常多粉 楊立華

摘要

水資源是經濟增長不可或缺資源，生態(tài)文明總體方案中要求區(qū)域發(fā)展不能超出水資源承載力的要求。隨著經濟社會的發(fā)展，水資源與經濟增長的脫鉤現象普遍存在。這種現象賦予了區(qū)域水資源承載力新的內涵。經濟增長與水資源利用脫鉤機制和模型的研究對于符合水資源承載力的區(qū)域發(fā)展有著重要的意義。首先機制研究中，經濟增長與水資源利用的脫鉤機制可以分為兩條線，一條是產業(yè)內部生產過程的縱向線;另一條是宏觀經濟層面的產業(yè)間和區(qū)域間的橫向線。前者的脫鉤機制來自于各個環(huán)節(jié)效率的提升。后者脫鉤機制來自于產業(yè)結構調整和高耗水生產環(huán)節(jié)向外疏解?？v向線脫鉤效應分為關鍵用水部分、其他資源投入部分以及其他生產部分;橫向線脫鉤效應分為結構效應和外部效應。其次，在模型研究中，本文開發(fā)了蒸汽機概念模型并推導出脫鉤效應內部三個子效應：真實節(jié)水效應、資源配置效應和結構調整與疏解效應。再次，在概念模型的基礎上，通過改進基于投入產出的結構分解分析模型，開發(fā)出區(qū)域脫鉤效應模型。最后，以北京市為例進行應用研究。根據測算，北京真實節(jié)水效應在2010—2012年到達瓶頸期。資源配置效應穩(wěn)定在50%左右。結構調整和疏解效應在加入WTO和全球金融危機兩個時間點為反向效應點，其他時段都有利于脫鉤。近年來調結構、區(qū)域協(xié)同發(fā)展對于水資源利用與經濟增長脫鉤有著重大意義。

關鍵詞 水資源利用;經濟發(fā)展;脫鉤機制;技術效應;結構效應

中圖分類號 X196

文獻標識碼 A? 文章編號 1002-2104（2019）11-0139-09? DOI：10.12062/cpre.20190617

水資源是基礎性和戰(zhàn)略性資源，對經濟發(fā)展、人民生活水平、生態(tài)文明建設有著決定性的作用。水資源和土地資源的時空分布基本決定了人口規(guī)模、產業(yè)布局、開發(fā)強度等。水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)惡化等水危機嚴重威脅著我國糧食安全、能源安全、經濟安全、生態(tài)安全和社會安全等。十九大提出加快生態(tài)文明建設，形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的空間格局、產業(yè)結構、生產方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗?！八畻l”中提出，優(yōu)化空間布局，合理確定發(fā)展布局、結構和規(guī)模，充分考慮水資源、水環(huán)境承載能力，以水定城、以水定地、以水定人、以水定產?！渡鷳B(tài)文明體制改革總體方案》中強調人口規(guī)模、產業(yè)結構、增長速度不能超出當地水資源承載能力和環(huán)境容量。水資源承載力的一個隱含內涵是人口規(guī)模、產業(yè)結構、增長速度等與水資源利用量有某種關系，該關系下的水資源利用總量不能超過區(qū)域水資源合理利用規(guī)模。理論上，人口和經濟增長驅動水資源利用量的增長。事實上，經濟增長與水資源利用已經呈現脫鉤的態(tài)勢，2000—2016年，我國用水總量增長緩慢，有7個年份出現減少的趨勢，自2014年以來，用水總量一直處于減少的趨勢之中。分行業(yè)來看，工業(yè)用水量自2012年開始處于減少的趨勢之中。一方面是水危機的普遍存在，另一方面是經濟增長與水資源利用的脫鉤。在這種情況下，如何以水定城、以水定地、以水定人、以水定產，如何確保人口規(guī)模、產業(yè)結構和增長速度不超過當地水資源承載力，就需要深入分析經濟增長與水資源利用的脫鉤機制，就需要科學的方法對脫鉤機制進行定量研究。

1 文獻綜述

在資源環(huán)境經濟學研究中，資源投入占經濟產出比重一直呈現下降趨勢[1]，表明經濟發(fā)展對純物質的消耗的依賴越來越低。脫鉤效應的研究涉及能源利用[2]、溫室氣體排放[3]、污染物排放[4]、交通設施[5]等領域。

