劉明勝，劉青山

(1.貴州師范大學(xué)喀斯特研究院，貴陽 550001； 2.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴陽 550001)

0 引 言

水是人類的生命之源，水資源作為一種重要的自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源，為人類社會經(jīng)濟發(fā)展奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，與此同時，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的逐漸深入，經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求與可供給水資源量之間的矛盾不斷激化，水資源利用問題與生態(tài)環(huán)境保護問題逐漸突顯出來，因此，如何合理開發(fā)利用水資源，促進經(jīng)濟與水資源協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展尤為重要。

近年來，相關(guān)學(xué)者對水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系進行了大量的研究，認為水資源危機主要是由于經(jīng)濟發(fā)展超過水資源的承載力而致，而水資源危機又反過來影響著人類社會經(jīng)濟的發(fā)展[1-3]，要打破這種危機，需要從源頭上提高水資源利用質(zhì)量，打破經(jīng)濟發(fā)展與水資源利用之間的耦合關(guān)系[4]，進行脫鉤關(guān)系分析,脫鉤主要被定義為經(jīng)濟發(fā)展與物質(zhì)消耗速率不同步的過程，他與耦合是相對的[5]。目前在國外脫鉤關(guān)系分析方法主要有以下幾種，一是經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)用脫鉤理論模型這種定量評價方法評價經(jīng)濟與水資源協(xié)調(diào)發(fā)展，并用“脫鉤”來表示二者關(guān)系的分離，即實現(xiàn)經(jīng)濟效益的提升和資源消耗下降的非同步式發(fā)展[6]；二是2003年veh-mas在研究了歐盟15個成員國的GDP增長與物質(zhì)消耗的脫鉤關(guān)系之后，提出了基于變化量的綜合脫鉤分析方法[7]；三是芬蘭學(xué)者Tapio提出的脫鉤弾性模型，并把此種模型應(yīng)用到農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中，并逐步拓展到資源、環(huán)境、碳排放等領(lǐng)域[8]。隨著脫鉤理論的不斷發(fā)展，我國在脫鉤理論的研究方面也取得了舉足輕重的成效，如蓋美等應(yīng)用脫鉤理論和改進的彈性分析方法對長江三角洲地區(qū)的16個城市環(huán)境壓力與經(jīng)濟發(fā)展進行脫鉤評價[9]；鐘太洋等對我國2002-2007年期間全國以及31個省級區(qū)域GDP增長與建設(shè)用地擴張、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)GDP增長與建設(shè)用地擴張以及第三產(chǎn)業(yè)GDP增長與建設(shè)用地擴張之間的脫鉤關(guān)系進行了分析[10]；陳英等用脫鉤分析方法對1998-2012年武威市耕地占用與經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系進行了實證研究[11]；劉愛東等研究了中國碳排放與出口貿(mào)易間的脫鉤關(guān)系，并分析了中國碳排放的主要影響因素[12]；武紅等用脫鉤分析方法對河北省1980-2009年的能源消費、碳排放與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系進行了研究[13]。

縱觀脫鉤關(guān)系的研究可以看出，目前脫鉤關(guān)系的分析僅限于經(jīng)濟發(fā)展與土地利用、碳排放、能源利用等方面，對從水資源利用的角度來評價經(jīng)濟發(fā)展與水資源的脫鉤關(guān)系較少，僅限王麗娜根據(jù)Tapio彈性指數(shù)分析了經(jīng)濟發(fā)展和水環(huán)境壓力的關(guān)系[14]；汪奎等在IPAT方程的基礎(chǔ)上建立了用水量變化與經(jīng)濟增長脫鉤分析方法，并對我國1997-2008年用水量與經(jīng)濟增長進行了脫鉤分析[15]；楊振華等根據(jù)水生態(tài)足跡的理論分析了貴陽市經(jīng)濟發(fā)展與水資源利用的脫鉤關(guān)系[16]等，而本文從水足跡的理論角度出發(fā)，結(jié)合水足跡評價模型和協(xié)調(diào)發(fā)展脫鉤評價模型，揭示貴州省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，為實現(xiàn)貴州省水資源的合理利用以及經(jīng)濟協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展提供決策和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州省，地處中國西南腹地，是西南交通樞紐，作為西部的一個欠發(fā)達省份，近年來，在西部大開發(fā)戰(zhàn)略的帶動之下，貴州省的社會經(jīng)濟得到了快速的發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計，2006年貴州省地區(qū)生產(chǎn)總值GDP為2267.43億元，全省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為9 116.61 元，而到2015年全省地區(qū)生產(chǎn)總值GDP為10 502.56 億元，全省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為24 579.64 元，十年間GDP年均增長率為36.3%，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入年增長率為17.0%。貴州省石漠化面積分布廣闊，工程性缺水嚴重[17]，據(jù)貴州省水利廳統(tǒng)計，2005-2014年十年間，貴州省水資源總量為8 374.502 億m3，而十年間的供水量僅為972.825 億m3，僅占水資源總量的11.61%，水資源的供給困難嚴重影響著貴州經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.2.1 水足跡計算模型

