區(qū)域虛擬水貿(mào)易計(jì)算方法及實(shí)證

摘要 虛擬水、虛擬水貿(mào)易概念的提出為我國(guó)解決區(qū)域水安全問(wèn)題提供了新思路。本文首先評(píng)析了傳統(tǒng)的基于水足跡計(jì)算方法，并指出其存在的局限性。然后提出改進(jìn)的水資源投入產(chǎn)出表的計(jì)算方法：將新鮮水資源使用量和廢水排出量納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)價(jià)值型投入產(chǎn)出表中構(gòu)造出“價(jià)值型-實(shí)物型”混合性投入產(chǎn)出表，把傳統(tǒng)的價(jià)值型投入產(chǎn)出表和水資源在生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)循環(huán)描述相結(jié)合，在投入產(chǎn)出模型之外構(gòu)造單獨(dú)的水資源分析模塊。該方法更加直觀、準(zhǔn)確的得出各行業(yè)及區(qū)間區(qū)域貿(mào)易調(diào)水量，不僅計(jì)算了生產(chǎn)過(guò)程消耗的“虛擬新鮮水”，同時(shí)計(jì)算了“虛擬廢水”對(duì)生產(chǎn)地或國(guó)家的環(huán)境帶來(lái)的一些負(fù)面影響，充分考慮虛擬廢水的機(jī)會(huì)成本。最后對(duì)華北地區(qū)的虛擬水貿(mào)易進(jìn)行實(shí)證分析，指出目前我國(guó)實(shí)行區(qū)域虛擬水戰(zhàn)略所迫切需要解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 虛擬水； 虛擬廢水；虛擬水貿(mào)易；水足跡；投入產(chǎn)出分析

中圖分類號(hào) F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2008）04-0184-05

虛擬水也被稱為“嵌入水”和“外生水”［1］，是英格蘭倫敦大學(xué)Tony All an教授于1993 年首次創(chuàng)造性的提出，指生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品所需要的水。1996 年Tony Allan 教授正式界定了虛擬水的定義［2］：生產(chǎn)商品或服務(wù)所需要的水資源量。虛擬水貿(mào)易［3］ 是指貧水國(guó)家和地區(qū)通過(guò)進(jìn)口豐水國(guó)家和地區(qū)的水密集型產(chǎn)品來(lái)保證水資源安全的一種商業(yè)戰(zhàn)略。虛擬水貿(mào)易的實(shí)質(zhì)是比較優(yōu)勢(shì)理論的應(yīng)用［4］。而這種理論應(yīng)用 到我國(guó)，將水資源稟賦作為我們考慮的生產(chǎn)投入要素，我國(guó)北方水資源匱乏，南方水資源豐富，是否可以通過(guò)區(qū)域虛擬水貿(mào)易解決北方的水資源短缺問(wèn)題，為我國(guó)解決北方地區(qū)的水資源短缺、水環(huán)境污染等水問(wèn)題提供了新思路 ［5］。

1 基于水足跡的虛擬水貿(mào)易量的計(jì)算方法評(píng)述

水足跡是Hoekstra［6］ 比照生態(tài)足跡［7］的概念而提出來(lái)的。水足跡定義 為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的水足跡等于國(guó)內(nèi)用水量和虛擬水量?jī)暨M(jìn)口的代數(shù)和。

水足跡中的虛擬水貿(mào)易量計(jì)算目前主要集中在農(nóng)作物產(chǎn)品和動(dòng)物產(chǎn)品上，而工業(yè)產(chǎn)品由于其所含虛擬水較少且計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，因此在基于水足跡的虛擬水貿(mào)易計(jì)算中未被考慮。目前主要有兩種方法：一種是 Chapagaint 和Hoekstra 通過(guò)用生產(chǎn)樹(shù)(production tree) 來(lái)進(jìn)行分級(jí)計(jì)算虛擬水量［7，8］，另一種是Zimmer 和Renault 將產(chǎn)品區(qū)分為不同產(chǎn)品類型進(jìn)行區(qū)分計(jì)算［9］ 。其核心思想大同小異，本文將以前者為基礎(chǔ)進(jìn)行基于水足跡的虛擬水流動(dòng)計(jì)算方法的介紹。