脫鉤研究要就主要有以下兩種類型。第一，對脫鉤現象和特征進行研究。該研究主要的方法有脫鉤指數分析方法[3]、變量綜合分析方法[4]、脫鉤彈性分析方法[5]、IGT方程模型法[6]、差分方程法[7]、計量經濟學的方法[8]等。Bruyn等[9]認為，環(huán)境領域與經濟領域的“脫鉤”是經濟對物質利用的降低以及污染程度降低的過程，也存在經濟增長與環(huán)境系統(tǒng)相關同向相關關系加強的現象，稱這種現象為“復鉤效應”。Vehams等[4]根據經濟系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的變化量的關系，將脫鉤效應分為了強脫鉤、弱脫鉤、衰退脫鉤，將復鉤效應分為強復鉤、弱復鉤、擴張性復鉤。Tapio[5]將脫鉤效應分為以下八種形態(tài)，包括強的脫鉤、弱的脫鉤、擴張性的耦合、擴張性的負脫鉤、強的負脫鉤、弱的負脫鉤、衰退性的耦合、衰退性的脫鉤。該脫鉤效應分類成為國內外脫鉤現象研究的主要依據。潘安娥和陳麗[10]利用水足跡和水資源利用指標，構建脫鉤評價模型評價水資源消耗與經濟增長之間的協(xié)調關系，認為GDP增長與水資源消耗由強脫鉤的優(yōu)質協(xié)調向弱脫鉤的初級協(xié)調轉化。楊振華等[11]采用水生態(tài)足跡從水量和水質綜合視角研究貴陽市水生態(tài)足跡與經濟發(fā)展脫鉤水平，認為貴陽市屬于弱脫鉤水平。

第二，對脫鉤的影響因素進行分析。該研究關注于什么因素造成了兩者的脫鉤。該研究方法的主要思路是分解的方法，包括結構分解分析法（Structural Decomposition Analysis，SDA）、指數分解分析法（Index Decomposition Analysis，IDA）、相關系數分析法與回歸方程分析法。其中指數分解分析法又分為拉氏指數分析法（Laspeyres Index Decomposition Analysis，LIDA）與迪式指數分析法（Divisia Index Decomposition Analysis，DIDA），迪式指數分析法又有對數平均Divisia指數（LMDI）分解方法等。在秦昌波等[12]利用LMDI方法對陜西省生產用水變動的驅動機制進行了分析，認為陜西省生產用水與經濟發(fā)展已實現脫鉤態(tài)勢，經濟規(guī)模是驅動生產用水增加的主要因素，農業(yè)生產比重的下降是生產用水下降的主要原因，技術進步是抑制用水增加的主要因素。吳丹[13]利用美國1950—2010年和中國1946—2014年的經濟數據和水資源數據，利用STIRPAT模型框架剖析了經濟發(fā)展與水資源脫鉤的內在機理，認為實現中國經濟發(fā)展與水資源利用的“脫鉤”，前提在于保障農業(yè)用水量和工業(yè)用水量達到頂峰，實現零增長。李瑋等[14]利用SDA模型對經濟驅動用水進行了因子分解，將驅動因子分為節(jié)水型技術進步、中間投入技術進步、最終需求、需求結構、行業(yè)間需求結構5個部分，認為節(jié)水型技術進步與最終需求是驅動用水變化的絕對力量。

國外對脫鉤效應的研究多集中在能源、碳排放領域，對水資源利用的研究較少。國內的相關研究中，除了對脫鉤效應現象和特征的研究，對脫鉤的影響因素的研究主要存在以下的問題。第一，驅動因素沒有從用水機制出發(fā)，常用的技術進步因素多是特定產值與水資源利用的比值，這其實是用脫鉤效應來解釋脫鉤效應。第二，驅動因素設置不合理，常常出現絕對大的值，這造成由此研究的政策措施難以落地。第三，大多是從經濟總量去考慮，缺少脫鉤機制研究。例如工業(yè)、農業(yè)、服務業(yè)三者之間的用水機制是完全不同的，其脫鉤機制也是完全不一樣的。綜上，本文以解決現有研究不足，從機制出發(fā)，以方法研究為主，并將創(chuàng)新的方法放在典型區(qū)去驗證。

2 脫鉤機制及概念模型研究

2.1 脫鉤機制

水資源利用與經濟增長脫鉤的機制分析可以從兩條線來分析。一條是產業(yè)內部生產過程的縱向線。另一條是宏觀經濟層面的產業(yè)間和區(qū)域間的橫向線。對于前者來說，脫鉤機制來自于各個環(huán)節(jié)效率的提升。對于后者來說，脫鉤機制來自于兩個方面：一是產業(yè)結構調整，區(qū)域的產業(yè)結構朝著用水更少的方向升級;二是產業(yè)內部用水量大的生產環(huán)節(jié)轉移到其他區(qū)域，生產出半成品后再作為中間投入回到本地產業(yè)中。具體的脫鉤機制如圖1所示。

