黃河流域9 個省（區(qū)）虛擬水流動格局及趨勢研究

謝維維，馬 忠

（西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

1 引 言

投入產(chǎn)出法作為虛擬水研究的主要方法之一，在水資源管理中具有重要意義。 投入產(chǎn)出模型可分為單區(qū)域模型（SRIO）和多區(qū)域模型（MRIO），相比單區(qū)域模型，基于多區(qū)域投入產(chǎn)出模型的虛擬水研究，不僅可直觀反映區(qū)域內(nèi)各產(chǎn)業(yè)供用水之間的聯(lián)系，還能更系統(tǒng)地反映不同區(qū)域各產(chǎn)業(yè)間貿(mào)易隱含水資源量及其流動關(guān)系。 目前，國內(nèi)外基于MRIO 模型的虛擬水研究涉及不同層面：①在產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)范圍內(nèi)揭示某產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)貿(mào)易隱含虛擬水流動狀況的研究［5-6］；②針對不同區(qū)域空間尺度虛擬水貿(mào)易的研究，主要涉及國家之間虛擬水貿(mào)易［7］、?。▍^(qū)）之間［8-9］或?。▍^(qū)）內(nèi)部［10］貿(mào)易隱含虛擬水、特殊經(jīng)濟帶虛擬水流動格局［11］；③藍水、灰水等不同種類水足跡方面的研究［12-13］。 但存在兩點不足：①現(xiàn)有研究大多以某單一年份區(qū)域間投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ)，無法反映虛擬水跨區(qū)域流動的動態(tài)變化；②受行業(yè)用水數(shù)據(jù)統(tǒng)計限制，普遍采用間接方法（如經(jīng)濟增長率）推算行業(yè)用水量，忽略了通貨膨脹等因素對研究結(jié)果的影響。

本文基于MRIO 模型，選取2012 年和2015 年中國區(qū)域間投入產(chǎn)出表，構(gòu)建了黃河流域水資源擴展型投入產(chǎn)出核算體系，測算了2012 年和2015 年黃河流域9 個?。▍^(qū)）貿(mào)易隱含虛擬水量，并分析了其流動格局及變化趨勢，旨在厘清9 個?。▍^(qū)）水資源利用分配狀況，以期為緩解黃河流域水資源供需矛盾、實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青藏高原，全長5 464 km，自西向東流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東9 個?。▍^(qū)），是我國僅次于長江的第二大河［14］。 9個省（區(qū)）總面積為356.86 萬km2，占全國的1／3 以上，但水資源總量卻不到全國的20%，2012 年和2015年GDP 總量分別僅占全國的27.35%和26.39%。 為便于描述虛擬水轉(zhuǎn)移情況，本文將黃河流域9 個?。▍^(qū)）分為上游區(qū)（青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古）、中游區(qū)（山西、陜西）、下游區(qū)（河南、山東）。

3 研究方法與數(shù)據(jù)來源

3.1 研究方法

投入產(chǎn)出法是美國經(jīng)濟學(xué)家Leontief［15］于20 世紀30 年代提出的，用于研究經(jīng)濟系統(tǒng)各部門在投入與產(chǎn)出方面相互依存的經(jīng)濟數(shù)量。 區(qū)域間投入產(chǎn)出模型是Isard［16］基于單區(qū)域投入產(chǎn)出模型建立起來的，用于反映經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)各區(qū)域各產(chǎn)業(yè)間產(chǎn)品流動關(guān)系。Moses［17］基于Isard 的研究成果提出多區(qū)域投入產(chǎn)出模型，加入行業(yè)用水量，可得水資源擴展型多區(qū)域投入產(chǎn)出簡表（見表1），近年來被廣泛應(yīng)用到虛擬水研究中。

表1 水資源擴展型多區(qū)域投入產(chǎn)出簡表

假設(shè)某經(jīng)濟系統(tǒng)有m個地區(qū)，每個地區(qū)均包含n個部門，則區(qū)域間投入產(chǎn)出模型的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)由m×n個線性方程構(gòu)成［16］：

