葉文 孫媛媛

摘要 ?自1993年Allan首創(chuàng)“虛擬水”概念后，虛擬水成為水資源管理的創(chuàng)新領域。本文梳理了虛擬水量化研究方面的文獻，整理了虛擬水的相關概念與量化方法，總結了近年來國內(nèi)外虛擬水量化方法研究的進展。在水資源集約目標下，區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整可以促使部門內(nèi)部虛擬水貿(mào)易流向合理化為依據(jù)而進行。由于區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平和區(qū)間距離、產(chǎn)業(yè)結構、水資源稟賦和水價等因素均對虛擬水貿(mào)易產(chǎn)生影響，本文在情景模擬中設定南水北調(diào)、地下水保護、階梯水價等三種政策，。由此根據(jù)三種政策設定相應參數(shù)，進行產(chǎn)業(yè)結構和用水結構調(diào)整。

關鍵詞 ?虛擬水貿(mào)易;情景模擬;產(chǎn)業(yè)結構;水資源

作者簡介：

葉文 ?孫媛媛（鹽城師范學院數(shù)學與統(tǒng)計學院江蘇鹽城224001）

葉文（1996.1），女漢族江蘇鹽城人學歷：碩士職稱：助教，從事金融數(shù)學、經(jīng)濟統(tǒng)計

孫媛媛（1995.11），女漢族江蘇鹽城人學歷：碩士職稱：助教，從事環(huán)境資源統(tǒng)計、投入產(chǎn)出、宏觀經(jīng)濟統(tǒng)計

1 引言

為合理的分配水資源，并使其得到有效地利用，必須針對水資源進行節(jié)約管理和合理化分配。多年來，眾多學者致力于研究虛擬水問題為水資源管理建言獻策。 “虛擬水”的概念是Allan 在1993年首次提出的，其用水量基于食品和生活消費的生產(chǎn)銷售。 2003年程國棟首次在國內(nèi)明確提出虛擬水概念，自此，自此近十年，虛擬水成為水資源管理研究領域的一大熱點。

繼而有學者在虛擬水概念的基礎上提出了“虛擬水貿(mào)易”的概念。既有的探究中有關虛擬水貿(mào)易主要包括以下三個思路：首先是區(qū)域劃分研究，可以將區(qū)域劃分為經(jīng)濟較為發(fā)達和水資源相對貧乏的區(qū)域;二是虛擬測水研究?，F(xiàn)有的研究主要集中在用水量較高的生產(chǎn)部門，而對用水量較小的部門的研究較少，既有研究中是以耗水量較高的生產(chǎn)部門為主，對耗水量較小的部門研究甚少。最后探討虛擬水戰(zhàn)略的實施對區(qū)域社會經(jīng)濟需求的貢獻，以及對環(huán)境資源配置的影響。本文以北京市為例，考慮北京市實施虛擬水貿(mào)易存在的問題從而進行探討，主要問題表現(xiàn)在水資源供需矛盾日益突出、地下水資源過度開采、缺乏合理的水價制度體系等。

2背景調(diào)查

北京市位于海河流域，是一個人口稠密、水資源較為短缺的大都市。北京市人均可擁有的水資源量約為285立方米，僅能占到全國人均水資源擁有量的1七分之一/7，相對于世界人均水資源量來說，只能達到其的1/13三十分之一。北京市人均水資源擁有量距離國際上公認的人均水資源1000立方米的下限還是依然相較甚遠的。并且在世界一百二十120個首都城市的人均水資源排名中，北京市只排在100一百名開外。除此之外，隨著北京市的人口日益增多，使得資源和環(huán)境之間的矛盾十分突出，水污染形勢也由此變得十分嚴峻。北京市的地表水和地下水的主要來源都是通過降雨補給。由，資料顯示，北京年平均降水量約為640mm。當遇到干旱年的時候份降水量一般小于500毫米，如果是特別干旱的年份降水量則小于300毫米。北京區(qū)域內(nèi)的湖泊都較小，水資源非常有限，其地表水主要來自河流和人工水庫。除了湖泊之外，北京擁有100多條河流。乘著改革開放的東風，北京城市建設發(fā)展迅猛，用水量也在顯著增加。

據(jù)圖2-1可得，2001年至—2012年，北京市地下水占比保持著較高的水平。北京，一直以地下水為主要飲用水源，這是由于北京地下水資源豐富。以前過去，清河和蓮花河沿岸有許多自流井。北京市地下水的補給主要來源于河谷地下水流，同時還受大氣降水和河水入滲補給。但是，伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的增加，由于長期超量采用地下水，地下水位逐漸下降，地下硬度也會增強。2004年，地下水消耗量占總供水量的比重達到峰值，之后逐年下降。自2005年以來，北京市應急供水和中水回用，在一定程度上分擔了地下水的使用壓力，地下水供應比例逐步下降。2012年，北京市應急供水用地下水比例僅為48%。南水北調(diào)工程、中水和應急供水逐步改善了北京市的供水結構。

