王鳳婷，張 倩，吳 鋒

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100083；2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所農(nóng)業(yè)政策研究中心，北京 100101)

隨著北京城市經(jīng)濟快速發(fā)展與人口持續(xù)增長，水資源供需矛盾問題愈發(fā)突出[1]。北京地處溫帶半干旱半濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)，水資源稟賦不足使其長期處于缺水狀態(tài)。以2002—2012年的年平均人口為基數(shù)，其年人均水資源量僅有107 m3，低于國內(nèi)外其他大城市，也遠低于國際水資源壓力臨界值(1 700 m3)[2]，屬重度缺水型城市。北京本地水資源供應(yīng)總量嚴重不足，區(qū)域水資源承載力嚴重超載[3]。南水北調(diào)工程一定程度上緩解了北京市的用水壓力，但每年仍有近1.9億m3的供水硬缺口。此外，北京市污水處理設(shè)施能力不足，供水設(shè)施保障能力較低，城區(qū)供水安全系數(shù)僅為1.06，污水平均處理率僅為73.2%，水環(huán)境體系脆弱，這使得水質(zhì)型缺水問題造成北京市供水壓力[4]。近年來，隨著北京人口增長、社會經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，社會經(jīng)濟系統(tǒng)剛性用水需求持續(xù)增長。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2011年北京市人口與GDP提前突破2020年規(guī)劃預(yù)期[5]。水資源稟賦少與水質(zhì)型缺水雙重威脅社會經(jīng)濟持續(xù)增長的用水需求，使得水資源供需缺口逐年加大，區(qū)域水資源安全受到威脅。水資源是經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護必不可少的自然要素，水資源短缺將阻礙經(jīng)濟社會發(fā)展速度[6-10]。因此，科學(xué)評估2002—2012年北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)部門用水變動，掌握區(qū)域水資源需求的動態(tài)變化及其與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的耦合規(guī)律，有利于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)間水資源的聯(lián)合配置，提高水資源利用效率與生產(chǎn)力。

社會經(jīng)濟系統(tǒng)各部門的用水核算、驅(qū)動因素與變化趨勢預(yù)測是目前區(qū)域水資源管理研究的熱點。產(chǎn)業(yè)部門用水核算分為基于生產(chǎn)理論的和基于消費平衡理論的兩種計算方法。基于生產(chǎn)理論的核算方法，需要詳細的產(chǎn)品和服務(wù)數(shù)據(jù)，囿于數(shù)據(jù)可得性，該方法不適用于第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用水的計算，同時，該方法忽略了生態(tài)環(huán)境用水量，導(dǎo)致計算不全面[11]?；谙M平衡理論的產(chǎn)業(yè)用水核算，反映區(qū)域社會經(jīng)濟系統(tǒng)對水資源的依賴程度，其借助投入產(chǎn)出模型區(qū)分直接用水和間接用水，考慮產(chǎn)品中間投入進而避免重復(fù)計算，能夠較為準確全面地核算社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水量，該方法在完全用水計算中被廣泛應(yīng)用[12]。該方法有兩種表現(xiàn)形式，一種是擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出表，另一種未將行業(yè)部門用水量納入投入產(chǎn)出表[13]，兩種形式本質(zhì)均是將行業(yè)部門用水量作為最終消費，計算最終消費中的直接用水量和間接用水量。

