張俊杰， 曾思育， 陳吉寧
(清華大學 環境科學與工程系，北京 100084)

　　摘 要： 以北京市為案例，分別在靜態和動態兩種條件下，采用費用—效果分析的方法對污水再生利用和遠距離調水運兩種供水方案進行了比較。研究結果表明，在滿足相同供水效果的條件下，不論是靜態比較還是動態比較，再生水工程都是更具有成本有效性的方案；尤其是在動態條件下，投資的階梯曲線效應使得污水再生利用工程具有更大的成本優勢。
　　關鍵詞： 再生水； 長距調水； 費用—效果分析； 階梯曲線效應
　　中圖分類號：X703　　　文獻標識碼：B　　　文章編號：1000—4602(2004)11—0022—03

Cost—Effectiveness Analysis for Urban Wastewater Reuse and Long Distance Water Transfer
ZHANG Jun-jie， ZENG Si-yu， CHEN Ji-ning
(Dept．of Environmental Scienc and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)

　　Abstract： With case study on Beijing City，the cost-effectiveness analysis was used under static and dynamic conditions to making comparison between the two water supply alternatives-wastewater reuse and long distance water transfer．It is found that if the same water supply requirement is satisfied，and no matter whether the static or dynamic analysis is used，the wastewater reuse project is more cost effective．Especially，under dynamlc condition，the investment step-curve effect makes the wastewater reuse project showing much greater cost superiorit.
　　Key words： wastewater reuse； long distance water transfer； cost-effectiveness analysis； step-curve effect

　　污水再生利用中的技術問題往往不是影響其發展的主要障礙，而經濟上是否可行才是人們更為關注的焦點，可以采用傳統的項目經濟評價方法判斷其可行性，如費用一效果分析法(cost—effectivenessanalysis，CEA)就是常用的決策工具。
1 費用一效果分析法原理
　　費用一效果分析方法的基本特點是把效果和費用分開研究，即用貨幣指標度量費用，用物理指標度量效果，然后對各種方案的費用與效果進行比較，選擇最好的方案^[1]。
　　費用一效果分析的核心是“費用一效果率”的計算。第i個備選方案的費用一效果率(CE_i)被定義為成本C_i和效果E_i的比：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CE_i = C_i/E_i 　　　　　　　　　　　　　　（１）
　　在費用一效果分析中還可以計算增量費用一效果比率(incremental cost—effectiveness ratio，ICE)。當某個項目存在著A、B兩種備選方案時，可以假定這兩種方案的成本分別為C_A和C_B，效果分別為E_A和E_B，那么增量費用一效果比率(ICE)可以通過如下方法計算：

ICE＝（Ｃ_Ａ－Ｃ_Ｂ）／（Ｅ_Ａ－Ｅ_Ｂ）　　　　　　 　　　（２）

　　由于污水再生利用產業具有外部經濟的特征，僅從私人成本和私人收益的角度考慮污水再生利用是否可行是不夠的，而應當從社會成本與社會收益的角度來進行考察。如果污水再生利用的社會成本低于自來水供給的社會成本，那么采用污水再生利用從整個社會的角度來看是可行的。在社會成本與私人成本不一致的情況下，費用一效果分析方法也必須做出相應的調整，調整后的費用一效益率(CE^*)可以采用如下公式進行計算：

CE^*=（社會成本-其他社會收益）/效果 　（３）

２ 案例靜態分析
　　北京市水資源供需平衡的分析表明^[2]，到2010年全市平水年缺水量為12X10⁸m³，枯水年缺水量為20X10⁸m³。在1993年國務院批準的《北京市城市總體規劃》中，南水北調工程是緩解北京水資源的根本措施，預期為北京供水10X10⁸m³，進北京的水價為2元／m^3[2]。實際上，除了遠距離調水之外，北京市的水資源供需缺口也可以通過污水再生利用的方式予以解決。可采用費用一效果分析對調水和污水再生利用兩種方案進行比較。
2．1 效果分析
　　首先分析調水和污水再生利用兩種方案的效果，其核心是要分析污水再生利用能否彌補北京市水資源的供需缺口。在2000年《北京市水資源公報》中給出的用水結構數據的基礎上，對各類用水部門的再生水使用比例做出了假設，據此估算出北京市對再生水的潛在需求量(見表1)。

表1 北京市對再生水的潛在需求量估計
Tab.1 Evstimation of potential demand for reclaimed water in Beijing City