首先，對于縱向線來說，從水資源利用到經濟增長，可以分各產業(yè)的產出增長來看。分行業(yè)來看，最重要的是找出各行業(yè)的用水關鍵環(huán)節(jié)。對于農業(yè)來說，關鍵用水環(huán)節(jié)是灌溉，灌溉可以看作是水資源與土地資源的結合。對于制造業(yè)來說，用水可以分為間接冷卻水、工藝用水和鍋爐用水，工藝用水又可以分為產品用水、洗滌用水、直接冷卻水和其他用水。從用水本質上來看，用水可以分為四類，一是參與產品形成過程的用水、二是伴生能源利用過程? 的、三是伴生化學品過程的，四是其他用水。對于大部分制造業(yè)來說，伴隨著能源利用和化學品利用的用水環(huán)節(jié)是關鍵環(huán)節(jié)。為了分析脫鉤效應，可以將從水資源利用到各產業(yè)產出增長分為幾個環(huán)節(jié)：關鍵用水環(huán)節(jié)、其他資源投入環(huán)節(jié)以及其他生產環(huán)節(jié)。關鍵用水部分的脫鉤機制來自于真實用水效率的提高;其他資源投入部分的脫鉤機制來自于其他資源配置效率提升帶來的整體用水效率的提高;其他生產部分的脫鉤機制來自于生產技術提高帶來的整體用水效率的提高。

對于農業(yè)來說，農業(yè)用水主要是灌溉用水和林牧漁業(yè)的用水，其中灌溉用水占絕大部分。對于灌溉用水，水資源和土地是農業(yè)生產的關鍵投入要素，灌溉是農業(yè)生產的關鍵用水環(huán)節(jié)，單位面積灌溉用水量的減少是關鍵用水部分的脫鉤機制。灌溉土地面積（或比例）減少是其他資源投入部分的脫鉤機制。其他生產環(huán)節(jié)的脫鉤機制來自于農業(yè)生產結構的優(yōu)化和單位土地面積產值的提高（生產技術提升）。

對于制造業(yè)來說，能源和化學品是用水的關鍵伴生投入。單位能源和化學品投入用水量的減少是關鍵用水部分的脫鉤機制。能源和化學品投入（或比例）的減少是其他資源投入部分的脫鉤機制。其他生產環(huán)節(jié)的脫鉤機制來自于制造業(yè)中間投入-產出比例的降低。中間投入-產出比例的降低意味著增加值的比例上升。增加值比例越高的產業(yè)越處于產業(yè)鏈的高端。對于其他產業(yè)來說，由于用水環(huán)節(jié)的復雜性，本文不進行分環(huán)節(jié)研究。

其次，對于橫向線來說，脫鉤機制可以分為區(qū)域產業(yè)結構的優(yōu)化和產業(yè)用水環(huán)節(jié)的轉移。第一，產業(yè)間的結構調整是脫鉤機制的重要方面。通過產業(yè)結構調整，降低單位產值用水量大的產業(yè)的生產，將有限的水資源用于單位產值用水量小的產業(yè)，宏觀層面能夠形成水資源利用與經濟增長的脫鉤機制。第二，從產業(yè)鏈的角度來看，一個產業(yè)之內用水量較大的可能是其中的某些環(huán)節(jié)，對于缺水的區(qū)域來說，將這些環(huán)節(jié)轉移到外部區(qū)域，區(qū)域內主要關注于用水較少的環(huán)節(jié)。這種機制最終體現在產業(yè)單位產值用水量的降低，使得水資源利用與經濟增長的脫鉤。

2.2 概念模型：蒸汽機模型

生產過程水資源的利用是必不可少的，但并不是推動經濟增長的直接動力，其對經濟增長的作用機制可以用蒸汽機水箱中的水來類比。蒸汽機的動力裝置基本原理，是燃料加熱水箱里的水使其汽化成水蒸氣，推動車輪運動?；疖嚨膭恿碜杂谡羝麢C車，蒸汽機動力本質上是燃料的熱能轉化的，水資源是將熱能轉換為機械能的媒介，即燃料燃燒帶來的熱能將液態(tài)水變?yōu)檎羝烧羝D化的機械能推動機車的前進。在這個過程中需要消耗燃料和液態(tài)水。蒸汽機在前進過程中攜帶液態(tài)水儲存在水箱中。

以區(qū)域經濟增長率比火車前進，火車由蒸汽機車與乘客車廂和貨物車廂組成構成。火車的總收入為貨物車廂的收入和乘客車廂的收入共同組成。一般來說，貨物車廂的單位承載重量收益小于乘客車廂的。在同等技術條件下，動力越強勁的車頭，在同樣的距離下其所需的水箱容量越大;動力越強勁的火車，能夠帶動更多貨物和乘客，在一定的車廂結構的情況下，其收益能力越大。