產(chǎn)業(yè)用水變化影響因素解析是制定水資源管理政策和實現(xiàn)水資源可持續(xù)管理的關(guān)鍵，大多學(xué)者認為產(chǎn)業(yè)用水變動的最主要驅(qū)動因素有經(jīng)濟規(guī)模，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與技術(shù)進步[14-15]。結(jié)構(gòu)分解分析(structure decomposition analysis, SDA)和指數(shù)分解分析(index decomposition analysis, IDA)是定量分析社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水變化驅(qū)動因素最為廣泛的研究方法。兩者的區(qū)別在于SDA一般基于投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，IDA則只需要使用各產(chǎn)業(yè)部門加總數(shù)據(jù)，SDA相對于IDA方法優(yōu)勢在于其可基于投入產(chǎn)出模型全面分析各種直接或間接驅(qū)動因素，SDA模型基于投入產(chǎn)出表中的部門信息及其相互聯(lián)系進行分解，能夠量化社會經(jīng)濟部門之間對水資源需求的數(shù)量關(guān)聯(lián)效應(yīng)。SDA模型因其彌補IDA的缺陷而逐漸成為經(jīng)濟社會、資源環(huán)境領(lǐng)域驅(qū)動因素分析的重要工具[16-17]。2013年“京津冀協(xié)同發(fā)展”戰(zhàn)略被正式提出，這使得京津冀城市群的迅速發(fā)展成中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長的第三大重點區(qū)域，然而，社會經(jīng)濟的活躍發(fā)展帶來水資源壓力持續(xù)增大問題，北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)水資源消耗研究備受關(guān)注。例如，有學(xué)者基于投入產(chǎn)出方法從供給角度探究1997—2010年北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)的產(chǎn)品和服務(wù)消耗直接和間接用水[14]，還有學(xué)者采用跨區(qū)域投入產(chǎn)出(MRIO)表探究京津冀區(qū)域社會經(jīng)濟系統(tǒng)的水資源消耗[18]。然而，從產(chǎn)業(yè)部門的角度深入探究社會經(jīng)濟系統(tǒng)水資源消耗變動的機理較少，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型背景下探究北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水時間變化及驅(qū)動機制顯得尤為迫切。

為此，本文將基于最新發(fā)布的投入產(chǎn)出表核算2002年、2007年、2012年和2013—2016年北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水變化態(tài)勢與驅(qū)動因素，深入探究了北京社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水變動規(guī)律、決定因素，以便于從生產(chǎn)端與消費端甄別高耗水的產(chǎn)業(yè)或部門，進而提出針對性的水資源規(guī)劃、配置與管理方案，共同實現(xiàn)水-生態(tài)-社會經(jīng)濟復(fù)雜系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 投入產(chǎn)出模型

本文建立在擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出表基礎(chǔ)上。擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出表是將社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門消耗的水資源量以外掛的形式對應(yīng)引入到普通的投入產(chǎn)出表中[19-23]。擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出表直觀刻畫了不同社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門水資源的直接消耗，清晰地考量了因不同產(chǎn)業(yè)部門經(jīng)濟活動之間的關(guān)聯(lián)而對水資源的間接消耗(表1)。因而，本文采用擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出表作為計算和分析產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)及變化驅(qū)動因素的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

表1 擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出

投入產(chǎn)出表滿足如下公式：

X=Z+Y-M

(1)

Z=AX

(2)

B=A+BA

(3)

Y=C+I+E

(4)

由式(1)～(4)可推導(dǎo)出：

X=(I-A)-1(Y-M)

(5)

B=A(I-A)-1

(6)

Lij=(I-A)-1

(7)

式中:X為總產(chǎn)出的列向量;Z為中間投入矩陣;A為i行j列的直接消耗系數(shù)矩陣，直接消耗系數(shù)的經(jīng)濟含義是某部門生產(chǎn)單位產(chǎn)品對相關(guān)部門產(chǎn)品的直接消耗，間接消耗系數(shù)的經(jīng)濟含義是某部門生產(chǎn)單位產(chǎn)品的所有中間消耗環(huán)節(jié)對另一個部門的消耗，矩陣A中的元素用aij表示；aij為j部門單位總產(chǎn)品生產(chǎn)對i部門直接消耗量;Lij為Leontief逆矩陣；B為完全消耗系數(shù)矩陣，其元素用bij表示,代表部門生產(chǎn)單位最終產(chǎn)品對i部門直接和間接消耗產(chǎn)品之和。將產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)投入的水資源引入投入產(chǎn)出模型開展分析，計算社會經(jīng)濟系統(tǒng)各部門直接用水系數(shù)和完全用水系數(shù)，其公式表示如下：

DWUCi=Wi/Xi

(8)

TWUCi=DWUCiL

(9)

式中:Wi為部門i的直接用水量，表示社會經(jīng)濟系統(tǒng)中部門產(chǎn)品生產(chǎn)所用的耗水量;DWUCi為直接用水系數(shù)，表示部門i單位產(chǎn)值所需的直接用水量，該指標即為單要素用水效率，所以，可以用直接用水系數(shù)大小反映產(chǎn)業(yè)的用水效率高低;L為列昂惕夫逆系數(shù)；TWUCi為完全用水系數(shù)，表示部門i單位產(chǎn)值所需的完全用水量，完全用水量是生產(chǎn)所有投入產(chǎn)品的全部耗水量，由直接用水量和間接用水量構(gòu)成，完全用水系數(shù)反映生產(chǎn)一單位最終需求產(chǎn)品的整個產(chǎn)業(yè)鏈上消耗的總用水量。各產(chǎn)業(yè)完全用水的計算方法如公式(10)所示：

