孫秀秀, 王維平, 李文良, 曲士松
(濟(jì)南大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院, 山東 濟(jì)南 250022)
投入產(chǎn)出表作為反映一定時(shí)期各部門間相互聯(lián)系和平衡比例關(guān)系的一種平衡表,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金融[1]、電力[2]、環(huán)境保護(hù)[3]等領(lǐng)域的研究。通過對傳統(tǒng)的投入產(chǎn)出表進(jìn)行變形改進(jìn),還可得到水資源投入產(chǎn)出表[4]、環(huán)境經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出表[5]、能源投入產(chǎn)出表[6]等數(shù)據(jù)。相關(guān)學(xué)者對水資源投入產(chǎn)出表提出了不同的構(gòu)建方式[7-8],從而能夠從不同方面分析水在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的流動(dòng)。投入產(chǎn)出表在水利方面的應(yīng)用非常廣泛,如Hristov等[9]對北馬其頓共和國各經(jīng)濟(jì)部門的用水量及其相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、采礦采石業(yè)、食品飲料及電力、機(jī)械部門的耗水率很高,給水資源造成了巨大的壓力,并提出必須要促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和專業(yè)化水平的提高;呂平毓等[10]計(jì)算了重慶市2007年各產(chǎn)業(yè)的耗水系數(shù),結(jié)果表明各部門間接耗水隱蔽性較高,不易察覺;Chen等[11]指出中國是虛擬水凈出口國,要減少高耗水產(chǎn)品、增加低耗水產(chǎn)品的出口,節(jié)約用水;劉雅婷等[12]核算了北京市2012年虛擬水的消耗和進(jìn)出口,發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和制造業(yè)為主要虛擬水進(jìn)口部門。此外,利用投入產(chǎn)出表還可對部門間用水的協(xié)調(diào)規(guī)劃[13-14]、水價(jià)[15]的配置進(jìn)行分析。一個(gè)地區(qū)的水資源利用狀況會(huì)受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會(huì)技術(shù)變化的影響,如:馬海良等[16]的研究表明,社會(huì)進(jìn)步能夠提高用水效率;Bao等[17]提出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化有利于提高中國的用水效率;張樂勤等[18]研究發(fā)現(xiàn),技術(shù)進(jìn)步、結(jié)構(gòu)變動(dòng)因素對安徽省的用水效率都有一定的貢獻(xiàn)作用。在地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會(huì)技術(shù)研究方面,投入產(chǎn)出表也發(fā)揮了重要作用[19-20]。
山東省是我國北方嚴(yán)重缺水的地區(qū)之一,多年平均水資源總量為308億m3,僅占全國的1%左右,人均水資源占有量僅315 m3,不足全國的1/6,僅為世界的1/24,水資源已成為制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要因素,因此,對近十幾年山東省的水資源利用情況變化以及其與社會(huì)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步間的關(guān)系進(jìn)行分析具有非常重要的意義。近年來,多位學(xué)者對山東省相關(guān)領(lǐng)域利用投入產(chǎn)出表進(jìn)行了研究分析,如:張秋菊等[21]指出,2004—2014年期間山東省由第二產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)型向第二、第三產(chǎn)業(yè)“雙輪驅(qū)動(dòng)”型轉(zhuǎn)變;蔡娜等[22]研究發(fā)現(xiàn),山東省傳統(tǒng)工業(yè)所占比例較大;楊媛媛[23]調(diào)查了工業(yè)品出口貿(mào)易中灰色虛擬水問題,發(fā)現(xiàn)工業(yè)品出口規(guī)模的擴(kuò)大會(huì)使得灰色水的輸出量增加,并且雖然山東省出口結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為優(yōu)化,但局部存在惡化現(xiàn)象。以上研究涉及的時(shí)間序列較短,并且沒有對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和社會(huì)進(jìn)步給水資源帶來的影響進(jìn)行分析。基于此,本文中根據(jù)1997、2002、2007、2012年投入產(chǎn)出表計(jì)算三大產(chǎn)業(yè)的用水效率、用水效益以及虛擬水的凈流出量變化,利用灰色關(guān)聯(lián)分析法判斷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理性、社會(huì)技術(shù)與三大產(chǎn)業(yè)用水效率的關(guān)系,以期為山東省水資源的合理利用和有效配置等提供判斷依據(jù)。
