基于投入產(chǎn)出法的浙江省虛擬水消費(fèi)與貿(mào)易研究

□ 董雪旺 智瑞芝 賈婷煒

|引言

一個(gè)國(guó)家或區(qū)域的水資源稟賦條件、特性及其可持續(xù)發(fā)展能力直接影響和制約著相關(guān)主體對(duì)象的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿1]。虛擬水概念由Tony Allan 教授1993 年提出，是指以“虛擬”的方式存在于產(chǎn)品中的水，是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所耗費(fèi)的水資源量?！疤摂M水”理論的提出為如何處理水資源問題提供了新的角度，按照虛擬水戰(zhàn)略，缺水區(qū)域可通過進(jìn)口水資源富集型區(qū)域的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)虛擬水的轉(zhuǎn)移，以此緩解水資源壓力。因此，分析區(qū)域虛擬水消費(fèi)及貿(mào)易特征，為區(qū)域水安全提供保障的研究迅速引起了學(xué)界和業(yè)界的普遍重視。我國(guó)是一個(gè)水資源短缺國(guó)，人均水資源擁有量?jī)H為世界平均水平的1/4 左右。浙江省水資源總量豐厚，但同時(shí)也存在人均占有量低、時(shí)空分布不均等制約因素。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，水資源安全正在變成制約浙江省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素，“量水而行、因水制宜”已迫在眉睫。2019 年，浙江省出臺(tái)了《浙江省水域保護(hù)辦法》，為水生態(tài)空間管理提供了法律依據(jù)；2020 年《浙江省水資源條例》通過并公布，于2021年開始正式實(shí)施。近年來，浙江省各地也積極探索符合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)的水資源保護(hù)制度，提升優(yōu)化節(jié)水技術(shù)水平。本研究旨在通過揭示浙江省虛擬水強(qiáng)度特征及變化趨勢(shì)，為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化及區(qū)域水安全提供一些思路。

|浙江省虛擬水消費(fèi)及貿(mào)易的測(cè)算

（一）測(cè)算方法

虛擬水的概念由程國(guó)棟[2]（2003）引進(jìn)我國(guó)后，引起了眾多學(xué)者關(guān)注。常用的虛擬水含量估算方法大致有兩種：一是水足跡法，使用水足跡法能夠估算出農(nóng)產(chǎn)品中的虛擬水含量，但該方法對(duì)于非農(nóng)產(chǎn)品來說并不適用；二是投入產(chǎn)出法，利用投入產(chǎn)出表來計(jì)算某產(chǎn)業(yè)的完全用水量。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文所用投入產(chǎn)出表來自浙江省統(tǒng)計(jì)局出版的2007、2012、2017年《浙江省投入產(chǎn)出表》，2010、2015 年《浙江省投入產(chǎn)出延長(zhǎng)表》。將投入產(chǎn)出表中的42 部門按國(guó)家統(tǒng)計(jì)局三次產(chǎn)業(yè)劃分方法進(jìn)行分類合并。本文所使用的第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的用水量數(shù)據(jù)來自于歷年《浙江省水資源公報(bào)》中的用水量數(shù)據(jù)；第三產(chǎn)業(yè)用水量數(shù)據(jù)由歷年《浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒》中的城鎮(zhèn)總用水量減去相應(yīng)年份的城市居民生活用水量得到。

（三）測(cè)算步驟

結(jié)合目前已有研究，基于投入產(chǎn)出法的虛擬水消費(fèi)及貿(mào)易的測(cè)算步驟如下：

1.計(jì)算直接消耗系數(shù)矩陣和里昂惕夫逆矩陣。直接消耗系數(shù)aij的意義為部門j 為增加單位產(chǎn)出所直接消耗的第i 部門的投入數(shù)量，直接消耗系數(shù)矩陣的計(jì)算公式如下：

里昂惕夫逆矩陣的計(jì)算公式為：

aij表示部門j 每增加1 單位的最終需求而引發(fā)的部門i 的國(guó)內(nèi)總產(chǎn)出的變動(dòng)。是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)比重對(duì)角矩陣，由投入產(chǎn)出表各行的總產(chǎn)出與該行的總產(chǎn)出與進(jìn)口量之和相除獲得。