TWi=TWUCiYi

(10)

1.2 結(jié)構(gòu)分解分析(SDA)模型

為了掌握各部門水資源消耗的影響因素，本文在水資源擴展型投入產(chǎn)出表的基礎(chǔ)上采用SDA模型分解其驅(qū)動因素。SDA模型主要有保留交叉項、不保留交叉項、加權(quán)平均法與兩級分解法4種分解方法[24]，相比較其他3種分解，兩極分解法在分解形式上較為直觀可視為加權(quán)平均法的近似解，并且，該方法易于求解，因此，在SDA的數(shù)值分解方法中被廣泛使用[16]。所以，本文采用兩級分解法進行分解。根據(jù)投入產(chǎn)出理論，社會經(jīng)濟系統(tǒng)各產(chǎn)業(yè)的完全用水變動驅(qū)動因素的結(jié)構(gòu)分解分析模型計算公式如下：

(11)

式中:t和0為代表計算期和基期；TWi為t時刻的完全用水量，部門i的直接用水系數(shù)簡寫為?i，部門i的最終需求Yi可進一步分解為各部門產(chǎn)品最終需求結(jié)構(gòu)βit和最終需求總量Yt；βit為部門i最終產(chǎn)品需求占所有部門最終產(chǎn)品需求總量的比例。

社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)完全用水由基期到計算期的變動驅(qū)動因素包括規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)，技術(shù)效應(yīng)和效率效應(yīng)4個方面，具體可表示為：

ΔTw=Tw,t-Tw,0=

?itLijtYtβit-?0Lij0Y0βi0=

TwΔ?+TwΔL+TwΔY+TwΔβ=

ΔTw,T+ΔTw,E+ΔTw,S+ΔTw,ST

(12)

其中，ΔTW,T,ΔTW,E,ΔTW,S,ΔTW,ST分別對應(yīng)4種效應(yīng)。采用“兩級分解法”對公式(12)進一步分解如下：

(13)

1.3 數(shù)據(jù)來源與處理

中國投入產(chǎn)出表編制是在逢2、逢7的年份，而且，從編制工作開始到投入產(chǎn)出表發(fā)布要歷時數(shù)年。本文使用的2012年北京市最新發(fā)布的投入產(chǎn)出表數(shù)據(jù)，該表反映的是近5年的社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門生產(chǎn)、分配和貿(mào)易的情況。2000年之后是北京市社會經(jīng)濟快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展與需水壓力不斷增加的時期。因此，本文計算所使用的投入產(chǎn)出表時間點為2002年、2007年與2012年。考慮到有些部門關(guān)聯(lián)性較大，用水情況難以區(qū)分，此外，也為了確保投入產(chǎn)出部門數(shù)據(jù)與公開的部門用水數(shù)據(jù)相匹配，本研究將此類部門依據(jù)(GBT 4754—2008)《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》和已有研究成果合并處理[14]，將投入產(chǎn)出表42部門合并歸類為28個部門(表2)。其中，第一產(chǎn)業(yè)對應(yīng)農(nóng)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)包括20個部門，第三產(chǎn)業(yè)包括7個部門。

表2 28個部門目錄

北京市社會經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)部門用水數(shù)據(jù)主要來自北京市各產(chǎn)業(yè)部門水資源使用數(shù)據(jù)信息、《北京市水資源公報》《北京市統(tǒng)計年鑒》和《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》，其中，農(nóng)業(yè)部門的用水量參考《北京市水資源公報》，工業(yè)和服務(wù)業(yè)分部門用水量數(shù)據(jù)參考《北京市主要行業(yè)用水定額》，為了確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，對數(shù)據(jù)進一步校準以使一、二、三產(chǎn)業(yè)部分耗水總量與《北京市水資源公報》數(shù)據(jù)一致。然后，依據(jù)行業(yè)用水定額中重復(fù)用水比率對直接用水量進行修訂[25]。2013—2017年北京農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、環(huán)境用水變化數(shù)據(jù)來自相應(yīng)年份的《北京市水資源公報》。為了消除折現(xiàn)率變動影響，將各年投入產(chǎn)出表當年價格統(tǒng)一調(diào)整為以2002年為基期的可比價格。

