（应用数学专业论文）关于水资源定价方法及模型的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：兰啦日期：鱼丝曼竺笪 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：盔室壹导师签名： 山东大学硕士学位论文 摘要 水资源是一个复杂的耦合系统，与人类社会发展和生存环境紧密相连。人类 社会经过农业文明、工业文明走到今天的牛态文明。在工业文明时代，生态环境 遭到了巨大的破坏，人类赖以生存的水资源也难逃劫难。我国是一个水资源严重 短缺的国家，水资源将越来越制约我国的可持续发展。在市场经济中，水价决定 水的供求关系，涉及广大消费者的社会福利，事关公平与社会稳定的大局，如何 合理利用、保护水资源，已成为一个十分突出而现实的问题，对水资源进行合理 定价具有深远的现实意义和重大的战略意义。 水价研究十分复杂，所涉及的领域较广，水资源价格研究是在资源经济学研 究背景下逐步展开的，是自然资源价格研究的重要组成部分。本论文根据可持续 发展理论的观点，从资源符理与经济政策相协调的角度，重新认识和探讨水资源 价值的内涵与水价的构成，水价形成机理，以及水价对水资源供需平衡的影响等。 通过分析目前水资源定价丰要方法的优缺点，为论文研究寻找切入点，根据水资 源价值的复杂性和模糊性，利用层次分析法和模糊数学的基本原理与方法构建水 资源定价模型，并引用实例加以验证。论文综合运用经济学和数学中的相关理论 与方法，对水资源定价方法及模型进行研究，根据可持续发展理论的观点，阐明 可持续发展全成本水价由5 个部分构成，即资源成本、工程成本、环境成本、利 润和税收，分别构建了资源水价、工程水价和环境水价的定价模型，建立了可持 续发展的水资源全成本定价方法及模型。论文结尾部分，对水资源的利用和定价 方法提出相关建议。 这篇文章的创新点在于，将层次分析法与模糊数学的基本原理和方法相结合， 应用于水资源价值研究，构建水资源价值模糊综合评价模型，较系统地解决了水 资源价值的综合评价问题；以可持续发展理论为指导，对水资源价值进行全成本 定价研究，建立可持续发展的水资源全成本定价方法与模型，并且具体给出了资 山东大学硕士学位论文 源成本、工程成本和环境成本的定价模型。具有创新价值的理论和模型的研究， 可以促进资源经济学等相关学科的发展，在水资源管理实践中为我国政府有关部 门制定相关政策和措施提供理论依据和实践指导。 关键词：水资源；水资源价值；定价模型；模糊综合评价 2 山东大学硕士学位论文 a bs t r a c t w a t e rr e s o u r c ei sac o l p l e xs y s t e l nc o u p l e dw i mm ed e v e l o p m e n to fh u m 趾 s o c i e 哆觚de n v i r d 胁e n t h u m a ns o c i e t yh a sg o n et 1 1 r o u 曲m es t a g e so fa 嘶c u l t 吡试 c i v i l i z 积o n ，i 枷a lc i v i l i 硪i o na n dt o ( 埘sc c o l o 百c a lc i v i l i z a t i o nc o 璐e c u t i v d y i i l 廿l ee r a0 fi i l d u s t r i a lc i v i l i z a t i o n o u re i i r c i n m e n ts u 丘i e r e dat r e i l l e i l d o u sd e s t r u c t i o n ，l e w a t e r 瞅吼瞄ev i t a lf o rh u m a i lb e i l l g ss u r v i v a jc o u l dn o te s c a p cm ec 我鼬o p h e c l l i l l a i sam t i o ni i las c r i o u ss h o r t a g e0 f w a t e rr e s o u r c 骼，m el ko f 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d i n gt ot l l e v i e w so ft h cm e o 巧o fs l l s t a i n a b l ed e v e l o p m e l l t ，i ts t