火車收益提高與蒸汽機耗水脫鉤，有以下幾種可能。一是動力不變，車廂的收益效率提高。例如乘客或者貨物愿意支付更多的費用乘坐;車廂的結構發(fā)生變化，乘客車廂增多，乘客車廂比貨物車廂收益大;車廂更輕、車輪間的摩擦損失更低，能夠拉更多車廂。二是車廂效率不變，蒸汽動力發(fā)生變化，能夠拉更多車廂。例如熱量轉化率增加，蒸汽轉化率增加，動力裝置間摩擦損失降低等等。三是兩者都發(fā)生了變化。

當yf≈0時，表示收益與動力脫鉤;當fg≈0時，表示動力與水箱配置效率脫鉤;當gw=0表示水箱的配置效率與水量脫鉤，其分別對應脫鉤機制中的其他生產部分脫鉤與橫向線脫鉤效應的和、其他資源投入部分脫鉤、關鍵用水部分脫鉤，分別可以稱為結構調整和疏解效應、資源配置效應以及真實節(jié)水效應。

3 脫鉤機制的經濟模型

在概念模型的基礎上，研究開發(fā)水資源利用與經濟發(fā)展脫鉤的經濟模型。由于投入產出模型在描述經濟系統(tǒng)的系統(tǒng)性、結構性以及對技術的刻畫的優(yōu)勢，使得其契合脫鉤模型需求。本研究的建模思路是利用投入產出模型對各個驅動因素進行結構分解分析，得出定量的驅動力，再根據脫鉤模型進行綜合得到各脫鉤效應的數值。現有的結構分解分析沒有深入到水資源利用機制之中，使得其分解結果的技術效應不是純技術效應。即在研究脫鉤機制時，對縱向線描述缺失。本次研究在水資源利用機制的基礎上對基于投入產出模型的結構分解分析進行改進。

3.1 投入產出模型改進

投入產出模型的基本公式為：

X=（I-A）-1Y=LY（1）

其中X為總的產出;A為總的技術系數矩陣;Y為最終需求（其中，最終需求內為凈調出、凈出口）。L為列昂惕夫逆矩陣，反映各部門最終使用對其他部門的消耗;

考慮到用水在投入產出表中的關聯(lián)：

W=CiX（2）

其中，W為行業(yè)生產的用水;Ci為各行業(yè)水資源的投入強度（行業(yè)用水系數）。

將X=LY帶入到式（2），得到：

W=CiLY（3）

為研究發(fā)展方式轉變，這里以最終需求矩陣來考察經濟發(fā)展方式轉變的結構。Y為最終需求的矩陣，可以將Y分為最終需求總量和各需求結構矩陣的乘積。即：

Y=MNOSUG（4）

其中，M為最終需求衡量的制造業(yè)產業(yè)結構矩陣，N為最終需求衡量的二產業(yè)結構矩陣;O為為最終需求衡量的三次產業(yè)結構矩陣，S為反映產業(yè)間需求結構的矩陣（消費、固定資產形成和調出、出口的結構）;G為最終需求凈總量;U為根據非競爭模型核算的進口率加1，UG的乘積為yd。

根據概念模型，其微分形式約等于0。這里采用差分的形式來研究脫鉤。既：ΔW可以分解為：

ΔW=W1-W0

=C1L1U1M1N1O1S1G1-C0L0U0M0N0O0S0G0（5）

W1為1期水資源利用量;W0為基期水資源利用量。

對式（5）進行進一步分解可知，分解的結果非唯一的，且結果的個數與其因素的個數n有關，結果個數為n！個。根據Fujimagari[15]和Betts[16]提出的兩極分解得出的結果與這些結果極為接近。本文根據兩極分解法進行計算。

等號右邊各項分別表示用水技術變化（C）、中間投入技術變化（L）、進口和省份外調入（U）、制造業(yè)結構變化（M）、第二產業(yè)（除制造業(yè)外）和第三產業(yè)加總產業(yè)結構變化（N）、三次產業(yè)結構變化（O），最終需求結構變化（S）、最終需求總量變化（G）對水資源利用量的影響。Δ開頭的指標表示1期指標的矩陣減去基期指標的矩陣。

根據行業(yè)的水資源利用和脫鉤機制特征對投入產出模型進行改進。增加投入產出模型中的脫鉤機制的縱向線部分。將原有的用水技術變化（C）按照投入產出結構分解分析要求分為農業(yè)中的灌溉面積比重（A1）、灌溉定額（A2）、單位產值占用面積（A3）、農業(yè)生產結構（A4），制造業(yè)中的單位化學品和能源投入的用水量（Z1）、化學品和能源投入占中間投入的比重（Z2）、中間投入占總投入的比重（Z3）以及其他行業(yè)用水技術系數C1。將上述系數進行矩陣化處理：

C=A1·A2·A3·A4·Z1·Z2·Z3·C1（7）

同樣根據上述方法對技術系數進行再次結構分解分析。影響結構分解分析可靠性的是各分解因子之間的相關性，為剔除相關性，本研究借鑒Erik和Bart的方法[17]，對C1、Z1、Z2、Z3與L的相關性進行處理。

