南水北調工程斷面水量分攤方法的改進

南水北調工程斷面水量分攤方法的改進

目前，世界上已建成、建設、規(guī)劃的大規(guī)模、長短距離項目160多環(huán)，分布在24個國家。如何分配大型節(jié)水項目的供水成本和每個分配模式的水流量是節(jié)水項目回收、投資和運營的關鍵。調水工程受水區(qū)各城市與水源工程的距離不同、需調水量不同,受益程度也不同,在計算主體輸水工程口門水價時,根據總干渠各口門與水源工程的距離和需調水量,按照受益程度分攤總干渠固定資產投資和供水成本,在此基礎上計算口門水價。而考慮輸水損失后,因輸水損失分攤方法的不同,會產生不同的分攤用水量數(shù)據,從而有不同的供水成本分攤方法。南水北調東線工程像其他跨流域調水工程一樣有著多流域和多地區(qū)的特點,連接長江流域、淮河流域和黃河流域,涉及江蘇、安徽、山東三省,南水北調東線第一期工程的供水成本分攤在《南水北調工程總體規(guī)劃》1和《南水北調東線第一期工程可行性研總報告》(以下簡稱《可研總報告》)2中確定了按“誰受益、誰分攤”原則,即只為某一受水區(qū)段服務的專用工程,其成本由該受水區(qū)段承擔;同時為兩個或兩個以上受水區(qū)段服務的共用工程,其成本由各受水區(qū)段按其受益的比例分攤。1計算結果和不合理之處在《可研總報告》中,對南水北調東線一期工程的供水成本分攤使用了折算水量分攤法,該方法按照各受水區(qū)段的折算水量比例分攤供水成本。調水工程調往各受水區(qū)段的水量稱為區(qū)段供水量,因為蒸發(fā)、滲漏等,在調水過程中存在輸水損失,在各個受水區(qū)段內發(fā)生的輸水損失稱為區(qū)段段內輸水損失,區(qū)段供水量扣除區(qū)段輸水損失為區(qū)段凈供水量,是各受水區(qū)段可利用的水量。折算水量分攤法首先將輸水損失按照各區(qū)段凈供水量的比例分攤到各區(qū)段,各區(qū)段的凈供水量與該區(qū)段應分攤的輸水損失之和即為該區(qū)段的折算水量,然后按此比例分攤供水成本。詳細步驟如下:(1)按照各受水區(qū)段凈供水量比例,將各區(qū)段段內輸水損失向北分攤,分別得出各區(qū)段應承擔輸水損失,公式如下:Sk=∑i=1kWk∑j=1mWj×ΔWi(1)Sk=∑i=1kWk∑j=1mWj×ΔWi(1)式中:Sk為第k區(qū)段分攤的輸水損失(m3);ΔWi為第i區(qū)段輸水損失(m3);Wk為第k區(qū)段的凈供水量(m3);k為受水區(qū)段的編號;Wj為第j區(qū)段的凈供水量(m3);m為受水區(qū)段總數(shù)。(2)計算各受水區(qū)段折算水量ZWj。公式如下:ZWj=Wj+Sj(2)ΖWj=Wj+Sj(2)(3)計算各受水區(qū)段分攤的供水成本總和。按照各區(qū)段折算水量比例將各區(qū)段共用供水成本向北分攤,得出各區(qū)段分攤的供水成本總和,公式如下:Cj=∑i=1jZWj∑k=1mZWk×Ki(3)Cj=∑i=1jΖWj∑k=1mΖWk×Κi(3)式中:Cj為第j區(qū)段分攤的供水成本總和(元);Ki為第i區(qū)段段內供水成本(元);ZWj為第j區(qū)段的折算水量(m3);m為受水區(qū)段總數(shù)。(4)計算各受水區(qū)段單方水成本。公式如下:Dj=Cj+ZCjWj(4)Dj=Cj+ΖCjWj(4)式中:Dj為第j區(qū)段單方水成本(元/m3);ZCj為第j區(qū)段專用供水成本(元);Wj為第j區(qū)段凈供水量(m3)。《可研總報告》將南水北調東線一期工程分為8個受水區(qū)段,按照折算水量分攤法對工程的供水成本進行了分攤,計算出各受水區(qū)段單方成本,結果見表。