傳統(tǒng)的投入產(chǎn)出表是一個(gè)以貨幣為單位的矩陣,表示各部門之間的投入產(chǎn)出關(guān)系,與物理單位表示的水資源消耗量結(jié)合,就可以得到水資源投入產(chǎn)出分析模型,但是在進(jìn)行年度間數(shù)據(jù)對比時(shí),為了消除價(jià)格變動(dòng)等因素,通常需要基于可比價(jià)投入產(chǎn)出表來進(jìn)行。本文中借鑒安蕾等[24]構(gòu)建的投入產(chǎn)出理論價(jià)格模型公式,以分配系數(shù)不受部門間產(chǎn)品比價(jià)的影響為原則,在投入產(chǎn)出表中存在增加值等于國內(nèi)生產(chǎn)總值平衡關(guān)系的基礎(chǔ)上,首先利用三大產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總值指數(shù)分別計(jì)算出以1997年為基準(zhǔn)年的2002、2007及2012年的可比價(jià)附加值,再利用分配系數(shù)計(jì)算出可比價(jià)總投入以及三大產(chǎn)業(yè)的可比價(jià)中間投入,然后進(jìn)行進(jìn)一步分析。
本文中選取用水效率、用水經(jīng)濟(jì)效益及虛擬水凈輸出量3個(gè)指標(biāo)來反映山東省水資源利用狀況的變化,其中用水效率可從整體層面評(píng)價(jià)山東省水資源的利用效率,用水經(jīng)濟(jì)效益可反映單位體積的水在產(chǎn)業(yè)中創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的變化,虛擬水凈輸出量能夠在一定程度上反映凝結(jié)在商品和服務(wù)中的水的凈輸出情況,從而能夠從不同方面評(píng)價(jià)山東省水資源利用的變化狀況,使評(píng)價(jià)結(jié)果較為全面、合理。
1.1.1 用水效率
H=(hj),hj=wj/xj,
(1)
(2)
(3)
Z=(zj),zj=wj/cj,
(4)
(5)
1.1.2 用水經(jīng)濟(jì)效益
D=(dj),dj=cj/wj,
(6)
(7)
(8)
1.1.3 虛擬水凈輸出量
某部門的虛擬水的凈輸出量wi的計(jì)算公式為
wi=qioi,
(9)
式中:qi為第i部門的用水定額,m3/萬元;oi為第i部門的凈輸出產(chǎn)品值,萬元。
根據(jù)常浩娟[25]的研究,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化可采用結(jié)構(gòu)偏離度值σSD來表示,即
(10)
式中:Yi為第i部門的產(chǎn)值,萬元;Y為所有部門的產(chǎn)值之和,萬元;Li為第i部門的就業(yè)人數(shù);L為總的就業(yè)人數(shù)。σSD數(shù)值越大,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越不合理。
根據(jù)代茂兵[26]研究結(jié)果,整個(gè)社會(huì)的社會(huì)技術(shù)可用指標(biāo)值K′來表示,K′值越大,社會(huì)技術(shù)越落后,其表達(dá)式為
(11)
灰色關(guān)聯(lián)分析作為一種系統(tǒng)分析技術(shù),將發(fā)展態(tài)勢量化再進(jìn)行比較分析,是分析系統(tǒng)中各因素關(guān)聯(lián)程度的方法。本文中采用了曹明霞[27]提出的改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)度模型,即
(12)
我國投入產(chǎn)出表每5 a編制一次,2012年投入產(chǎn)出表是當(dāng)時(shí)可得到的最新投入產(chǎn)出表。本文中選取了1997、2002、2007、2012年的山東省投入產(chǎn)出表,按照國家統(tǒng)計(jì)局的三次產(chǎn)業(yè)劃分規(guī)定,將投入產(chǎn)出表中各個(gè)部門合并為3個(gè)部門,即三大產(chǎn)業(yè)。三大產(chǎn)業(yè)國民生產(chǎn)總值指數(shù)和就業(yè)人口數(shù)來自山東省歷年統(tǒng)計(jì)年鑒,不同產(chǎn)業(yè)的用水量數(shù)據(jù)來自相應(yīng)年份的山東省水資源公報(bào)。
2.1.1 用水效率
由式(1)—(5)計(jì)算出用水效率的5個(gè)指標(biāo)值,得到15 a來三大產(chǎn)業(yè)水資源利用效率的變化情況,如表1所示。
