陈琛, 郭甲嘉, 沈大军^,中国人民大学环境学院,北京 100872

Water resources allocation and re-allocation of the Yellow River Basin

CHEN Chen, GUO Jiajia, SHEN Dajun^,School of Environment and Natural Resources, Renmin University of China, Beijing 100872, China

通讯作者: 沈大军,男,浙江慈溪人,博士,教授,博导,主要从事水资源管理研究。E-mail： dajunshen@yahoo.com

收稿日期:2020-09-17修回日期:2021-01-9网络出版日期:2021-04-25

基金资助:

中央高校建设世界一流大学(学科)和特色发展引导专项(中国人民大学2021年)

Received:2020-09-17Revised:2021-01-9Online:2021-04-25
作者简介 About authors
陈琛,男,河南驻马店人,博士生,主要从事水资源管理研究。E-mail： 627701145@qq.com





摘要
流域水资源配置是黄河流域水资源管理的核心。本文应用破产理论和规则,研究了4种情形下的黄河流域水量分配和再分配,包括1987年流域水量分配、流域水量与入河泥沙量变化下的再分配、黄河流域生态保护和高质量发展战略下的再分配以及南水北调西线工程下的再分配。得到以下发现：①1987年流域水量分配过程和结果的分析发现,分配最接近SSRs-PRO规则,在考虑省区地理位置的基础上体现了上下游统筹。②在当前流域经济和社会发展、生态环境、水沙关系变化情景下的分析表明,流域再次面临破产分配。③黄河流域生态保护和高质量发展战略下综合农业用水效率的再分配显示,用水效率高的山东、河南和四川在所有破产规则下分配水量都增加,而效率低的山西、青海、甘肃和宁夏都下降。④比较南水北调西线工程调水50.0亿、90.0亿和170.0亿m ³的规模发现,调水90.0亿m ³并继续沿用“87方案”的SSRs-PRO规则是一个合理的选择。将破产理论应用于黄河流域为黄河流域水量分配和再分配提供了一种新的思路。
关键词： 黄河流域;破产分配;水量再分配;农业用水效率;南水北调西线工程;流域生态保护和高质量发展

Abstract
Basin water allocation is the core of water resources management in the Yellow River Basin. By applying the bankruptcy theory and water resources bankruptcy allocation rules, this study analyzed the water resources allocation and re-allocations in the Yellow River Basin under four scenarios, including the 1987 water resources allocation; water resources re-allocations under changes in natural water resources and sedimentation; water resources allocations under Yellow River ecological protection and high-quality development strategy; and water resources allocations under the implementation of the West Route of South-to-North Water Transfer Project. The conclusions are as follows: (1) The examination of the 1987 water resources allocation revealed that the allocations are more close to the sequential sharing rules-proportional rule (SSRs-PRO) bankruptcy rule, indicating a combination of provincial geographical location and upstream-downstream coordination. (2) The analysis in view of the current situation of economic and social development, ecological environment, and water and sediment relationship in the basin showed that the basin is facing bankruptcy distribution again. (3) Under ecological protection and high-quality development strategy in the river basin, the re-allocation analysis incorporating agricultural water use efficiency indicated that the provinces with high water productivity, including Shandong, Henan, and Sichuan Provinces, will enjoy increased allocation under all bankruptcy rules; while Shanxi, Qinghai, Gansu, and Ningxia, where water productivity is low, will have decreased allocation. (4) The comparison between diversion scales of 5, 9, and 17 billion m ³of the West Route of South-to-North Water Transfer Project showed that 9 billion m ³ division and application of SSRs-PRO of the “Yellow River Water Allocation Scheme in 1987” is a reasonable choice for the Yellow River Basin. Applying bankruptcy theory to the Yellow River Basin provides a new perspective for water resources allocation and re-allocation in the basin.
Keywords：Yellow River Basin;bankruptcy allocation;water resources re-allocation;agricultural water use efficiency;West Route of South-to-North Water Transfer;ecological protection and high-quality development strategy


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本文引用格式
陈琛, 郭甲嘉, 沈大军. 黄河流域水量分配和再分配. 资源科学[J], 2021, 43(4): 799-812 doi:10.18402/resci.2021.04.14
CHEN Chen, GUO Jiajia, SHEN Dajun. Water resources allocation and re-allocation of the Yellow River Basin. RESOURCES SCIENCE[J], 2021, 43(4): 799-812 doi:10.18402/resci.2021.04.14

1 引言

水资源配置是改变天然或现状的水资源时空分布,以适应人类经济和社会发展与生态环境保护对水资源需求的过程^[1]。按分配水量是否大于需水量区分,水资源配置包括正常配置和破产配置,破产配置是分配水量少于需水量时的分配。水资源正常配置多在保证基本用水的基础上,基于效率和可持续原则,从集体理性角度选择整体效益最优的方案^[2,3,4]。相反,破产配置则在保证基本用水的前提下,从公平角度进行配置,削减低效或低优先性用水^[5,6]。

黄河流域水资源供需矛盾突出,如何配置其有限的水资源是流域水资源管理的核心。1987年,流域制定了水量分配方案^[7]。进入21世纪,流域经济和社会发展、生态环境和水资源情势发生了显著变化,给水资源配置带来了新挑战^[8];黄河流域生态保护和高质量发展战略更对流域水资源配置提出了高要求。针对这些变化,水资源和谐度^[9]和分配方案可持续性^[10,11]等被用于水量分配研究^[12]。从供需关系来看,按照经济学和法律制度中的破产理论,1987年黄河流域水量分配是一次典型的破产分配。当前,在黄河流域生态保护和高质量发展战略下,在流域水资源量减少和水沙关系发生重大变化的情形下,流域将再次面临水量分配。

破产理论最初于2012年用于伊朗Qezelozan-Sefidrood流域八省水量分配研究^[13],然后开始逐步应用于跨界河流的水量分配,如幼发拉底河^[14,15,16]、底格里斯河^[14,17]、澜沧江-湄公河^[18,19]和尼罗河^[20,21]等。2012年以来,非跨界河流流域的应用逐渐增多,包括巴基斯坦印度河流域^[22,23]、美国科罗拉多河流域^[24]等省或城市的水量分配和美国密苏里河^[25]等地的行业用水分配。其在中国的应用开始于2015年,最初简单应用于漳河108 km河段4个灌区的水量分配^[26],后应用于东江流域^[27,28]、玛纳斯河流域^[29]等城市水量分配。

因此,在黄河流域生态保护和高质量发展战略要求和流域水资源量减少和水沙关系发生重大变化的情形下,本文拟应用破产理论,分析1987年黄河流域水量分配过程和规则;研究流域在水沙关系改变、流域生态保护和高质量发展战略以及南水北调西线工程不同调水规模下的水量再分配;并提出建议。基于破产理论的黄河流域水量分配和再分配研究为黄河等流域的水量分配提供了一种新的思路。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

破产理论是研究稀缺资源配置冲突管理的一种方法,其最初在合作博弈框架下研究律法集《塔木德》（Talmud）中的破产问题^[30],后逐步扩展至税收分配^[31]、稀缺资源分配^[32]等。对于水资源来讲,当分配水量无法满足所有用水户的需求时,就出现了水资源破产,需要通过规则在用户间分配水量,以达成公平合理的水资源配置格局^[33,34]。

经典破产规则一般包括等比例（proportional rule,PRO）、限制等量增加（constrained equal awards,CEA）、限制等量减少（constrained equal losses,CEL）、调整的等比例（adjusted proportional rule,AP）和塔木德（Tamuld,TAL）等5种分配规则。但由于流域水资源配置在用户产水贡献和分配次序上不同于资产破产：经典破产规则下用户平等,且不考虑其贡献;而流域水资源配置中用户产水贡献不同,且在地理位置从上游向下游排列,为此,Ansink等^[33]建立了水资源配置的顺序共享规则（sequential sharing rules,SSR）,并结合经典破产规则,构建4种基于SSR的破产规则。