水足跡指的是一個國家、一個地區(qū)或一個人，在一定時間內(nèi)消費的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量，形象地說，就是水在生產(chǎn)和消費過程中踏過的腳印它主要包括兩部分，一是人類生產(chǎn)生活中所消耗的實體水資源，二是隱藏在產(chǎn)品和服務(wù)中的水，稱為虛擬水[18]。一種產(chǎn)品的水足跡等于生產(chǎn)該種產(chǎn)品總個供應(yīng)鏈中的水量之和。一般來說，一個國家或地區(qū)的水足跡等于生產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)的總用水量和虛擬進出口水量之和，即：

WF=WFi+WFe

式中：WF為一個國家或地區(qū)的總水足跡；WFi為內(nèi)部水足跡，即本國家或地區(qū)生產(chǎn)的產(chǎn)品或服務(wù)用于本地消費所耗費的水資源量；WFe為外部水足跡，表示由本地消費而由其他地區(qū)生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務(wù)所消耗的水資源量。

內(nèi)部水足跡由農(nóng)業(yè)水足跡(WFes)、工業(yè)水足跡(WFip)、居民生活水足跡(WFwp)、生態(tài)水足跡(WFde)組成，則有以下公式：

WFi=WFes+WFip+WFwp+WFde-WFc

式中：WFc表示由本國生產(chǎn)而由其他地區(qū)消費的產(chǎn)品或服務(wù)的虛擬水資源量。

以WFh表示進口的虛擬水資源量，以WFj表示進口后復(fù)出口的水資源量，則有：

WFe=Wfh-WFj

1.2.2 水足跡評價指標(biāo)計算[19]

(1)水足跡進口依賴度：指區(qū)域外部水足跡與該地區(qū)總水足跡的比例。

該指標(biāo)反映一個地區(qū)對外部水資源的依賴程度，指標(biāo)越大，反映對外部水資源的依賴程度就越大。

(2)水資源自給率:即區(qū)域內(nèi)部水足跡與總體水足跡的比例。

該指標(biāo)反映一個地區(qū)對內(nèi)部水資源的依賴程度，指標(biāo)越大，對內(nèi)部水資源的依賴程度就越高。

(3)水資源匱乏指標(biāo)：即該地區(qū)水足跡與可利用水資源量的比值。

該指標(biāo)反映區(qū)域水資源的短缺情況，比例越大，區(qū)域的水資源短缺程度越嚴重。

(4)水資源壓力指標(biāo)：即區(qū)域內(nèi)部水足跡與出口的虛擬水足跡之和與本區(qū)域可利用水資源之比。

該指標(biāo)反映區(qū)域生產(chǎn)的產(chǎn)品和服務(wù)的需水量對區(qū)域可利用水資源量的作用強度，指標(biāo)越大，區(qū)域內(nèi)承受的水資源的壓力就越大，當(dāng)WP<1時，水資源壓力在承受范圍之內(nèi)；當(dāng)WP=1時，水資源壓力達到最大值；當(dāng)WP>1，水資源的壓力超過可利用水資源的上限。