a t e sm a tw a t e rc o s tp r i c eo na s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e i l tb a s i sc o v e r sf i v e p a n s ，n 锄e l y ，r e s o u r c ec o s t s ，饥百n e e r i n g 3 山东大学硕士学位论文 c o s t s ，锄v i r o i l i i l e n t a lc o s t s ，觚dp r o f i t s 锄【dr w 饥u e ；b yu s i n ga h p 舔w e ua sm eb a s i c t e n e t so ff h z z ym a 电a na l l c o s t c o m p r e h e i l s i v ew a t e rp r i c i n gm e t h o dh 嬲b e 饥 e s t a _ b l i s h e dw i l i c hc o v e r sn l ea r e ao fr e s o u r c ew a t e r e i l g i r l e 鲥n gw a t e ra n de n v i r o m n 肌t w a t e r a tn 圮a l do f 纰p a p e r s o m er e l e v a n tr c c o m m c l l d a t i o n sa r eg i v e n t h ei n n ( ) v a t i v ep o i n to fm e p 印e ri st l l a tb y 印p l 姐n gt l l eb a s i ct e n e t s 砒l dm e m o d s o fa h p 强d m z z ym a m e m a t i c st o l er e s e a r c ho fw a t e rr c s o u r c ev a l u c ac o m p r c h e i l s i v e e 、，a l 砒gm o d e lw 舔c o i l s 仃u c t e da i l d as y s t 锄s o l u t i o nt 0t h ec 伽叩r e h e i l s i v e e v a l 删i o no fw a t e rr e s o u r c e sw 舔r c a c h e d u s i l l g 廿l es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tt l l c o 巧a s ag u i d e ，t l l ev a l u eo fm ee 芏l t c o s to fw a t c rp r i c i i l gw 嬲咖d i e da n dam o d e lw 懿 c o n s 岫j c 锄t h ei l l i l o v a t i v er e s e a r c ho f l em e 嘶鼯a n dm o d e l si nt h i 8 s t l l d yc a n p r o m o t e 廿l ed e v e l o p m e mo fr e l e v a n ts u b j e c t ss u c h 私r e s o u r c ee c o i l o m i c s ，锄do f f e r s s o m el l s e 雠m e o r e t i c a lb a s e s 锄dg u i d 觚c ef o rt h er e l a t i i l gg o v e m m e n td 印删 m e i l t st 0 m a k eo u ts o m ep o l i c i e s k e y w o r d s ： w a t e rr e s o u r c e s ；w a t e rp r i c i n gm o d e l ；向z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 4 山东大学硕士学位论文 第一章导论 1 1 问题提出的目的、意义 水资源是人类生存和发展的源泉，也是任何国家和地区永远不可缺少的资源。 由于水资源是一种可再生资源，被误认为是“取之不尽，用之不竭”，导致了人 们对水资源价值认识不足。