基于虛擬水貿(mào)易情景設(shè)計(jì)的政策分析

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(lǐng)域。本文梳理了虛擬水量化研究方面的文獻(xiàn)，整理了虛擬水的相關(guān)概念與量化方法，總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外虛擬水量化方法研究的進(jìn)展。在水資源集約目標(biāo)下，區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整可以促使部門(mén)內(nèi)部虛擬水貿(mào)易流向合理化為依據(jù)而進(jìn)行。由于區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和區(qū)間距離、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、水資源稟賦和水價(jià)等因素均對(duì)虛擬水貿(mào)易產(chǎn)生影響，本文在情景模擬中設(shè)定南水北調(diào)、地下水保護(hù)、階梯水價(jià)等三種政策，。由此根據(jù)三種政策設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)調(diào)整。

關(guān)鍵詞 ?虛擬水貿(mào)易;情景模擬;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);水資源

作者簡(jiǎn)介：

葉文 ?孫媛媛（鹽城師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院江蘇鹽城224001）

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

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

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(duì)水資源進(jìn)行節(jié)約管理和合理化分配。多年來(lái)，眾多學(xué)者致力于研究虛擬水問(wèn)題為水資源管理建言獻(xiàn)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(fèi)的生產(chǎn)銷售。 2003年程國(guó)棟首次在國(guó)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(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

繼而有學(xué)者在虛擬水概念的基礎(chǔ)上提出了“虛擬水貿(mào)易”的概念。既有的探究中有關(guān)虛擬水貿(mào)易主要包括以下三個(gè)思路：首先是區(qū)域劃分研究，可以將區(qū)域劃分為經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)和水資源相對(duì)貧乏的區(qū)域;二是虛擬測(cè)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(mén)，而對(duì)用水量較小的部門(mén)的研究較少，既有研究中是以耗水量較高的生產(chǎn)部門(mén)為主，對(duì)耗水量較小的部門(mén)研究甚少。最后探討虛擬水戰(zhàn)略的實(shí)施對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求的貢獻(xiàn)，以及對(duì)環(huán)境資源配置的影響。本文以北京市為例，考慮北京市實(shí)施虛擬水貿(mào)易存在的問(wèn)題從而進(jìn)行探討，主要問(wèn)題表現(xiàn)在水資源供需矛盾日益突出、地下水資源過(guò)度開(kāi)采、缺乏合理的水價(jià)制度體系等。

2背景調(diào)查

北京市位于海河流域，是一個(gè)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(guó)人均水資源擁有量的1七分之一/7，相對(duì)于世界人均水資源量來(lái)說(shuō)，只能達(dá)到其的1/13三十分之一。北京市人均水資源擁有量距離國(guó)際上公認(rèn)的人均水資源1000立方米的下限還是依然相較甚遠(yuǎn)的。并且在世界一百二十120個(gè)首都城市的人均水資源排名中，北京市只排在100一百名開(kāi)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(shì)也由此變得十分嚴(yán)峻。北京市的地表水和地下水的主要來(lái)源都是通過(guò)降雨補(bǔ)給。由，資料顯示，北京年平均降水量約為640mm。當(dāng)遇到干旱年的時(shí)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(lái)自河流和人工水庫(kù)。除了湖泊之外，北京擁有100多條河流。乘著改革開(kāi)放的東風(fēng)，北京城市建設(shè)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(guò)去，清河和蓮花河沿岸有許多自流井。北京市地下水的補(bǔ)給主要來(lái)源于河谷地下水流，同時(shí)還受大氣降水和河水入滲補(bǔ)給。但是，伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的增加，由于長(zhǎng)期超量采用地下水，地下水位逐漸下降，地下硬度也會(huì)增強(qiáng)。2004年，地下水消耗量占總供水量的比重達(dá)到峰值，之后逐年下降。自2005年以來(lái)，北京市應(yīng)急供水和中水回用，在一定程度上分擔(dān)了地下水的使用壓力，地下水供應(yīng)比例逐步下降。2012年，北京市應(yīng)急供水用地下水比例僅為48%。南水北調(diào)工程、中水和應(yīng)急供水逐步改善了北京市的供水結(jié)構(gòu)。

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(yán)重的，其次相對(duì)嚴(yán)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(yuǎn)的延慶縣、懷柔區(qū)、平谷區(qū)、房山區(qū)的超采情況較為嚴(yán)重，只有密云縣和門(mén)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(bào)，北京市區(qū)自來(lái)水供應(yīng)量為245萬(wàn)立方米/天。北京市區(qū)的自來(lái)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(kù)和懷柔水庫(kù)中的水資源主要用于城市生活供水。

自2014年年底以來(lái)，北京市南水北調(diào)工程已不間斷安全運(yùn)行1392天，單日最大入京水量已達(dá)到371萬(wàn)立方米，供水量逐年增加，工程穩(wěn)步達(dá)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(lái)京，北京市將逐漸減少開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)氐叵滤?，?shí)行地下水保護(hù)政策，修養(yǎng)地下水環(huán)境。減少地下水開(kāi)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(guān)注階梯水價(jià)、差別水價(jià)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(kāi)發(fā)水資源的最大收益的前提是考慮并設(shè)置科學(xué)的水資源價(jià)格體系。目前，北京市的水價(jià)體系存在一些缺陷，導(dǎo)致水資源的經(jīng)濟(jì)杠桿能力未能充分發(fā)揮。