2.計(jì)算虛擬水強(qiáng)度矩陣。虛擬水強(qiáng)度表現(xiàn)該部門單位最終需求所需要的耗水量，總的虛擬水強(qiáng)度包括了直接虛擬水強(qiáng)度和間接虛擬水強(qiáng)度兩個(gè)部分。

（1）直接虛擬水強(qiáng)度即直接用水系數(shù)Wj，表示部門j 增加單位產(chǎn)出所需要部門i 直接投入的水資源量，其計(jì)算公式如下：

Wj為第j 部門的水資源用量。

（2）總的虛擬水強(qiáng)度即虛擬水含量δj可通過里昂惕夫逆矩陣和直接虛擬水強(qiáng)度計(jì)算，δj表示為滿足j 部門最終需求每增加1 單位所需要投入的所有間接和直接水資源量的總和，其矩陣形式如下：

（3）間接虛擬水強(qiáng)度即間接虛擬水系數(shù)Pj 表示為滿足單位最終需求部門j 的直接用水外引起的其他產(chǎn)業(yè)部門用水，用總虛擬水強(qiáng)度與直接虛擬水強(qiáng)度之差算得：

3.計(jì)算內(nèi)部水足跡tj。內(nèi)部水足跡表示國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的用于部門j 最終需求產(chǎn)品所需要的水資源量，其中tj表示內(nèi)部水足跡，fj表示為國(guó)內(nèi)消費(fèi)的最終需求量：

4.計(jì)算虛擬水進(jìn)口量（即外部水足跡）。外部水足跡表示用于部門j 進(jìn)口產(chǎn)品的最終需求所需要的水資源量。Sj表示假設(shè)進(jìn)口產(chǎn)品在進(jìn)口國(guó)生產(chǎn)所需要的水資源量，mj表示進(jìn)口產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)需求，計(jì)算公式如下：

5.計(jì)算總水足跡。

6.計(jì)算虛擬水出口uj及虛擬水凈進(jìn)口量NI。虛擬水出口uj即部門j 出口產(chǎn)品最終需求所需要的水資源量，其中ej表示出口的最終需求；虛擬水凈進(jìn)口量NI 為虛擬水進(jìn)口與虛擬水出口的差值，公式如下：

|浙江省虛擬水消費(fèi)及貿(mào)易的結(jié)構(gòu)變動(dòng)特征分析

（一）虛擬水強(qiáng)度整體呈下降趨勢(shì)，且呈現(xiàn)出“一二三”產(chǎn)業(yè)依次遞減特征

虛擬水強(qiáng)度即產(chǎn)品中的虛擬水含量，表示某產(chǎn)業(yè)部門所生產(chǎn)的產(chǎn)品在產(chǎn)品的完整生命周期中，最終需要每增加1 單位所需要消耗的直接和間接用水量之和。虛擬水強(qiáng)度在計(jì)算過程中同時(shí)考慮了產(chǎn)值，使得產(chǎn)業(yè)間可比性更強(qiáng)，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 2007-2017 年浙江省三大產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度（單位：m3/萬元）

表1 可見，2007 年到2017 年的十年間，浙江省虛擬水強(qiáng)度整體隨時(shí)間推移呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。2017 年與2007 年相比，第一、二、三產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度分別下降了約64.7%、70.8%和93.5%，其中第三產(chǎn)業(yè)的降落幅度最大。時(shí)間跨度來看，2007 年至2017 年，三個(gè)產(chǎn)業(yè)部門的虛擬水強(qiáng)度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)均為不斷下降。其中2007 年至2010年三個(gè)產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度變化最明顯。