3.2 脫鉤效應模型的構建

根據上述模型可以得到15個因素的驅動值，這15個因素驅動值的和為水資源利用的變化值。當水資源利用與經濟增長脫鉤時，由于G為經濟增長的驅動值，那么其他14個因素可以看作是脫鉤機制。

在概念模型中，將脫鉤效應分成三個脫鉤效應。在分解之后，將概念模型與實際進行結合，賦予概念模型各種物理量予實際意義。

第一個脫鉤效應是指發(fā)動機與水箱的脫鉤效應（效應1），即發(fā)動機提供的動能與水箱大小脫鉤。脫鉤機制為關鍵用水部分脫鉤。對應在經濟模型中是灌溉定額（A2）、制造業(yè)中的單位化學品和能源投入的用水量（Z1）以及其他技術系數（C1）三個因素的脫鉤效應。

第二個脫鉤效應在概念模型中是動力與發(fā)動機的脫鉤（效應2），在概念模型中是蒸汽動能轉化機械能的轉化率。對應的脫鉤機制是其他資源投入部分的脫鉤。對應于在經濟模型中，依靠其他資源的優(yōu)化配置得到的脫鉤關系，即灌溉面積比重（A1）、單位產值占用耕地（A3）、化學品和能源投入占中間投入的比重（Z2）、中間投入占總投入的比重（Z3）、中間技術投入效應（L）。

第三個脫鉤效應是動力與收益脫鉤（效應3），在概念模型中是動力與收益的轉化率。對應的脫鉤機制是其他生產部分脫鉤。其可以分為各個層次的結構效應（A4、M、N、O、S）以及外部效應（U）。

4 典型區(qū)應用

4.1 北京水資源與經濟增長脫鉤情況

不考慮環(huán)境用水，水資源利用總量呈現下降的趨勢。從1999—2015年，下降了近15億m3，平均每年水資源利用總量下降近1億m3。而GDP呈現高速增長，2015年達到23 014億元，是1997年的2 077億元的10倍以上。經濟發(fā)展與水資源利用呈現明顯的脫鉤態(tài)勢。從各分項上來看，農業(yè)用水持續(xù)下降，從1997年的18.1億m3下降到2012年的9.3億m3;工業(yè)用水持續(xù)下降，從1997年的11.1億m3下降到2012年的5.1億m3;生活用水（包括家庭生活、第三產業(yè)、公共服務和建筑業(yè)用水）持續(xù)上升，從1997年11.1億m3上升到2012年的16億m3。根據《北京市統(tǒng)計年鑒》中自來水和自備水統(tǒng)計，可以看出家庭生活用水不斷增加，由1997年的4.53億m3增加到2012年的6.47億m3。生產、經營用水由1997年的35.79億m3下降到2012年23.93億m3。從生產經營性用水來看，水資源利用與經濟發(fā)展已完全脫鉤。

4.2 數據收集及處理

本次研究所用的北京市投入產出表均來自北京市統(tǒng)計局網站上，涉及的年份分別是1997年、2000年、2002年、2005年、2007年、2010年、2012年共7張表格，其中2000年，2005年、2010年為延長表。這7張表格中，部門有一定的差別，為了研究的統(tǒng)一性，對有些部門進行了合并。此外，由于服務業(yè)部門較多，為研究的方便，將服務業(yè)分為生產性服務業(yè)、消費性服務業(yè)和公共服務業(yè)三個部門。以2012年表格為例，生產性服務業(yè)包括：交通運輸、倉儲和郵政業(yè)，信息傳輸、軟件和信息技術服務業(yè)，金融業(yè)，租賃和商務服務業(yè)，科學研究和技術服務業(yè);消費性服務業(yè)包括：批發(fā)與零售業(yè)，住宿與餐飲，房地產業(yè)，居民服務業(yè)、修理和其他服務業(yè);公共服務業(yè)包括：水利、環(huán)境和公共設施管理業(yè)，教育，衛(wèi)生和社會服務業(yè)，公共管理、社會保障和社會組織。一共劃分為26個部門。其中行業(yè)1為農業(yè)，行業(yè)2～23為工業(yè)，行業(yè)24～26為服務業(yè)。在工業(yè)內部又分為采掘業(yè)、制造業(yè)、水的生產與供應業(yè)、電熱力生產與供應業(yè)、燃氣的生產與供應業(yè)和建筑業(yè)，其中行業(yè)2～5位采掘業(yè);行業(yè)6～21為制造業(yè)。

在可比價計算中，將1997年作為基準期，利用1997—2013年農產品生產者價格指數、工業(yè)生產者出廠價格指數、固定資產投資價格指數和商品零售價格指數分別對農業(yè)、除建筑業(yè)的工業(yè)、建筑業(yè)、服務業(yè)進行價格平減，方法參考雙重平減法。

