生态补偿是当前中国生态文明建设中的研究热点,也是理论界长期关注的议题。然而,理论研究中往往忽视了生态补偿与流域资源环境等影响因素的联动关系;产业资源消耗及排放强度的不确定性对生态补偿的影响也鲜见报道;理论生态补偿标准在实践中难以被采纳;流域水资源规划未考虑生态补偿因素,容易导致水资源配置缺乏效率或远离最优状态,无法实现整个流域生态环境与经济效益帕累托最优。因此,在流域水资源规划时,应充分考虑水资源上线和环境质量底线的要求,通过优化水资源配置,实现流域经济效益最大化,确定合理的生态补偿额度,促成上下游政府在生态补偿博弈中达成共识,平衡流域上下游主体利益,破解上下游横向生态补偿的“囚徒困境”,促进流域社会、经济和环境可持续发展。本研究以全国第二个跨省生态补偿试点流域——汀江(韩江)流域为研究对象,从生态补偿视角,充分考虑流域社会经济发展水平和生态环境保护要求、行业水资源消耗指标及污染排放强度的不确定性、5种不同的水文径流情景、效益最大化涵盖的风险等情形下,相继采用确定性规划、区间不确定性规划、区间两阶段随机规划和区间两阶段鲁棒随机规划等方法,以全流域地区经济效益最大化为目标函数,研究建立汀江(韩江)流域水资源优化配置模型,在流域水资源总量、污染物排放总量控制及区域最低发展水平要求的约束下,通过流域水资源在上、下游及各部门之间的优化配置,实现汀江(韩江)流域整体经济效益最大化,确定上下游合理的生态补偿额度,推进汀江流域生态补偿工作和区域可持续发展。(1)流域水资源配置确定性优化结果表明:汀江(韩江)流域总体综合经济效益为4142.50×10~4万元,较基准年2018年3805.33×10~4万元的流域总体综合经济效益提升了了337.17×10~4万元,升幅8.86%,流域十四个县区的经济效益均较基准年增长了4.19%~13.55%;下游广东省补偿上游福建省的26927.96万元,较基础方案(生态补偿总额为5.42×10~4万元,其中国家补偿1.5×10~4万元,广东省补偿福建省3.92×10~4万元)相比减少了广东横向支付12272.04万元,降幅31.31%。既为流域下游生态补偿减负,同时也提升流域各县区及整体综合经济效益。确定性模型可为决策者优化水资源配置和产业结构,降低流域生态补偿额度,实现汀江(韩江)流域综合经济效益最大化。(2)基于区间不确定性规划的流域水资源优化配置结果表明:行业水资源消耗及污染物排放强度等因素在一定域值范围内波动的情景下(即区间不确定情景下),总行业用水规模和经济效益分别为[25.77,35.56]×10~4万吨和[3069.32,5756.79]×10~4万元,与确定性优化模型相比,其上限值都有明显提高,下限值都有一定程度地降低,说明行业用水规模对经济效益目标主要是正向影响,可增大行业用水规模。从不同产业部门上看,工业生产部门、市政生活部门、农业部门和生态环境部门用水规模分别为[200242.50,247940.00]万吨、[56822.94,106811.85]万吨、[269.10,345.18]万吨和[350.59,525.88]万吨,相应经济效益分别为[3001.44,5459.42]×10~4万元、[76.96,305.70]×10~4万元、[605.54,920.97]万元和0元,工业和市政部门是水资源消耗大户,工业部门经济效益贡献最大,占比达[95%,97%]。下游地区需要向上游地区支付的生态补偿为[23997.71,28640.05]万元,较确定性优化模型增加[-2977.20,1665.14]万元,可有效削减生态补偿额,减轻各地方政府的财政压力。(3)基于区间两阶段随机规划方法的流域水资源优化配置结果表明:综合考虑区间不确定和五种不同水文径流情景条件下,总体经济效益下限为[3441.867,3706.47]×10~4万元,上限为[6560.93,6755.68]×10~4万元。流域整体及各县区经济效益按水文径流极丰〉丰〉平〉枯〉极枯的排序,逐级降低,水量与经济效益呈正相关。下限经济效益降低最大的为上游福建省新罗区,升高最大的为下游广东省兴宁县。上限经济效益提升最小和最大分别为上游福建省上杭县和下游广东省兴宁县。总补偿额由极枯水年至极丰水年为下限[26139.75,27712.06]万元;上限[27270.45,30005.80]万元。整体及各县区生态补偿额也按极丰〉丰〉平〉枯〉极枯排序,逐级降低,水量和生态补偿额呈正相关。(4)基于区间两阶段鲁棒随机规划方法的汀江(韩江)流域水资源优化配置结果表明:汀江流域总经济效益和生态补偿额随着鲁棒系数的变化有一定的规律,生态补偿额随着鲁棒系数的增大呈下降趋势、总经济效益下降,这代表系统的稳定性增加,经济性和稳定性得到了较好地平衡。相较于区间两阶段随机规划方法,汀江(韩江)流域总经济效益和生态补偿额呈下降趋势,表明区间两阶段鲁棒随机规划方法为提高稳定性和规避风险性而减少了经济效益,通过改变鲁棒值,能得到在不同风险水平和不同情境中较优的规划方案,为决策者科学的、弹性合理的规划汀江(韩江)流域水资源提供理论支撑。综上,本研究结合“三线一单”中水资源利用上线和水环境质量底线的管理要求,将生态补偿引入水资源规划,构建了汀江(韩江)流域水资源优化配置模型,实现流域生态补偿与水资源配置、产业结构和污染物排放等因素的联动优化,获得流域生态补偿总额合理化和整体经济效益最大化方案,对开展流域水资源规划及生态补偿具有一定指导意义。