2 北京市產(chǎn)業(yè)用水變化

2.1 水資源利用系數(shù)

2002年、2007年與2012年北京市28個部門的直接用水系數(shù)和完全用水系數(shù)整體呈下降趨勢。近10年來，20個產(chǎn)業(yè)部門的直接用水系數(shù)減少近一半，19個產(chǎn)業(yè)部門直接用水系數(shù)持續(xù)下降，即產(chǎn)業(yè)用水效率持續(xù)提高。2002—2012年，一、二、三產(chǎn)業(yè)的直接用水系數(shù)均值分別為319.0 m3/萬元、35.3 m3/萬元與13.3 m3/萬元，第一產(chǎn)業(yè)直接用水系數(shù)最高(表3)。社會經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)直接用水系數(shù)較高的部門集中在城市公共事業(yè)、農(nóng)業(yè)部門，即這兩個部門的用水效率相對較低。城市公共服務(wù)業(yè)部門用水效率低的原因主要是水資源價格遠低于其影子價格[26-27]，農(nóng)業(yè)部門用水效率低的主要原因是農(nóng)民節(jié)水意識差、輸水渠道損失大、大水漫灌與農(nóng)業(yè)水價低[28-29]。

北京市完全用水系數(shù)明顯大于直接用水系數(shù)，完全用水系數(shù)整體呈下降趨勢，各部門平均下降幅度為55%，這表明部門全產(chǎn)業(yè)鏈用水效率在提升。2002—2012年間，一、二、三產(chǎn)業(yè)完全用水系數(shù)均值分別為510.6 m3/萬元、125.3 m3/萬元和59.0 m3/萬元，第一產(chǎn)業(yè)完全用水系數(shù)最高。近10年來，完全用水系數(shù)較高的部門主要是公共事業(yè)部門與和農(nóng)業(yè)及其延伸產(chǎn)業(yè)部門。農(nóng)業(yè)部門完全用水系數(shù)高受農(nóng)產(chǎn)品價格低及其水資源利用效率相對較低的影響。食品加工與紡織加工部門完全用水系數(shù)較高的原因是高耗水的農(nóng)業(yè)部門是其主要的中間投入品，此外，紡織品加工部門是第二產(chǎn)業(yè)中五大高耗水部門之一，且該部門節(jié)水技術(shù)采用率較低；水熱電生產(chǎn)供應(yīng)為代表的公共事業(yè)部門輸水損耗與水價低于成本水價大導(dǎo)致其完全用水系數(shù)較高。受北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化影響，以采礦業(yè)、石油加工冶煉、造紙印刷為代表的高耗水工業(yè)部門完全用水系數(shù)顯著降低，嚴格限制高耗水行業(yè)發(fā)展，引進先進的節(jié)水技術(shù)。

完全用水系數(shù)較高的農(nóng)業(yè)、水的生產(chǎn)和供應(yīng)、電力熱力燃氣供應(yīng)產(chǎn)業(yè)部門以直接用水為主，其單位產(chǎn)值間接用水量比重低于35.0%。采礦、石油加工冶煉、金屬冶煉及制品、造紙等工業(yè)部門完全用水系數(shù)以間接用水為主，這表明該類產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)鏈上其他高耗水的中間投入品較多。需要指出的是，2002—2012年，農(nóng)業(yè)部門完全用水消耗系數(shù)由 647 m3/萬元下降到366.8 m3/萬元，其降幅為42.7%(表3)，這一變化主要歸因于耗水型作物種植比例降低。具體而言，2007—2012年農(nóng)作物播種面積下降了12%[1]，其中，糧食作物中小麥作物種植面積整體呈下降趨勢，下降幅度為15%，以雨養(yǎng)玉米作物替代，高耗水的蔬菜類作物種植面積減少9%。值得注意的是，北京市住宿與餐飲行業(yè)的完全用水系數(shù)十年間顯著增加，由2002年的32.7 m3/萬元增加到2007年的159.4 m3/萬元，再到2012年的129.5 m3/萬元，這與該時段內(nèi)北京市旅游、住宿、餐飲產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展有關(guān)。隨著擴內(nèi)需、調(diào)結(jié)構(gòu)政策的不斷推進，北京市旅游業(yè)經(jīng)濟總量顯著增大，帶動與之密切關(guān)聯(lián)的食宿產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，進而，該行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈對水資源需求量顯著增加。