表1介绍了以上9种破产分配规则。其中,前5种分配的原理如下：PRO规则等比例分配,CEL规则等量减少,CEA规则等量增加,AP规则优先分配满足其他用户需求以后的剩余水量,TAL规则是CEA和CEL规则的折中。如果以用户分配水量与其需求量的比例作为满意度评价：PRO规则下所有用户满意度相同;CEL规则下需水量大的用户满意度较高;相反,CEA规则下需水量小的用户满意度较高;AP规则下需水量大的用户可能满意度较高,但受分配水量和需水量缺口的影响;TAL规则在分配水量小于需水量的一半时偏向小用户,在大于时偏向大用户,相比PRO略偏向大的,但又达不到CEL的偏向程度。

SSR规则按照上下游顺序分配,将用户可用水量作为其分配水量,将其需水量和下游所有用户的缺水量作为需水量,并将其和其下游所有用户分别作为两个用户,应用PRO、CEA、CEL和TAL规则在其与其下游所有用户之间分配水量。因此,尽管按照用户流域地理位置从上游往下游顺序分水,由于考虑了下游用户的缺水量,并在规则应用中与下游用户平等分水,SSR只是一个分水次序而非优先性。由此也说明SSR规则在用户的地位上是平等的,这在一定程度上体现了对地理位置处于劣势的下游用户的偏向性。

Table 1
表1
表1水资源破产分配规则
Table 1Water resources bankruptcy allocation rules

规则	表达
等比例（PRO）	按照分配水量与需水总量的比例将水量等比例分配给每个用户,即xiPRO=λci,λ=E/C,E=∑i=1nai。式中：xi为用户i所分配的水量;ci为用户i的需水量;λ为不同规则分配中根据分配水量和需水量设置的参数;E为流域分配水量;C为流域所有用户的总需水量;n为流域内所有参与分水的用户数;ai为用户i对流域的贡献水量。
限制等量增加（CEA）	等量分配水量给所有用户;当满足小用户的需求后,继续等量分配水量给其他用户,即xiCEA=minci,λ,λ=E/n且∑i=1nminci,λ=E。
限制等量减少（CEL）	等量减少所有用户的需水量至分配水量;若小用户减少为0后,继续等量减少其他用户的水量至分配水量,即xiCEL=max0,ci-λ,λ=(C-E)/n且∑i=1nmax0,ci-λ=E。
调整的等比例（AP）	按照两阶段分配水量：第一阶段,若在满足所有其他用户需求的情况下,还剩余水量,则分配该水量给该用户;第二阶段,将剩余水量和剩余需求按等比例分配,即xiAP=vi+ci-vi∑ci-vi×E-∑vi,vi=max{0,E-C+ci}。式中：vi为除第i个用户外其余用户需求均被满足的剩余水量。
塔木德（TAL）	按照分配水量与需水总量的比例制定规则：若<50%,按照50%需求进行CEA规则分配;若>50%,则先满足50%需求,剩余需求和水量按照CEL规则分配,即当E≤1/2C时,xiTal=minci/2,λ,λ=E/n;当1/2C&lt;E&lt;C时,xiTal=ci/2+max0,ci/2-λ,λ=(C-E)/n。
顺序共享等比例（SSRs-PRO）	按照用户的可用水量（本地贡献量和上游余水量之和）、需水量以及其下游所有用户的缺水量（需水量和产水量之差）,从上游到下游依次分配。具体为：首先,计算其可用水量与自身需水量和下游缺水量和的比例,然后,据此比例和其需水量乘积计算其分配水量。公式为：对于所有的ωi=i,Di,Ei,0,ci,CDi,存在λ&gt;0,使得xiSSRs-PRO=λci,xDiSSRs-PRO=λCDi。式中：ωi为第i个用户与其下游用户形成的向量空间;Di为用户i的所有下游用户;Ei为用户i的可用水量;CDi为用户i的下游所有用户缺水量之和;xDi为用户i的下游所有用户的分配水量之和。
顺序共享限制等量增加（SSRs-CEA）	按照用户的可用水量、需水量和其下游用水户的缺水量,从上游到下游依次分配。① 当其需水量<其可用水量的50%时,分配给其所有需水量（满足其需求）;② 当其需水量>其可用水量的50%且下游缺水量<其可用水量的50%时,分配给其可用水量与下游缺水量的差额（满足下游需求）;③ 当其需水量和下游缺水量均>其可用水量的50%时,分配给其可用水量的50%（下游也50%）。即对所有ωi=i,Di,Ei,0,ci,CDi,存在λ&gt;0,使得xiSSRs-CEA=min {ci,λ},xDiSSRs-CEA=min {CDiλ}。
顺序共享限制等量减少（SSRs-CEL）	按照用户的可用水量、需水量和其下游用水户的缺水量,从上游到下游依次分配。① 当其需水量与下游缺水量差的绝对值<可用水量时（ci-CDi&lt;E）,分配给其需水量和可用水量之和减去下游缺水量的50%（即(ci+E-CDi)/2）;② 当其需水量与下游缺水量的差>可用水量时（ci-CDi&gt;E）,分配其可用水量;③ 当下游缺水量与其需水量的差>可用水量时（CDi-ci&gt;E）,不分配给其水量。即对所有ωi=i,Di,Ei,0,ci,CDi,存在λ&gt;0,使得xiSSRs-CEL=max {0,ci-λ},xDiSSRs-CEL=max {0,CDi-λ}。
顺序共享塔木德（SSRs-TAL）	按照用户的可用水量、需水量和其下游用水户的缺水量,从上游到下游依次分配。当其可用水量<其需水量和下游缺水量之和的50%时,按其需水量的50%应用SSRs-CEA规则分配;当其可用水量>其需水量和下游缺水量之和的50%时,先分配给所有用水户其需求量50%的水量,其余部分按其需水量的50%应用SSRs-CEL规则分配。即对所有ωi=i,Di,Ei,0,ci,CDi,存在λ&gt;0,当Ei≤(ci+CDi)/2时,xiSSRs-TAL=minci2,λ,xDiSSRs-TAL=min CDi2,λ,当Ei≥(ci+CDi)/2时,xiSSRs-TAL=ci-minci2,λ,xDiSSRs-TAL=CDi-min CDi2,λ。

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2.2 数据来源

本文数据主要包括《黄河可供水量分配方案》制定过程中有关数据、黄河流域各省区产水量数据、黄河流域各省区可分配总水量数据、黄河供水区产业增加值数据。其中,《黄河可供水量分配方案》制定过程中相关数据包括水量分配初步意见、各省区2000年需水预测、黄河河川径流量的预测和1980年用水现状数据（表2）,数据来源于《黄河水资源利用的初步意见》^[35]、《黄河河川径流量的预测和分配的初步意见》^[36]和《黄河可供水量分配方案》^[37]。黄河流域各省区产水量数据采用潘启民等^[38]的比例按照目前水资源总量进行折算。黄河流域各省区可分配水量数据来源于《黄河水资源公报》^[39]。黄河供水区产业增加值数据,以各省级行政区2010—2018年折算到2018年价格水平的增加值,数据来源为《中国统计年鉴》^[40]。

3 结果与分析

3.1 1987年黄河流域水量分配

1983年,为了应对流域用水量大幅度上升,黄河水利委员会（简称“黄委会”）向水利电力部报送了《1990年黄河水资源开发利用预测》《黄河流域2000年水平河川水资源量的预测》和《黄河水资源利用的初步意见》（简称“会前方案”）。同年6月,水利电力部主持召开了“黄河水资源评价与综合利用审议会”,黄委会提出了黄河2000年河川径流量预测和分配的初步意见,各省也提出了2000年需水量,但两者差距巨大。会后,黄委会于1984年8月提出了《黄河河川径流量的预测和分配的初步意见》,并于同年提出《黄河可供水量分配方案》。尽管无法满足需求,但各省区认为方案总体公平且能接受,因此几乎没有修改（仅山东省减少0.1亿m³）就由国家计委报送国务院。国务院于1987年9月批转了《黄河可供水量分配方案》（简称“87方案”）（表2）。“87方案”与“会前方案”的主要区别是,“87方案”中内蒙古、陕西、山西、河南和山东五省区给流域外的津冀20.0亿m³水量^[41]。

Table 2
表2
表21987年黄河水量分配数据表（亿m³）
Table 2Water resources allocation of the Yellow River in 1987 (100 million m³)

