摘要： 以北京市为案例，分别在静态和动态两种条件下，采用费用—效果分析 的方法 对污水再生利用和远距离调水运两种供水方案进行了比较。研究 结果表明，在满足相同供水效果的条件下，不论是静态比较还是动态比较，再生水工程都是更具有成本有效性的方案；尤其是在动态条件下，投资的阶梯曲线效应使得污水再生利用工程具有更大的成本优势。
关键词： 再生水 长距调水 费用—效果分析 阶梯曲线效应
污水 再生利用中的技术问题 往往不是影响 其发展 的主要障碍，而经济 上是否可行才是人们更为关注的焦点，可以采用传统的项目经济评价方法判断其可行性，如费用一效果分析法(cost—effectivenessanalysis，CEA)就是常用的决策工具。
1 费用一效果分析法原理
费用一效果分析方法的基本特点是把效果和费用分开研究，即用货币指标度量费用，用物理指标度量效果，然后对各种方案的费用与效果进行比较，选择最好的方案[1] 。
费用一效果分析的核心是“费用一效果率”的计算 。第i个备选方案的费用一效果率(CEi )被定义为成本Ci 和效果Ei 的比：
CEi = Ci /Ei （１）
在费用一效果分析中还可以计算增量费用一效果比率(incremental cost—effectiveness ratio，ICE)。当某个项目存在着A、B两种备选方案时，可以假定这两种方案的成本分别为CA 和CB ，效果分别为EA 和EB ，那么增量费用一效果比率(ICE)可以通过如下方法计算：
ICE＝（ＣＡ －ＣＢ ）／（ＥＡ －ＥＢ ） （２）
由于污水 再生利用产业具有外部经济的特征，仅从私人成本和私人收益的角度考虑污水 再生利用是否可行是不够的，而应当从社会 成本与社会收益的角度来进行考察。如果污水 再生利用的社会成本低于自来水供给的社会成本，那么采用污水 再生利用从整个社会的角度来看是可行的。在社会成本与私人成本不一致的情况下，费用一效果分析方法也必须做出相应的调整，调整后的费用一效益率(CE* )可以采用如下公式进行计算：
CE* =（社会成本-其他社会收益）/效果 （３）
２ 案例静态分析
北京市水资源供需平衡的分析表明[2] ，到2010年全市平水年缺水量为12X108 m3 ，枯水年缺水量为20X108 m3 。在1993年国务院批准的《北京市城市总体规划》中，南水北调工程是缓解北京水资源的根本措施，预期为北京供水10X108 m3 ，进北京的水价为2元／m3[2] 。实际上，除了远距离调水之外，北京市的水资源供需缺口也可以通过污水 再生利用的方式予以解决。可采用费用一效果分析对调水和污水 再生利用两种方案进行比较。
2．1 效果分析
首先分析调水和污水 再生利用两种方案的效果，其核心是要分析污水 再生利用能否弥补北京市水资源的供需缺口。在2000年《北京市水资源公报》中给出的用水结构数据的基础上，对各类用水部门的再生水使用比例做出了假设，据此估算出北京市对再生水的潜在需求量(见表1)。
表1 北京市对再生水的潜在需求量估计
Tab.1 Evstimation of potential demand for reclaimed water in Beijing City
项目
传统供水
再生水
用水量（108 m3 /a）
占总用水量比例（%）
再生水使用率（%）
总量（108 m3 /a）
生活用水
12.96
32.1
25
3.24
环境/生态用水
0.43
1.1
90
0.387
10.52
26.0
20
2.104
农业用水
16.49
40.8
30
4.947
合计
40.40
100
26
10.678
从表1可知，北京市的总供水量中，只要有26％使用再生水就完全能够弥补未来的水资源缺口。也就是说，调水与污水 再生利用两种供水方案的效果是相同的。另外，研究中假设环境/生态用水、工业用水和农业用水中对再生水的需求部分都来自于集中型污水 再生利用设施，需求量为7.438X108 m3 /a，而城市生活部分(冲厕及市政杂用)则采用分散型污水 再生利用设施生产的再生水，需求量为3.24X108m3 /a。四类用途的再生水总需求量为10.678X108 m3 /a。
2．2 费用分析
如果按照全成本的思想进行分析，两种供水方式的成本构成如下：
传统供水方式的成本＝水资源的价值＋引水的成本＋自来水处理的成本＋配水的成本＋污水 收集的成本＋污水 处理的成本＋处理后污水 排放的环境成本；再生水的成本＝原水收集成本＋再生水处理成本＋配水成本＋再生水的风险成本。
分析中水资源价值、供水成本和污水 处理成本采用了《北京市水的合理价格体系及实施策略研究》的研究成果，分别取0.49、1.80、1.03 元/m3 ；南水北调中线工程到北京的水价采用2.00元/m3 ，那么在南水北调中线工程实施之后北京市用水的全成本为5．32元/m3 ，高于集中型和分散型污水 再生利用的成本(分别为0.95、2.61元/m3[3] )。