我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源2 2 0 0 m 3 ， 是世界水平的四分之一，居世界第1 1 9 位，被列为世界上最缺水的十三个国家之 一。随着我国人口的增加、经济的发展和社会的工业化、城市化进程加快，工农 业用水和城市对水资源的需求逐年大幅度增长。据专家预言，2 0 1 0 年后我国将进 入严重缺水期，2 0 3 0 年我国人口达1 6 亿，水资源缺口4 0 卜5 0 0 亿m 3 ，水资源将 越来越制约我国可持续发展川。如何合理利用、保护我国的水资源。已成为一个十 分突出而现实的问题。为此，必须合理计算水资源价值，并建立科学的水资源价 格体系，为水资源的保护和利用提供科学依据。 党的十六届四中全会向全党全社会迸步提出了构建社会丰义和谐社会的任 务。要实现人与自然的和谐相处，有两个重要的衡量指标，即资源承载力和环境 承载力。只要经济发展不超过资源和环境承载力，就可以实现经济可持续发展曙1 。 水资源是自然资源的重要组成部分，是支撑经济可持续发展的战略资源之一。在 市场经济中，水价决定水的供求关系，涉及广大消费者的社会福利，事关公平与 社会稳定的大局，对水资源进行合理定价具有深远的现实意义和重大的战略意义。 在社会主义市场经济条件下，水价是水资源政策体系的重要组成部分。只有 利用市场于段调节水价，确定合理的水价，才能促进水资源的节约与保护。”。随着 我国社会主义市场经济体制的不断完善，市场机制对水资源的调节作用日益明显， 其中价格机制对水资源的调节作用更为突出。因此，关于水资源定价方法及模型 的研究，成为摆在我们面前的一个重要课题。 山东大学硕士学位论文 1 2 目前水资源定价相关研究进展分析 水价研究十分复杂，所涉及的领域较广，是在资源经济学研究中资源价值研 究的背景下展开的。综观国内外水价相关研究进展可以发现，近年来国外学者在 水市场定价与水权交易制度方面研究成果丰硕。国内学者主要侧重于水资源价值、 价格内涵分析研究，直接涉及水资源定价方法的研究较少，至今尚未形成完整的 水价理论体系与水价定价方法。 在我国，沈大军、李金昌、姜文来、徐晓鹏、郑汉通等在水资源定价方法及 模型的研究方面做出了可贵的探索，许多文章都定性地阐述了目前水资源价值与 自然因素、经济因素和社会因素的相关性，为水价研究拓宽了研究思路。但他们 都不同程度地存在着问题，模型的实际应用受到限制，不能满足水价定价的现实 需要。 姜文来提出的水资源价格模糊数学定价模型h 1 ，这种定价泛化了水资源价值， 忽视了水资源价格内涵。徐晓鹏提出的完全成本定价模型陆1 ，丰要包含资源水价、 工程水价、环境水价及社会机会成本，对影响水价定价相关因素的分析不够全面， 并且只重点研究了资源水价的定价模型。郑汉通指出可持续发展水价的理论模型1 由5 个构成部分，即资源成本、工程成本、环境成本、利润和税收，可惜只停留 在理论上，没有给出具体的水价定价模型。 1 3 本文研究 本文以可持续发展理论为指导，对自然资源定价方法进行分析，确定水价定 价思路与定价原则，并对影响水价定价相关因素进行分析，给出水价定价模型结 构，分别构建了资源水价、工程水价和环境水价的定价模型，建立可持续发展的 水资源全成本定价模型，这在理论上具有创新价值，可以促进资源经济学等相关 学科的发展，在水资源管理实践中为我国政府有关部门制定相关政策和措施，提 供理论依据和实践指导。另外，本文的创新点还在于，利用层次分析法和模糊数 学的基本原理与方法构建水资源定价模型，较系统地解决了水资源价值的综合评 价问题。 6 山东大学硕士学位论文 1 4 论文结构 本论文分为5 章。第一章导论。阐述论文选题的现实背景、目的及意义，简 要介绍本论文的结构、研究方法、研究模型和主要创新点。第二章关于水资源价 格理论的认识和探讨。首先阐述水资源的价值，影响水资源价值构成的因素，以 及水资源定价原则；其次论证实现水资源可持续利用的丰要支持条件；最后指出 市场经济中水价对水资源供需平衡的影响。第三章关于水资源定价方法及模型的 探讨。首先简要分析目前水资源定价的丰要方法，比较这些方法的优缺点，为论 文研究寻找切入点，根据水资源价值的复杂性和模糊性，利用层次分析法和模糊 数学的基本原理与方法构建水资源定价模型，并引用实例加以验证。第四章基于 可持续发展的水资源全成本定价方法及模型。根据可持续发展理论的观点，综合 运用经济学和数学中的相关理论与方法，指出可持续发展水价的理论模型由5 个 部分构成：资源水价、工程水价、环境水价、利润和税收，分别构建了资源水价、 工程水价和环境水价的定价模型，建立了可持续发展的水资源全成本定价方法及 模型。