表3 北京2002年、2007年和2012年社會經(jīng)濟系統(tǒng)各部門用水系數(shù)

注：其他部門指2002年和2007年的綜合技術(shù)服務(wù)業(yè)，公共管理和社會組織，教育文化體育和娛樂業(yè)3大部門，2012年的金屬制品、機械和設(shè)備修理服務(wù)，教育，文化，體育和娛樂，公共管理和社會組織。為了年份之間的可比性，將上述部門合并為一類其他部門。

2.2 三次產(chǎn)業(yè)和各細分產(chǎn)業(yè)用水量

2002—2012年，北京市完全用水總量呈遞增態(tài)勢，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)完全用水增加，第二產(chǎn)業(yè)增幅放緩，第三產(chǎn)業(yè)完全用水仍保持較高增速，第一產(chǎn)業(yè)完全用水呈下降趨勢，直接用水量和完全用水變化趨勢基本一致。2002—2007年、2007—2012年完全用水總量增幅分別為16.0%和35.8%(圖1)；第二產(chǎn)業(yè)的增速由39.0%大幅下降到4.07%。究其原因，“十一五”期間北京市政府出臺工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案，一些高耗能、高耗水產(chǎn)業(yè)部門發(fā)展受到限制和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移；第三產(chǎn)業(yè)兩個時段增幅分別為67.06%和35.39%，第三產(chǎn)業(yè)作為北京經(jīng)濟增長的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著規(guī)模的持續(xù)增長，其產(chǎn)值比重的快速增長使得其對水資源需求量也在持續(xù)增大。

圖1 2002—2012年北京市直接用水和完全用水量變化

圖2 2002年、2007年和2012年北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)各部門直接用水量

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的用水量角度來看，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用水在社會經(jīng)濟系統(tǒng)用水總量中的所占份額最大。2007—2012年第三產(chǎn)業(yè)比重最大，遠超第二產(chǎn)業(yè)，第一產(chǎn)業(yè)完全用水比重逐年降低。第一產(chǎn)業(yè)完全用水占比由2002年的20.56%減少到2012年的7.39%，主要原因是在此期間農(nóng)作物總播種面積下降(17.6%)和耗水型作物比例下降[2]。第二產(chǎn)業(yè)完全用水比重波動下降，主要原因是二產(chǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展和工業(yè)用水效率提升，近10年間二產(chǎn)產(chǎn)值比重下降16.61%，萬元工業(yè)增加值用水量由112 m3減少到38 m3。第三產(chǎn)業(yè)完全用水占總量的一半以上，這主要和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)迅速發(fā)展及人口規(guī)模的擴大，生活方式轉(zhuǎn)變有關(guān)，10年間第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增速31.6%，常住人口增加了646.1萬人，城鎮(zhèn)化率提高了7.67%。

社會經(jīng)濟系統(tǒng)直接用水量代表各產(chǎn)業(yè)部門初級生產(chǎn)消耗的水資源量，北京直接用水量由27.16億m3增長到2012年的41.46億m3(圖2)，28個產(chǎn)業(yè)部門的直接用水量分布不均衡。直接用水量最高的3個部門是商業(yè)、電力熱力燃氣和農(nóng)業(yè)，這3個部門直接用水量占整體的56.78%。農(nóng)業(yè)部門直接用水量呈下降趨勢，其主要原因是此時段內(nèi)北京市種植業(yè)播種面積減少，糧食生產(chǎn)規(guī)模減少。2002—2012年，北京市糧食播種面積由16.9萬hm2下降到 12萬hm2，下降了40.83%，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重由1.9%下降到0.8%。電力熱力燃氣部門直接用水量增加，原因主要是此時段內(nèi)北京市城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和人口增加，引起對農(nóng)產(chǎn)品、水電、供暖與燃氣需求增加，相應(yīng)的直接用水總量增加。商業(yè)部門的直接用水量也在增加，原因是北京市第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值快速增加驅(qū)動了商業(yè)用水的增長趨勢。北京市以商業(yè)、住宿餐飲、科學(xué)研究、交通運輸部門為代表的服務(wù)業(yè)部門用水量也在持續(xù)增加[1]，這和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)，2007—2012年第三產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展時期，其產(chǎn)值呈指數(shù)增長，2012年第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比76.46%，其中，商業(yè)產(chǎn)值占GDP比重約為26.66%，成為北京市的支柱行業(yè)。未來國家對北京市現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)全新定位，旅游業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通運輸與工業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)和行業(yè)融合發(fā)展將進一步加強，第三產(chǎn)業(yè)的用水量勢必將進一步增長。

