水资源价值时空流研究*

姜文来(中国农业科学院农业自然资源和农业区划研究所,北京 100081)

王华东(北京师范大学环境科学研究所,北京 100875)

文摘 水资源价值是水资源经济管理和持续利用的关键问题之一,它在解决水资源危机中占有举足轻重的地位。水资源价值与多种因素有关,其中时间和空间非常重要。本文对水资源价值的时空变化进行了探讨,研究了水资源价值时间流、水资源价值空间流、水资源价值时空流。结果表明,水资源价值是时空的函数,时间、空间的不同耦合方式形成各异的水资源价值流,水资源价值流沿着时空链发生变化。

关键词 水资源 价值 价格

Studies on Temporal and Spatial Flow Of Water Resources Value. Jiang Wenlai(Institute of Natural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural Sciences ,Beijing,100081),Wang Huadong(Institute of Environmental Sciences Beijing Normal University,Beijing,100875):China Environmental Science,1998,18(supplementary issue): Abstract The value of water resources is a key problem of water resources economic managerial and sustained utilization,and occupies an important in the water resources crisis 。The value of water resources is affected by many factors, time and space of them is extremely important。This paper the temporal and spatial variability of water resources value was discussed,and the temporal flow,spatial flow as well the temporal and spatial flow f water resources value were also studied respective。It is reach a conclusion that the value of water resources is function of time-space ,and has evolved different flow of water resources value because temporal and spatial cupling not alike way,and flow of water resources value change along chain of time-space。

keywords: water resources value price

水资源是重要的环境资源,也是制约社会可持续发展的“瓶颈”。水资源价值研究近年来日趋活跃,其最终目的是通过水资源经济管理促进其持续开发利用。国内外有关文献表明(1)(2),水资源价值研究尚属薄弱环节,特别是水资源价值时空变化研究所见甚少。水资源价值与时间和空间有关,从时间上来看,水资源经过了由“无价”到“珍贵”发展历程;从空间来看,由于社会经济发展的不平衡和水资源分布的非均一性导致水资源价值出现差异。对其深入研究不仅能合理估价水资源工程效益,为调水工程决策提供科学依据,而且对实现《中国21世纪议程》中关于对水资源等自然资源无价的改革目标(3)具有重要意义。

1 水资源价值流

在生态经济系统中,价值流被定义为商品生产的价值形成、增殖、转移和实现过程,在此过程中,人们通过有目的的劳动把自然物(能流)变成经济物(能流),价值就沿着生产链不断形成、增殖和转移,并通过交换关系得到实现(4)。水资源价值流指单位水资源量在不同的时空条件下,因自然环境、社会环境、经济环境因素的差异而导致的水资源价值的变化过程(5)

尽管水资源价值流具有“价值流”的涵义,但它不是生态系统中价值流概念的套用,具有其特殊内涵,水资源价值流与生态系统中的价值流存在着本质的区别。

首先,两者所体现的关系不同。价值流体现了人与人之间的关系,在传统的经济学中,水资源被视为无价之物投入经济领域,所以最开始时水资源的价值为零;水资源价值流是在深刻反思传统经济学中水资源无价而存在严重缺陷的基础上,赋予自然状态下的水资源一定价值(严格地说是价格),因而水资源价值流的基点不为零,它所反映的并不是人与人之间的关系,而是体现了人与自然的关系。

其次,价值的停滞点不同。在生态系统中,“生产”是价值流变化的前提和基础,没有生产,就没有价值流,即“生产”的停止,意味着价值变化的停滞;水资源价值流是沿着时空链变化的。即使不将水资源投入生产过程,水资源价值流依然发生变化,空间可以固定,但时间总是不断前进的,因此,水资源价值流不存在停滞点。

第三,受政策影响的程度不同。价值流是人类物化劳动的价值量变化过程,它受政策影响较小,主要是因为物化的劳动是不以人的意志为转移的,不管政策如何变化,投入的劳动难以改变,如果强制改变,将导致价格的严重扭曲,出现严重的不良后果;而水资源价值流受政策影响极大,国家经常利用有关政策进行调控,甚至国家政策性倾斜使正常的水资源生产成本难以收回,水资源价值流受到严重影响。

根据水资源价值流条件的变化,可以将水资源价值流分为三类:水资源价值时间流、水资源价值空间流、水资源价值时空流。

2 水资源价值时间流

水资源是水资源量与水质的统一,它是自然因素、社会因素、经济因素的函数,随着时间的推进,上述各种因素是不断演化的,因此,时间也是水资源价值的变量,水资源价值具有明显的时间维。在一特定空间内,水资源价值随着时间的变化而发生扰动的过程称为水资源价值时间流。

从理论上讲,水资源的价值时刻地发生扰动,但是,在正常情况下,时间的微小变化,对水资源价值影响并不大,但时间的积累,可能导致量变到质变的突跃,即水资源价值大的改变,包括正的变化增加和,负的变化减小。在非正常情况,如暴雨、突发污染事故、水库溃坝等,在极短的时间内水资源价值发生剧烈的振荡,即产生水资源价值突变。根据时间跨度的长短,水资源价值时间流可以分为两类,即年内水资源价值时间流和系列年内水资源价值时间流。