根據《北京市統(tǒng)計年鑒》，用水包括農業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水。根據統(tǒng)計年鑒的指標解釋，工業(yè)用水不包括建筑業(yè)用水，而生活用水則包括建筑業(yè)、服務業(yè)和家庭生活用水。這里參考李瑋的研究[14]，第二產業(yè)（除了建筑業(yè)、電力、熱力以及水的生產與供應業(yè)）中各行業(yè)的“水的生產與供應業(yè)”的中間投入占“水的生產與供應業(yè)”中間投入總額的比例計算各工業(yè)部門用水;電力和熱力的供應業(yè)的用水按照對應年份全國火核電用水占整個工業(yè)用水的比例代入北京市工業(yè)用水進行計算。建筑業(yè)、服務業(yè)和生活用水，則將“水的生產與供應業(yè)”用于上述各行業(yè)和居民消費的產值進行計算。農業(yè)用水直接使用《北京市統(tǒng)計年鑒》上的農業(yè)用水。

4.3 脫鉤因素分解

根據脫鉤模型，得出結果如（表1所示）。再將技術效應進行分解，得出各行業(yè)的內部技術變動的各個因素的結果。根據表1，在其他條件不變的情況下，經濟總量的增長與水資源利用總量是線性增長關系，在這種情況下，2000年相對于1997年水資源利用總量應該增加18.34億m3，2000—2002年應增加20.06億m3，2002—2005年應增加26.38億m3，2005—2007年應增加17.34億m3，2007—2010年應增加17.80億m3，2010—2012年應增加25.38億m3。實際上，這些年份對應的增長分別是-2.54億m3、-4.79億m3、-2.39億m3、-1.02億m3、-2.12億m3、1.22億m3，除2010—2012年之外，其他時間段都在下降。水資源利用與經濟增長呈現明顯的脫鉤效應，脫鉤效應可以分為總體技術效應、結構效應、外部效應。

（1）技術效應是水資源利用與經濟增長脫鉤的主要動力，其中用水技術變化是最重要的動力機制。技術系數的含義是指單位水資源投入的產出（元/m3），中間投入技術系數表征區(qū)域內總投入轉化為最終需求的能力，在投入產出模型中是行業(yè)對其他行業(yè)的完全消耗的能力。從用水技術變化看，其值分別為-18.48億m3、-23.76億m3、-21.61億m3、-6.01億m3、-17.21億m3、-2.56億m3，表示在其他條件不變的情況下，其自身的變化對水資源利用變化的驅動。在2002年之前，其絕對值大于經濟增長驅動的絕對值;在2002年之后，小于經濟增長驅動的絕對值，且近年來其絕對值較小，表明在沒有新的技術進步下，其技術動力已接近用盡。中間投入技術系數分別為3.49億m3、-9.16億m3、1.46億m3、2.11億m3、-6.98億m3、-15.17億m3。正值表明區(qū)域總投入轉化最終需求的能力下降，負值表征該能力增加。從結果來看，2007年之后，中間投入的技術變化降低了水資源的利用，并且在2010—2012年超越總體用水技術變化成為水資源利用與經濟增長脫鉤的第一動力。

（2）結構效應是水資源利用與經濟增長脫鉤的重要動力。第一層次的結構調整表征農業(yè)、工業(yè)、服務業(yè)三次產業(yè)層面的調整，各時間段的值分別為-1.35億m3、10.47億m3、-11.41億m3、-13.12億m3、3.87億m3、0.12億m3。從結果來看，2002—2007年是該層次結構調整幅度最大的時期，2007年之后，該層次的結構調整增加了水資源利用。第二層面的產業(yè)結構調整是除制造業(yè)和農業(yè)之外，其他產業(yè)的結構調整。包括制造業(yè)整體與其他工業(yè)（采掘業(yè)，電力、燃氣、水的生產與供應業(yè)、建筑業(yè)）結構的變化，服務業(yè)內部各產業(yè)結構結構變化，其值分別為-0.59億m3、1.72億m3、1.10億m3、-0.62億m3、-0.47億m3、3.39億m3，表明在這個層面上產業(yè)結構的調整總體上并不利于脫鉤效應的形成。第三層次產業(yè)結構調整是制造業(yè)內部的產業(yè)結構變化，其值分別為-3.10億m3、-6.34億m3、-0.51億m3、0.73億m3、-0.92億m3、-2.10億m3，總體上來說，制造業(yè)內部的產業(yè)結構調整利 于脫鉤效應的形成。除了產業(yè)結構調整之外，最終需求結構的變化是脫鉤效應形成的另外一個結構效應因素。從其值來看，分別為-2.09億m3、-0.81億m3、0.43億m3、-2.26億m3、-0.19億m3、-6.16億m3，是脫鉤效應的重要動力。并且近年來超越了產業(yè)結構調整，成為第一結構效應。