第五章水资源定价的建议。对水资源的利用和定价方法提出相关建议。 7 山东大学硕士学位论文 第二章关于水资源价格理论的认识和探讨 2 1 水资源概念的提出 “资源”的概念源自经济学科，是作为生产实践的自然条件和物质基础提出 来的，具有实体性。传统上将资源分为自然资源、人力资源和资本资源三类。自 然资源一般指天然存在的自然物，如，土地、矿藏、水资源等，不包括人类加工 制造的原材料。自然资源分为可再生资源及不可再生资源两类。水资源是人类生 产和生活不可缺少的自然资源，是自然资源中的重要一类。 水资源名词最早出现于正式的机构名称是1 8 9 4 年美国地质调查局( u s g s ) 内 设立水资源处( w r d ) ，并一直延续至今，在这里水资源是陆面地表水和地下水的 总称，而水资源处的业务范围丰要是地表河川径流和地下水的观测及其资料的整 编和分析等，并未包括覆盖地球表面面积约为7 1 、总量占全球水储量约为9 6 的 海洋水盯1 。 不列颠百科全书中“水资源”的定义是“自然界一切形态( 液态、固态 和气态) 的水”。1 9 6 5 年，美国通过了水资源规划法案，同时成立了水资源理事 会( w a t e rr e s o u r c e sc o u n c i l ) ，此时水资源具有浓厚的行业内涵。而联合国教 科文组织( u n e s c 0 ) 和世界气象组织( w m o ) 在1 9 8 8 年则定义水资源是：“作为 资源的水应当是可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并适合对 某地水的需求长期供应的水源。”隅3 中国大百科全书是国内最具有权威性的工具书，但在不同卷册中对水资 源给予了不同解释。如在“大气科学海洋科学水文科学 卷中对水资源的定 义是：“地球表层可供人类利用的水”；而在“水利”卷中对水资源则定义为“自 然界各种形态( 液态、固态和气态) 的天然水”，并把可供人类利用的水作为“供 评价的水资源。哺。 近2 0 年来，我国学者对“水资源”一词的内涵，仁者见仁，智者见智，尚无 达成共识。水资源概念的多样化丰要源自于研究视角的多样化，由于研究问题的 出发点不同，相对于特定的研究学科领域而言，它们都具有合理性。 山东大学硕士学位论文 本论文将水资源界定为：水资源包含水量和水质两个方面，是人类生产、生 活及生命生存不可替代的自然资源和环境资源，是在一定的经济技术条件下能够 为社会直接利用或待利用，参与自然界水分循环，影响国民经济的淡水。此定义 包含了两个方面的含义：该水资源定义隐含了经济和技术因素，强调了水资源 的经济属性和社会属性，因而水资源量具有相对的动态性。明确强调水资源是 环境资源，因而水资源的开发利用必须限制在环境可承受的范围之内，在研究水 资源时，立足于水量、水质兼顾，避免两者的分离出现偏差的同时，必须考虑水 资源环境的制约因素。 2 2 水资源的价值 水资源价值，即水资源本身的价值，是地租的资金化，是水资源使用者为了 获得水资源使用权需要支付给水资源所有者( 包括国家或集体) 的一定货币额。 它体现了水资源所有者与使用者之间的经济关系，是水资源有偿使用的具体表现， 是对水资源所有者因水资源资产付出的一种补偿，是维持水资源持续供给的最基 本前提，是所有权在经济上得以体现的具体结果阳1 。 2 3 水资源价值内涵 根据不同的资源价值研究方法，可以归纳水资源价值的内涵丰要有三个方面： 2 3 1 稀缺性 稀缺性是资源价值的基础，也是市场形成的根本条件，只有稀缺的东西才会 具有经济意义上的价值，才会在市场上有价格。资源的稀缺性是资源价值存在的 充分条件。但是自然资源的稀缺性又是一个相对的概念，在某一地区或某一时代 稀缺的水资源在不同的地区和时间可能并不稀缺，因此水资源价值存在时间上和 空间上的价值流n 们。 2 3 2 资源产权 产权是现代市场经济中的一个非常重要的概念。产权是经济运行的基础，商 品和劳务买卖的核心是产权的转让，产权是交易的基本先决条件。产权包括了四 种权利：所有权、使用权、收益权和转让权1 。国家对水资源拥有产权，因此任何 单位和个人开发利用水资源即为使用权的转让，则需要支付一定的费用，这是国 家对水资源所有权的体现，这些费用也正是资源开发利用过程中所有权及其所包 含的其它一些权利( 使用权等) 转让的体现。 9 山东大学硕士学位论文 2 3 3 劳动价值 在资源的调查和流通过程中，在资源的价值中也包含了劳动价值，即劳动和 资金的投入。这是区别天然水资源价值和己开发利用水资源价值的重要标志。