实际上，农业用水与环境用水不需要对原水进行处理，并且不存在污水 处理的问题；而工业用水和生活用水则需要进行给水和污水 处理。故计算得到采用调水方式解决北京市水资源短缺问题的总成本为41.34亿元/a，而采用污水 再生利用方式的成本为15.52亿元／a。
2．3 静态的费用一效果分析
北京市调水和污水 再生利用的费用效果比较见表2。可见，污水 再生利用的费效比(平均成本)为1.45元/m3 ，低于调水的费效比4.13元/m3 ；而从增量费效比可以看出，在两种方案对比下，污水 再生利用是成本有效的方案。
表2 北京市调水与污水 再生利用的静态费用—效果比较
Tab.2 Comparison of static cost-effectiveness between distant water transfer and wastewater reuse in Beijing City
项 目
效果（108 m3 /a）
费用（亿元/a）
费效比CE
增量费效比ICE
调水
10
41.34
4.13
-38.08
污水 再生利用
10.678
15.52
1.45
3 案例动态分析 由于水基础设施的投资是动态的，故还需进行动态的费用一效果比较。
3．1 工程投资的阶梯曲线效应
污水 再生利用和调水工程的供给时间特征具有阶梯性，即供给能力的提高是呈阶梯性递增的[4、5] 。由于两种供水方式的最小有效规模不同，故它们的阶梯大小也有所不同(见图1)。
从图1中可以看出，这种投资的阶梯曲线效应(step-curve effect)使得污水 再生利用有可能在成本上得到很大的节约。在存在水资源供需缺口的情况下，出于规模经济 的考虑，远距离调水通常需要考虑到数十年后的水需求量，并以此确定调水工程的规模，那么在很长的一段时间内必定会造成一部分供水能力的闲置。而污水 再生利用工程的供给规模相对较小，项目周期也较短，在节约水资源的同时还延迟了投资的发生，这两方面都加强了污水 再生利用的成本有效性。
3．2 动态费用一效果分析
分析之前需要做出如下假设：①研究 的时间周期为10年；②工程投资的贴现率取6％；③调水工程在计算 期之初即建成并供水；④污水 再生利用工程分阶段投资。
由于污水 再生利用工程投资的阶段性对研究结果有较大的影响 ，因此可以做出多种假设情景分别进行计算：①一阶段投资假设情景，即在计算期初便建成全部供给能力；②两阶段投资假设情景，即先投资集中型污水 再生利用设施用于环境、工业 和农业用水，再投资分散型污水 再生利用设施用于生活用水，每阶段投资的时间间隔为5年；③四阶段投资假设情景，即按照环境、工业、农业和生活用水的顺序进行工程投资，每阶段投资的时间间隔为2.5年。
根据静态成本分析结果，可以得到调水方案的供水成本为41.34亿元／a，10年供水总成本的现值为304.27亿元。根据污水 再生利用投资阶段的不同区分，可以得到不同假设情景下投资成本的现值(见表3)。
表3 北京市调水与污水 再生利用的动态费用—效果比较
Tab.3 Comparison of dynamic cost-effectiveness between distant water transfer and wastewater reuse in Beijing City
项 目 效果（108 m3 ） 费用现值（亿元） 费用比CE 调水 100 304.27 3.04 污水 再生利用一阶段 106.78 114.23 1.07 两阶段 90.58 78.62 0.87 四阶段 46.77 33.25 0.71
从表3可见，污水 再生利用表现出了更大的成本优势，并且投资期数越多费效比就越低，这主要是由于供水能力的扩张贴近需求曲线，从而降低了阶梯曲线效应。投资延迟和供给能力节约的双重效应带来了更大的成本上的节约。
4 结语
以北京市为例，采用费用一效果分析的方法 ，从静态和动态两个角度对污水 再生利用和远距离调水这两种供水方案进行了比较。结果表明，前者是成本有效的方案，尤其在考虑到工程投资的阶梯曲线效应时，污水 再生利用具有更大的成本优势。
参考 文献 ：
[1] Pearce D．Cost-Benefit Analysis (2nd ed)[M]. Macmaillan：Basingstoke，1983．
[2] 倪新铮，陈景岳，黄欣．南水北调—北京市可持续发展 的支撑工程[J]．北京水利，2001，(1)：3-6．
[3] 莫慧，刘建华，钟新华，等．居住区中水处理系统方案及经济比较[J]．中国 给水排水，2002，18(2)：60-62．
[4] Bateman I，Wills K Valuing Environmental Preferences：The ory 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．
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