3.2 數(shù)據(jù)來源及處理

為使不同年份投入產(chǎn)出表中各?。▍^(qū)）和部門數(shù)據(jù)保持一致并確保數(shù)據(jù)時效性，本文選取劉衛(wèi)東等［18］編制的2012 年中國區(qū)域間投入產(chǎn)出表，以及中國碳排放數(shù)據(jù)庫（CEAD）發(fā)布的2015 年中國區(qū)域間投入產(chǎn)出表，二者均為非競爭型投入產(chǎn)出表。 依據(jù)水資源數(shù)據(jù)的可獲取性，結(jié)合《國民經(jīng)濟行業(yè)分類與代碼》（GB／T 4754—2011），將原投入產(chǎn)出表中的42 個部門合并為8 個部門。 農(nóng)林牧漁業(yè)用水量采用各年份《中國統(tǒng)計年鑒》中的農(nóng)業(yè)用水量；工業(yè)用水量以2008 年《中國經(jīng)濟普查年鑒》中規(guī)模以上工業(yè)用水量為基礎(chǔ)，借鑒田貴良等［11］假設(shè)的工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長率掛鉤，為消除通貨膨脹干擾，采用GDP 指數(shù)縮減法將2012 年和2015 年價格換算成以2008 年為基期的不變價，間接得到采選業(yè)、食品及煙草加工業(yè)、其他制造業(yè)、電熱力及水供應(yīng)業(yè)4 個部門的用水量，最后根據(jù)總用水量進行校正；建筑業(yè)、商業(yè)及運輸業(yè)、其他服務(wù)業(yè)3 個部門的用水量以原投入產(chǎn)出表中“水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)”對其中間投入為比例分配生活用水量得到。

4 結(jié)果分析

4.1 黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水整體流動格局

根據(jù)式（8）和式（9）計算出2012 年和2015 年黃河流域9 個?。▍^(qū)）貿(mào)易隱含虛擬水轉(zhuǎn)移量，見表2。

妊娠期糖尿病誘發(fā)原因較多，多發(fā)生于妊娠中后期，主要因孕婦受到多種因素影響，血清中含有的雌二醇、孕酮等激素水平持續(xù)上升，有拮抗胰島素狀況產(chǎn)生，使得糖耐量發(fā)生不同程度異常，誘發(fā)妊娠糖尿病，若血糖控制效果不僅，患者機體長時間處于高血糖狀況，會對妊娠結(jié)局造成消極影響，如導(dǎo)致血管病變，造成血管痙攣、阻塞，增加妊高癥發(fā)生風(fēng)險，或?qū)е略绠a(chǎn)、延長產(chǎn)程、巨大兒等，甚至危及患者生命[2]。

表2 2012 年和2015 年黃河流域9 個?。▍^(qū)）貿(mào)易隱含虛擬水轉(zhuǎn)移量 億m3

（1）在最終使用引起的虛擬水轉(zhuǎn)移中，黃河上游區(qū)始終為虛擬水凈流出區(qū)，下游區(qū)始終為虛擬水凈流入?yún)^(qū)，中游區(qū)由虛擬水凈流入?yún)^(qū)轉(zhuǎn)為凈流出區(qū)，9 個省（區(qū)）總體由虛擬水凈流出狀態(tài)轉(zhuǎn)為凈流入狀態(tài)。2012 年9 個省（區(qū)）流向外地的虛擬水量為1 457.74億m3，外地流入9 個?。▍^(qū)）的虛擬水量為1 232.77億m3，總體呈現(xiàn)虛擬水凈流出狀態(tài)，凈流出總量為224.97億m3。 上游區(qū)凈流出量為313.59 億m3，中、下游區(qū)為虛擬水凈流入?yún)^(qū)，凈流入量分別為83.37 億、0.84億m3。 2015 年9 個?。▍^(qū)）流向外地的虛擬水量比2012 年下降59.38%，外地流入9 個?。▍^(qū)）的虛擬水量為903.69 億m3，總體呈虛擬水凈流入狀態(tài)，凈流入總量為310.00 億m3。 上游區(qū)虛擬水凈流出量下降顯著，比2012 年下降55.89%，中游區(qū)由凈流入?yún)^(qū)變?yōu)閮袅鞒鰠^(qū)，下游區(qū)為凈流入?yún)^(qū)，凈流入量明顯增加。