如 果资源价值中包含了人类的劳动和资金的投入，则其为已开发自然资源；若没有 人类劳动的投入，其为自然资源，但同样具有价值，包括资源稀缺性和产权所形 成的价值。汪党献等将前者称为工程型水资源，后者为资源型水资源。 2 4 水资源价格的确定原则 核算水资源价格的目的在于实现水资源的合理配置和可持续开发利用，因此 必须遵循下列基本原则： 2 4 1 可持续发展的原则 水资源是有限的自然资源，是维持人类生存的关键因素。尽管水资源是可再 牛的，但水资源所赋存的环境和以水为基础的环境是不一定可以再生的，必须加 以保护。从总体来讲，水资源的价值随着时间的推移是增加的。为保证水资源的 可持续利用、实现经济和社会的可持续发展，因此当代人在开发利用水资源追求 效益最大化的同时，不能影响后代人开发利用水资源的权利，即既要做到代内的 公平性和平等性，又要保证代际之间的公平性和平等性。 2 4 2 效率原则 水价的制定必须要有利于提高水行业自身的效率，促进水行业的健康发展。 合理水价还要有利于促进水资源配置效率的提高，水既是牛产牛活资料又是环境 要素，水的消费既包括对水原料的消费又包括对水环境容量的消费。这两个方面 密切联系、相互影响。谋求水资源的优化配置就是要在利用水原料和水环境容量 时都实现投入产出的最佳对比，追求经济效益。企业牛产和投资力求达到使用环 境容量的效益最佳，以最小的排污量取得最大的经济成果，保证排水造成的社会 福利的减小要小于牛产带来的社会福利的增加。 2 4 3 区域定价原则 由于各地区的水资源丰枯程度及开发利用条件不同，在不同的地区存在不均 衡的社会经济结构，因此水资源在不同地区、不同使用中具有不同的价值，而且 产业结构会极大地影响水资源的价值n 引。这是因为产业结构会不同程度地影响水 1 0 山东大学硕士学位论文 资源消耗量，进而直接影响着水资源的供求关系，最终导致水资源价值的改变。 因此供水价格应当根据不同地区的具体情况分别制定。 2 4 4 成本回收和合理利润原则 水费收入是供水企业获得资金以维持简单再生产和扩大再生产的主要来源， 水价的高低在很大程度上影响着供水企业的发展n 副。为进行水资源的开发利用， 必须进行必要的水文勘测和评价、水土保持、水源地涵养等。人类对水资源前期 劳动投入的费用应在资源所有权向使用权转换中得以补偿，这也为资源的有效管 理、保护和开发利用提供必要的经济条件和物质基础。因此在制定和调整水价的 过程中，不仅要充分考虑生产成本的回收，而且还应在此基础上给供水企业以适 当的利润，以实现供水企业的良性循环。 2 4 5 用水户承受能力原则 水是人类必须的生活资料，是社会发展必不可少、无可替代的物质基础。供 水价格制定的是否合理，对国家经济建设、社会发展、人民牛活有全局性、长期 性、决定性的影响，加之水商品固有的市场特性使水消费者具有对水商品供给无 可选择的不利条件，因此，供水价格的制定必须考虑用水户承受能力，使消费者 可以承受，使其他产业的扩大再牛产能达到正常发展。 2 5 市场经济中水价对水资源供需平衡的影响 下面以经济学理论进行水资源供需平衡分析，并探讨水价在水资源供需平衡 中的作用。 2 5 1 市场经济学的供给曲线 从市场经济学来看水资源供给与价格的关系有如下曲线： 水价格p 最低价格 p i i l i n 水供应数量s 山东大学硕士学位论文 这一曲线表明，在一最低价格以上，也就是大于生产成本的价格时，才有人 经营供水；而水的价格越高，生产者的积极性越大，直至需求户不可能接受，或 无水可供。 2 5 2 市场经济学的需求曲线 从市场经济学来看水资源需求与价格的关系有如下曲线： 水价格p l 经济可行的最低供水量q m i l lq 水需求数鼍 这一曲线表明，只有规模经营供水，也就是兴修水利工程之后，才有定价问 题，居民从河里挑水尚无法定价。在一定供水量以上，价格越低，对水的需求量 越大。 2 5 3 水市场的供需平衡 水价格p p m i n d q b 平衡点q 水鼍 山东大学硕士学位论文 从上面的供需曲线可以看出水市场供需平衡的情况。 从资源配置角度来讲，最根本的是达到总量的供需平衡，在供需平衡的基础 上，从供应方的特点和需求方的特点出发来实现优化配置。这里的供应方就是国 家所有的水资源，这里的需求方就是经济社会发展对水资源的需求。目前，我国 的水资源是一种短缺资源；而社会主义市场经济是一个广义的经济概念，其内涵 是经济、社会、环境和生态相协调的可持续发展；因此，我们说的供需平衡就是 要以水资源的可持续利用来保障可持续发展。这里考虑的需求是合理需求，这里 考虑的供给是有效供给。 如果供给和需求移动则有下条供给移动曲线钔。 