從表中數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),直接耗水系數(shù)、完全耗水系數(shù)、增加值直接耗水系數(shù)、增加值完全耗水系數(shù)最大的均為第一產(chǎn)業(yè),除2012年第二產(chǎn)業(yè)的直接耗水系數(shù)外,最小的均為第三產(chǎn)業(yè),說明第一產(chǎn)業(yè)的直接和總耗水量都較大,水資源利用效率相對較低,而第三產(chǎn)業(yè)的水資源利用率相對較高。除1997年外,耗水乘數(shù)最大的為第二產(chǎn)業(yè),說明其間接耗水量非常大,這與第二產(chǎn)業(yè)中存在對水資源依賴性較強(qiáng)的產(chǎn)品有關(guān),如:木材加工和家具部門,其原材料為樹木,樹木生長需水量較多;還有糕點(diǎn)、酒類、果脯蜜餞等食品的生產(chǎn),其原材料主要是糧食、瓜果、酒精等,都對水資源依賴較強(qiáng)。耗水乘數(shù)最小的為第一產(chǎn)業(yè)。第一產(chǎn)業(yè)主要包括農(nóng)林牧漁業(yè),為原材料生產(chǎn)部門,對其他部門的依賴性不強(qiáng),所以間接耗水量很小,再加上直接耗水量很大,導(dǎo)致直接與完全用水量之間的差別減小。
從表中數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),15 a來三大產(chǎn)業(yè)的耗水率均呈現(xiàn)不同程度的下降。其中直接耗水系數(shù)和增加值直接耗水系數(shù)下降幅度最大的均為第二產(chǎn)業(yè),分別下降了91.96%、90.44%,第一、三產(chǎn)業(yè)直接耗水系數(shù)分別下降了64.86%、66.13%,增加值直接耗水系數(shù)分別下降了57.46%和71.15%;完全耗水系數(shù)和增加值完全耗水系數(shù)下降幅度最大的均為第三產(chǎn)業(yè),為79.28%、79.19%,第一、二產(chǎn)業(yè)完全耗水系數(shù)分別下降了61.52%、77.25%,增加值完全耗水系數(shù)分別下降了54.02%、76.07%。上述數(shù)據(jù)說明,第二產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造單位產(chǎn)值或增加值的直接用水量是減少最快的,第三產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造單位產(chǎn)值或增加值所造成的整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總用水量也是減少最快的,進(jìn)一步說明了15 a來山東省所采取的節(jié)水政策及節(jié)水技術(shù)取得了一定的效果。第一、二產(chǎn)業(yè)的耗水乘數(shù)呈現(xiàn)增大趨勢,說明其發(fā)展帶來了國民經(jīng)濟(jì)對水資源總需求量的增加。
表1 三大產(chǎn)業(yè)用水效率指標(biāo)
2.1.2 用水效益
根據(jù)式(6)—(8)計(jì)算出用水效益的3個(gè)指標(biāo)值,得到15 a來三大產(chǎn)業(yè)水資源利用效益的變化情況,如表2所示。從表中數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),除2012年外,第三產(chǎn)業(yè)的直接附加價(jià)值系數(shù)和完全附加價(jià)值系數(shù)都是最大的,第一產(chǎn)業(yè)的均是最小的,說明第三產(chǎn)業(yè)的用水效益最高,第一產(chǎn)業(yè)的最低。收入乘數(shù)最大的是第一產(chǎn)業(yè),表明其完全附加價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過直接附加價(jià)值,說明其對山東省的國民收入貢獻(xiàn)是最大的,是山東省的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè);收入乘數(shù)最小的是第三產(chǎn)業(yè),說明其收入變化對整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總收入的影響程度較小,有待大力發(fā)展。
表2 三大產(chǎn)業(yè)用水效益指標(biāo)
由表中數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),15 a來三大產(chǎn)業(yè)的用水效益顯著提高,其中2012年第一、二、三產(chǎn)業(yè)的直接附加價(jià)值系數(shù)較1997年分別提高了1.35、9.46、2.47倍,完全附加價(jià)值系數(shù)分別提高了5.13、7.27、2.86倍,第二產(chǎn)業(yè)用水效益提高最大。第一產(chǎn)業(yè)的收入乘數(shù)持續(xù)增大,第二產(chǎn)業(yè)的收入乘數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢,第三產(chǎn)業(yè)的收入乘數(shù)則略微波動(dòng),說明第一產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的重要性是不斷增加的,基于山東省水資源緊張的狀況,必須加強(qiáng)第一產(chǎn)業(yè)的節(jié)水提效。
2.1.3 虛擬水貿(mào)易量