年内水资源价值时间流是水资源价值在同一水文年内变化过程,它们受多种因素的影响,但最主要的是水资源量的变化。水资源最大特点之一就是水资源时空分布极不均一。即使是在同一空间内、同一年内,水资源量的分布也存在着很大差异。如北京市,水资源量的多少主要是受降水分配的控制,由于降水的分布不均一性,水资源量在年各个时间段内分配极不均匀。从径流月分配情况来看,最多水月份是8月,占全年径流量的80%以上,最少月份是5月,占全年径流量的3%以下,最大与最小月径流量相差11~25倍;从径流季分配来看,按水文年划分,夏季径流量占全年的1/2以上,秋季约占1/4,冬春之和只占1/4;从汛期径流量分配来看,汛期(6-9月)径流量占全年径流量的60-75%,非汛期〔10~5月(次年)〕长达8个月之久,而径流量仅占全年径流量的25-40%。

系列年水资源价值时间流是指在多个水文年内水资源价值变化过程。在同一水文年内,由于时间相对较短,经济结构、社会环境变化不大,可以将其变化忽略,只考虑水资源量的多少。但是,如果时间足够长,上述的各种因素变化是明显的,如果仍然忽略这种变化显然是不合理的。仅从水资源量的变化看,在系列年内是明显的。以海滦河流域为例,1920~1936年为枯水段,1937~1939年为丰水段,1940~1948年为枯水段,1949~1964年为丰水段,1965~1978为平水段,1979~1989年为71年以来最枯水段(6)。它表明水资源价值流在系列年内是十分明显的。

3 水资源价值空间流

水资源价值空间流是指在一特定时期内,水资源价值随空间变化而发生扰动的过程。水资源价值空间流产生的原因是多方面的,主要原因是:①水资源空间分布不均一性;②社会经济发展的不均衡性。

水资源空间分布的不均一性可以通过降水空间分布得到良好的反映,我国水资源补给主要来源于大气降水,尽管水资源量的多少最后由地理位置、蒸发等因素共同作用决定,但从总的来看,我国的水资源空间分布特征同降水极为相似。我国的降水分布具有十分明显的空间差异性,其特点是,东南多雨,西北干旱,山区多于平原,山地的迎风坡多于背风坡,年降水量总的趋势是由东南向西北递减,在山区形成16个高值区,而在盆地、平原和高原上相应形成了13个低值区,为水资源的价值空间流形成奠定了基础。

不均衡的社会经济结构和地区差异的存在,是影响水资源空间价值变化过程的重要因素。水资源量的多少只有与一定的社会经济相结合才能体现出经济价值,否则,只谈论水资源量的多少,是没有什么意义的,其经济价值无法得到体现。例如,沙漠地区水资源量极少,与此相对应,需求量也极其有限,特别是没有一定的社会经济的参与,水资源的经济价值暂时难以得到实现,充其量它们只具有生态价值或者存在价值。由于我国的经济发展很不平衡,各地区的产业结构差异很大,即便是同一城市,其空间分布很不均一,水资源在不同的产业中具有不同的效益,同时产业结构会大大地影响水资源的价值。这是因为,产业结构会不同程度地影响水资源消耗量,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。不同的区域产业结构水资源价值变化不同,即使是同一区域,工业布局也存在差异,所以同量的水资源在不同空间内产生的效益是不同的,这意味着水资源价值的本底是不同的,水资源价值具有明显的空间差异性。

通过大型调水工程分析水资源价值空间流更加形象,十分容易理解的,引水干渠象一条纽带,把水资源缺水区和富水区连接起来,同时将水资源空间价值变化也连接起来。水资源在引水干渠中流动时,经过不同的区域,由于各区域自然条件、经济发展、社会环境存在着很大差异,导致水资源价值在流动过程中不断发生变化。形成水资源价值空间流。

4 水资源价值时空流

为了研究的方便,采取了固定某一因素(时间或空间),令另一因素(空间或时间)发生变化来处理水资源价值,出现了水资源价值时间流、空间流,在实际经济生活中,水资源价值是随时间、空间同时发生变化的,因此,研究水资源价值随时间、空间同时变化是极其必要的,水资源价值因时空不同引起的变化过程称水资源价值时空流。

  水资源价值时空流含有两个因素:时间维和空间维,可以简单地用函数形式表示如下:

V=f(T,S) (1)

式中T是时间连续函数,是单向一维;S是空间维,它是一个复合函数,可以表示为:

S=f(A,B……)    (2)

S是除时间因素外,其它与水资源价值有关的系列参数函数。

对于上面所研究的水资源价值时间流和水资源价值空间流,都是(1)的特殊形式。当S即空间固定时,为水资源价值时间流;当T即时间固定时,为水资源价值空间流,水资源价值时间流和空间流可以用下式来表示:

dVT=KT·f′(S)    (3)

dVS=KS·f′(T)     (4)