1.1 農(nóng)作物中的虛擬水計(jì)算方法

根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO) 的作物需水量和作物產(chǎn)量資料，計(jì)算在不同國(guó)家或地區(qū)每種作物的虛擬水含量。

式中：ETc為區(qū)域n作物c生長(zhǎng)期內(nèi)的土壤蒸發(fā)量，mm/d；kc為作物系數(shù)，是說(shuō)明實(shí)際作物相對(duì)于參考作物的覆蓋度和表面糙率等的差異， 是實(shí)際作物與參考作物的物理和生理等各種因素不同的綜合反映?？衫谩吨袊?guó)主要農(nóng)作物需水量等值線圖》、《中國(guó)主要農(nóng)作物需水量與灌溉》資料確定；ET0為參考下墊面的土壤蒸發(fā)量，mm/d，由FAO的彭曼-孟(Penman-Monteith)方程計(jì)算得出，其中所需的各地區(qū)、各國(guó)家的氣候參數(shù)可由FAO的CLIMWAT數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，具體計(jì)算公式如下：

式中：ET0為參考作物的土壤水分蒸發(fā)量，mm/d；Rn 為作物表面的凈輻射，MJ/m²d；G為土壤熱通量，MJ/m²d；T為作物生長(zhǎng)地區(qū)平均溫度，℃；U2為作物生長(zhǎng)地區(qū)2米高度處的風(fēng)速，m/s；ea為飽和的水蒸氣壓力，kPa；ed為實(shí)際的水蒸氣壓力，kPa；ea-ed為飽和水蒸氣壓力差，kPa；Δ為飽和水氣壓－溫度曲線的斜率， kPa/℃；r為干濕表常數(shù)， kPa/℃。

周 姣等：區(qū)域虛擬水貿(mào)易計(jì)算方法及實(shí)證中國(guó)人口#8226;資源與環(huán)境 2008年 第4期1.2 活動(dòng)物及動(dòng)物產(chǎn)品虛擬水含量計(jì)算方法

1.2.1 活動(dòng)物虛擬水含量計(jì)算

根據(jù)水足跡的含義，Chapagain 和 Hoekstra［8］將動(dòng)物虛擬水的含量定義為動(dòng)物存活的整個(gè)生命周期所消耗的水資源量，具體由三部分組成：①動(dòng)物整個(gè)生命周期所消耗的飼料所含虛擬水，可由上述農(nóng)作物虛擬水含量的計(jì)算方法得出；②動(dòng)物整個(gè)生命周期所消耗的飲用水；③飼養(yǎng)動(dòng)物的服務(wù)活動(dòng)過(guò)程中所消耗掉的水，如清掃及清潔用水。具體如下：

式中：Qproc［e，a］指單位數(shù)量動(dòng)物e在國(guó)家a加工所需加工水，m³/頭；PWR［e，a］指生產(chǎn)加工過(guò)程每噸活動(dòng)物所需水，m³/t；產(chǎn)品比例因子pf［e，p］指加工獲得的第一類產(chǎn)品p的重量Wp［e，p］與活動(dòng)物的重量比；v［p］指產(chǎn)品p的市場(chǎng)價(jià)值，y/t；價(jià)值因子vf［e，p］指第一類產(chǎn)品p的市場(chǎng)價(jià)值與所有第一類產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值總和的比值；VWPp［e，p］指產(chǎn)品p的虛擬水含量，m³/t。

由此動(dòng)物的虛擬水和加工需水可以按這兩類因子在不同的第一類產(chǎn)品之間分配。第 二類動(dòng)物產(chǎn)品的虛擬水由部分第一類產(chǎn)品的虛擬水和加工用水構(gòu)成，第二類初級(jí)產(chǎn)品間用水的分配同樣采用產(chǎn)品比例因子和價(jià)值比例因子進(jìn)行分配，第三、四類動(dòng)物產(chǎn)品的虛擬水含量分配依此類推［10］。

以上是基于水足跡的虛擬水貿(mào)易量計(jì)算方法，也是目前虛擬水流動(dòng)最常用的方法，但這種方法實(shí)際上存在著一些值得商榷的地方:

（1）利用彭曼公式求出作物的需水量與實(shí)際的農(nóng)作物灌溉用水量之間有較大差異。 作物實(shí) 際消費(fèi)中包含了不形成徑流的土壤水和有效降水， 其中部分被作物利用并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)在農(nóng)業(yè)灌 溉用水中。這樣在降水較豐的地區(qū)虛擬水消費(fèi)統(tǒng)計(jì)量就遠(yuǎn)大于用水統(tǒng)計(jì)量；在干旱或半干旱 地區(qū)， 由于渠系滲漏、顆間蒸發(fā)等原因， 虛擬水消費(fèi)統(tǒng)計(jì)量又遠(yuǎn)小于用水統(tǒng)計(jì)量， 以這樣的 數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)貿(mào)易調(diào)水量欠準(zhǔn)確［10］。

（2）此種方法忽略了或者說(shuō)目前還沒(méi)有有效的辦法計(jì)算工業(yè)產(chǎn)品種所含虛擬水。工業(yè)產(chǎn)品 雖然直接消耗水量較小， 但某些行業(yè)增加單位用水量， 會(huì)引起整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)所增加的用水量 不小， 這用水量的乘數(shù)效應(yīng)能有效地對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水量配置分析［11］。

（3）由于農(nóng)產(chǎn)品虛擬水本身是粗略的估計(jì)， 以此為基礎(chǔ)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品的虛擬水估算加大了誤差。

（4）無(wú)論是農(nóng)作物，活動(dòng)物還是工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中不光要消耗掉大量的“新鮮水”，同時(shí)還會(huì)排出大量的“廢水”。而基于水足跡的虛擬水計(jì)算卻忽略了生產(chǎn)過(guò)程中的“虛擬廢水”。

2 水利投入產(chǎn)出虛擬水貿(mào)易量計(jì)算方法

基于以上分析可以發(fā)現(xiàn)，水足跡虛擬水貿(mào)易量計(jì)算方法存在著本身的不足，因此提出改進(jìn)的水利投入產(chǎn)出分析進(jìn)行虛擬水貿(mào)易的計(jì)算。

可行的辦法是將水資源水量納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)價(jià)值型投入產(chǎn)出表中構(gòu)造出“價(jià)值型—實(shí)物型”混合性投入產(chǎn)出表，把傳統(tǒng)的價(jià)值型投入產(chǎn)出表和水資源在生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)循環(huán)描述相結(jié)合，在投入產(chǎn)出模型之外構(gòu)造單獨(dú)的水資源利用分析模塊，才能夠科學(xué)合理的描述整體系統(tǒng)［12，13， 14］。

同時(shí)考慮到生產(chǎn)過(guò)程中不僅消耗掉大量的“新鮮水”同時(shí)還排放出大量的“廢水”，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)水資源投入產(chǎn)出延長(zhǎng)表時(shí)，把生產(chǎn)過(guò)程中使用的“虛擬新鮮水”和生產(chǎn)過(guò)程中排放的“虛擬廢水”作為兩類生產(chǎn)部門(見(jiàn)表1)。

由以上分析可知，此方法是與研究本地區(qū)各行業(yè)的水資源實(shí)際投入產(chǎn)出緊密相連，真實(shí)反映了各行業(yè)的用水水平，雖然不能計(jì)算出某種具體產(chǎn)品所需要的總水量，但可更加直觀、準(zhǔn)確的得出各行業(yè)及區(qū)間區(qū)域貿(mào)易調(diào)水量。

3 實(shí)證及結(jié)論建議

我國(guó)投入產(chǎn)出表的統(tǒng)計(jì)周期為5年，目前已在各省市投入產(chǎn)出表基礎(chǔ)上編制了1987、1992、1997、2002年的“全國(guó)投入產(chǎn)出表”和1997年的“我國(guó)區(qū)域間投入產(chǎn)出表”。本文將華北地區(qū)（北京、天津、河北、河南、山東、山西）六省市的1997年的投入產(chǎn)出表合并推求直接耗水系數(shù)，通過(guò)“1997我國(guó)區(qū)域間投入產(chǎn)出表”推求華北地區(qū)各部門與其他區(qū)域的凈貿(mào)易量，并根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2000年投入產(chǎn)出表部門分類科目，將40個(gè)部門合并成18個(gè)部門計(jì)算，最后求出貿(mào)易中虛擬水量見(jiàn)表2和表3。