2013—2016年北京市用水總量持續(xù)增加，其中，生活用水、環(huán)境用水量呈上升趨勢，工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水量不斷減少，這和2002年、2007年以及2012年擴展水資源投入產(chǎn)出表體現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)用水變化規(guī)律一致。生活用水包括居民生活用水和服務(wù)業(yè)用水，生活用水增加的原因可能和經(jīng)濟發(fā)展、人口增加、生活水平提高以及服務(wù)功能的完善有關(guān)，2013—2016年北京GDP由19 801億元增長至24 899.3億元(表4)，增長了25.7%，人口規(guī)模增加了57萬人[28]。其中，居民用水的增加主要和居民生活行為方式有關(guān)，而服務(wù)業(yè)用水量不斷攀升，這和北京服務(wù)業(yè)的快速發(fā)展密切相關(guān)，2013—2016年服務(wù)業(yè)產(chǎn)值占經(jīng)濟總量比重，以金融、教育、科學(xué)研究等為主的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展吸納大量勞動力，進而用水量增加，這也反映北京經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整日趨合理，城市功能定位日趨明確。環(huán)境用水增加了5.2億m3，增加幅度最大，可能的原因是隨著城市化推進，公園綠化用地面積增加，環(huán)境保護力度加大。工業(yè)用水的減少首要原因是工業(yè)結(jié)構(gòu)的改善促進重工業(yè)、化工、采礦等產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，其次，生產(chǎn)工藝技術(shù)改進促使單位產(chǎn)值用水量減少。北京農(nóng)業(yè)用水的減少得益于北京農(nóng)作物播種面積減少、高耗水作物比重降低、灌溉節(jié)水技術(shù)改進。

表4 2013—2016年北京市四大類用水量和結(jié)構(gòu)變化

3 產(chǎn)業(yè)用水變化結(jié)構(gòu)分解分析

基于結(jié)構(gòu)分解分析模型分析北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水變化原因，結(jié)果表明規(guī)模效應(yīng)和經(jīng)濟系統(tǒng)效率拉動了北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水的增加，技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)降低了社會經(jīng)濟系統(tǒng)的水資源消耗。2002—2012年北京市水足跡呈現(xiàn)上升趨勢，水足跡增加了18.72億m3，其中，規(guī)模效應(yīng)顯著促進了北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水增加，技術(shù)效應(yīng)有效抑制了產(chǎn)業(yè)用水的增加，經(jīng)濟系統(tǒng)效率效應(yīng)對北京用水量的增加影響相對較小，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對降低產(chǎn)業(yè)用水量的作用也較小。從促進北京市水足跡增加的兩個因素來看，2002—2012年由規(guī)模效應(yīng)驅(qū)動用水增加97.59億m3，占比為521.22%(表5)，規(guī)模效應(yīng)主要來自人口規(guī)模增加，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴大。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明2002—2012北京市人口增加了45.5%，商品或服務(wù)的最終需求擴大了近3倍[1]。因此，對水資源和商品或服務(wù)需求量的逐年增長成為社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水量增長的主要原因。2002—2012時段內(nèi)經(jīng)濟系統(tǒng)效率因素的貢獻率為91.18%，在兩個子時期的貢獻分別為155.78%、1.49%。投入產(chǎn)出模型中，經(jīng)濟系統(tǒng)效率通過列昂耶夫逆矩陣反映，其變化由直接投入系數(shù)引起，它代表著部門之間的聯(lián)結(jié)強度，而聯(lián)結(jié)強度的變化可能來自技術(shù)改造或價格波動引起的中間投入品的替代，中間投入品需求降低來自規(guī)模效應(yīng)，原材料投入的減少來自管理進步。兩個時間段中，第二個時期該效應(yīng)的貢獻遠小于第一個時期，這表明效率效應(yīng)對用水量的正向影響在減弱。從抑制北京市水足跡增加的兩個因素來看，技術(shù)效應(yīng)對北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水總量降低發(fā)揮著積極作用，兩個時段累計減少了79.94億m3，對用水量減少貢獻率為426.98%。技術(shù)效應(yīng)作用主要來自部門技術(shù)進步，尤其是節(jié)水技術(shù)的采用促使產(chǎn)業(yè)部門單位產(chǎn)品的耗水量下降，近10年間北京市節(jié)水技術(shù)水平的累積影響使社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水持續(xù)大幅下降，表明北京市整體技術(shù)水平的提高對減緩社會經(jīng)濟用水量起到了決定性的作用。此外，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的結(jié)構(gòu)變動對抑制社會經(jīng)濟系統(tǒng)用水量增長也起到了積極作用，其減少社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水15.99億m3，占用水量變化的85.43%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對降低產(chǎn)業(yè)用水量的作用相對較弱。