方案或数据	省区	青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀	合计
黄委会水量分配初步意见（会前方案）	生活工业	2.0	0.0	5.0	1.0	10.0	9.0	26.0	9.0	12.0	0.0	74.0
	农业	12.0	0.0	25.0	39.0	52.0	34.0	26.0	49.0	63.0	0.0	300.0
	合计	14.0	0.0	30.0	40.0	62.0	43.0	52.0	58.0	75.0	0.0	374.0
各省区2000年需水预测情况	生活工业	3.4	0.0	18.5	2.9	6.0	22.7	24.8	30.9	16.0	6.0	131.3
	农业	32.3	0.0	55.0	57.6	142.9	92.3	36.0	80.9	68.0	0.0	564.9
	合计	35.7	0.0	73.5	60.5	148.9	115.0	60.8	111.8	84.0	6.0	696.2
黄河河川径流量的预测和分配的初步意见	生活工业	2.0	0.4	4.6	1.1	6.3	4.4	14.6	8.5	16.5	20.0	78.4
	农业	12.1	0.0	25.8	38.9	52.3	33.6	28.5	46.9	53.6	0.0	291.7
	合计	14.1	0.4	30.4	40.0	58.6	38.0	43.1	55.4	70.1	20.0	370.1
1980年用水现状	生活工业	0.8	0.3	1.6	0.3	0.3	0.0	0.5	2.6	4.3	0.0	10.7
	农业	7.6	0.0	18.7	36.0	51.3	25.2	18.4	32.8	48.0	0.0	238.0
	合计	8.4	0.3	20.3	36.3	51.6	25.2	18.9	35.4	52.3	0.0	248.7
黄河可供水量分配方案（87方案）		14.1	0.4	30.4	40.0	58.6	38.0	43.1	55.4	70.0	20.0	370.0

注：数据来源于1987年《黄河可供水量分配方案》。规划的农业供水保证率75%、城市生活工业用水保证率95%。

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对比各省区提出的2000年需水量和流域可供水量,1987年黄河流域水量分配属于破产配置。以“会前方案”设计的374.0亿m³可分配水量,根据破产理论按不同破产规则的水量分配结果如表3所示（其中冲沙水量按等比例在各省区产水量中扣除）。

Table 3
表3
表3黄河流域水量破产分配分析结果
Table 3Water resources bankruptcy allocation of the Yellow River Basin

		青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀	Pearson相关系数
												会前方案	87方案
贡献量/亿m3		110.3	23.9	65.8	5.6	29.9	61.0	36.7	29.6	11.2	0.0
需水量/亿m3		35.7	0.0	73.5	60.5	148.9	115.0	60.8	111.8	84.0	6.0
分配水量/亿m3	PRO	19.0	0.0	39.1	32.2	79.1	61.1	32.3	59.4	44.6	3.2	0.82**	0.79**
	CEL	0.0	0.0	32.9	19.9	108.3	74.4	20.2	71.2	43.4	0.0	0.72*	0.72*
	CEA	35.7	0.0	46.9	46.9	46.9	46.9	46.9	46.9	46.9	6.0	0.83**	0.76*
	AP	19.0	0.0	39.1	32.2	79.1	61.1	32.3	59.4	44.6	3.2	0.82**	0.79**
	TAL	17.9	0.0	36.8	30.3	93.6	59.7	30.4	56.5	42.0	3.0	0.78**	0.75*
	SSRs-PRO	9.0	0.0	28.4	23.9	65.7	63.6	38.1	76.4	60.7	4.3	0.89**	0.87**
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	70.7	75.9	41.2	102.0	79.1	1.1	0.80**	0.79**
	SSRs-CEA	35.7	0.0	73.5	47.2	38.4	49.3	42.8	36.0	41.1	6.0	0.54	0.47
	SSRs-TAL	17.9	0.0	36.8	30.3	74.1	57.5	30.4	39.3	80.8	3.0	0.84**	0.82**
会前方案/亿m3		14.0	0.0	30.0	40.0	62.0	43.0	52.0	58.0	75.0	0.0
会前方案满意度/%		39.2	100.0	40.8	66.1	41.6	37.4	85.5	51.9	89.3	0.0
87方案水量/亿m3		14.1	0.4	30.4	40.0	58.6	38.0	43.1	55.4	70.0	20.0
87方案满意度/%		39.5	100.0	41.4	66.1	39.4	33.0	70.9	49.6	83.3	333.3

注：① SSR规则中,考虑到陕西的流域区位偏上游,将陕西排在了山西前;津冀属于流域外用水,排在了最后;下同。② 省区贡献量为省区产水量扣除省区分摊的冲沙水量。③ *、**、***分别表示在10%、5%、1%程度上显著相关。

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表3显示,“会前方案”满意度从高到低依次为四川、山东、山西、宁夏、河南、内蒙古、甘肃、青海、陕西、津冀。“87方案”中,津冀分配了20.0亿m³,满意度超过100%,升至第一。除四川满意度均为100%外,“87方案”与“会前方案”对比,满意度下降最大的为山西,下降了14.8%。“87方案”与不同破产规则下的水量分配结果以及Pearson相关系数分析显示SSRs-PRO规则最为近似。若对比“会前方案”和“87方案”,“会前方案”更接近SSRs-PRO规则。SSRs-PRO破产规则说明,1987年黄河流域水量分配首先考虑了省区在流域中的地理位置,然后采用了省区可用水量与其需水量和下游缺水量的比例（而非水量）,体现了上下游统筹的原则。

3.2 黄河流域水量再分配

“87方案”制定基础是1919—1975年黄河流域多年平均天然径流量580.0亿m³（其中花园口多年平均径流量559.3亿m³）。经过30多年的发展,流域已经从一个农业为主的经济结构发展成为工业和服务业并重的经济体系,生态环境持续向好,植被覆盖率不断提高,入河泥沙量显著减少;同时,流域水量也明显变化,1956—2000年期间减少到535.0亿m³,2000—2018年花园口多年平均天然径流量仅为465.0亿m^3[8]。3.2.1 流域水沙关系变化下的再分配近20年来,黄河流域水资源量减少导致黄河流域可供水量下降,同时黄河入河泥沙量大幅度减少,减少了冲沙水量需求。因此,本方案分析流域水沙关系变化下的再分配。水量采用接近2000—2018年花园口平均天然径流量的465.0亿m³。按照黄河最近的入河泥沙量,冲沙水量由“87方案”设定的210.0亿m³可以减少到小于100.0亿m³;但黄河冲沙水量还同时承担生态环境等功能。因此,本方案采用刘晓燕^[42]提出的135.0亿m³最小生态环境需水作为冲沙水量。由于无法获得省区产水数据,省区产水量仍然采用潘启民等^[38]的比例按照目前水资源总量进行折算。在“87方案”以后,省区没有提出需水预测数据,故采用2010—2018年《黄河水资源公报》各省的实际年均耗水量作为其需水量（以下方案同）,并用于计算满意度（表4）。

Table 4
表4
表4黄河流域水沙关系变化下的再分配
Table 4Water resources re-allocation of the Yellow River Basin under water resources and sedimentation relationship change

		青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
贡献量/亿m3		97.4	21.1	58.1	5.0	26.4	53.8	32.3	26.1	9.9	0.0
需水量/亿m3		11.1	0.3	34.7	41.1	80.0	49.6	41.0	64.3	90.9	6.5
分配水量/亿m3	PRO	8.7	0.2	27.3	32.3	63.0	39.0	32.3	50.6	71.5	5.1
	CEL	0.7	0.0	24.3	30.7	69.7	39.3	30.7	54.0	80.6	0.0
	CEA	11.1	0.3	34.7	41.1	48.9	48.9	41.0	48.9	48.9	6.5
	AP	8.7	0.2	27.2	32.3	62.9	39.0	32.2	50.6	71.8	5.1
	TAL	5.5	0.1	23.2	29.6	68.5	38.1	29.5	52.8	79.4	3.2
	SSRs-PRO	5.8	0.2	23.2	27.8	57.5	39.7	34.4	55.8	80.0	5.7
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	19.4	69.2	44.2	38.3	63.0	90.2	5.8
	SSRs-CEA	11.1	0.3	34.7	41.1	60.4	49.6	41.0	41.0	44.5	6.5
	SSRs-TAL	5.5	0.1	17.3	20.5	57.1	38.1	35.3	61.5	89.5	5.0
满意度/%	PRO	78.7	78.7	78.7	78.7	78.7	78.7	78.7	78.7	78.7	78.7
	CEL	6.7	0.0	70.2	74.8	87.1	79.2	74.8	83.9	88.6	0.0
	CEA	100.0	100.0	100.0	100.0	61.1	98.5	100.0	76.0	53.8	100.0
	AP	78.6	78.6	78.6	78.6	78.6	78.6	78.6	78.6	79.0	78.6
	TAL	50.0	50.0	66.8	72.0	85.6	76.8	72.0	82.1	87.4	50.0
	SSRs-PRO	52.1	57.3	67.0	67.7	71.8	80.0	83.9	86.7	88.0	88.0
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	47.2	86.5	89.1	93.4	97.9	99.3	89.5
	SSRs-CEA	100.0	100.0	100.0	100.0	75.5	100.0	100.0	63.7	48.9	100.0
	SSRs-TAL	50.0	50.0	50.0	50.0	71.4	76.9	86.0	95.5	98.4	77.8