圖2-2為2012年北京市地下水資源的超采情況，北京市區(qū)的超采情況是最為嚴重的，其次相對嚴重的是周邊的昌平區(qū)、順義區(qū)、通州區(qū)及大興區(qū)，距離城區(qū)較遠的延慶縣、懷柔區(qū)、平谷區(qū)、房山區(qū)的超采情況較為嚴重，只有密云縣和門頭溝區(qū)為北京市僅剩的還未被超采的地區(qū)。根據(jù)歷年的水資源公報，北京市區(qū)自來水供應量為245萬立方米/天。北京市區(qū)的自來水廠中，7家以地下水作為主要水源，2家以地表水作為主為水源。它們的供水能力分別占50%左右。密云水庫和懷柔水庫中的水資源主要用于城市生活供水。

自2014年年底以來，北京市南水北調(diào)工程已不間斷安全運行1392天，單日最大入京水量已達到371萬立方米，供水量逐年增加，工程穩(wěn)步達效。這在一定程度上將緩解了北京市的水資源的供給需求矛盾。隨著工程調(diào)水來京，北京市將逐漸減少開發(fā)當?shù)氐叵滤?，實行地下水保護政策，修養(yǎng)地下水環(huán)境。減少地下水開采量將減少總用水量的供給，因此北京市調(diào)水效果仍十分有限。不僅要控制北京市用水量總量，還要更加關注階梯水價、差別水價等政策的節(jié)水效果。合理有效地的配置各種水資源，充分開發(fā)水資源的最大收益的前提是考慮并設置科學的水資源價格體系。目前，北京市的水價體系存在一些缺陷，導致水資源的經(jīng)濟杠桿能力未能充分發(fā)揮。

3 情景設計

情景一是南水北調(diào)工程調(diào)水方案。根據(jù)南水北調(diào)工程方案，引水主要用于滿足工業(yè)用水、服務用水和生活用水的需要。南水北調(diào)工程將年均為北京市提供約10億立方米的可用水量。，去除掉2012年已有引水量2.8億立方米，新增調(diào)水占總供水量的20.1%。因此，本情景假設南水北調(diào)工程將使北京市總供水量增加20.1%。

情景二是地下水保護情景。根據(jù)北京市水務局公布的歷年水資源公報，自1980至—1990年，十年間北京市總用水量下降約1億m3，20世紀90年代，北京市經(jīng)濟發(fā)展迅速，總用水量在40億m3至43億m3的范圍內(nèi)波動。進入2000年后，總用水量降至35億m3。其中占總供水量的比重最大的是地下水的供給。平原區(qū)地下水年超額采水量約5億m3。南水北調(diào)工程的穩(wěn)步開展，使得北京將逐年減少地下水開采量。情景設定北京市對地下水開采減少5億m3，占2012年總供水量的13.9%，導致總用水量減少13.9%。

情景三是階梯水價政策情景?，F(xiàn)實中，供水單位通常具有自然壟斷的性質(zhì)。在沒有政策干預和價格控制的情況下，當水資源邊際成本與邊際收益相等時，最優(yōu)供水量便得以確定。供水部門為了自身利益，抬高水價，從而形成了壟斷。這時，供水部門的自身利益就可以達到帕累托最優(yōu)，便能從中得到高于成本的超額收益。根據(jù)北京市新出臺的政策，情景設定北京市階梯水價將用水價格提供33%。

通過情景模擬，模擬北京市虛擬水政策對區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)42部門用水結構的作用，模擬結論說明，南水北調(diào)工程有利于北京市的經(jīng)濟建設，對水利環(huán)境、公共設施管理和農(nóng)業(yè)發(fā)展有較大的促進作用;地下水保護政策對于當?shù)厣鷳B(tài)的可持續(xù)利用和水資源都能起到正面作用，但對北京市的經(jīng)濟發(fā)展有負面影響;階梯水價政策的實施有效減少了生產(chǎn)活動和居民日常生活的用水需求，但是相對于經(jīng)濟總體影響還是占比不高，將來還需要進一步探討。

4 模擬結果

本文將三種政策模擬所代表的參數(shù)變量代入非線性動態(tài)投入產(chǎn)出模型進行求解，最終對北京市的區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)42部門用水結構模擬結果如下。