（2）從單個?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移來看，甘肅、寧夏和陜西始終為虛擬水凈流出區(qū)，山西及河南始終為虛擬水凈流入?yún)^(qū)，青海、四川、內(nèi)蒙古和山東的虛擬水凈流出狀態(tài)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。 2012 年和2015 年，甘肅、寧夏和陜西3 個貧水?。▍^(qū)）始終為虛擬水凈流出區(qū)，甘肅和寧夏凈流出量增加顯著。 甘肅2015 年虛擬水凈流出量為172.51 億m3，比2012 年的95.51 億m3增加80.61%。寧夏2015 年虛擬水凈流出量為99.54 m3，約為2012 年27.68 億m3的3.6 倍。 山西和河南始終為虛擬水凈流入?yún)^(qū)，但凈流入量明顯減少。 山西2015 年虛擬水凈流入量為6.75 億m3，比2012 年的98.15 億m3下降93.12%。河南2015 年虛擬水凈流入量為89.38 億m3，比2012年的195.87 億m3下降54.36%。 2012 年和2015 年，四川、內(nèi)蒙古和山東由虛擬水凈流出區(qū)轉(zhuǎn)為凈流入?yún)^(qū)，山東和四川的凈流出量變化尤為明顯。 山東2015 年虛擬水凈流出量由2012 年的195.03 億m3變?yōu)?380.59億m3，由虛擬水凈流出區(qū)轉(zhuǎn)為虛擬水凈流入?yún)^(qū)。 四川2015 年虛擬水凈流出量由2012 年的181.07 億m3變?yōu)?142.72 億m3，轉(zhuǎn)為虛擬水凈流入?yún)^(qū)。 青海虛擬水轉(zhuǎn)移量明顯減少，由虛擬水凈流入?yún)^(qū)轉(zhuǎn)為凈流出區(qū)。

（3）受區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平影響，黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移具有區(qū)域異質(zhì)性，虛擬水流動格局與水資源量分布不協(xié)調(diào)。 東部經(jīng)濟比較發(fā)達的山東和河南經(jīng)濟規(guī)模大，與其他地區(qū)聯(lián)系緊密，經(jīng)濟往來頻繁，虛擬水轉(zhuǎn)移量較大；西部的青海、甘肅、寧夏等?。▍^(qū)）經(jīng)濟較不發(fā)達，虛擬水轉(zhuǎn)移量相對較小。 上游區(qū)的四川水資源量豐富，2012 年和2015 年水資源量均占流域水資源總量的50%以上，但2015 年四川由虛擬水凈流出狀態(tài)轉(zhuǎn)為凈流入狀態(tài)；位于西北干旱區(qū)的甘肅、寧夏、陜西水資源相對匱乏，2012 年和2015 年水資源量均不足流域水資源總量的10%，但2012 年和2015 年這3 個?。▍^(qū)）始終為虛擬水凈流出區(qū)，這與王勇［8］、Zhang 等［9］得出的“中國區(qū)域間貿(mào)易隱含虛擬水轉(zhuǎn)移存在貧水區(qū)反哺富水區(qū)、干旱缺水的西北地區(qū)卻是虛擬水主要流出區(qū)”研究結(jié)論一致。

4.2 黃河流域9 個?。▍^(qū)）不同部門的虛擬水流動格局

黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移有較大的行業(yè)相似性，但虛擬水貿(mào)易結(jié)構(gòu)具有區(qū)域異質(zhì)性（見圖1）。