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2010—2018年间黄河流域年均耗水总量为419.4亿m³,流域分配水量将由“87方案”的370.0亿m³减少到水沙变化下的330.0亿m³,流域总满意度为78.7%。PRO规则和AP规则下,各省区再分配满意度均为78.7%。CEL规则下需水量较高的山东、内蒙古和河南的满意度超过总满意度。而需水量较小的其他省区在CEA规则下满意度较高;同时内蒙古、陕西、河南和山东由于其需水量较大而无法满足,导致其所分配水量相同。由于总满意度超过50.0%,TAL规则下需水量较小的省区,例如青海、四川、与津冀满意度为50.0%,其他省区需水量越高满意度也越高。

黄河流域水资源大多产于上中游省区,而中下游省区需水量大、流域外用水量大。在破产分配下,黄河流域水资源及其利用形成上中游贡献量大,中下游缺水量大的特点。在SSR分配规则下,SSRs-PRO规则满意度几乎呈现越往下游越高的趋势。SSRs-CEL规则下,上游需水量小的3个省区承担下游缺水量而分配不到水量,其他省份从上游到下游呈现先增加后减少的趋势。SSRs-CEA规则下需水量和缺水量大的省区满意度较低。SSRs-TAL规则下满意度较高的为山东和河南,而青海、四川、宁夏、甘肃仅在1/2的需求量上得到满足,满意度为50.0%。

3.2.2 基于黄河流域生态保护和高质量发展战略的再分配

本方案基于2019年提出的黄河流域生态保护和高质量发展战略分析水量再分配。流域水量仍然采用465.0亿m³;按照坚持生态优先的原则,冲沙水量按照流域水量的减少程度同比例减少,为168.0亿m³。

对应于高质量发展要求,本文考虑按照用水效率将需水当量化,将各省区用水效率加权至其相应需水量,按照各省区用水效率的比例,同比例扩大或缩小各省区的需水,并以此作为新的需水量参与分配。表5显示,无论是GDP、农业增加值还是工业和农业增加值,黄河流域中下游省区的用水效率都显著高于上中游省区。

Table 5
表5
表5黄河流域省区用水效率（元/m³）
Table 5Provincial water use efficiency in the Yellow River Basin (yuan/m³)

	青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
单位耗水量GDP	79.75	116.72	53.60	39.51	83.25	191.65	175.28	156.21	246.40	195.83
单位耗水量农业增加值	9.93	24.83	8.79	3.72	11.25	26.58	16.52	31.20	31.48	23.15
单位耗水量工业和农业增加值	99.89	163.38	67.97	45.16	107.90	263.08	237.06	221.62	354.05	263.14

注：津冀采用两省区增加值和水量合计计算效率。

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由于黄河流域水资源贡献及其利用的特点,结合中下游省区的高用水效率,当量化的效率处理将进一步加大中下游省区的需水量,从而对上游的产水省区不利。因此,需要合理界定破产分配的水量范围。

破产分配的水量是指哪些水量应该纳入破产分配。不纳入破产分配的水量属于基本用水或优先用水,如本文中的冲沙水量从产水量中优先扣除,破产分配对其没有影响;而纳入破产配置的需水属于低优先性或可以破产的用水。从上下游产水和用水的角度,黄河流域选择当量农业需水量,并将农业需水量纳入破产分配是合理的,而选择其他方式将进一步拉大上下游之间的水量分配差距。

表6显示了黄河流域生态保护和高质量发展战略下,优先扣除冲沙水量、生活和工业需水量后的分配结果。为反映对用水效率的影响,满意度仍然按照分配水量与原有需水量之比计算。同时,为对比分析,还计算了不进行农业用水效率转换下的分配结果和差别。

Table 6
表6
表6黄河流域生态保护和高质量发展战略下的农业水量分配（亿m³）
Table 6Agricultural water allocation of the Yellow River Basin under ecological protection and high-quality development strategy (100 million m³)

		青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
生活用水		1.6	0.1	5.2	3.2	5.6	10.0	8.2	11.7	8.8	1.4
工业用水		0.7	0.0	5.5	3.9	6.9	6.8	7.3	11.7	8.4	1.0
贡献量		55.8	12.1	33.3	2.8	15.1	30.8	18.5	15.0	5.7	0.0
农业用水量（考虑农业用水效率）	需水量	4.4	0.2	10.7	6.3	38.5	44.2	21.3	64.5	116.8	4.7
	PRO	2.7	0.1	6.5	3.8	23.4	26.9	13.0	39.2	70.9	2.9
	CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	19.3	25.0	2.1	45.3	97.6	0.0
	CEA	4.4	0.2	10.7	6.3	35.4	35.4	21.3	35.4	35.4	4.7
	AP	2.7	0.1	6.5	3.8	23.4	26.9	13.0	39.2	70.9	2.9
	TAL	2.2	0.1	5.3	3.2	19.2	22.1	10.7	35.9	88.2	2.4
	SSRs-PRO	1.4	0.1	4.9	2.9	19.2	25.3	13.1	41.7	77.5	3.1
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	13.1	5.8	56.7	112.9	0.8
	SSRs-CEA	4.4	0.2	10.7	6.3	38.5	44.2	21.3	29.0	29.9	4.7
	SSRs-TAL	2.2	0.1	5.3	3.2	19.2	22.1	10.7	34.7	89.4	2.4
农业用水量（不考虑农业用水效率）	需水量	8.8	0.2	24.0	34.0	67.5	32.8	25.5	41.0	73.7	4.1
	PRO	5.4	0.1	14.6	20.6	41.0	19.9	15.5	24.9	44.8	2.5
	CEL	0.0	0.0	8.4	18.4	51.9	17.2	9.9	25.4	58.1	0.0
	CEA	8.8	0.2	24.0	25.4	25.4	25.4	25.4	25.4	25.4	4.1
	AP	5.4	0.1	14.6	20.6	41.0	19.9	15.5	24.9	44.8	2.5
	TAL	4.4	0.1	12.0	17.0	48.3	16.4	12.8	21.8	54.5	2.0
	SSRs-PRO	2.8	0.1	11.0	15.9	34.6	20.4	17.3	29.5	54.6	3.0
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	39.8	19.0	18.6	37.5	72.0	2.3
	SSRs-CEA	8.8	0.2	24.0	34.0	26.1	28.5	23.5	19.2	20.9	4.0
	SSRs-TAL	4.4	0.1	12.0	17.0	33.8	16.4	12.8	28.0	62.8	2.0
水量差别	PRO	-2.7	0.0	-8.1	-16.8	-17.6	6.9	-2.6	14.3	26.2	0.4
	CEL	0.0	0.0	-8.4	-18.4	-32.6	7.8	-7.8	19.9	39.5	0.0
	CEA	-4.5	0.1	-13.3	-19.0	10.0	10.0	-4.0	10.0	10.0	0.7
	AP	-2.7	0.0	-8.1	-16.8	-17.6	6.9	-2.6	14.3	26.2	0.4
	TAL	-2.2	0.0	-6.7	-13.8	-29.1	5.7	-2.1	14.1	33.7	0.3
	SSRs-PRO	-1.4	0.0	-6.1	-12.9	-15.4	4.9	-4.2	12.2	22.8	0.1
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	-39.8	-5.9	-12.9	19.2	40.9	-1.5
	SSRs-CEA	-4.5	0.1	-13.3	-27.7	12.4	15.7	-2.2	9.7	9.0	0.7
	SSRs-TAL	-2.2	0.0	-6.7	-13.8	-14.5	5.7	-2.1	6.7	26.6	0.4