价格 水量q 如果供给曲线向左移动，供应量减少，在原价格水平上就会出现短缺的情况， 价格就会上升，直到对水量的供给和需求在新的均衡点e 上的水价为止。 价格 p 水量q 山东大学硕士学位论文 如果需求曲线向右移动，导致了过量的需求，在价格水平上也会出现短缺的 情况，价格也会上升，直到对水量的需求和供给在新的均衡点e 上的水价为止。 2 6 实现水资源可持续利用的主要支持条件 2 6 1 自然支持条件一水循环 水资源是一种再生的自然资源，其再生能力是依靠水循环过程年复一年周而 复始补给的，这种周而复始的补给规律为水资源的持续利用提供了自然支持条件。 地球上的水在太阳的辐射及地心引力作用下不断运动变化，周而复始地形成 一个循环，这个循环称为水循环。水循环的路径分为大循环和小循环，大循环是 指海洋蒸发的水分经输送、凝结、降雨、陆地产流和汇流，最后流至海洋的循环。 正是这种循环过程，不断有更新水补充河川径流和地下径流。据地球科学的研究 成果表明，河川水量平均每1 1 9 天就更新一次，而地下水更新一次需要8 7 8 年n 0 1 。 对于任一个区域，根据水量平衡原理，其蓄水量的变化等于区域内输入水量与输 出水量之差。这一规律由下式描述： ，一d = 形 式中，助输入该区域的总水量；妫输出该区域的总水量：4 劝区域蓄水量 的变化量。区域蓄水量的变化量决定于该地区的地理位置、气候条件、地理条件、 地质构造、植被条件等，它为区域水资源的持续利用提供了不断的源泉，这正是 水资源持续利用的自然支持条件。 2 6 2 环境支持条件环境容量 环境是维持生物和人类牛命的基础。人类在牛活和生产中排出大量污染物， 影响环境，当这些污染物与水体相结合就造成水污染：当污染物进入水体后，在水 流作用下掺混、稀释，并随着水体的流动发生转移和扩散。在这种转移和扩散中， 某些有机物在物理、化学、生物等因素作用下，发牛降解使污染物的浓度降低， 从而净化水体，这个过程就是水体的自净能力。但是水体的这种自净能力是有限 的。对于某区域的水域，在一定水质标准下，水域靠水体的自净能力能容纳不同 污染物的最大数量称为该水域的水环境容量。设某水域污染物数量为q ，水域水体 的自净能力可用一个映射关系t ( 牢) 表示，假定规定的水质标准为b ，那么确定水 环境容量问题可用如下极大化问题描述： 1 4 山东大学硕士学位论文 j m a x q i r ( q ) 召 如果水域被污染的水体不能靠自净能力转化成规定水质标准的水体，不仅造 成了影响人类生存与发展的水环境，而且减少了区域水资源的可利用量。可持续利 用的环境容量支持条件就是区域人口生活和社会经济发展排入水域中的污染物不能 超过上式所确定的最大值矿。显然，矿与规定的水质标准b 有关，水质规定标准高 时，q 值就小：反之亦然。随着人们生活水平的提高，对水质的要求也会提高，而生 活水平的提高依赖大量的物质生产，大量物质生产又排出大量污染物。为保障水资源 的持续利用，唯一的办法是限制物质生产中污染物的排放量，鼓励清洁生产n 田。 2 6 3 社会支持条件一水承载能力 区域水资源的基本承载物是人口、社会经济和环境。水资源承载能力是区域水 资源在保证一定环境质量的前提下，支撑该空间人口的基本生存和社会经济发展规模 的能力。若该区域人口规模为x ，社会经济发展规模为y ，设满足人口规模为x 的水量 为哌( x ) ，满足社会经济规模为y 的水量为( y ) ，满足规定环境质量的需水量设为， 区域水资源量为睨，那么为了实现水资源持续利用，水资源承载能力必须满足：n 司 暖( 功+ ( y ) + 形 对联( j ) 的确定主要依赖于对区域人口的预测和人均用水定额的确定，必须注 意的是人均用水定额是随着生活水平的提高而增加的；对( y ) 的确定依赖于对区 域社会经济发展规模和耗水水平的预测，显然，可以通过调整工农业牛产结构来 调整( y ) ，也可以通过降低单位产值的耗水来减少吸( j ，) 。 2 6 4 知识支持条件一科技进步 随着社会的进步，新技术的应用，人们对水资源持续利用的认识也会逐步深入： 而且随着水资源箭理和使用的技术水平的不断提高，使原先不能持续利用的水资源有 可能成为可持续利用的水资源，例如海水淡化、废水处理、中水回用等技术的推广。 根据以上水资源价格的制定原则和水资源可持续利用的丰要支持条件，以下 两章进入可持续发展的水资源全成本定价方法和定价模型的探讨。 山东大学硕士学位论文 第三章关于水资源定价方法及模型的探讨 3 1 水资源定价方法的讨论 现今各个国家和地区对水资源定价基于不同水资源条件和历史原因，采用了 不同的定价方法。主要有影子价格法、服务成本核算法、市场定价法、成本核算 定价法等n 鲥。 