根據(jù)式(9)計(jì)算出三大產(chǎn)業(yè)的虛擬水凈輸出量,結(jié)果見圖1。從圖中可以看出,第一產(chǎn)業(yè)的虛擬水凈輸出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二、三產(chǎn)業(yè)的,并且大約在2004年由凈輸出變?yōu)閮糨斎隱28],這有利于山東省水資源的節(jié)約利用,在一定程度上緩解水資源的緊缺局面。由圖1(b)可以看出,1997—2007年第二產(chǎn)業(yè)的凈輸出虛擬水量不斷增加,到2012年又有所減小,比2007年減少了46.05%,相較于1997年減少了10.87%;由圖1(c)可以看出,第三產(chǎn)業(yè)的虛擬水凈輸出量不斷增加,2002、2007、2012年增加的虛擬水量分別是1997年的3.00、26.00、45.00倍。只有重視虛擬水的凈輸出,減少高耗水產(chǎn)業(yè)部門,增加虛擬水的輸入,才有利于促進(jìn)山東省水資源的可持續(xù)發(fā)展。
計(jì)算1997、2002、2007、2012年的產(chǎn)值和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),結(jié)果見圖2、3。由圖2看出,15 a來三大產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值不斷增加,總產(chǎn)值增長最快的是2007年,比2002年增加了96.36%;第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增長最快的均為2007年,較2002年分別增加了26.67%、121.05%、86.84%,說明山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速。
由圖3可以看出,15 a來山東省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化,1997、2002、2007、2012年的三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例分別為17.91∶47.76∶34.33、13.64∶51.82∶34.55、8.80∶58.33∶32.87、6.20∶60.38∶33.42。第一產(chǎn)業(yè)的占比逐漸降低,2012年占比相對于1997年下降了65.39%;第二產(chǎn)業(yè)的占比逐漸提高,2012年占比為60.38%,較1997年增加了26.42%; 第三產(chǎn)業(yè)的占比變化幅度不大,處于輕微波動(dòng)狀態(tài)。從中可以看出,15 a來山東省第二產(chǎn)業(yè)的比例始終處于第一位,并且不斷增加,說明該省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在很大程度上是由第二產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)的。
(a)第一產(chǎn)業(yè)
(b)第二產(chǎn)業(yè)
(c)第三產(chǎn)業(yè)圖1 山東省三大產(chǎn)業(yè)虛擬水凈輸出量圖
圖2 山東省三大產(chǎn)業(yè)可比產(chǎn)值變化圖
根據(jù)式(10)、(11)計(jì)算產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度及社會(huì)技術(shù),結(jié)果見表3。從表中可以看出,15 a來山東省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于合理,但中間消耗不斷增加,社會(huì)技術(shù)表現(xiàn)為一定的退步,其原因可能是隨著社會(huì)發(fā)展,人們對中間消耗較大的產(chǎn)品需求增加,造成了相關(guān)部門的增加,如食品制造業(yè)、紡織縫紉及皮革工業(yè)等部門。
圖3 山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化圖
表3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度及社會(huì)技術(shù)指標(biāo)
運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算三大產(chǎn)業(yè)用水效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化、社會(huì)技術(shù)的關(guān)系。以σSD、K′值作為參考數(shù)列,將三大產(chǎn)業(yè)的直接耗水系數(shù)、完全耗水系數(shù)、增加值直接耗水系數(shù)和增加值完全耗水系數(shù)記為4組,分別與其進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)計(jì)算,得到相應(yīng)的關(guān)聯(lián)度,其中σSD與四大耗水系數(shù)的關(guān)聯(lián)度用R表示,分別記為R1、R2、R3、R4;K′值與四大耗水系數(shù)的關(guān)聯(lián)度用r表示,分別記為r1、r2、r3、r4。計(jì)算結(jié)果見表4。
表4 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化、社會(huì)技術(shù)與用水效率關(guān)聯(lián)度