（3）外部效應的脫鉤效應分析。由支出法計算的GDP的定義來看，GDP等于以最終需求計算的總產出減去進口和調入的中間投入。這里將GDP+im1+im2=Y作為上述等式的處理，其中Y為最終需求總量，im1為中間投入的調入，im2為中間投入的進口。從其意義來說是外部中間投入占總產出的相對比例?？梢钥闯稣{入的外部效應為2.19億m3、5.85億m3、-1.65億m3、-7.95億m3、-0.51億m3、4.94億m3;進口的外部效應為-0.95億m3、-2.81億m3、3.40億m3、8.75億m3、2.49億m3、-6.62億m3。外部效應總體上來說是不利于水資源利用與GDP的脫鉤。

（4）農業(yè)技術效應。對于農業(yè)來說，種植業(yè)用水來自于灌溉用水，林牧漁業(yè)用水與灌溉用水組成農業(yè)用水。一般來說種植業(yè)單位水資源投入的產出小于林牧漁業(yè)，因此農業(yè)的生產結構（A4）對農業(yè)用水總量有一定影響。對于種植業(yè)來說，灌溉用地的單位面積產出高于非灌溉用地的單位面積產出。單位面積灌溉水量在每個年份變化是灌溉水量變化的因素之一，體現氣候和節(jié)水技術變化。單位產值占用面積表征農業(yè)生產技術水平的變化。

從對用水技術變化（C）的分解結果來看（見表2），單位產值占用面積（A3）是脫鉤效應的主要動力所在，各時間段的值為-7.69億m3、-9.99億m3、-3.97億m3、-0.20億m3、-3.24億m3、1.69億m3，其表征在其他條件不變的情況下，單位產值占用面積的變化分別降低了7.69億m3、9.99億m3、3.97億m3、0.20億m3、3.24億m3的水資源利用量，增加了1.69億m3的水資源利用量。由于土地是約束農業(yè)生產的主要因素，單位產值占用面積衡量的? 是農業(yè)生產的技術進步的重要指標。其絕對值有變小的趨勢，并且在2010—2012年變?yōu)檎担w現農業(yè)生產技術進步的節(jié)水效應越來越小，在2010—2012年農業(yè)生產技術有一定的退步。

單位面積灌溉水量（A2）是影響脫鉤效應的重要因素，其值分別為-2.75億m3、1.56億m3、6.75億m3、-0.34億m3、-5.98億m3、-4.68億m3，表征了在其他條件不變的情況下，灌溉定額變化對水資源利用的影響。從其變化來看，1997—2007年，其對脫鉤效應的貢獻不大，2007—2012年，其貢獻較大，表明這個時期灌溉節(jié)水技術的進步明顯。除2002—2005年降低了5.6億m3外，灌溉面積比例（A1）在多數年份是增加水資源利用或者大致持平。農業(yè)結構變化（A4）的貢獻為-2.53億m3、-3.94億m3、-0.18億m3、2.24億m3、1.85億m3、-2.58億m3，呈現倒“U”型的變化趨勢。

（5）制造業(yè)的技術效應。根據工業(yè)的節(jié)水理論，制造業(yè)的用水機制為溶劑用水、冷卻用水、清潔用水等，就制造業(yè)的中間投入來說，用水與化學投入（物質投入）和能源投入有很好的相關性。從各行業(yè)水資源投入與各行業(yè)的化學工業(yè)和能源產業(yè)中間投入的相關性來看，各行業(yè)水資源利用與各行業(yè)對化學工業(yè)和能源消耗有極大關系。這里將各行業(yè)單位化學工業(yè)和能源工業(yè)的中間投入的水資源利用作為用水的技術系數（Z1）;將化學工業(yè)和能源工業(yè)的中間占整個中間投入的比例作為第二層次的生產技術系數（Z2），表征行業(yè)對物質和能源投入的依賴;將中間投入占總投入的比例作為第三層次的生產技術系數（Z3），其值越大表明行業(yè)越依賴于中間投入，其增加值占比就越小，表明行業(yè)越處于產業(yè)鏈的低端。

從Z1的結果來看（見表2），其值分別為-4.54億m3、-10.0億m3、-8.48億m3、0.86億m3、-5.56億m3、-2.85億m3，除2005—2007年之外，都是水資源利用與經濟增長脫鉤效應的主要貢獻力量。Z1對應于制造業(yè)的節(jié)水技術改造，是節(jié)水技術進步的表征指標。對于Z2來說，其值分別為0.56億m3、2.93億m3、-0.71億m3、-0.08億m3、-0.53億m3、0.56億m3。對于Z3來說，其對脫鉤效應貢獻基本為零，表明北京市制造業(yè)在產業(yè)鏈中的位置基本不變，制造業(yè)內的增加值比重基本不變。