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2010—2018年黄河流域供水区农业用水效率从高到低依次为山东、河南、陕西、四川、津冀、山西、内蒙古、青海、宁夏。相较于不考虑农业用水效率,山东、河南和四川在所有规则下农业分配水量都增加。除了SSRs-CEL规则,陕西、津冀其余规则下也增加。而对于山西、青海、甘肃和宁夏农业用水效率较低的省区,所有规则下分配水量都下降。内蒙古虽然效率低,但由于其需水量大,在CEA和SSRs-CEA规则下分配水量反而增加,在其余规则下下降。由于其他水量都满足需求,省区分配水量的满意度变化趋势与农业用水分配变化结果一致。相较于不考虑农业用水效率,从满意度反映,山东、河南和四川满意度分别增加11.0%~45.0%、10.4%~31.0%、0.0%~17.9%;陕西、津冀满意度变化分别在-12.0%~31.8%、-23.1%~10.7%;山西、青海、甘肃和宁夏满意度分别下降5.2%~31.4%、0.0%~40.4%、0.0%~38.4%、0.0%~67.3%。内蒙古满意度变幅在-49.8%~15.4%（表7）。

Table 7
表7
表7黄河流域生态保护和高质量发展战略下水量再分配
Table 7Water resources re-allocation of the Yellow River Basin under ecological protection and high-quality development strategy

		青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
考虑农业用水效率/亿m3	PRO	4.9	0.2	17.2	10.9	35.9	43.6	28.4	62.5	88.1	5.3
	CEL	2.3	0.1	10.7	7.1	31.8	41.8	17.6	68.6	114.8	2.4
	CEA	6.6	0.3	21.3	13.4	47.9	52.2	36.8	58.8	52.6	7.1
	AP	4.9	0.2	17.2	10.9	35.9	43.6	28.4	62.5	88.1	5.3
	TAL	4.4	0.2	16.0	10.3	31.8	38.9	26.1	59.2	105.4	4.8
	SSRs-PRO	3.6	0.2	15.5	10.0	31.8	42.1	28.6	65.1	94.7	5.5
	SSRs-CEL	2.3	0.1	10.7	7.1	12.5	29.8	21.2	80.0	130.1	3.2
	SSRs-CEA	6.6	0.3	21.3	13.4	51.0	61.0	36.8	52.3	47.1	7.1
	SSRs-TAL	4.4	0.2	16.0	10.3	31.8	38.9	26.1	58.0	106.6	4.8
不考虑农业用水效率/亿m3	PRO	7.6	0.2	25.2	27.7	53.5	36.7	31.0	48.2	62.0	4.9
	CEL	2.3	0.1	19.0	25.5	64.4	34.0	25.4	48.7	75.3	2.4
	CEA	11.1	0.3	34.7	32.5	37.9	42.1	40.8	48.7	42.6	6.5
	AP	7.6	0.2	25.2	27.7	53.5	36.7	31.0	48.2	62.0	4.9
	TAL	6.7	0.2	22.7	24.1	60.8	33.2	28.2	45.1	71.7	4.4
	SSRs-PRO	5.0	0.2	21.7	22.9	47.1	37.2	32.8	52.9	71.8	5.4
	SSRs-CEL	2.3	0.1	10.7	7.1	52.3	35.7	34.1	60.9	89.2	4.7
	SSRs-CEA	11.1	0.3	34.7	41.1	38.6	45.2	39.0	42.6	38.1	6.4
	SSRs-TAL	6.7	0.2	22.7	24.1	46.3	33.2	28.2	51.4	80.0	4.4
水量满意度差/%	PRO	-24.4	10.7	-23.3	-40.9	-22.1	13.9	-6.2	22.2	28.7	6.4
	CEL	0.0	0.0	-24.1	-44.7	-40.8	15.7	-19.0	31.0	43.4	0.0
	CEA	-40.4	17.9	-38.4	-46.3	12.6	20.3	-9.9	15.6	11.0	10.5
	AP	-24.4	10.7	-23.3	-40.9	-22.1	13.9	-6.2	22.2	28.7	6.4
	TAL	-20.3	7.1	-19.2	-33.6	-36.3	11.5	-5.2	22.0	37.1	5.1
	SSRs-PRO	-12.6	7.1	-17.7	-31.5	-19.2	9.8	-10.3	18.9	25.1	2.2
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	-49.8	-12.0	-31.4	29.8	45.0	-23.1
	SSRs-CEA	-40.4	17.9	-38.4	-67.3	15.4	31.8	-5.3	15.1	9.9	10.7
	SSRs-TAL	-20.3	7.1	-19.2	-33.6	-18.1	11.5	-5.2	10.4	29.2	5.5

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3.2.3 南水北调西线工程调水下的再分配

本方案分析南水北调西线工程调水入黄河流域情况下的再分配。流域水量仍采用465.0亿m³。南水北调西线工程调水规模分别选择50.0、90.0和170.0亿m³等3种情景。鉴于南水北调西线工程的调水目的是为了黄河流域更好的生态保护和更高质量的发展,冲沙水量按照“87方案”规定的冲沙水量占流域水量比例同比例计算,但不超过“87方案”时的210.0亿m³。

在调入水量的处理上,可以从水源和需求两端分别对待,也就是增加水资源量或减少需水量。但按照以上冲沙水量的分配方式,减少需水量将不增加冲沙水量（冲沙水量将维持在水量465.0亿m³下的168.0亿m³）,不利于生态环境保护,不符合南水北调西线工程的目标,因而不予考虑。从水源端考虑,可能的处理方式包括按照某种比例或水量（如按照各省区产水量占比或投资额占比同比例分配,或者各省区等量增加等）增加贡献水量、全部用于冲沙和作为一个不用水的用户等。

经过分析计算发现,将调入水量全部用于冲沙和同比例增加省区产水量的分配结果一致,因为其不改变省区的贡献量。分析调水规模和水量处理方式对分配结果的影响,考虑以下4个方案：①将南水北调西线工程调入水量作为最上游用户,不用水但按比例分摊冲沙水量;②将调入水量作为最上游用户,不用水且所贡献水量均作为冲沙水量;③将调入水量按照各省区贡献水量比例加入各省区贡献水量;④将调入水量同比例扣除冲沙水量后,等量加入各省区贡献水量。PRO、CEL、CEA、AP、TAL、SSRs-CEL和SSRs-TAL规则下分水结果完全相同;在SSRs-PRO规则下,调水量50.0亿m³时各方案省区水量分配差异最大不超过1.5亿m³,扩大至90.0亿m³时差异稍微扩大至1.9亿m³,至170.0亿m³时由于不再破产,差异缩小至0.4亿m³;在SSRs-CEA规则下,只有内蒙古、山东和河南各方案间分水结果有差异,调水量50.0亿m³时为2.5亿~8.0亿m³,调水量90.0亿m³时扩大至1.4亿~14.4亿m³（调水量为170.0亿m³时不破产,该规则无法计算分水量）。另外,调水量为170.0亿m³时,同比例扣除“87方案”冲沙水量后等量均分给各省区的方案,将使津冀贡献量超过其需水量。

综合以上分析,鉴于南水北调西线工程的调入地点在青海省,本方案选择在青海省前加入一个不用水用户的比较公平的方案。

表8-10显示,在南水北调西线工程调水50.0亿、90.0亿和170.0亿m³的情况下,流域水量分别为515.0亿、555.0亿和635.0亿m³,相应冲沙水量为186.0亿、201.0亿和210.0亿m³,分配水量为329.0亿、354.0亿和425.0亿m³,流域总满意度为78.4%、84.5%和101.3%。结果显示,在现有需水量下,只有在南水北调西线工程调水规模达到165.0亿m³的情况下,流域才不再破产,由此也说明了黄河流域水资源形势的严峻性、水资源高效利用的紧迫性和降低用水需求的必要性。