1.2.3 水資源與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展脫鉤評價模型

根據(jù)脫鉤理論可知：經(jīng)濟發(fā)展與水足跡之間存在著兩種關(guān)系，一是水足跡隨著經(jīng)濟增長而逐漸增加，稱為耦合，另一種是水足跡并沒有隨著經(jīng)濟的增長而逐漸增加，反而減少，稱為脫鉤，脫鉤分為絕對脫鉤和相對脫鉤[20]，一般來說，絕對脫鉤指經(jīng)濟增長的同時，水足跡增長呈下降趨勢，而相對脫鉤是指水足跡增長的速度比經(jīng)濟增長的速度慢。由此可見，絕對脫鉤狀態(tài)是經(jīng)濟增長與水資源利用協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳理想狀態(tài)，即在一定的經(jīng)濟規(guī)模、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平條件下，以最小的水資源利用代價實現(xiàn)經(jīng)濟的最優(yōu)增長。依據(jù)不同的脫鉤評價模型可將脫鉤分為以下幾種形式，強脫鉤、弱脫鉤、衰退型脫鉤，強復(fù)鉤、弱復(fù)鉤、擴張性復(fù)鉤。本文主要運用veh-mas[21]脫鉤指數(shù)法來分析水足跡與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系。

veh-mas脫鉤指數(shù)又稱綜合指數(shù)法，主要運用一定時期的GDP變化率與水足跡的變化率來確定脫鉤關(guān)系，將veh-mas脫鉤指數(shù)模型擴展到第t期末，則脫鉤指數(shù)Df為：

1.2.4 數(shù)據(jù)來源

本文的數(shù)據(jù)來源主要來自2006-2016年間《貴州省統(tǒng)計年鑒》、《貴州省水資源公報》、《貴州省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》以及《貴州省環(huán)境狀況公報》，為了避免歷年GDP值受價格因素的影響，取2006年為基期，采用GDP平減指數(shù)法換算成成可比價格后核算GDP年增長率。由于部分數(shù)據(jù)缺乏，水足跡計算中本地生產(chǎn)而由其他地區(qū)消費的產(chǎn)品和服務(wù)的虛擬用水量WFc以及本地進口的虛擬水資源量WFh用萬元產(chǎn)值用水量與出口貿(mào)易總額相乘得到和用萬元產(chǎn)值用水量與進口貿(mào)易總額相乘得到，忽略了本地區(qū)進口其他地區(qū)生產(chǎn)的產(chǎn)品和服務(wù)復(fù)出口的虛擬用水量WFj的值。

2 計算結(jié)果與分析

2.1 貴州水足跡差異性分析

(1)從總量變化上進行分析，根據(jù)2006-2016年《貴州省統(tǒng)計年鑒》對貴州省2006-2015年水足跡進行了測評，為了直觀形象的反映10年來貴州省水足跡總量變化趨勢和水足跡構(gòu)成狀況，將10年來水足跡總量變化繪于圖1以及水足跡構(gòu)成作于表1。

圖1 2006-2015年間貴州省水資源及水足跡變化趨勢圖Fig.1 The water resources and water footprint chang trend from 2006 to 2015 in Guizhou Province

從圖1中可以得到以下信息：①從總水足跡來看，2006-2015年十年間貴州省總水足跡總體上來說呈下降趨勢，從2006年的97.37 億m3下降到2015年的63.07 億m3；②從供水量與水資源總量的對比來看，十年間貴州省供水量穩(wěn)定保持在100 m3左右，與水資源總量有較大差距，以2006年、2011年、2015年三年為例，供水量分別只占水資源總量的12.3%、15.2%、8.5%。水足跡的下降、供水總量的短缺與貴州省巖溶地質(zhì)環(huán)境有關(guān)，工程性缺水嚴重。因此，從水足跡的角度出發(fā)，合理高效的利用水資源就成為貴州省解決水短缺的重要途徑。

從表1可以看出，2006-2015年10年間貴州省水足跡和人均水足跡總體上呈波動下降的趨勢，其人均水足跡遠遠低于全球平均水平1 243 m3/(人·a)和我國的平均水平702 m3/(人·a)[22]。

(2)從水足跡的構(gòu)成上來分析，水足跡主要由農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、居民生活用水、生態(tài)用水、進出口虛擬水量，從表1中可以看出，在各類水足跡中，農(nóng)業(yè)水足跡占比重最大，十年間，平均占總水足跡的57.83%，而生態(tài)用水量和進出口虛擬水量占比重最少，平均占總水足跡的0.68%、2.65%和8.04%，一方面主要是因為貴州省作為西南內(nèi)陸省份，總體經(jīng)濟發(fā)展相對落后，社會發(fā)展還是以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展為主，生態(tài)環(huán)境較脆弱，另一方面是因為作為內(nèi)陸山區(qū)，交通相對不便，對外貿(mào)易欠發(fā)達。根據(jù)Chapagain[23]等人的研究成果計算貴州省農(nóng)林牧漁的虛擬用水量以及其變化趨勢，計算結(jié)果如下表2和圖2所示。