4.11.南水北調(diào)工程模擬結果分析

該項目將使得北京市的供水量得到增加，從而對北京市的經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和生態(tài)環(huán)境都可以產(chǎn)生潛移默化的正面影響。虛擬水政策對北京市用水結構影響的模擬結果如圖1-3。各行業(yè)產(chǎn)值都有所增長，其中水利環(huán)境和公共設施管理業(yè)增長較大。金融、房地產(chǎn)等服務業(yè)的產(chǎn)出增加服務較小。交通倉儲郵政服務、水利環(huán)境和公共設施管理業(yè)等部門的用水增加幅度較大，服裝制品等需水量較小的生產(chǎn)部門用水總量幾乎沒有變化?？傮w上，北京市區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)42部門的產(chǎn)出均實現(xiàn)一定的增長，這是由于南水北調(diào)工程增加了用水總量，繼而降低區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)部門的產(chǎn)出成本，使得最終部門產(chǎn)出量有所增加。

4.22.地下水保護政策模擬結果分析

地下水保護政策能夠使得北京市當?shù)氐乃Y源供給量減少，從而使得各部門產(chǎn)出降低，用水量降低。根據(jù)圖6-3中模擬情景二，地下水保護政策對電力、熱力生產(chǎn)和供應、天然氣生產(chǎn)和供應、水利環(huán)境和公共設施管理、農(nóng)業(yè)等部門產(chǎn)生了較大的負面影響。地下水保護政策減少了總供給水量13.9%，對交通運輸、存儲和郵政、水利環(huán)境和公共設施管理業(yè)、煤炭采選產(chǎn)品等部門的節(jié)水效益較好。綜上可得，地下水保護政策將對高耗水產(chǎn)業(yè)存在相當大的負向影響，但總體上實現(xiàn)了較好的節(jié)水效益。

4.33.水價政策模擬結果分析

在根據(jù)圖6-3中情景三的模擬中結果，北京市實施水價政策將導致區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)中耗水量較高的產(chǎn)業(yè)部門，如農(nóng)業(yè)、工業(yè)部門的產(chǎn)出量負向影響，但相較于地下水保護政策，來說影響較小。該政策減少了其他部門對水產(chǎn)品的中間需求，減少了居民和其他經(jīng)濟實體對水的最終需求，導致水生產(chǎn)和供應產(chǎn)出的減少?？傊?，水價政策的實施，使虛擬水交易在水資源管理中得到充分應用，使其發(fā)揮出經(jīng)濟杠桿的作用來調(diào)整區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)的供用水結構，最終實現(xiàn)節(jié)約水資源的目的。

5結束語

三種情景模擬結果，代表了三項虛擬水政策實施后的區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)出用水情況。南水北調(diào)工程不僅對北京經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了正面影響，而且可以改善生態(tài)環(huán)境的缺水，從而使得北京的水生態(tài)環(huán)境有所好轉(zhuǎn)。所以，通過南水北調(diào)工程調(diào)到北京的水資源，需要得到充分并有效地的利用，同時進一步完善用水許可證制度，設定合理的地下水使用總量指標，減少對地下水的過度開采，逐步節(jié)約地下水。與此同時，要建立健全水資源市場配置機制，使其在水資源配置中起到?jīng)Q定性的作用。

參考文獻

[1] 王浩. 我國水資源合理配置的現(xiàn)狀和未來 [J]. 水利水電技術， 2006， 2 （37）： 7-14.

[2] 趙旭， 楊志峰， 陳彬..基于投入產(chǎn)出分析技術的中國虛擬水貿(mào)易及消費研究 [J]..自然資源報， 2009， 24（2） ： 286-294.

[3] 王勇. 全行業(yè)口徑下中國區(qū)域間貿(mào)易隱含虛擬水的轉(zhuǎn)移測算 [J]. 中國人口·資源與環(huán)境， 2016， 26 （4）： 107-115.

[4] 黃曉榮， 裴源生， 梁川. 寧夏虛擬水貿(mào)易計算的投入產(chǎn)出方法 [J]. 水科學進展， 2005， 4 （16）： 564-568.

[5] 張兵兵， 沈滿洪. 浙江省工業(yè)虛擬水貿(mào)易的測算及其影響因素分析 [J]. 中共浙江省委黨校學報， 2014， 5 （159）： 75-81.

[6] 王雪妮. 基于區(qū)域間投入產(chǎn)出模型的中國虛擬水貿(mào)易格局及趨勢研究 [J]. 管理評論， 2014， 26 （7）： 46-54.