Table 8
表8
表8南水北调西线工程调水50.0亿m³下的水量分配
Table 8Water resources allocation of the Yellow River Basin under the implementation of the West Route of South-to-North Water Transfer Project with 5 billion m³ of water

		南水北调	青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
贡献量/亿m3		31.9	87.6	19.0	52.3	4.5	23.8	48.4	29.1	23.5	8.9	0.0
需水量/亿m3		0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	80.0	49.6	41.0	64.3	90.9	6.5
分配水量/亿m3	PRO	0.0	8.7	0.2	27.2	32.2	62.8	38.9	32.2	50.5	71.3	5.1
	CEL	0.0	0.0	0.0	24.3	30.7	69.7	39.2	30.6	54.0	80.5	0.0
	CEA	0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	48.6	48.6	41.0	48.6	48.6	6.5
	AP	0.0	8.7	0.2	27.2	32.2	62.8	38.9	32.2	50.5	71.3	5.1
	TAL	0.0	5.5	0.1	23.0	29.4	68.4	37.9	29.4	52.7	79.3	3.2
	SSRs-PRO	0.0	6.3	0.2	23.7	28.3	57.8	39.3	34.0	55.0	78.9	5.6
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	0.0	18.9	68.9	44.0	38.2	62.9	90.2	5.8
	SSRs-CEA	0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	66.0	49.6	41.0	38.2	40.7	6.5
	SSRs-TAL	0.0	5.5	0.1	17.3	20.5	56.6	37.9	35.2	61.4	89.4	5.0
满意度/%	PRO		78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4
	CEL		0.0	0.0	70.0	74.7	87.0	79.1	74.7	83.9	88.6	0.0
	CEA		100.0	100.0	100.0	100.0	60.7	98.0	100.0	75.6	53.5	100.0
	AP		78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4	78.4
	TAL		50.0	50.0	66.4	71.6	85.4	76.5	71.6	81.9	87.2	50.0
	SSRs-PRO		56.9	60.7	68.3	68.9	72.2	79.3	82.8	85.4	86.8	86.8
	SSRs-CEL		0.0	0.0	0.0	45.9	86.1	88.8	93.2	97.8	99.2	89.1
	SSRs-CEA		100.0	100.0	100.0	100.0	82.5	100.0	100.0	59.4	44.7	100.0
	SSRs-TAL		50.0	50.0	50.0	50.0	70.7	76.4	85.7	95.4	98.4	77.2

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Table 9
表9
表9南水北调西线工程调水90.0亿m³下的水量分配
Table 9Water resources allocation of the Yellow River Basin under the implementation of the West Route of South-to-North Water Transfer Project with 9 billion m³ of water

		南水北调	青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
贡献量/亿m3		57.5	87.6	19.0	52.3	4.5	23.8	48.4	29.1	23.5	8.9	0.0
需水量/亿m3		0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	80.0	49.6	41.0	64.3	90.9	6.5
分配水量/亿m3	PRO	0.0	9.4	0.2	29.3	34.7	67.7	41.9	34.7	54.4	76.8	5.5
	CEL	0.0	3.8	0.0	27.4	33.8	72.8	42.3	33.7	57.1	83.6	0.0
	CEA	0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	56.8	49.6	41.0	56.8	56.8	6.5
	AP	0.0	9.2	0.2	28.7	34.0	68.9	41.1	34.0	53.3	79.8	5.3
	TAL	0.0	5.5	0.1	26.7	33.1	72.0	41.6	33.0	56.3	82.9	3.2
	SSRs-PRO	0.0	7.7	0.2	26.8	31.9	64.1	42.2	36.0	57.6	82.3	5.8
	SSRs-CEL	0.0	0.0	0.0	7.9	27.7	73.3	46.2	39.3	63.5	90.5	6.0
	SSRs-CEA	0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	78.8	49.6	41.0	44.6	47.0	6.5
	SSRs-TAL	0.0	5.5	0.1	17.3	20.5	69.4	44.3	38.3	63.0	90.2	5.8
满意度/%	PRO		84.5	84.5	84.5	84.5	84.5	84.5	84.5	84.5	84.5	84.5
	CEL		34.3	0.0	79.0	82.3	90.9	85.3	82.3	88.7	92.0	0.0
	CEA		100.0	100.0	100.0	100.0	71.0	100.0	100.0	88.3	62.5	100.0
	AP		82.8	82.8	82.8	82.8	86.1	82.8	82.8	82.8	87.8	82.8
	TAL		50.0	50.0	76.9	80.5	90.0	83.9	80.5	87.6	91.2	50.0
	SSRs-PRO		69.1	71.8	77.3	77.7	80.1	85.1	87.7	89.6	90.5	90.5
	SSRs-CEL		0.0	0.0	22.7	67.4	91.6	93.2	95.9	98.7	99.5	93.5
	SSRs-CEA		100.0	100.0	100.0	100.0	98.4	100.0	100.0	69.3	51.7	100.0
	SSRs-TAL		50.0	50.0	50.0	50.0	86.7	89.2	93.5	97.9	99.3	89.6

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Table 10
表10
表10 南水北调西线工程调水170.0亿m³下的水量分配
Table 10 Water resources allocation of the Yellow River Basin under the implementation of the West Route of South-to-North Water Transfer Project with 17 billion m³ of water

		南水北调	青海	四川	甘肃	宁夏	内蒙古	陕西	山西	河南	山东	津冀
贡献量/亿m3		113.8	91.8	19.9	54.8	4.7	24.9	50.7	30.5	24.6	9.3	0.0
需水量/亿m3		0.0	11.1	0.3	34.7	41.1	80.0	49.6	41.0	64.3	90.9	6.5
分配水量/亿m3	PRO	0.0	11.2	0.3	35.1	41.6	81.1	50.3	41.6	65.2	92.1	6.5
	CEL	0.0	11.6	0.8	35.2	41.6	80.6	50.2	41.6	64.9	91.5	7.0
	CEA
	AP	0.0	11.6	0.8	35.2	41.6	80.6	50.2	41.6	64.9	91.5	7.0
	TAL	0.0	11.6	0.8	35.2	41.6	80.6	50.2	41.6	64.9	91.5	7.0
	SSRs-PRO	0.0	11.4	0.3	35.4	41.9	81.4	50.2	41.4	64.9	91.6	6.5
	SSRs-CEL	0.0	13.9	1.7	35.4	41.4	80.2	49.7	41.1	64.4	90.9	6.5
	SSRs-CEA
	SSRs-TAL	0.0	13.9	1.7	35.4	41.4	80.2	49.7	41.1	64.4	90.9	6.5
满意度/%	PRO		101.3	101.3	101.3	101.3	101.3	101.3	101.3	101.3	101.3	101.3
	CEL		105.1	300.7	101.6	101.4	100.7	101.1	101.4	100.9	100.6	108.7
	CEA
	AP		105.1	300.7	101.6	101.4	100.7	101.1	101.4	100.9	100.6	108.7
	TAL		105.1	300.7	101.6	101.4	100.7	101.1	101.4	100.9	100.6	108.7
	SSRs-PRO		102.8	102.5	102.0	102.0	101.7	101.3	101.0	100.9	100.8	100.8
	SSRs-CEL		125.4	602.0	102.0	100.9	100.2	100.2	100.1	100.0	100.0	100.1
	SSRs-CEA
	SSRs-TAL		125.4	602.0	102.0	100.9	100.2	100.2	100.1	100.0	100.0	100.1

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由于PRO、CEL、CEA、AP和TAL规则没有考虑流域省区产水量的差别,且部分规则下在调水50.0亿和90.0亿m³的情况下有些省份没有分配水量,因此,这些规则并不适用于黄河流域。

对比SSR规则下的SSRs-PRO、SSRs-CEL、SSRs-CEA和SSRs-TAL的分水结果同各省需水量差异的标准差,来反映不同规则同其真实需求的整体接近程度,无论是调水50.0和90.0亿m³的情况下,SSRs-PRO规则下省区分配水量的偏差标准差都显著小于其他3个规则,说明此规则与需水量最为接近（表11）。同时,“会前方案”和“87方案”的破产规则选择也说明了在黄河流域SSRs-PRO是比较合适的破产分水规则。