表5 2002—2012年北京市產(chǎn)業(yè)用水變化結(jié)構(gòu)分解分析

分部門來看(表6)，2002—2012年時段內(nèi)三類產(chǎn)業(yè)中服務(wù)業(yè)的經(jīng)濟規(guī)模擴張效應(yīng)拉動水資源消耗增長的貢獻最大，其貢獻率為34.61%。這可能和國家“十五”和“十一五”計劃中大力發(fā)展服務(wù)業(yè)密切相關(guān)，2012年北京服務(wù)業(yè)的產(chǎn)值由2002年的1 920.1億元增長到13 592.4億元，增長了5倍[2]，因而，不斷擴張的服務(wù)業(yè)用水量也逐漸增加。效率效應(yīng)中，農(nóng)業(yè)、電力熱力燃氣生產(chǎn)供應(yīng)和金屬冶煉及制品三個部門的經(jīng)濟系統(tǒng)效率變動對用水量增加貢獻率分別為33%、25%和12%，這表明這三個部門與其他部門之間的關(guān)聯(lián)強度在增加，這可能和“十五”“十一五”五年計劃落實加強產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)政策有關(guān)。從技術(shù)效應(yīng)來看，商業(yè)、電力熱力燃氣生產(chǎn)供應(yīng)部門的技術(shù)效應(yīng)對用水量減少影響較大，貢獻率分別為12.08%與22.76%。值得注意的是，10年間農(nóng)業(yè)部門的技術(shù)效應(yīng)對抑制用水量增加的貢獻越來越大，尤其是2007—2012年期間，其技術(shù)效應(yīng)貢獻達9.13%。這可能和農(nóng)業(yè)部門積極采取技術(shù)性節(jié)水措施、節(jié)水政策的日益完善有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，2009年北京市農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積比例達到90%以上，其比全國平均水平(42%)高1倍多。灌溉節(jié)水技術(shù)不斷革新，噴灌、微灌、渠道防滲等節(jié)水工藝采用使得作物耗水不斷下降，1978—2012年因農(nóng)作物種植規(guī)模減小使得用水量下降了35.1%[9]。然而，農(nóng)業(yè)部門作為國民經(jīng)濟中重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門，其種植面積雖然有所減少，但其直接消耗水量基數(shù)仍然較大，并且，隨著居民農(nóng)產(chǎn)品消費量的逐年增加，農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈延伸，農(nóng)業(yè)部門產(chǎn)品的最終需求增加，其對用水量增長的貢獻仍然較大。此外，住宿和餐飲業(yè)、建筑業(yè)、通信設(shè)備、計算機及其他電子設(shè)備制造業(yè)部門的技術(shù)效應(yīng)貢獻也在10%左右。結(jié)構(gòu)效應(yīng)中，電力熱力及燃氣，科學(xué)研究及技術(shù)服務(wù)部門的結(jié)構(gòu)變動對減少用水量的貢獻最大，其貢獻率分別為41%和15%。其中，尤其是電力熱力燃氣部門生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的改善對抑制用水量影響最顯著，這和該部門調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，2000年之后北京加快電力熱力燃氣供應(yīng)管道改善，提高水資源的利用效率。

4 結(jié)論與建議

基于擴展水資源賬戶的投入產(chǎn)出表和結(jié)構(gòu)分解分析(SDA)模型，分析了2002年、2007年、2012年和2013—2016年北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門用水量的變化及其驅(qū)動因素，探究了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展與區(qū)域社會經(jīng)濟系統(tǒng)水資源消耗演變規(guī)律的關(guān)系，得出如下結(jié)論：