　　從表1可知，北京市的總供水量中，只要有26％使用再生水就完全能夠彌補未來的水資源缺口。也就是說，調水與污水再生利用兩種供水方案的效果是相同的。另外，研究中假設環境/生態用水、工業用水和農業用水中對再生水的需求部分都來自于集中型污水再生利用設施，需求量為7.438X10⁸m³/a，而城市生活部分(沖廁及市政雜用)則采用分散型污水再生利用設施生產的再生水，需求量為3.24X108m³/a。四類用途的再生水總需求量為10.678X10⁸m³/a。
2．2 費用分析
　　如果按照全成本的思想進行分析，兩種供水方式的成本構成如下：
　　傳統供水方式的成本＝水資源的價值＋引水的成本＋自來水處理的成本＋配水的成本＋污水收集的成本＋污水處理的成本＋處理后污水排放的環境成本；再生水的成本＝原水收集成本＋再生水處理成本＋配水成本＋再生水的風險成本。
　　分析中水資源價值、供水成本和污水處理成本采用了《北京市水的合理價格體系及實施策略研究》的研究成果，分別取0.49、1.80、1.03 元/m³；南水北調中線工程到北京的水價采用2.00元/m³，那么在南水北調中線工程實施之后北京市用水的全成本為5．32元/m³，高于集中型和分散型污水再生利用的成本(分別為0.95、2.61元/m^3[3])。
　　實際上，農業用水與環境用水不需要對原水進行處理，并且不存在污水處理的問題；而工業用水和生活用水則需要進行給水和污水處理。故計算得到采用調水方式解決北京市水資源短缺問題的總成本為41.34億元/a，而采用污水再生利用方式的成本為15.52億元／a。
2．3 靜態的費用一效果分析
　　北京市調水和污水再生利用的費用效果比較見表2。可見，污水再生利用的費效比(平均成本)為1.45元/m³，低于調水的費效比4.13元/m³；而從增量費效比可以看出，在兩種方案對比下，污水再生利用是成本有效的方案。

表2 北京市調水與污水再生利用的靜態費用—效果比較
Tab.2 Comparison of static cost-effectiveness between distant water transfer and wastewater reuse in Beijing City

3　案例動態分析
　　由于水基礎設施的投資是動態的，故還需進行動態的費用一效果比較。
3．1 工程投資的階梯曲線效應
　　污水再生利用和調水工程的供給時間特征具有階梯性，即供給能力的提高是呈階梯性遞增的^[4、5]。由于兩種供水方式的最小有效規模不同，故它們的階梯大小也有所不同(見圖1)。

　　從圖1中可以看出，這種投資的階梯曲線效應(step-curve effect)使得污水再生利用有可能在成本上得到很大的節約。在存在水資源供需缺口的情況下，出于規模經濟的考慮，遠距離調水通常需要考慮到數十年后的水需求量，并以此確定調水工程的規模，那么在很長的一段時間內必定會造成一部分供水能力的閑置。而污水再生利用工程的供給規模相對較小，項目周期也較短，在節約水資源的同時還延遲了投資的發生，這兩方面都加強了污水再生利用的成本有效性。
3．2 動態費用一效果分析
　　分析之前需要做出如下假設：①研究的時間周期為10年；②工程投資的貼現率取6％；③調水工程在計算期之初即建成并供水；④污水再生利用工程分階段投資。
　　由于污水再生利用工程投資的階段性對研究結果有較大的影響，因此可以做出多種假設情景分別進行計算：①一階段投資假設情景，即在計算期初便建成全部供給能力；②兩階段投資假設情景，即先投資集中型污水再生利用設施用于環境、工業和農業用水，再投資分散型污水再生利用設施用于生活用水，每階段投資的時間間隔為5年；③四階段投資假設情景，即按照環境、工業、農業和生活用水的順序進行工程投資，每階段投資的時間間隔為2.5年。
　　根據靜態成本分析結果，可以得到調水方案的供水成本為41.34億元／a，10年供水總成本的現值為304.27億元。根據污水再生利用投資階段的不同區分，可以得到不同假設情景下投資成本的現值(見表3)。

表3 北京市調水與污水再生利用的動態費用—效果比較
Tab.3 Comparison of dynamic cost-effectiveness between distant water transfer and wastewater reuse in Beijing City

　　從表3可見，污水再生利用表現出了更大的成本優勢，并且投資期數越多費效比就越低，這主要是由于供水能力的擴張貼近需求曲線，從而降低了階梯曲線效應。投資延遲和供給能力節約的雙重效應帶來了更大的成本上的節約。
4　結語
　　以北京市為例，采用費用一效果分析的方法，從靜態和動態兩個角度對污水再生利用和遠距離調水這兩種供水方案進行了比較。結果表明，前者是成本有效的方案，尤其在考慮到工程投資的階梯曲線效應時，污水再生利用具有更大的成本優勢。

　參考文獻：
　[1] Pearce D．Cost-Benefit Analysis (2nd ed)[M]. Macmaillan：Basingstoke，1983．
　[2] 倪新錚，陳景岳，黃欣．南水北調—北京市可持續發展的支撐工程[J]．北京水利，2001，(1)：3-6．
　[3] 莫慧，劉建華，鐘新華，等．居住區中水處理系統方案及經濟比較[J]．中國給水排水，2002，18(2)：60-62．
　[4] Bateman I，Wills K Valuing Environmental Preferences：Theory and Practice of the Contingent Valuation Method [M]．Oxford：Oxford University Press，1995．
　[5] World Health Organization．Financial Management of Water Supply and Sanitation[M]．Geneva：WHO，1994．

　電話：(010)62771468x12
　E-mall：szeng@tsinghua．edu．cn
　收稿日期：2004-07—07