Table 11
表11
表11 不同破产规则水量分配偏差标准差
Table 11 Standard deviation of bias of different water resources bankruptcy allocation rules

调水方案	PRO	CEL	CEA	AP	TAL	SSRs-PRO	SSRs-CEL	SSRs-CEA	SSRs-TAL
50亿m3	6.59	3.34	15.66	6.59	4.39	6.42	11.37	16.96	8.62
90亿m3	4.73	2.20	12.20	4.22	2.75	4.61	8.55	14.51	7.33

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对比SSRs-PRO规则下调水50.0和90.0亿m³的分配结果,调水90.0亿m³下省区分水量与需水量的偏差标准差降低,在流域总满意度提高6.1%的情况下,流域十省区累计满意度将提高71.3%,而且越是上游省区提高越多,说明基于破产规则的水量分配调水90.0亿m³优于50.0亿m³。因此,根据黄河流域目前的水资源及其利用状况,南水北调西线工程调水90.0亿m³并继续沿用“87方案”的SSRs-PRO规则是一个合理的选择。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文基于破产理论,对黄河水量进行了1987年流域水量分配、流域水量与入河泥沙量变化、黄河流域生态保护和高质量发展战略、以及南水北调西线工程4种情形下的分配和再分配研究,得出如下结论：

（1）黄河“87方案”是一个接近于SSRs-PRO破产规则的分配,既考虑了省区地理位置,也进行了上、下游统筹。

（2）基于流域水沙关系变化的再分配表明,水资源量减少让流域再次面临破产分配。

（3）黄河流域生态保护和高质量发展战略下,考虑农业用水效率的水量分配显示,山东、河南和四川在所有规则下农业分配水量都增加,而山西、青海、甘肃和宁夏都下降。

（4）通过对南水北调西线工程分别调水50.0、90.0和170.0亿m³的对比发现,调水90.0亿m³并继续沿用“87方案”的SSRs-PRO规则是一个合理的选择。

4.2 讨论

从更广泛的视角,黄河流域水资源管理问题的核心是控制需水,是水资源节约集约利用、提高用水效率和效益。从促进水资源节约集约利用角度,促进高效利用的机制建设比水量分配更重要。现有的水量分配和再分配都在认可现有省区的用水量和需水量的基础上开展,并没有考虑如何建立有效的机制促进水资源在流域内高效配置。黄河流域水量分配仍然将面临各种未知的挑战,如同“87方案”制定后以上各个水量再分配情景所显现的。应对这些挑战,持续和长期的战略应该是建立和完善水权及其交易机制,有效和适时调节水资源在地区经济发展、社会保障、生态环境保护之间的分配,实现黄河流域更长远的生态保护和高质量发展^[8]。

参考文献 View Option 原文顺序
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被引期刊影响因子

[1] 沈大军. 水资源配置理论、方法与实践[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2007.
[本文引用: 1]

[ Shen D J. Theory and Application of Water Resources Allocation[M]. Beijing: China Water&Power Press, 2007.]
[本文引用: 1]

[2] 张代凤. 基于AHP-BP模型的文山州水资源可持续利用评价分析
[J]. 水资源与水工程学报, 2013,24(4):203-209.
[本文引用: 1]

[ Zhang D F. Evaluation of sustainable use of water resources in Wenshan based on AHP-BP model
[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2013,24(4):203-209.]
[本文引用: 1]

[3] 金晶, 唐德善, 李晓英. 基于AHP-模糊决策模型的水资源配置方案优选
[J]. 水电能源科学, 2013, ( 7):33-35.
[本文引用: 1]

[ Jin J, Tang D S, Li X Y. Scheme optimization of water resources allocation based on AHP-Fuzzy decision model
[J]. International Journal Hydroelectric Energy, 2013, ( 7):33-35.]
[本文引用: 1]

[4] 马骏, 郑垂勇. 南水北调东中线受水区水资源与社会经济和谐度评价
[J]. 中国人口·资源与环境, 2010,20(11):36-41.
[本文引用: 1]

[ Ma J, Zheng C Y. Water resources and social-economic harmony degree evaluation of water conservancy area of South-to-North Water Diversion Project
[J]. China Population, Resources and Environment, 2010,20(11):36-41.]
[本文引用: 1]

[5] 甘肃省人民政府. 石羊河流域水资源分配方案及2005-2006年年度水量调度实施计划[R]
兰州: 甘肃省人民政府, 2005.
[本文引用: 1]

[ People’s Government of Gansu Province. The Shiyang River Basin Water Resources Allocation Scheme and the Implementation Plan of Annual Water Allocation in 2005-2006[R]
Lanzhou: People’s Government of Gansu Province, 2005.]
[本文引用: 1]

[6] 中华人民共和国水利部. 黑河流域近期治理规划[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2002.
[本文引用: 1]

[ Ministry of Water Resources of the People’s Republic of China. Heihe River Basin Recent Management Plan[M]. Beijing: China Water & Power Press, 2002.]
[本文引用: 1]

[7] 乔西现. 黄河水量统一调度回顾与展望
[J]. 人民黄河, 2019,41(9):1-5.
[本文引用: 1]

[ Qiao X X. Review and prospect of integrated water regulation of the Yellow River
[J]. Yellow River, 2019,41(9):1-5.]
[本文引用: 1]

[8] 沈大军, 阿丽古娜, 陈琛. 黄河流域水权制度的问题、挑战和对策
[J]. 资源科学, 2020,42(1):46-56.
[本文引用: 3]

[ Shen D J, Ali G N, Chen C. Water rights system in the Yellow River Basin: Problems, challenges, and suggestions
[J]. Resources Science, 2020,42(1):46-56.]
[本文引用: 3]

[9] 左其亭, 吴滨滨, 张伟, 等. 跨界河流分水理论方法及黄河分水新方案计算
[J]. 资源科学, 2020,42(1):37-45.
[本文引用: 1]

[ Zuo Q T, Wu B B, Zhang W, et al. A method of water distribution in transboundary rivers and the new calculation scheme of the Yellow River water distribution
[J]. Resources Science, 2020,42(1):37-45.]
[本文引用: 1]

[10] 王煜, 彭少明, 郑小康. 黄河流域水量分配方案优化及综合调度的关键科学问题
[J]. 水科学进展, 2018,29(5):614-624.
[本文引用: 1]

[ Wang Y, Peng S M, Zheng X K. Key scientific issues of water allocation plan optimization and comprehensive operation for Yellow River Basin
[J]. Advances in Water Science, 2018,29(5):614-624.]
[本文引用: 1]

[11] 王煜, 彭少明, 郑小康, 等. 黄河“八七”分水方案的适应性评价与提升策略
[J]. 水科学进展, 2019,30(5):632-642.
[本文引用: 1]

[ Wang Y, Peng S M, Zheng X K, et al. Adaptability assessment and promotion strategy of the Yellow River Water Allocation Scheme
[J]. Advances in Water Science, 2019,30(5):632-642.]
[本文引用: 1]

[12] 贾绍凤, 梁媛. 新形势下黄河流域水资源配置战略调整研究
[J]. 资源科学, 2020,42(1):29-36.
[本文引用: 1]

[ Jia S F, Liang Y. Suggestions for strategic allocation of the Yellow River water resources under the new situation
[J]. Resources Science, 2020,42(1):29-36.]
[本文引用: 1]

[13] Zarezadeh M, Madani K, Morid S. Resolving Transboundary Water Conflicts: Lessons Learned from the Qezelozan-Sefidrood River Bankruptcy Problem
[C]. Albuquerque: World Environmental & Water Resources Congress, 2012.
[本文引用: 1]

[14] Mianabadi H, Mostert E, Zarghami M, et al. Transboundary Water Resources Allocation Using Bankruptcy Theory: Case Study of Euphrates and Tigris Rivers
[C]. Aveiro: Transboundary Water Management across Borders and Interfaces: Present and Future Challenges, 2013.
[本文引用: 2]

[15] Degefu D M, He W J, Yuan L, et al. Bankruptcy to surplus: Sharing transboundary river basin’s water under scarcity
[J]. Water Resources Management, 2018,32(8):1-17.
DOI:10.1007/s11269-017-1805-4URL [本文引用: 1]