從表2和圖2可以看出，在農(nóng)業(yè)水足跡中，用水量最大的主要是糧食和蔬菜，且最近十年來一直處于居高不下的趨勢，這主要與貴州省是農(nóng)業(yè)大省以及人口的不斷增加對糧食的需要有關(guān)，油料作物、甘蔗、烤煙、茶葉、水果、豬牛羊禽、其他畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品十年來水足跡較小，且總體變化不大。因此從農(nóng)業(yè)水足跡的角度考慮，改變地區(qū)的消費結(jié)構(gòu)和飲食模式有利于節(jié)約用水、提高水資源利用效率。其次是工業(yè)水足跡，表1顯示十年來工業(yè)用水量也占有較大比重，其中煤電、煤化工企業(yè)一直是貴州省的高耗水企業(yè)，因此，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級對于促進貴州省水資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

表1 2006-2015年間貴州省水足跡構(gòu)成及人均水足跡Tab.1 The water footprint composition and the per capita water footprint from 2006 to 2015 in guizhou province

表2 2006-2015年間貴州省各農(nóng)畜產(chǎn)品每萬噸水足跡含量 億m3

圖2 農(nóng)產(chǎn)品用水結(jié)構(gòu)Fig.2 The Water structure of agricultural products

2.2 貴州省水資源利用安全評價指標(biāo)分析

文章主要從水足跡的結(jié)構(gòu)指標(biāo)(水資源進口依賴度和水資源自給率)和水資源的生態(tài)安全指標(biāo)(水資源匱乏指標(biāo)和水資源壓力指標(biāo))兩方面對貴州省水資源利用進行安全評價。

2.2.1 水足跡結(jié)構(gòu)指標(biāo)分析

從表3可以看出，近十年來貴州省水資源進口依賴度較小，雖然在2015年進口依賴度達到13.6%，但總體來看進口依賴度依然呈下降的趨勢；從水資源自給率來看，貴州省近十年來水資源自給率總體保持在90%以上，說明貴州省水資源進口依賴程度不高，水資源利用主要是自給自足。但由于貴州省處于典型的巖溶石山區(qū)，雖然水資源總量豐富，但可供給的水資源總量卻較少，再加上出口虛擬水量一直大于進口虛擬水量(表1)導(dǎo)致貴州省水資源嚴重缺乏。因此，從水足跡結(jié)構(gòu)指標(biāo)來分析，貴州省應(yīng)該減少出口虛擬水量，加大本省水資源的開發(fā)利用以及通過進口水密集型產(chǎn)品來改變貴州省水資源利用短缺的狀況。

表3 貴州省水資源安全評價指標(biāo)分析Tab.3 The water resources security evaluationindex analysis in Guizhou Province

2.2.2 水資源生態(tài)安全指標(biāo)分析

由表3可以看出，近十年來貴州省水資源匱乏指標(biāo)總體來看處于較高的態(tài)勢，水資源短缺程度一直都較嚴重，從水資源的壓力指數(shù)來看，近十年來貴州省水資源壓力指標(biāo)從2006年的0.99降低到2015年的0.94，水資源壓力指標(biāo)始終小于1，且有進一步降低的趨勢，說明貴州省的水足跡在可用的水足跡承載范圍之內(nèi)，有進一步開發(fā)利用的空間，但十年來的水資源壓力指數(shù)都接近于1，水資源壓力指數(shù)都接近飽和，所以必須通過改變水資源利用結(jié)構(gòu)來減緩水資源壓力指數(shù)。

綜合貴州省水資源生態(tài)安全指標(biāo)分析可知，十年來水資源壓力指數(shù)和水資源匱乏指標(biāo)都較高，水資源的生態(tài)安全受到一定程度的威脅，所以必須通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展節(jié)水型產(chǎn)業(yè)和用水密集型產(chǎn)業(yè)，限制高耗水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加虛擬水進口，減少虛擬水出口，以緩解貴州省水資源供需之間的矛盾。