調水工程在調水過程中存在輸水損失,這種輸水損失應由各受水區(qū)段自行承擔。更為重要的是,調水是通過同一條渠道進行的,各區(qū)段的輸水損失需由其后受水區(qū)段分擔?！犊裳锌倛蟾妗肥褂玫恼鬯闼糠謹偡?將輸水損失簡單地按照各受水區(qū)段的凈供水量比例進行分攤,按照考慮了輸水損失分攤的各受水區(qū)段折算水量比例進行供水成本分攤。事實上,各區(qū)段的輸水損失水量是由前面各區(qū)段在調水中發(fā)生的,前面各區(qū)段發(fā)生的損失,后面區(qū)段也應承擔,后面區(qū)段的凈供水量和段內輸水損失都應參與前面各區(qū)段輸水損失的分攤。折算水量分攤法存在以下不合理之處:(1)按照各受水區(qū)段凈供水量比例分攤輸水損失,并沒有完全反映實際調水的物理過程,沒有充分體現(xiàn)分攤原則。調水時,某受水區(qū)段發(fā)生的輸水損失是由經該受水區(qū)段的所有水量產生的,包括了凈供水量和輸水損失,而不只是凈供水量。折算水量法為簡化計算,忽略了區(qū)段輸水損失本身也應參與前面區(qū)段輸水損失的分攤,在受水區(qū)段數(shù)目增多時,影響成本核算的精確性;(2)分攤各受水區(qū)段供水成本使用的折算水量,是一個固定的水量比例,分攤中存在一定的不合理性。因輸水損失的存在,各區(qū)段分攤時用于分攤的水量是不同的;(3)對于調水線路存在分支和合并情況時,此種輸水損失分攤方式和供水成本分攤方法在使用時需要調整。折算水量分攤法簡化了運算,但實際上不夠合理,且在受水區(qū)段眾多、調水線路復雜,如存在分支合并情況時,其不合理性益加明顯,影響成本分攤的科學性和精確性。2區(qū)段內斷面水量斷面水量是指理論上流經調水線路某個橫斷面的水量,因為沿調水線路有分水口門取水和輸水損失的存在,調水工程斷面水量會沿著調水線路流向終點而逐漸減少至0。在核算調水工程的供水成本時,需首先對工程進行區(qū)段劃分。如南水北調東線一期工程(本文將其分為22個受水區(qū)段)第1個受水區(qū)段,長江～寶應站區(qū)段段初斷面水量即為凈抽江水量38.03億m3,在理論上可將這個水量劃分為22份。對應第1區(qū)段及后續(xù)21個區(qū)段段內所需的凈供水量,是其在長江斷面時的斷面水量。各區(qū)段從長江抽出的水沿調水線路流向各歸屬的受水區(qū)段。當扣除沿途發(fā)生的相應輸水損失后,流到歸屬區(qū)段時剛好為該區(qū)段所需的凈供水量。其他區(qū)段同理?？芍?即使兩個受水區(qū)段的凈供水量相同,因為輸水損失的存在,距離調水源遠的區(qū)段的凈供水量因為沿途損失大,對應長江斷面所需調水量大,分攤時應分攤更多的成本。因此在供水成本分攤時可按照各受水區(qū)段對應斷面水量比例進行分攤。而要得到斷面水量數(shù)據,需要對輸水損失進行分攤,考慮到折算水量法它缺陷,分攤輸水損失時不僅要考慮各區(qū)段的凈供水量,也應考慮各區(qū)段的輸水損失,它應參與前面區(qū)段輸水損失的分攤。將流經本受水區(qū)段的水量按照使用比例在本受水區(qū)段及以后各受水區(qū)段之間進行分割,按受益各區(qū)段對應本區(qū)段的斷面水量比例來分攤本區(qū)段段內供水成本的分攤法即為斷面水量分攤法。步驟如下。