[16] Jarkeh M R, Mianabadi A, Mianabadi H. Developing new scenarios for water allocation negotiations: A case study of the Euphrates River Basin
[J]. Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences, 2016,374:9-15.
DOI:10.5194/piahs-374-9-2016URL [本文引用: 1]

[17] Mianabadi H, Mostert E, Pande S, et al. Weighted bankruptcy rules and transboundary water resources allocation
[J]. Water Resources Management, 2015,29(7):2303-2321.
DOI:10.1007/s11269-015-0942-xURL [本文引用: 1]

[18] 袁亮, 沈菊琴, 何伟军, 等. 基于主体不平等的跨国界河流水资源分配的破产博弈研究
[J]. 河海大学学报(哲学社会科学版), 2018,20(2):65-69.
[本文引用: 1]

[ Yuan L, Shen J Q, He W J, et al. Bankruptcy game of transboundary river water resources allocation based on subject inequality
[J]. Journal of Hohai University (Philosophy and Social Sciences), 2018,20(2):65-69.]
[本文引用: 1]

[19] Yuan L, He W J, Liao Z Y, et al. Allocating water in the Mekong River Basin during the dry season
[J]. Water, 2019,11(2):400-400.
DOI:10.3390/w11020400URL [本文引用: 1]

[20] Degefu D M, He W J. Alloocating water under bankruptcy scenario
[J]. Water Resources Management, 2016,30(11):3949-3964.
DOI:10.1007/s11269-016-1403-xURL [本文引用: 1]

[21] Madani K, Zarezadeh M. Bankruptcy Methods for Resolving Water Resources Conflicts
[C]. Albuquerque: World Environmental and Water Resources Congress, 2012.
[本文引用: 1]

[22] Janjua S, Hassan I. Transboundary water allocation in critical scarcity conditions: A stochastic bankruptcy approach
[J]. Aqua, 2020,69(3):224-237.
[本文引用: 1]

[23] Janjua S, Hassan I. Use of bankruptcy methods for resolving interprovincial water conflicts over transboundary river: Case study of Indus River in Pakistan
[J]. River Research and Applications, 2020,36(1):1334-1344.
DOI:10.1002/rra.v36.7URL [本文引用: 1]

[24] Rightnar J, Dinar A. The Welfare implications of bankruptcy allocation of the Colorado River water: The case of the Salton Sea region
[J]. Water Resources Management, 2020,34(8):1-18.
DOI:10.1007/s11269-019-02415-4URL [本文引用: 1]

[25] Wickramage H M, Roberts D C, Hearne R R, et al. Water allocation using the bankruptcy model: A case study of the Missouri River
[J]. Water, 2020, DOI: 10.3390/w12030619.
[本文引用: 1]

[26] 孙冬营, 王慧敏, 褚钰. 破产理论在解决跨行政区河流水资源配置冲突中的应用
[J]. 中国人口·资源与环境, 2015,25(7):148-153.
[本文引用: 1]

[ Sun D Y, Wan H M, Chu Y. Application of bankruptcy theory in resolving water resource allocation conflict over trans-boundary rivers
[J]. China Population, Resources and Environment, 2015,25(7):148-153.]
[本文引用: 1]

[27] Li S L, He Y H, Chen X H, et al. The improved bankruptcy method and its application in regional water resource allocation
[J]. Journal of Hydro-environment Research, 2020,28:48-56.
DOI:10.1016/j.jher.2018.07.003URL [本文引用: 1]

[28] Qin J N, Fu X, Peng S M, et al. An integrated decision support framework for incorporating fairness and stability concerns into river water allocation
[J]. Water Resources Management, 2020,34(1):211-230.
DOI:10.1007/s11269-019-02439-wURL [本文引用: 1]

[29] 张凯, 李万明. 基于破产博弈理论的流域水资源优化配置分析
[J]. 统计与信息论坛, 2018,33(1):99-105.
[本文引用: 1]

[ Zhang K, Li W M. Analysis of optimal water allocation in river basin using bankruptcy game theory
[J]. Statistics and Information Tribune, 2018,33(1):99-105.]
[本文引用: 1]

[30] O’Neill B. A problem of rights arbitration from the Talmud
[J]. Mathematical Social Sciences, 1982,2(4):345-371.
DOI:10.1016/0165-4896(82)90029-4URL [本文引用: 1]

[31] Thomson W. For claims problems, compromising between the proportional and constrained equal awards rules
[J]. Economic Theory, 2015,60(3):495-520.
DOI:10.1007/s00199-015-0888-5URL [本文引用: 1]

[32] 魏针, 李登峰. 基于破产理论的省属高校招生计划分配方法
[J]. 福州大学学报(自然科学版), 2020,48(1):14-19.
[本文引用: 1]

[ Wei Z, Li D F. An allocation method of provincial college enrollment plan based on bankruptcy theory
[J]. Journal of Fuzhou University (Natural Science Edition), 2020,48(1):14-19.]
[本文引用: 1]

[33] Ansink E, Weikard H P. Sequential sharing rules for river sharing problems
[J]. Social Choice and Welfare, 2012,38(2):187-210.
DOI:10.1007/s00355-010-0525-yURL [本文引用: 2]

[34] Bozorg-Haddad O, Athari E, Fallah-Mehdipour E, et al. Real-time water allocation policies calculated with bankruptcy games and genetic programing
[J]. Water Science and Technology: Water Supply, 2018,18(2):430-449.
DOI:10.2166/ws.2017.102URL [本文引用: 1]

[35] 黄河水利委员会. 黄河水资源利用的初步意见[R]
郑州: 黄河水利委员会, 1983.
[本文引用: 1]

[ Yellow River Conservancy Commission. Preliminary Suggestions on Utilization of Yellow River Water Resources[R]
Zhengzhou: Yellow River Conservancy Commission, 1983.]
[本文引用: 1]

[36] 黄河水利委员会. 黄河河川径流量的预测和分配的初步意见[R]
郑州: 黄河水利委员会, 1984.
[本文引用: 1]

[ Yellow River Conservancy Commission. A Preliminary Opinion on the Forecast and Distribution of the Runoff of the Yellow River[R]
Zhengzhou: Yellow River Conservancy Commission, 1984.]
[本文引用: 1]

[37] 水利电力部. 黄河可供水量分配方案[R]
北京: 水利电力部, 1987.
[本文引用: 1]

[ Ministry of Water Resources and Electricity. Allocation Scheme of Water Supply of the Yellow River[R]
Beijing: Ministry of Water Resources and Electricity, 1987.]
[本文引用: 1]

[38] 潘启民, 张如胜, 李中有. 黄河流域分区水资源量及其分布特征分析
[J]. 人民黄河, 2008,30(8):54-55.
[本文引用: 2]

[ Pan Q M, Zhang R S, Li Z Y. Analysis of water resources quantity and distribution characteristics in the Yellow River Basin
[J]. Yellow River, 2008,30(8):54-55.]
[本文引用: 2]

[39] 黄河水利委员会. 黄河水资源公报
[M]. 郑州: 黄河水利委员会, 2019.
[本文引用: 1]

[ Yellow River Conservancy Commission. Yellow River Water Resources Bulletin
[M]. Zhengzhou: Yellow River Conservancy Commission, 2019.]
[本文引用: 1]

[40] 中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2019.
[本文引用: 1]

[ National Bureau of Statistics, PRC. China Statistical Yearbook[M]. Beijing: China Statistics Press, 2019.]
[本文引用: 1]

[41] 王忠静, 郑航. 黄河“八七”分水方案过程点滴及现实意义
[J]. 人民黄河, 2019,41(10):109-112.
[本文引用: 1]

[ Wang Z J, Zheng H. Things and current significance of the Yellow River Water Allocation Scheme in 1987
[J]. Yellow River, 2019,41(10):109-112.]
[本文引用: 1]

[42] 刘晓燕, 王瑞玲, 张原锋, 等. 黄河河川径流利用的阈值
[J]. 水利学报, 2020,51(6):631-641.
[本文引用: 1]

[ Liu X Y, Wang R L, Zhang Y F, et al. Threshold of the runoff utilization of the Yellow River
[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2020,51(6):631-641.]
[本文引用: 1]