由表可見,除第三產(chǎn)業(yè)的直接耗水系數(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度的關(guān)聯(lián)度為負(fù)值外,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度與四大耗水系數(shù)的關(guān)聯(lián)度R均為正值,說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度與用水效率為正相關(guān)關(guān)系,即產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越合理,越有利于用水效率的提高。其中,關(guān)聯(lián)度較大的為第二、三產(chǎn)業(yè),說明第二、三產(chǎn)業(yè)用水效率的提升與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián),這與山東省大力發(fā)展新能源、機(jī)械設(shè)備、電子信息等耗水量較小的產(chǎn)業(yè)有關(guān),并且近年來山東省也大力推進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從社會(huì)技術(shù)與四大耗水系數(shù)的關(guān)系r來看,除第三產(chǎn)業(yè)的直接耗水系數(shù)與社會(huì)技術(shù)退步的關(guān)聯(lián)度為正值外,其他均為負(fù)值,說明社會(huì)技術(shù)退步與用水效率的提升為負(fù)相關(guān)關(guān)系,即社會(huì)技術(shù)進(jìn)步與用水效率提升為正相關(guān),社會(huì)技術(shù)進(jìn)步有利于用水效率的提高,但是關(guān)聯(lián)度值總體較低,說明社會(huì)技術(shù)進(jìn)步與用水效率提高的相關(guān)關(guān)系不大,一方面用水效率的提高可能與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、部門調(diào)整有更強(qiáng)的關(guān)系,另一方面可能是K′值的選取存在一定的問題。K′值表示的是社會(huì)總中間投入量占社會(huì)總產(chǎn)出的比例,在一定程度上可反映社會(huì)技術(shù)的變化;但是,如果中間消耗水平較高的部門比例增加,就會(huì)造成K′值增大,社會(huì)技術(shù)表現(xiàn)為退步,從而帶來一定的誤差??傮w來看,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化和社會(huì)技術(shù)的進(jìn)步有利于用水效率的提高。
本文中依據(jù)山東省1997、2002、2007、2012年可比價(jià)投入產(chǎn)出表,計(jì)算了15 a來山東省三大產(chǎn)業(yè)用水效率、用水效益及凈輸出虛擬水量的變化,并利用灰色關(guān)聯(lián)分析法分析了用水效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理性、社會(huì)技術(shù)的關(guān)聯(lián)程度,得到以下主要結(jié)論:
1)三大產(chǎn)業(yè)直接耗水系數(shù)、完全耗水系數(shù)、增加值直接耗水系數(shù)和增加值完全耗水系數(shù)逐年減小,直接附加價(jià)值系數(shù)、完全附加價(jià)值系數(shù)逐年增大,說明15 a來山東省的用水效率和用水效益不斷提高。第一產(chǎn)業(yè)的虛擬水量由凈輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閮糨斎耄诙?、三產(chǎn)業(yè)的虛擬水均為凈輸出,但第二產(chǎn)業(yè)虛擬水的凈輸出量呈現(xiàn)減小趨勢,而第三產(chǎn)業(yè)虛擬水的凈輸出量一直在增加。
2)1997、2002、2007、2012年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例分別為17.91∶47.76∶34.33、13.64∶51.82∶34.55、8.80∶58.33∶32.87、6.20∶60.38∶33.42,第二產(chǎn)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于合理,基于中間消耗意義的社會(huì)技術(shù)表現(xiàn)為退步。
3)用水效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度、社會(huì)技術(shù)存在一定的關(guān)系。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化和社會(huì)技術(shù)進(jìn)步有利于用水效率的提高,總體來看,山東省的水資源利用狀況不斷改善,有利于水資源的可持續(xù)利用與發(fā)展。在下一步的研究中,應(yīng)對表征社會(huì)技術(shù)的指標(biāo)值進(jìn)一步分析,尋求更準(zhǔn)確的方式來描述社會(huì)技術(shù)。