(1)受水區(qū)段內用電損失及計算Sii=WiWi+∑k=i+1n(Wk+ΔWk)×ΔWi(5)Sij=Wj+ΔWjWi+∑k=i+1n(Wk+ΔWk)×ΔWi(j>i)(6)Sii=WiWi+∑k=i+1n(Wk+ΔWk)×ΔWi(5)Sij=Wj+ΔWjWi+∑k=i+1n(Wk+ΔWk)×ΔWi(j>i)(6)式中:Sij為第j區(qū)段分攤的第i區(qū)段段內輸水損失(j≥i)(m3);ΔWi為第i區(qū)段段內輸水損失(m3);Wj為第j區(qū)段的凈供水量(m3);k為各受水區(qū)段編號;n為受水區(qū)段劃分總數(shù)。(2)凈供水量計算dwijDWij=Wj+∑k=ijSij(j≥i)(7)DWij=Wj+∑k=ijSij(j≥i)(7)式中:DWij為第j區(qū)段凈供水量對應到第i區(qū)段段初斷面的斷面水量(j≥i)(m3);Wj為第j區(qū)段的凈供水量(m3)。(3)第i段內供水量l斷面水量法在分攤供水成本時,按照各區(qū)段水量對應到待分攤成本區(qū)段段初斷面的斷面水量比例分攤,即:Cij=DWijWi+∑j=inDWij×Ki(j≥i)(8)Cij=DWijWi+∑j=inDWij×Κi(j≥i)(8)式中:Cij為第j區(qū)段分攤的第i區(qū)段段內供水成本(元);DWij為第j區(qū)段凈供水量對應到第i區(qū)段段初斷面的斷面水量(m3);Wi為第i區(qū)段的凈供水量(m3);Ki為第i區(qū)段段內供水成本(元);n為受水區(qū)段劃分總數(shù)。(4)計算每個受水區(qū)分攤的供水成本總額Cj=∑Cij(9)Cj=∑Cij(9)式中:Cj為第j區(qū)段分攤的供水成本總和(元)。(5)專用供暖成本Dj=Cj+ZCjWj(10)Dj=Cj+ΖCjWj(10)式中:Dj為第j區(qū)段單方水成本(元/m3);ZCj為第j區(qū)段專用供水成本(元);Wj為第j區(qū)段凈供水量(m3)。本文考慮了南水北調東線一期工程江蘇省和山東省內均存在的雙線輸水和江蘇、安徽、山東3省共用水問題,將南水北調東線一期工程細分為22個區(qū)受水區(qū)段,按照斷面水量法計算南水北調東線一期工程各受水區(qū)段單方水供水成本,結果如表所示。3比較方法可從以下3個方面比較兩種分攤方法。(1)凈供水量分攤折算水量分攤法將輸水損失在本區(qū)段和以后區(qū)段的凈供水量之間進行分攤。斷面水量分攤法則將輸水損失在本區(qū)段凈供水量和向北供水量(即以后區(qū)段在本區(qū)段段初斷面的斷面水量,包括以后區(qū)段的凈供水量和輸水損失)之間進行分攤。實際調水時,某區(qū)段發(fā)生的輸水損失是由流經該區(qū)段的所有水量產生的,而不是只由該區(qū)段及后續(xù)區(qū)段的凈供水量產生的。因此,斷面水量法對輸水損失的分攤更科學合理。(2)算例2:固定年沒有算水區(qū)段的用電成本折算水量法按照折算水量比例進行分攤,各受水區(qū)段折算水量數(shù)據在整個分攤過程中是固定不變的,即不論分攤哪一受水區(qū)段的供水成本,都沿用首段時的折算水量比例。斷面水量法將流經本區(qū)段的水量按照使用比例在本區(qū)段及以后各區(qū)段之間進行了分割,此分割比例在每一區(qū)段都是不相同的,直觀的描述了調水的實際過程,按受益各區(qū)段對應本區(qū)段的斷面水量比例來分攤本區(qū)段發(fā)生的供水成本,符合“誰受益,誰分攤”的分攤原則。(3)基于算例的斷面水量法存在調水線路分支合并時,合并區(qū)段分攤分支區(qū)段的供水成本時只能用流經該分支的水量進行分攤,折算水量法不能實現(xiàn)合并區(qū)段的分攤。斷面水量法通過模擬出各受水區(qū)段的斷面水量,形象描述了調水時水量運動的全過程,不會因為區(qū)段數(shù)增多而影響其結果的精確性,也可以處理調水線路存在分支合并,多受益主體用水,多水源調水等復雜情況,本