3 1 1 影子价格法 影子价格称为最优计划价格或计算价格，它反映限制性最大的生产资源的边 际价值。目前，西方国家普遍采用影子价格对经济问题进行分析。利用影子价格 理论对经济问题进行研究，其最大的优点在于对现有资源进行合理的分配，将有 限的资源用于产出最大的生产中。在完全市场经济条件下，这将有利于生产资源 在整个市场上的优化组合、在全社会的合理配置，充分提高资源的利用率。 影子价格是人为确定的，比现存的交换价格更为合理的资源价格。之所以说 其合理，从定价的原则看，任何物品的价格都应该能够反应该物品的市场供求状 况以及稀缺程度：从价格执行效果看，应该是资源配置向优化的方向发展。从本质 上讲，影子价格就是有限资源的最优配置、合理利用下对社会目标的边际贡献。 关于其计算，国内外较为推崇的方法有两种：“7 1 ( 1 ) 荷兰数学经济学家丁伯根( j a nt i n b e r g e n ) 把某一种经济结构中的某种资 源的最优决策下的边际价值称为该资源在这个经济结构中的影子价格，其数学表 达式为： 鬈= s 岛 式中：r 是第f 种资源的影了价格；s 为目标函数的增值；包是第f 种资源的 增量。 ( 2 ) 根据线性规划的对偶理论，以牛产规划为原问题且在非退化情况下有唯 一最优解，b 为基矩阵，u 为基变量的目标系数，则资源的影了价格就等于对偶 问题最优解】，= 曰一。 1 6 山东大学硕士学位论文 3 1 2 服务成本核算法 服务成本定价法根据供水服务所要求的资本成本、行政管理成本和运行与维 修成本来确定水资源的价格。它是最常见的垄断部门的定价方法。我国现行城市 的自来水水价、水利工程水价等大多数商品水的水价是按照这种理论制定。但对 于天然水资源的管理和保护的成本，国家没有进行过成本核算，应对天然水资源 探讨以服务成本为基础构成的水资源价格。 3 1 3 市场定价法 这个理论是世界资源研究所高级经济学家r 佩托博士提出的。它是在市场发 育完全的条件下，用自然资源产品的市场价格只减去自然资源产品的单位成本( 包 括正常利润) e ，而得自然资源的价值p ，其表达式为：尸= 只一e 我国目前水资源市场还未形成，水资源的产品一商品水的价格大部分还未达 到或接近成本价格，套用这个公式，会得出不合理的负值价格。 3 1 4 成本核算定价法 成本核算的定价方法其实质是成本加利润，这是垄断部门为其产品定价时常 常采用的方法之一。其定价基础是估计的平均成本以及社会的平均利润率。而成 本估计的基础是历史数据，历史数据不一定能够很好地反映将来市场价值的变化， 这是此方法的最大误差来源。 我国现行的城市自来水价格、水利工程向城市供水水价大多是按此方法确定的。 国务院1 9 8 5 年颁布的水利工程水费核定、计收和管理办法规定水费标准应在核 算供水成本的基础上，根据国家产业政策和水资源状况，对各类用水分别核定。 3 2 各种水资源定价模型的探讨 3 2 1李金昌( 1 9 9 5 ) 根据地租论与生产价格理论提出资源价格模型n 羽 只= 半( 哦y 训差 其中，尸为第t 年的价格，f 为平均利息率，a 为自然资源丰度和开发利用基本条 件，民为摹本地租或租金，仍、q 分别为自然资源的需求量与供给量，日、曩分 别为自然资源需求弹性系数和供给弹性系数。 1 7 山东大学硕士学位论文 其主要内容为：地租反映自然资源本身的价值，生产价格部分反映人类劳动投入产生 价值，供求弹性反映稀缺。此模型为我们了解资源价值、资源本身价格提供一条思路。 但水的供求弹性在居民、工业、农业灌溉中差距很大。因而，不具有普遍意义。 3 2 2 姜文来( 19 9 8 ) 提出模糊数学定价模型n 町 脚2 ( 墨，五，五) 其中，陟u 为水资源价格，墨，五，以分别为影响水资源因素，如水、人口密度、 经济结构、技术影响、水资源价值、生产成本及正常利润。这种定价泛化了水资 源价值，忽视水资源价格内涵且是一种鼓励型“消费水价”。 3 2 3 影子价格模型 影子价格是本世纪5 0 年代詹恩、丁伯根( j a n t i n b e r g e n ) 和康托罗奇( k a n tt o n v i t c h ) 提出：1 7 1 y = 【，口召一1 其中y 是计划生产一定产品所消耗的资源的影子价格，是计划生产的这些产品 的效用系数，曰1 是生产这些产品的技术条件逆矩阵。它最早源于数学规划，为资 源的合理配置及有效利用提供了正确的价格信号和计量尺度。但计算影子价格较 闲难，应用受到了很大限制。 彭新育提出农业灌溉点影予价格的概念，认为自然的水资源呈明显的时间和 空间变化，农业牛产具有地域性和季节性，即农业牛产的用水需求和自然水资源 供给都随时空而变化。