十年間持續(xù)降低的虛擬水強(qiáng)度，其主要原因和政府大力推行建設(shè)節(jié)水型社會(huì)，以及節(jié)水農(nóng)業(yè)等措施的推行密不可分。2000 年以來，為進(jìn)一步保障水資源安全，浙江省出臺(tái)了多項(xiàng)節(jié)水政策和管理辦法，例如《浙江省節(jié)約用水辦法》《浙江省水資源費(fèi)征收管理辦法》等，2014 年，成立了“五水共治”技術(shù)服務(wù)團(tuán)，以此來處理因污染問題形成的水質(zhì)性缺水問題，全面推進(jìn)治水行動(dòng)。推行的相關(guān)措施在技術(shù)上使稀缺水資源使用效率不斷提升，同時(shí)還使得各產(chǎn)業(yè)部門之間的水資源配置效率得到提高。

結(jié)合表1，三個(gè)產(chǎn)業(yè)部門的虛擬水消費(fèi)強(qiáng)度在2007 年至2017 年間，第一產(chǎn)業(yè)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過第二、第三產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是眾所周知的高耗水產(chǎn)業(yè)，與二、三產(chǎn)業(yè)相比，第一產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度較大是由其絕對(duì)的直接用水系數(shù)較大導(dǎo)致的。而第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度則主要取決于間接用水系數(shù)，不難看出第二產(chǎn)業(yè)消耗虛擬水以間接消耗為主。整體來看，三次產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度均呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)。第一產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度顯示出了穩(wěn)步降低趨勢(shì)；第二、第三產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度亦在2010 年實(shí)現(xiàn)大幅度下降后，開始維系在小幅度平穩(wěn)下降中；其中2007年至2010 年第三產(chǎn)業(yè)的虛擬水強(qiáng)度由2768.0m3/萬元減少至318.5m3/萬元，下降了88.5%，下降幅度尤為明顯。

（二）總水足跡呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，外部水足跡貢獻(xiàn)緩慢變大

水足跡是研究虛擬水消費(fèi)的重要指標(biāo)之一，它是指在一個(gè)既定的時(shí)期內(nèi)，已知人口所消耗的全部產(chǎn)品和服務(wù)而耗費(fèi)的水資源總量。用水足跡來衡量人類對(duì)于某一區(qū)域內(nèi)水資源與水環(huán)境造成的各種影響，主要是通過應(yīng)用識(shí)別水資源消耗量和污染情況受到居民生產(chǎn)活動(dòng)和消費(fèi)的影響。因此，水足跡將人類的消費(fèi)和生產(chǎn)生活和其對(duì)水資源的影響相關(guān)聯(lián)，提出了一個(gè)全新的視角來考察水資源的可持續(xù)利用情況。

表2 是浙江省2007-2017 年水足跡的測(cè)算結(jié)果。表2 可見，2007年至2017 年浙江省總的水足跡呈現(xiàn)波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)?？偹阚E從2007年 的192.7 億m3下降到2010 年的175.7 億m3；之后經(jīng)歷了波動(dòng)反復(fù)，于2017 年上升至234.2 億m3。相較于2007 年，2017 年浙江省總水足跡上升了21.5%。按產(chǎn)業(yè)劃分來看，2007 年到2010 年間，第一產(chǎn)業(yè)水足跡大幅下降后維持大致穩(wěn)定趨勢(shì)，2017 年與2007 年相比，第一產(chǎn)業(yè)的水足跡明顯減少。而第二產(chǎn)業(yè)的水足跡在十年間則基本呈上升趨勢(shì)，2017年總水足跡構(gòu)成中，第二產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)超第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)之和。

表2 2007-2017 年浙江省各產(chǎn)業(yè)部門的水足跡（單位：億m3）

圖1 是浙江省2007-2017 年三次產(chǎn)業(yè)的外部水足跡占其總水足跡的構(gòu)成情況。圖1 可見，2007 年至2017 年的十年間年浙江省外部水足跡緩慢上升，說明虛擬水戰(zhàn)略在浙江省緩解水資源問題中的作用逐漸顯現(xiàn)。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)外部水足跡占第一產(chǎn)業(yè)水足跡維持在30%以下，說明浙江省主要依賴于本地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以滿足本省糧食的生產(chǎn)消費(fèi)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展，但對(duì)外部水足跡也存在一定的依賴性。第二、第三產(chǎn)業(yè)，尤其是第二產(chǎn)業(yè)對(duì)外部水足跡的依賴性較強(qiáng)，第二產(chǎn)業(yè)的外部水足跡占比在2017 年甚至超過了80%，可見其對(duì)省外能源及原材料等要素的依賴性較強(qiáng)。