圖1 黃河流域9 個省（區(qū)）不同部門的虛擬水轉(zhuǎn)移量

4.2.1 各?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移具有較大的行業(yè)相似性

農(nóng)林牧漁業(yè)、食品及煙草加工業(yè)、其他制造業(yè)始終是黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移最活躍的部門，流入量和流出量均遠大于其他部門，原因是在經(jīng)濟一體化背景下，一種產(chǎn)品生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)在不同區(qū)域進行，同時存在大量調(diào)入和調(diào)出。 商業(yè)及運輸業(yè)、其他服務(wù)業(yè)生產(chǎn)活動耗水量較小，因而貿(mào)易隱含虛擬水量相對較小，平均不足虛擬水轉(zhuǎn)移總量的10%。 采選業(yè)、電氣供應(yīng)業(yè)和建筑業(yè)虛擬水轉(zhuǎn)移量小，但據(jù)測算采選業(yè)和電氣供應(yīng)業(yè)總體呈虛擬水凈流出狀態(tài)，這與近年來“西氣東輸”等工程的實施緩解我國能源緊缺地區(qū)的資源壓力密切相關(guān)。 建筑業(yè)生產(chǎn)的最終產(chǎn)品主要以不動產(chǎn)為主，區(qū)域貿(mào)易流動少，因而虛擬水轉(zhuǎn)移量小。

4.2.2 不同省（區(qū)）虛擬水貿(mào)易結(jié)構(gòu)存在區(qū)域異質(zhì)性

不同?。▍^(qū)）在水資源量、經(jīng)濟規(guī)模、科技水平和消費方式等方面存在差異，使得虛擬水貿(mào)易結(jié)構(gòu)具有區(qū)域異質(zhì)性。 測算結(jié)果顯示：青海和寧夏的農(nóng)林牧漁業(yè)虛擬水流入量較大，2012 年和2015 年各占地區(qū)總流入量的50%以上，主要由兩?。▍^(qū)）生態(tài)環(huán)境脆弱、經(jīng)濟基礎(chǔ)較差、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平較低及人口不斷增長所致。 內(nèi)蒙古的農(nóng)林牧漁業(yè)虛擬水流出量較大，2012 年和2015 年各占地區(qū)總流出量的55%以上，這與其傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)基地的地位有關(guān)。 食品及煙草加工業(yè)始終是煙草大省四川的虛擬水流出量最大部門，2012 年和2015 年虛擬水流出量分別占地區(qū)流出總量的36.97%和29.22%。 山西煤炭資源豐富，能源行業(yè)規(guī)模龐大，產(chǎn)品大量供給我國其他地區(qū)，采選業(yè)虛擬水流出量一直大于流域其他?。▍^(qū)）的。 山東的農(nóng)林牧漁業(yè)、食品及煙草加工業(yè)虛擬水流入量較大，實施虛擬水戰(zhàn)略［4］、進口水資源密集型農(nóng)產(chǎn)品是山東省近年來緩解水資源壓力的重要舉措，也是導(dǎo)致該省作為貧水經(jīng)濟貿(mào)易大省由虛擬水凈流出區(qū)轉(zhuǎn)為凈流入?yún)^(qū)的主要原因。

4.3 黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水區(qū)域流動格局

4.3.1 受空間近鄰效應(yīng)影響的黃河流域9 個?。▍^(qū)）內(nèi)部虛擬水轉(zhuǎn)移

由黃河流域9 個省（區(qū)）內(nèi)部虛擬水轉(zhuǎn)移測算結(jié)果（見圖2、圖3）可知：2012 年和2015 年陜西、山西和河南3 個省從流域內(nèi)其他?。▍^(qū)）流入的虛擬水量均大于流出量，在虛擬水貿(mào)易中主要承擔(dān)消費者角色。青海和寧夏流向流域內(nèi)其他?。▍^(qū)）的虛擬水量大于流入量，在虛擬水貿(mào)易中主要承擔(dān)供給者角色。 四川、內(nèi)蒙古和山東3 個?。▍^(qū)）2012 年從流域內(nèi)其他?。▍^(qū)）獲得的虛擬水量大于其流出量，但2015 年流向流域內(nèi)其他?。▍^(qū)）的虛擬水量大于流入量，由虛擬水產(chǎn)品供給者轉(zhuǎn)為消費者角色。 虛擬水轉(zhuǎn)移受空間近鄰效應(yīng)影響，2012 年山西和河南流入量較大，其主要來源地分別為地理位置臨近的內(nèi)蒙古和山東，2015 年山西和內(nèi)蒙古的流入量較大，其主要來源地分別為地理位置較近的內(nèi)蒙古和寧夏。

