考虑资料情况和计算要求，本文基于山西省、用水量、劳动力、资本等情况，采用 o 生产函数开展山西省汾河流域地下水开采的直接经济社 会 效 益 测 算，计 算 原 理 见 文献。计算结果表明，年，山西省单方水的综合生产价值为 元，用水产出弹性为 ，综合影子价格为 元。其中，第一产业水资源影子价格最低，仅 元；第二产业水资源影子价格为 元；第三产业水资源影子价格高达 元，约为第二产业的 倍、第一产业的 倍。根据关于加强地下水管理与保护工作的通知（晋政办发 号），山西省多年平均地下水年超采量 亿，其中汾河流域范围内 亿，计算得到汾河流域地下水超采部分水量的经济效益贡献 亿元。地下水超采的经济社会损失地下水超采造成的经济社会损失既与地下水超采程度及其引起的地面沉陷、缺水等有关，也受到区域经济社会发展水平影响。一般来说，地下水超采程度越严重，区域经济社会发展水平越高，那么地下水超采引起的经济社会损失也会越大。在本研究中，将地下水超采的经济社会损失分为直接损失和间接损失。直接损失指的是由于地下水超采及其引起的地面沉陷等造成的国民经济和社会发展直接损失。本文采用世界银行相关组织相关研究人员给出的一种地下水超采经济损失计算方法，其综合考虑了地下水超采危害程区划、经济社会发展水平等的影响。计算结果如表。可以看到，太原市地下水超采区单位面积经济损失显著高于其他地市，主要受区域人口密度较大以及经济社会发展水平较高等影响。山西省汾河流域范围内地下水超采区面积占全省的 ，但是造成的直接经济社会损失 亿元，占到全省的 ；严重超采区面积占汾河流域地下水超采面积的 ，但是造成的损失占到 。表 山西省汾河流域地下水超采造成的直接经济社会损失计算地市一般超采区严重超采区面积 单位面积经济损失 万元 合计 亿元面积 单位面积经济损失 万元 合计 亿元太原市 晋中市 运城市 临汾市 吕梁市 合计 间接损失是指地下水超采造成的机会成本影响以及各类衍生效应的恢复成本等。山西省实施引黄入晋等大水网工程对汾河流域超采的地下水进行置换，因此本文以替代工程的投入作为本项损失。根据相关研究，现状年中部引黄工程农业供水成本平均为 元 ，非农业供水成本平均为 元 。以汾河流域多年平均地下水超采量 亿 计算，水源替代工程年均成本约为 亿 亿元。地下水超采的生态环境价值损失水是生态系统中最基础、最活跃的要素，地下水对流域生态服务功能和价值的各分项均具有重要支撑作用。地下水超采对区域水循环、水环境和水生态等产生直接或间接影响，显著影响了区域生态服务价值。现有生态环境价值的评估方法包括两类，一是基于单位服务功能价格的方法（简称功能价值法），另一种是基于单位面积价值当量因子的方法（简称当量因子法）。本文参考生态环境（下转第 页）第 卷第 期地下水 年 月隧洞顶近 ，随着洞内涌水变小以及爆破震动影响小后，未发现塌陷坑继续扩大，塌陷坑内可见光滑岩壁。处理措施：（）塌陷坑周边地表设置截排水沟并安设安全围栏及警示标志，待洞内支护完毕后回填洞渣至密实；（）地下隧洞中采用钢拱架 锚杆 刚钢筋混凝土衬砌支护，做好排水系统。溶洞失稳防治穿越岩溶区施工过程中主要产生的岩溶失稳是揭露溶洞溶腔时局部的塌方、涌水、涌泥、底板承载力问题，根据溶洞发育大小、充填情况、与隧洞的相对位置及现场施工条件，制定相应的处置措施见表。结语由于岩溶发育具有不均一性、随机性等特点，掌握隧洞沿线岩溶发育规律显得特别重要，通过采用常规的地质测绘、钻孔勘探以及结合物探手段从点 线 面系统的掌握工程区的岩溶水文地质条件，结合开挖中揭露的地质现象和超前地质预报等综合手段可以对不良岩溶问题进行预判，针对岩溶隧洞施工中常遇到的岩溶涌水、涌泥、岩溶地表塌陷、溶洞失稳等灾害，提前做好处理预案，施工中牢牢把握“弱爆破、短进尺、强支护”开挖支护方式，可以大大减少施工中出现的施工事故，冉渡滩水库岩溶隧洞施工中出现的一些岩溶工程地质问题的应对措施也能给其他工程提供借鉴。