当农业水资源的供给与生产所需的水资源在时空上不能吻 合时，就需要建设灌溉系统，通过水资源空间再分配来弥补自然水源时空的不足， 保证农业牛产所需水资源。以点影予价格作为农业水资源的定价依据可以提高水 资源的利用效率，激励对灌溉系统的投入啪1 。 3 2 4 供求价格模型 该模型是美国l d a u g l a st a n e s 和r o b e r t r l e e 提出的，他们认为，供水是 商品，符合下列公式： q 2 = g ( 片) 6 山东大学硕士学位论文 式中：q 2 为调整价格后的用水量；q 为调整价格前的用水量；只为原水价；只为 调整价格后的水资源价格；e 为水资源价格弹性系数。水资源价值即为只一c ，式中 c 为水资源生产成本及利润。 供求价格法有其优点，首先是公式比较简单，数据容易获得；其次，它适应 市场经济大环境，人们也容易接受。但是它也存在一定的问题：水资源量在决 定水资源价值方面占有重要地位，但不是决定地位，量的多少决定了供需矛盾的 尖锐程度，因此仅仅通过水资源量决定水资源价值是不完善的；水资源的价格 与用水功能有着密切关系，在该公式中没有考虑用水功能；水资源价格没有考 虑污水排放因素，忽略了生态影响，水资源价格与污水资源价格相比，只有水资 源价格大于污水资源价格时，才有可能想办法改进节约用水措施。 此外，还有牛产价格法，市场逆算法，水资源存在价值与经济价值法( 谢标， 1 9 9 9 ) 等模型。 上述研究，对于完善我国水资源价格理论体系及水价改革是有益的。但从总 体来看，水资源价格理论研究还有待突破，特别是在水资源等自然资源价值来源 问题上尚无统一认识，呈现百花齐放的状态。马克思的劳动价值论与西方的效用 价值论在资源价值来源方面成为论战焦点。与此同时，提出的一些定价模型不利 于水资源持续利用。因此，如何建立具有中国特色的社会主义资源价格体系，是 摆在科学工作者面前一项最待深入研究的课题。由于对水资源等自然资源价值来 源尚不明确，加之理论的出发点不同，因而当前建立的资源价格模型存在很大差 别。另一方面，我国对水资源的管理存在“多头管水 局面，没有强有力的统一 管理体制，如水利部门丰要管农业用水，且偏重地表水和水利工程部分，交通部 门管航运，城市部门管城市地下水和城市排水，公用局丰要管城市生活及公益用 水，而城市污水管理又属环境保护部门口。因而对水资源研究也“各自为政”。 目前对水资源价格研究主要是环境经济学专业方面。水利工作者多考虑供水成本 箭理，环境学方面研究多考虑污染。这与水资源价格研究所涉及的广阔领域极不 协调，因而得到的结论也难以普遍接受。 因此，有必要对现行的价格理论及水价政策进行深入探讨，以利于加快建立社会 主义水市场，使水资源价格既能反映全部供水成本，又能有利于水资源的可持续利用。 1 9 山东大学硕士学位论文 3 3 水资源价值模糊综合评价模型 水资源价值是一个复杂且模糊的系统。它的复杂在于：它是自然系统与社 会经济系统相互影响、相互作用的复合系统。就每个系统本身而言，又是复杂因 素共同作用的复合体。对于这样的复杂系统，运用常规的数学模型来评价水资源 价值是难以如意的。水资源问题的动态性、水资源工程的多目标和多宗旨性， 获取、传递和处理数据的困难以及在水资源决策过程中技术、环境、社会、体制、 政治、经济等因素。水资源价值系统又是一个模糊系统。例如在研究水环境系统 时，有严重污染、重污染、轻污染，评价水质有优良、良好、中等、差、劣等多 种情况，它们都不能用一个简单的“是”或“否”、“非此即彼”来回答。同样， 水资源丰富程度、水资源价值高低，往往并无严格的明确界限；而对这种界限不 分明的事物，需要有一种能对事物渐变过程中的不分明性加以描述的数学形式晗羽。 3 3 1 水资源价值综合评价要素 影响水资源价值的因素是多方面的，应全方位综合考虑，为此，遵循全面性、 代表性、独立性、简约性以及可操作性等原则选取并建立指标体系。纵观构成水 资源价值的因素，可以将其分为三类：自然因素、经济因素、社会因素，具体应 包括如下指标： ( 1 ) 水资源数量水资源价值决定于水资源水量的丰富程度，水资源水量越 是相对稀缺，其价值就越高。 ( 2 ) 水资源质量该指标标志着水体的物理、化学、生物的特征及其组成的 状况，水质好，则水体功能多样，其价值就高；而水质差则功能单一，甚至失去 原有功能成为废水，其价值就低。 ( 3 ) 水资源开发条件及特征随着社会科学的进步，人类认识自然、改造自 然能力的加强，人类对自然的干扰能力有了很大提高，特别是大型水利工程的兴 建，改变了原有的水资源时空分