圖1 2007-2017 年浙江省外部水足跡占總水足跡的構(gòu)成

（三）虛擬水貿(mào)易凈輸入特征明顯，且進(jìn)口量呈上漲趨勢(shì)

表3 為浙江省2007-2017 年虛擬水貿(mào)易情況統(tǒng)計(jì)。表3 可見，除2007 年虛擬水貿(mào)易表現(xiàn)為凈出口之外，2010 年、2012 年、2015 年 和2017 年均表現(xiàn)為凈輸入特征，這與田貴良等[3]（2019）對(duì)浙江虛擬水貿(mào)易特征的表述一致。其中，第一產(chǎn)業(yè)以虛擬水凈進(jìn)口為主，但進(jìn)口量一直在小范圍內(nèi)波動(dòng)；第二產(chǎn)業(yè)十年來以凈進(jìn)口為主，且總體呈明顯的上升趨勢(shì)。2017 年第二產(chǎn)業(yè)的虛擬水凈進(jìn)口為71.3 億m3，占同年虛擬水輸入總量的72%，相比2010 年的23 億m3上漲了約68%。可見，第二產(chǎn)業(yè)是目前浙江省虛擬水凈輸入的主要承擔(dān)者和消費(fèi)者，浙江工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，在國(guó)內(nèi)貿(mào)易中輸出勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，而輸入水資源密集型產(chǎn)品，因此浙江容易創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4]。

表3 2007-2017 年浙江省虛擬水貿(mào)易凈進(jìn)口量（單位：億 m3）

四、促進(jìn)浙江省水資源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施

本文測(cè)算了浙江省近十年來的虛擬水強(qiáng)度、水足跡和虛擬水貿(mào)易量。從虛擬水的角度，優(yōu)化水資源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水資源安全，在制定和實(shí)施節(jié)水措施時(shí)，要考慮國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的投入產(chǎn)出關(guān)系。不僅要調(diào)控虛擬水最終流入部門的虛擬水使用量和使用率，更要提高虛擬水流出部門的水資源使用效率；要重視產(chǎn)業(yè)間的相關(guān)性，應(yīng)當(dāng)從完整產(chǎn)業(yè)鏈的周期考慮節(jié)約用水措施。具體而言，應(yīng)該從以下兩大方面著手：

首先，以農(nóng)業(yè)為主的第一產(chǎn)業(yè)的耗水以直接耗水為主，相比于其他產(chǎn)業(yè)，用水效率低下，可通過增強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的開發(fā)推廣力度，提高農(nóng)業(yè)中的水資源利用率；同時(shí)，利用國(guó)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)實(shí)施虛擬水進(jìn)口戰(zhàn)略，提高農(nóng)產(chǎn)品的外購量，增加虛擬水流入量，對(duì)于降低農(nóng)業(yè)虛擬水強(qiáng)度十分有效[5]。其次，第二產(chǎn)業(yè)虛擬水對(duì)浙江省水資源優(yōu)化影響較大，如果想要使工業(yè)產(chǎn)品虛擬水貿(mào)易量向某一方向變動(dòng)，可考慮通過改變技術(shù)或產(chǎn)品生產(chǎn)過程以及調(diào)整工業(yè)產(chǎn)品貿(mào)易結(jié)構(gòu)的方式獲得[6]。因此，浙江省應(yīng)繼續(xù)提高工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)投入，提高其科技轉(zhuǎn)化效率，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)過程，大力發(fā)展高附加值產(chǎn)品，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈；同時(shí)制定相關(guān)支持政策，引導(dǎo)鼓勵(lì)企業(yè)向虛擬水消耗較少附加值較高的行業(yè)發(fā)展；以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化促貿(mào)易結(jié)構(gòu)提升，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的合理配置及水環(huán)境的安全。