2.3 經(jīng)濟增長與水資源利用脫鉤關(guān)系評價

從圖3可以看出，貴州省近十年來GDP增長較快，年均變化率在0.1～0.3之間，水足跡變化率在-0.2～0.6之間，總體來看，貴州省GDP變化率大于水足跡的變化率，二者的現(xiàn)狀圖也明顯呈現(xiàn)出背離趨勢，這符合水資源與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展脫鉤評價模型中關(guān)于脫鉤協(xié)調(diào)的基本關(guān)系。從表4可以看出，除了2007年和2009年由于極端氣候?qū)е碌挠盟繙p少而出現(xiàn)的異常值外，貴州省水資源利用與經(jīng)濟增長弱脫鉤的初級協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)主要出現(xiàn)在2010年及以前，其GDP年均增長率為0.188，而水足跡年均增長率為0.001；而從2011年開始，GDP年均增長率達到0.18，而隨著經(jīng)濟的發(fā)展，技術(shù)的改進，水資源利用效率得到提高，單位產(chǎn)值用水量逐漸減少，水足跡年均下降率達到0.07，貴州省水資源利用與經(jīng)濟增長之間呈現(xiàn)出強脫鉤的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài)。

圖3 GDP～水足跡變化關(guān)系Fig.3 GDP～water footprint relationship

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

本文主要采用脫鉤關(guān)系法來評價水資源利用與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系，并從實體水和虛擬水兩個角度計算出貴州省2006-2015年的水足跡，結(jié)果表明：貴州省的水足跡總體上呈波動下降的趨勢，其中農(nóng)業(yè)用水是水足跡的重要組成部分，十年間，平均占總水足跡的57.83%，在具體農(nóng)業(yè)用水中，糧食和蔬菜占比最大，平均占比為38.42%、41.96%；水足跡的結(jié)構(gòu)指標(biāo)分析表明貴州省對水資源的進口依賴度并不高，水資源大部分能夠本地自給；從水資源的生態(tài)安全指標(biāo)分析可以看出貴州省水資源壓力指數(shù)和水資源匱乏指標(biāo)均較高，這表明貴州省雖然水資源較豐富，但可開發(fā)利用的水資源卻較少；最后從脫鉤關(guān)系評價上說明了貴州省雖然近十年來水資源與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系總體上完成了由弱脫鉤的初級協(xié)調(diào)到強脫鉤的優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)變，水資源的利用效率也在不斷提高，但貴州省仍面臨著可利用水資源不足的困境以及水環(huán)境壓力增加的挑戰(zhàn)。

表4 貴州省水資源利用與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系評價Tab.4 The water resources utilization and economic growthdecoupling relationship evaluation in Guizhou Province

3.2 建 議

為了進一步促進貴州省水資源利用與經(jīng)濟增長之間更好的協(xié)調(diào)發(fā)展，提出以下建議：

(1)調(diào)整農(nóng)產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)。 通過分析貴州省近十年來的水足跡構(gòu)成可以發(fā)現(xiàn)：農(nóng)業(yè)用水是水足跡的重要組成部分，而在農(nóng)業(yè)用水中，糧食和蔬菜占比最大，這主要與貴州省是農(nóng)業(yè)大省以及人口的不斷增加對糧食的需要有關(guān)，油料作物、甘蔗、烤煙、茶葉、水果、豬牛羊禽、其他畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品十年來水足跡較小，因此可以通過調(diào)整農(nóng)產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)、提倡合理的飲食模式來節(jié)約用水、提高水資源利用效率。

(2)改變虛擬水貿(mào)易。通過對十年來的進出口虛擬水貿(mào)易分析可知，貴州省出口虛擬水量大于進口虛擬水量，這對可利用水資源不足的貴州省來說是非常不利的，因此，為了改變水資源利用不足的局面，日后必須加大虛擬水進口量，減少虛擬水出口量。

(3)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級。通過對水足跡的構(gòu)成分析可知，農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水在整個水足跡中用水量最大，因此可通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，同時可通過提高第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)水資源的利用效率以及節(jié)約用水等措施來緩解水資源的壓力。

(4)本文將水足跡和脫鉤理論引入到水資源利用與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展中，雖然取得了初步的研究成果，但仍然存在以下不足：①數(shù)據(jù)獲取只是最近十年，有可能并不能代表整個發(fā)展趨勢；對水足跡的虛擬水量的計算較粗略。②協(xié)調(diào)發(fā)展的脫鉤評價模型只以貴州省為例進行了評價，并不具有唯一性，有必要進一步拓展到其他省市。

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