(3)为水资源价值空间流数学模型;(4)为水资源价值时间流数学模型。KT、KS分别为与时间或空间有关的常数。

当T或S发生变化时,其价值的变化可以表示为:

    (5)

    (6)

在水资源价值时空流中,时间、空间都在发生变化,因此水资源价值时空流公式可以表示为:

    (7)

水资源价值时空流可以用图象形象地加以描述(图1)。

图1 水资源价值时空流示意

Chart 1 Temporal and spatial flow of water resources value

在图1中,T、S、V分别为时间维、空间维、价值维,n、Snn=1,2,3……)分别代表不同的时间和空间。

图中GHCE曲线是T=T不断变化时各个处水资源价值的连线,该条曲线称为水资源价值空间流曲线。值得注意的是,在水资源价值空间流曲线中,存在着两个比较重要的点,即最高点和最低点,最低点其价值为零,此种情况出现于水资源相对于需求而言极其丰富的年代和地区,最高限则产生于水资源危机极其严重的时间或区域。仅从理论上而论,水资源是生物生存不可替代的自然资源和环境资源,也是发展经济、保证国民经济持续快速健康发展的“瓶颈”,其价值是巨大的,特别是当水资源严重匮乏,威胁人类自身生存时,其价值更高。但是,经济生活的实践表明:由于受经济发展及生活水平的影响,巨大的水资源价值难以被人们接受,客观上存在一个特定时期的能够接受的最大价值,即水资源价值上限(7),此点也称为临界点,也即水资源价值的最高点。该条曲线在实践上可能很不规则,但是其值在在最高和最低之间波动。当然,随着经济的发展和人民生活水平的提高,水资源价值的的最大值也会发生改变。在GHCE曲线中,水资源价值的最大点是E(,S,V)。同理,PO即是T=T时水资源价值空间流曲线。P点坐标为P(T,S,V,也就是说当T=T,S=S时,其水资源价值为

曲线EODFS=S(即空间固定),时间T可变时所有水资源价值点连线,其实质就是S=S时的水资源价值时间流曲线,同水资源价值空间流曲线一样,它也有最高和最低值,同理,HMS=S时水资源价值时间流曲线。点坐标为M(T,S,V),其涵义是当T=T,S=S时,水资源价值为

CQD是水资源价值时间、空间都发生变化时的水资源价值时空流曲线,在该条曲线中,T、S都是变量。曲线ABCQDT-S平面的垂直投影,也就是T、S变量的轨迹,其坐标为(T,S,0)的坐标为Q(T,S,V),即T=T,S=S时水资源价值为。Q点在T-S平面上的垂直投影为Q′,其坐标为Q′(T,S,0)。

众多的水资源价值时间流、水资源价值空间流、水资源价值时空流曲线围成的图形是部分类球体。所谓的类球体是指曲率半径不均一,整体观察象球体的物质。类球体内任意一点都代表T、S状态下水资源价值为。图中P、Q是类球体上的两点,其涵义上文已经阐述,其余与此类似。

值得说明的是:①为了描绘上的方便和图形的整洁,各曲线进行了理想化处理,实际曲线可能很不规则,作者认为,进行理想化处理不但不影响实际问题的阐述,而且更易于深入理解实际问题;②在该图形中,只描绘了水资源正价值流,没有描绘水资源负价值流及水资源正负价值相互作用的耦合价值流(8)(9),它们与此图相类似,只不过是方向有所改变或者数值有所变化。

影响水资源价值的因素是多方面的,可以概括为自然因素、社会因素、经济因素,它们都具有很强的时空性。因此,可以说影响水资源价值流的因素是时空,在不同的时空状态下,具有不同的价值,水资源价值流随着时空链发生变化。

5 小结

水资源价值受多种因素影响,但最终可以概括为时间和空间两个因素。水资源价值的变化过程就形成了水资源价值流,水资源价值是时空的函数,时间、空间的不同耦合方式导致水资源价值变化差异,分别形成水资源价值时间流、水资源价值空间流、水资源价值时空流,水资源价值流沿着时空链发生扰动。

参考文献

(1)姜文来.我国水资源价值研究现状和展望.地理学与国土研究,1996(1):1-4

(2)姜文来.水资源价值研究:[学位论文].北京师范大学环境科学研究所,1995

(3)国务院.中国21世纪议程.北京:中国环境科学出版社,1992

(4)张跃庆等编著.经济百科辞典.北京:中国工人出版社,1989

(5)姜文来,王华东.水资源价值流研究.经济地理,1994,14(6):41-45

(6)王汝慈,李华章等.海滦河流域1981~1990年降水量特性分析.水利水电工程,

1993(2):18-20

(7)姜文来,于连生等.水资源上限研究.中国给水排水,1993,9(2):58-59

(8)姜文来,王华东.水资源负价值研究.生态经济,1993(5):41~43

(9)姜文来,王华东等.水资源耦合价值研究.自然资源,1995(2):17-21。

本文发表于《中国环境科学》1998年