4.3.2 黃河流域9 個?。▍^(qū)）與我國其他?。▍^(qū)）間的虛擬水轉(zhuǎn)移

由黃河流域9 個省（區(qū)）與我國其他?。▍^(qū)）間虛擬水轉(zhuǎn)移測算結(jié)果可知：2012 年和2015 年，黑龍江、上海和湖南流入黃河流域9 個?。▍^(qū)）的虛擬水量較大，均超過100 億m3；黃河流域9 個?。▍^(qū)）的虛擬水主要流向我國東北地區(qū)和京津冀地區(qū)，2012 年流向北京、天津、河北、遼寧、黑龍江和廣東6 個?。ㄊ校┑奶摂M水量均超過100 億m3，2015 年虛擬水流出量明顯減少，只有向河北省的流出量超過100 億m3。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

利用MRIO 模型，測算了2012 年和2015 年黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移量，分析了其流動格局及變化趨勢，主要結(jié)論如下。

（1）在最終使用引起的虛擬水轉(zhuǎn)移中，黃河流域9個省（區(qū)）總體由虛擬水凈流出狀態(tài)轉(zhuǎn)為凈流入狀態(tài)。甘肅、寧夏和陜西3 個?。▍^(qū)）始終為虛擬水凈流出區(qū)，山西和河南2 個省始終為虛擬水凈流入?yún)^(qū)，青海、四川、內(nèi)蒙古和山東4 個省（區(qū)）虛擬水凈流出狀態(tài)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。 虛擬水流動格局與水資源量分布不協(xié)調(diào)。

（2）從虛擬水部門流動格局來看，黃河流域9 個?。▍^(qū)）虛擬水轉(zhuǎn)移具有較大的行業(yè)相似性，但不同省（區(qū)）虛擬水貿(mào)易結(jié)構(gòu)存在一定差異。 農(nóng)林牧漁業(yè)、食品及煙草加工業(yè)、其他制造業(yè)是虛擬水轉(zhuǎn)移最活躍的部門，采選業(yè)、電氣供應(yīng)業(yè)和建筑業(yè)虛擬水轉(zhuǎn)移量較小。

（3）在黃河流域9 個?。▍^(qū)）內(nèi)部虛擬水轉(zhuǎn)移中，陜西、山西和河南3 個省從流域內(nèi)其他省（區(qū)）獲得的虛擬水量始終大于流出量，在虛擬水貿(mào)易中擔(dān)任消費者的角色；青海和寧夏2 個?。▍^(qū)）虛擬水流出量大于流入量，主要擔(dān)任供給者的角色。 從黃河流域9 個?。▍^(qū)）與我國其他省（區(qū)、市）間的虛擬水轉(zhuǎn)移來看，黑龍江、上海和湖南3 個?。ㄊ校┝魅朦S河流域9 個?。▍^(qū)）的虛擬水量始終較大，而黃河流域9 個省（區(qū)）的虛擬水主要流向我國東北和京津冀地區(qū)。

5.2 建 議

（1）在今后的發(fā)展中應(yīng)重視虛擬水戰(zhàn)略在水資源分配中的作用，通過調(diào)控流域內(nèi)外貿(mào)易重新分配水資源，促進水資源優(yōu)化配置，實現(xiàn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展。

（2）在今后的發(fā)展中需針對性地調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)和輕工業(yè)產(chǎn)品的附加值，使產(chǎn)品向深加工方向發(fā)展，逐漸提高重工業(yè)產(chǎn)品比重，滿足流域發(fā)展所需，間接減少工業(yè)部門虛擬水流出。 農(nóng)業(yè)是高耗水產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)發(fā)展一方面要因地制宜推廣種植低耗水農(nóng)作物，鼓勵進口水資源密集型農(nóng)產(chǎn)品；另一方面要大力發(fā)展節(jié)水技術(shù)，更新農(nóng)田灌溉設(shè)備，節(jié)約水資源。