3 情景設(shè)計(jì)

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(wù)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(shè)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(hù)情景。根據(jù)北京市水務(wù)局公布的歷年水資源公報(bào)，自1980至—1990年，十年間北京市總用水量下降約1億m3，20世紀(jì)90年代，北京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，總用水量在40億m3至43億m3的范圍內(nèi)波動(dòng)。進(jìn)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(kāi)展，使得北京將逐年減少地下水開(kāi)采量。情景設(shè)定北京市對(duì)地下水開(kāi)采減少5億m3，占2012年總供水量的13.9%，導(dǎo)致總用水量減少13.9%。

情景三是階梯水價(jià)政策情景?，F(xiàn)實(shí)中，供水單位通常具有自然壟斷的性質(zhì)。在沒(méi)有政策干預(yù)和價(jià)格控制的情況下，當(dāng)水資源邊際成本與邊際收益相等時(shí)，最優(yōu)供水量便得以確定。供水部門(mén)為了自身利益，抬高水價(jià)，從而形成了壟斷。這時(shí)，供水部門(mén)的自身利益就可以達(dá)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(tái)的政策，情景設(shè)定北京市階梯水價(jià)將用水價(jià)格提供33%。

通過(guò)情景模擬，模擬北京市虛擬水政策對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)42部門(mén)用水結(jié)構(gòu)的作用，模擬結(jié)論說(shuō)明，南水北調(diào)工程有利于北京市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，對(duì)水利環(huán)境、公共設(shè)施管理和農(nóng)業(yè)發(fā)展有較大的促進(jìn)作用;地下水保護(hù)政策對(duì)于當(dāng)?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(duì)北京市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有負(fù)面影響;階梯水價(jià)政策的實(shí)施有效減少了生產(chǎn)活動(dòng)和居民日常生活的用水需求，但是相對(duì)于經(jīng)濟(jì)總體影響還是占比不高，將來(lái)還需要進(jìn)一步探討。

4 模擬結(jié)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(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出模型進(jìn)行求解，最終對(duì)北京市的區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)42部門(mén)用水結(jié)構(gòu)模擬結(jié)果如下。

4.11.南水北調(diào)工程模擬結(jié)果分析

該項(xiàng)目將使得北京市的供水量得到增加，從而對(duì)北京市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)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(duì)北京市用水結(jié)構(gòu)影響的模擬結(jié)果如圖1-3。各行業(yè)產(chǎn)值都有所增長(zhǎng)，其中水利環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)增長(zhǎng)較大。金融、房地產(chǎn)等服務(wù)業(yè)的產(chǎn)出增加服務(wù)較小。交通倉(cāng)儲(chǔ)郵政服務(wù)、水利環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)等部門(mén)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(mén)用水總量幾乎沒(méi)有變化?？傮w上，北京市區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)42部門(mén)的產(chǎn)出均實(shí)現(xiàn)一定的增長(zhǎng)，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(jì)系統(tǒng)部門(mén)的產(chǎn)出成本，使得最終部門(mén)產(chǎn)出量有所增加。

4.22.地下水保護(hù)政策模擬結(jié)果分析

地下水保護(hù)政策能夠使得北京市當(dāng)?shù)氐乃Y源供給量減少，從而使得各部門(mén)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(hù)政策對(duì)電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)、天然氣生產(chǎn)和供應(yīng)、水利環(huán)境和公共設(shè)施管理、農(nóng)業(yè)等部門(mén)產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響。地下水保護(hù)政策減少了總供給水量13.9%，對(duì)交通運(yùn)輸、存儲(chǔ)和郵政、水利環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)、煤炭采選產(chǎn)品等部門(mén)的節(jié)水效益較好。綜上可得，地下水保護(hù)政策將對(duì)高耗水產(chǎn)業(yè)存在相當(dāng)大的負(fù)向影響，但總體上實(shí)現(xiàn)了較好的節(jié)水效益。

4.33.水價(jià)政策模擬結(jié)果分析

在根據(jù)圖6-3中情景三的模擬中結(jié)果，北京市實(shí)施水價(jià)政策將導(dǎo)致區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中耗水量較高的產(chǎn)業(yè)部門(mén)，如農(nóng)業(yè)、工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)出量負(fù)向影響，但相較于地下水保護(hù)政策，來(lái)說(shuō)影響較小。該政策減少了其他部門(mén)對(duì)水產(chǎn)品的中間需求，減少了居民和其他經(jīng)濟(jì)實(shí)體對(duì)水的最終需求，導(dǎo)致水生產(chǎn)和供應(yīng)產(chǎn)出的減少。總之，水價(jià)政策的實(shí)施，使虛擬水交易在水資源管理中得到充分應(yīng)用，使其發(fā)揮出經(jīng)濟(jì)杠桿的作用來(lái)調(diào)整區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的供用水結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源的目的。

5結(jié)束語(yǔ)

三種情景模擬結(jié)果，代表了三項(xiàng)虛擬水政策實(shí)施后的區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)出用水情況。南水北調(diào)工程不僅對(duì)北京經(jīng)濟(jì)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(guò)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(shí)進(jìn)一步完善用水許可證制度，設(shè)定合理的地下水使用總量指標(biāo)，減少對(duì)地下水的過(guò)度開(kāi)采，逐步節(jié)約地下水。與此同時(shí)，要建立健全水資源市場(chǎng)配置機(jī)制，使其在水資源配置中起到?jīng)Q定性的作用。

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