（6）其他行業(yè)的用水技術系數。從其他行業(yè)（除種植業(yè)和制造業(yè)之外）的技術系數來看，其值分別為-5.06億m3、-8.92億m3、-9.20億m3、-7.67億m3、-8.63億m3、5.11億m3，除2010—2012年之外，其他年份都是水資源利用與經濟增長脫鉤的主要效應。

4.4 脫鉤效應分析

根據上述研究得到的北京市水資源利用與經濟發(fā)展的脫鉤效應如表3所示。將經濟增長（G）的驅動的值設定為100%，其他動力的值與經濟增長（G）驅動值的比值作為驅動力的相對值，各個驅動力和為水資源利用的變化量。各行和為總的脫鉤效應。當總效應小于-100%時，表示在抵消GDP帶來的水資源利用增長之后，生產經營性水資源利用減少。2010—2012的總效應大于-100%，表示未完全抵消GDP增長驅動水資源利用增長，實際水資源利用量增加。

真實節(jié)水效應表征水資源投入與用水效用的脫鉤，一直是脫鉤效應的主要動力，在2007—2010年達到頂峰，在2010—2012降低到-9.54%的水平，體現該技術到達瓶? 頸。資源配置效應表征資源投入與生產能力的脫鉤，大部分時間段都穩(wěn)定在-40%左右，近年來絕對值有增加的趨勢，體現總的資源配置更加有效。結構調整和疏解效應有兩個正值分別是2000—2002年、2007—2010年，前者是加入WTO后北京市大量出口帶動，后者是全球經濟危機后我國經濟刺激帶動的反向產業(yè)結構調整。其他年份北京市產業(yè)結構優(yōu)化，體現調結構、京津冀協(xié)同發(fā)展對于脫鉤效應的重要性。

5 結論及討論

水資源與經濟增長的脫鉤現象普遍存在。這種現象賦予了區(qū)域水資源承載力新的內涵。經濟增長與水資源利用脫鉤機制和模型的研究對于區(qū)域如何在水資源承載力之內發(fā)展有著重要的意義。根據研究可知經濟增長與水資源利用的脫鉤機制可以分為兩條線，一條是產業(yè)內部生產過程的縱向線;另一條是宏觀經濟層面的產業(yè)間和區(qū)域間的橫向線。前者的脫鉤機制來自于各個環(huán)節(jié)效率的提升。后者脫鉤機制來自于產業(yè)結構調整和高耗水生產向外疏解?？v向線脫鉤效應分為關鍵用水部分、其他資源投入部分以及其他生產部分;橫向線脫鉤效應分為結構效應和外部效應。目前的研究只集中在橫向線上，對縱向線的研究缺失。在機制研究的基礎上，本文開發(fā)蒸汽機概念模型并推導出脫鉤效應內部三個子效應：真實節(jié)水效應、資源配置效應和結構調整和疏解效應。通過改進基于投入產出的結構分解分析模型，開發(fā)出區(qū)域的脫鉤效應研究模型，并以北京市為例進行研究。

根據測算，總體技術效應在2010年之前是驅動脫鉤效應的主要因素，2010年之后，結構效應和外部效應明顯增加。農業(yè)生產技術進步是驅動水資源利用與經濟增長脫鉤的主要因素，但是近年來效力越來越小;節(jié)水技術進步是另外一個主要因素，近年來真實效力越來越大。農業(yè)生產結構效應呈現倒U型趨勢。制造業(yè)的節(jié)水技術進步一直是主要的脫鉤因素，但近年來真實效力在降低。三次產業(yè)結構調整是主要的結構調整因素。北京市真實節(jié)水效應在2010—2012年到達瓶頸期。資源配置效應穩(wěn)定在50%左右。結構調整和疏解效應在加入WTO和全球金融危機兩個時間點為反向效應，其他時間段都是利于水資源利用與經濟增長脫鉤的。

根據研究可以看出，提出的蒸汽機概念模型可以用來分析水資源利用與經濟增長的脫鉤效應。改進的基于投入產出模型的結構分解分析能夠對脫鉤機制的兩個線條進行深入研究。脫鉤效應的三個子效應的定量研究能夠為水資源承載力約束下的區(qū)域經濟發(fā)展提供診斷。從北京市案例研究的實際來看，北京市需要繼續(xù)推動真實節(jié)水的技術創(chuàng)新，資源能源利用的技術創(chuàng)新，繼續(xù)推動產業(yè)結構優(yōu)化，繼續(xù)推動高耗水行業(yè)的退出和疏解，實現京津冀協(xié)同發(fā)展。

（編輯：于 杰）

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