a. 2002—2012年北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)整體用水效率不斷提升，北京市一、二產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率提升的同時，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了較大的轉(zhuǎn)型升級。北京對農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模有較大限制，農(nóng)作物播種面積減少，此外，高耗水作物種植比例減少，使得農(nóng)業(yè)用水效率提升。第二產(chǎn)業(yè)完全用水系數(shù)整體下降，尤其是高耗水部門及重工業(yè)部門，這受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的影響。北京市的采礦，石油冶煉，金屬冶煉等重工業(yè)外遷，高污染高耗水行業(yè)部門不斷疏解、轉(zhuǎn)移或淘汰，工業(yè)空間拓展方式由“分散式”向“集聚式”發(fā)展，工業(yè)集聚帶動技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)升級，使得工業(yè)用水效率提高。

b. 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展與人口的快速增加導(dǎo)致北京市的服務(wù)業(yè)與居民生活消耗的用水量逐漸成為社會經(jīng)濟系統(tǒng)的用水主體。北京用水總量較大的部門逐步轉(zhuǎn)移到以商業(yè)、住宿餐飲為代表的服務(wù)業(yè)，以及水、電力熱力燃氣為主的公共事業(yè)部門，以電子通信、交通運輸設(shè)備制造為代表的現(xiàn)代制造業(yè)，該產(chǎn)業(yè)耗水結(jié)構(gòu)變化與北京產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級相符合。隨著旅游業(yè)和農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通運輸與工業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的進一步加強，未來第三產(chǎn)業(yè)的水資源消耗量比重仍將進一步增長。

c. 規(guī)模效應(yīng)和經(jīng)濟系統(tǒng)效率拉動了北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水的增加，技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)則發(fā)揮抑制作用。受產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率提升和產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大影響，北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)總用水量降低趨勢平緩。北京市各個產(chǎn)業(yè)部門的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，各個部門生產(chǎn)投入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，單位產(chǎn)品的耗水率持續(xù)下降，一定程度上削弱了社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水量的增長。總體而言，經(jīng)濟規(guī)模對產(chǎn)業(yè)用水量的促進作用強于后兩種效應(yīng)的抑制作用，使得北京市社會經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用水總量呈上升趨勢。技術(shù)效應(yīng)使北京市10年間用水大幅減少，這表明各個部門的生產(chǎn)和管理技術(shù)得到逐步提高，有助于降低經(jīng)濟增長對水資源的依賴程度，這與建設(shè)“節(jié)水型”經(jīng)濟社會目標一致。區(qū)域水資源消耗量減少的關(guān)鍵是降低單位產(chǎn)品用水量，技術(shù)改進和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是減少水資源消耗的兩個最大的貢獻者。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級，是挖掘節(jié)水潛力的有效途徑

基于上述結(jié)論，提出如下對策建議：①針對產(chǎn)業(yè)部門特點制定合適的水資源管理方案。北京市農(nóng)業(yè)部門需要進一步提升用水效率，增加節(jié)水技術(shù)采用，減少高耗水農(nóng)作物，進而降低農(nóng)業(yè)部門用水量。工業(yè)各部門用水效率需要進一步提升，尤其是經(jīng)濟體量較大的汽車制造，以達到北京市“萬元地區(qū)生產(chǎn)總值取水量下降15%以上”的目標。對石油加工冶煉、金屬冶煉及制品、造紙等間接用水比重高的工業(yè)部門，應(yīng)該從全產(chǎn)業(yè)鏈中甄別高耗水的產(chǎn)品，要調(diào)整投入結(jié)構(gòu)比例，優(yōu)化產(chǎn)品工藝流程，進而降低全生命周期的用水量。②開源節(jié)流應(yīng)對未來第三產(chǎn)業(yè)的水資源消耗量快速增長，隨著區(qū)域間產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與人口增長，北京市周邊的河北、天津也逐漸面臨水資源壓力。因此，北京市跨區(qū)域調(diào)水中要考慮來水區(qū)的水資源情況，減少對其周邊實體水資源的過度依賴。③政府應(yīng)鼓勵造紙、水電熱氣供應(yīng)等高耗水部門采用節(jié)水工藝，加快實現(xiàn)北京市“工業(yè)用水重復(fù)利用率95%以上”的節(jié)水目標。此外，作為北京和天津，河北省的常態(tài)調(diào)水以及南水北調(diào)東中線的受水區(qū)，北京市要合理評價其水資源與社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)狀況，探究北京產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移相關(guān)的周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境補償機制，確立生態(tài)補償標準與分攤機制，充分協(xié)調(diào)區(qū)域間水資源的最優(yōu)配置效率，護航京津冀協(xié)調(diào)發(fā)展。