参考文献何发亮，李苍松，陈成宗 岩溶地区长大隧道涌水灾害预测预报技术 水文地质工程地质（）杜宇本，蒋良文，胡卸文，等 高速铁路复杂岩溶地质勘察及灾害防治 铁道工程学报（）程星，黄润秋 岩溶塌陷的地质概化模型 水文地质工程地质（）（上接第 页）部环境规划院编制的陆地生态系统生产总值（）核算技术指南，基于山西省汾河流域土地利用分布，采用当量因子法，并将 个标准生态系统生态服务价值当量因子定义为单位面积农田每年自然粮食产量的经济价值，以此量化计算区域生态系统生产总值。计算结果表明，年山西省汾河流域生态系统生产总值为 亿元，其中森林、草地生态系统生产总值较高，分别为 亿元、亿元；旱地、水系、水田生态系统生产总值分别为 亿元、亿元、亿元。汾河流域地下水超采区面积 ，占汾河流域总面积的 。考虑到地下水超采对区域各类下垫面土地利用和植被覆盖均有直接或间接影响，同时参考咨询了相关专家意见，按照地下水超采引起的生态系统服务价值降低 计算，估算汾河流域地下水超采造成的生态服务价值损失 亿 亿元。分析与讨论根据前述计算结果，汾河流域地下水超采造成的生态服务价值损失最高可达 亿元，而汾河流域地下水超采的经济效益贡献 亿元、直接经济社会损失 亿元、间接经济社会损失 亿元（此处仅考虑了地表饮水替代工程的成本，因此暂取高限值作为比较依据）。因此，汾河流域地下水超采造成的生态服务价值损失是表面经济效益的 倍以上。综合考虑生态环境损失和经济社会效益时，汾河流域地下水超采的净效益为 亿元，是地下水超采带来的表观经济效益（亿元）的 倍；平均每超采 地下水带来的损失为 元。上述结果是按地下水超采造成区域生态系统服务价值降低 计算，即使按照降低 计算，地下水超采的生态和经济综合净损失仍高达 亿元，单方损失达 元。在进入新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局的大背景下，不能仅关注于地下水超采带来的净经济效益（亿元），而应将汾河流域地下水超采造成的生态服务价值损失（亿 亿元）纳入重点考虑。在绿水青山就是金山银山的理念下，开展地下水超采综合治理是长远受益的。结语（）地下水超采的经济学博弈逻辑分为三个阶段，初期仅关注直接经济效益，直至超采严重后不得不考虑由此造成的经济社会损失，再到新发展阶段下将生态环境价值纳入考虑。（）山西省汾河流域地下水超采的直接经济效益 亿元，直接经济社会损失 亿元、间接经济社会损失 亿 亿元，生态服务价值损失 亿 亿元。仅考虑经济效益时，地下水超采的经济净效益超过 亿元；但是考虑生态影响之后，地下水超采的单方损失达 元。（）地下水治理具有长期性和艰巨性，在黄河流域生态保护和高质量发展国家战略要求下，山西省地下水超采治理仍面临较为严峻的形势，应从行政和市场两手发力，理清经济学博弈逻辑，支撑构建地下水保护治理长效机制。参考文献山西省水利厅 山西省地下水超采综合治理实践成效 中国水利（）：甘泓，汪林，倪红珍，等 水经济价值计算方法评价研究 水利学报 （）：张志霞，秦昌波，贾仰文，等 缺水地区水资源经济价值的异同辨析以北京市和陕西省为例 中国人口资源与环境（）：李晓凯，石海峰 地下水超采的经济损失计算方法及其在典型地区的应用 水利水电科技进展 （）：杨立疆，尹明万，侯丽娜 中部引黄工程供水成本及水价问题初步研究 水利科技与经济 （）：，o o，o o o o o （）：谢高地，张彩霞，张雷明，等 基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法改进 自然资源学报 （）：第 卷第 期地下水 年 月