注：“＋”代表商品輸出金額和隨這批商品而流動(dòng)到其他區(qū)域的虛擬水量；“－”代表 商品輸入金額和由于輸入這些商品而免于使用的本區(qū)域的水量。

計(jì)算結(jié)果表明，華北地區(qū)國(guó)內(nèi)商品貿(mào)易輸出額為26 087.175億元，國(guó)內(nèi)貿(mào)易輸入額為21 038.508億元，貿(mào)易 凈額為5 048.667億元。國(guó)內(nèi)貿(mào)易輸出產(chǎn)生的虛擬廢水量為38.64億m³，虛擬新鮮水凈流出量為425.7億m³，近似相當(dāng)于南水北調(diào)建成后中、東、西線2050年總的調(diào)水規(guī)模448億m³。由此可見(jiàn)，對(duì)于我國(guó)華北地區(qū)一方面巨資修建“南水北調(diào)”等引水工程，另一方面大量“虛擬水”隨區(qū)域間商品貿(mào)易流動(dòng)到其他區(qū)域。有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重視我國(guó)區(qū)域間的國(guó)內(nèi)貿(mào)易所產(chǎn)生的虛擬水流動(dòng)，積極推行虛擬水貿(mào)易戰(zhàn)略。同時(shí)實(shí)施虛擬水戰(zhàn)略還面臨以下幾方面亟待解決的問(wèn)題：

（1）區(qū)域社會(huì)調(diào)適能力的進(jìn)一步研究［15］。我國(guó)要實(shí)行區(qū)域虛擬水貿(mào)易戰(zhàn)略，應(yīng) 首先對(duì)地區(qū)目前的水資源管理水平，相應(yīng)的完備體制和人力財(cái)力支持等方面的社會(huì)適應(yīng)力進(jìn)行深入研究，并對(duì)可能產(chǎn)生的對(duì)水資源、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文化的影響需要進(jìn)行評(píng)估進(jìn)而探討虛擬水戰(zhàn)略下區(qū)域具體應(yīng)對(duì)策略的選擇。

（2）實(shí)施虛擬水戰(zhàn)略要全國(guó)統(tǒng)一配置、局部試點(diǎn)。實(shí)施區(qū)域虛擬水戰(zhàn)略， 并不是某個(gè)地區(qū)或省份憑借自己的力量可以解決的問(wèn)題， 需要站在國(guó)家全局的高度，在國(guó)家的層面上予以解決［16］。需要?jiǎng)?chuàng)新國(guó)家的區(qū)域水資源配置的管理體制與機(jī)制， 通過(guò)試點(diǎn)， 逐步應(yīng)用 虛擬水戰(zhàn)略解決區(qū)域水資源短缺、平衡區(qū)域水資源利用赤字。同時(shí)地區(qū)要成功地應(yīng)用虛擬水戰(zhàn)略， 需要在有關(guān)政策和機(jī)制上予以改革和完善， 并建立健全社會(huì)保障體系， 加大財(cái)政轉(zhuǎn)移支付力度。如設(shè)立專項(xiàng)基金用于補(bǔ)貼采用虛擬水戰(zhàn)略后的糧食進(jìn)口；針對(duì)采用虛擬水戰(zhàn)略后區(qū)內(nèi)糧食種植業(yè)減少導(dǎo)致的農(nóng)村剩余勞動(dòng)力增加， 需要建立相應(yīng)的社會(huì)保障體系；同時(shí)要抓好區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與轉(zhuǎn)型，建立新的區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)體系和收入保障體系， 增強(qiáng)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

（3）虛擬水戰(zhàn)略與節(jié)水戰(zhàn)略、調(diào)水戰(zhàn)略比較分析。實(shí)施虛擬水戰(zhàn)略， 通過(guò)壓縮高耗水低效益的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)， 可以大大節(jié)約水資源的耗用、緩解區(qū)域性的水資源緊缺壓力。但并非傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展思路下形成的通過(guò)調(diào)水和節(jié)水來(lái)維持區(qū)域水資源配置的管理戰(zhàn)略就應(yīng)摒棄。而目前我國(guó)可行的做法是將三者結(jié)合，工程調(diào)水促進(jìn)貿(mào)易調(diào)水， 通過(guò)貿(mào)易調(diào)水和節(jié)水戰(zhàn)略減輕對(duì)工程調(diào)水的依托。

(編輯：常 勇)

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