水资源可计算一般均衡模型研究进展综述

周娜，贾仰文，胡鹏，雷霄雯

（1.中国水利水电科学研究院，北京100038；2.四川大学，四川成都610065）

水资源可计算一般均衡模型研究进展综述

周娜1，贾仰文1，胡鹏1，雷霄雯2

（1.中国水利水电科学研究院，北京100038；2.四川大学，四川成都610065）

可计算一般均衡模型（CGE）是经济学领域重要的经济模型之一，可以有效刻画经济体与商品、要素之间的联动关系，已经广泛应用于经济生产评估分析的各个领域。目前水资源CGE模型主要研究方向是将水资源作为一个约束、部门或者生产要素纳入到CGE模型中，评估水资源在经济社会发展中的作用，用以分析水价、水资源配置与调控、水资源政策评估以及水资源环境经济核算等问题。未来的研究重点将着眼于构建跨区域水量-水质联合约束的动态水资源CGE模型，对自然-社会二元水循环中的水资源与经济生产的联动关系问题进行更加深入、科学、量化的研究。

水资源；可计算一般均衡模型；二元水循环；研究进展

可计算一般均衡模型作为经济学领域的重要模型，可以对社会、经济与要素之间的均衡关系进行真实客观地刻画和分析。随着水资源问题的不断突出，水资源的商品和资源属性不断增强，已成为影响社会经济可持续发展的关键资源要素之一，也是影响区域经济的战略资源之一。把水资源作为与劳动力、资本等并列的要素纳入到可计算一般均衡模型，是开展水资源经济核算、水资源政策分析和水价评估等研究的重要方法之一，是研究自然-社会二元水循环中的水资源与经济关系的重要手段之一。

1 可计算一般均衡模型

可计算一般均衡模型（Computable General Equilibrium，CGE）通过调整经济体中商品和要素的数量及价格，实现瓦尔拉斯（Walras）一般均衡的机理性模拟，其主要用于经济政策评价，是经济领域应用最广泛的经济模型之一，是研究复杂经济体系统的有效工具［1-4］。不同于计量模型，CGE模型以经济学理论为基础，把经济系统中的经济主体、商品和生产要素等通过价格系统连接到一起，一方面可以客观描述经济系统中市场的主观能动作用，另一方面又可以真实刻画经济体中各个部门之间的联动关系。经典的CGE模型已经被成熟地应用到税收、公共消费、技术变动、环境政策和贸易等领域［5-6］。

国外对资源环境类CGE模型的研究始于20世纪80年代末期，主要研究方向包括温室气体排放、资源的有效利用以及环境税费和政策等方面。Dufournaud等［7］通过假设政府对污染处理部门支付治理费用，将污染物的排放和处理行为纳入到CGE模型中。对于同样的问题，Robinson［8］的处理方式则是将污染物的排放和治理作为一种公共物品引入到效用函数中，在经济最优基础上寻求环境问题的最优解。Hizilla［9］和Jorgenson［10］对美国家庭和35个部门建立了CGE模型，对污染成本进行了深入刻画。这些模型均对资源与环境之间的关系进行了设定，但由于设定条件比较单一和片面，模拟结果的合理性有待提高。而对于发展中国家，由于资源环境统计数据的缺乏，给建立资源环境类CGE模型造成较大困难，在前期研究中较少涉及。

随着经济发展、资源紧缺、环境保护之间的矛盾越来越突出，我国CGE模型的研究也从早期着重于经济转型和体制改革，逐步转向与环境和资源相关的各个领域。李善同等［11］开发了中国经济-环境CGE模型，Garbaccio等［12］建立了中国环境CGE模型，Xie等［13］在社会核算矩阵中加入了一个环境账户，用以分析环境污染和生产活动之间的相互影响关系。Zhang［14］则采用了动态CGE模型对征收碳税控制二氧化碳排放对我国宏观经济的影响进行了分析。进入21世纪后，有相当多的学者致力于运用CGE模型对环境、资源问题进行分析，模型开发技术日趋成熟，应用领域也不断普及。例如，曹静［15］、李娜［16］通过建立多区域环境CGE模型分析特定环境政策实施后对不同区域的影响差异。

2 水资源可计算一般均衡模型

2.1 对水资源的处理方式在水资源可计算一般均衡模型（W-CGE）中，主要是将水资源作为一种生产要素或者一个部门、一个约束纳入到模型中，考察水资源和社会经济系统之间的相互影响关系，并得出定量的评估结果。

2.1.1 水资源作为一个约束在CGE模型中把各个部门的供水量作为生产的约束条件，通过改变供水量进行情景设置，进而模拟出不同水资源供给情景下，社会经济各个部门的生产和运行情况，分析出水资源供给变化对宏观经济和产业结构的影响。把水资源作为一个约束纳入CGE模型的优点是原理简单、操作便捷，缺点是水资源仍旧是以实物量的形式作为一个外生因素对经济体中各个部门进行约束，没有把水资源价值真实体现在经济体系中。

2.1.2 水资源作为一个部门把水资源相关部门作为一个生产部门加入到社会核算矩阵中，如在投入产出表中把供水部门、自来水厂、水利和环境管理部门等独立为一个部门。水资源作为一个部门纳入CGE模型中，可以有效描述出水资源对经济社会的作用，主要用于进行水资源管理部门决策影响分析，但这种处理方法需要相当数量的统计数据，不适用于统计数据基础较薄弱的发展中国家。

2.1.3 水资源作为一个生产要素随着水资源对社会经济发展影响力的逐渐增强，水资源已经和劳动力、资本一样成为生产活动的基本要素之一。在构建W-CGE模型时，把水资源作为一种生产要素，通过水资源价值的形式纳入到社会核算矩阵中，这种处理方式一方面可以清晰评估不同经济发展阶段下各行业对水资源的需求水平，另一方面可以分析水价变化对各产业部门的影响。这种处理方法对统计数据的要求极高，此外对水资源价值的估算方法也是研究关键之一。

2.2 主要研究方向

2.2.1 水价分析与评估应用水资源CGE模型分析水价相关问题的研究开展较早，相关研究成果也较丰富［15-16］。通过水资源CGE模型分析水价改革、水资源税费征收等政策对各产业部门的影响，对当地水资源的价格水平进行评估，可以科学有效地分析与水价相关的水资源管理决策的实施效果，并通过计算不同产业部门水资源的边际价值和影子价格，分析得出水资源在各部门的价值弹性系数，为指导节水措施设计和实施提供科学依据。Lofgren等［17］构建的以色列W-CGE模型考虑了资本、劳动力、土地和水资源四种生产要素，但在实际处理中，只在农业部门使用了“土地-水资源”的要素组合，其他部门使用劳动力和资本的常替代弹性生产函数。Decaluwe［18］以摩洛哥为研究区，在CGE模型中内置了水管理部门，负责水的生产、分配和销售，评估了不同水价调控政策对各产业部门的影响。沈大军等以邯郸市为例，计算了供水情况改变下各个部门产出的增加值，核算出单位用水量在不同产业部门中的边际价格。在雅加达市建立了水资源CGE模型［19］，对于该市提高水税率、提高水价等政策进行了评估。Drusilla［20］同样以摩洛哥为研究区，建立了包含劳动力、资本、土地和水资源四种生产要素的W-CGE模型，用水资源的影子价格代入到社会核算矩阵中。赵博等［21］以北京市投入产出表和《北京市水资源公报》为数据基础，利用GEMPACK软件构建了北京市水资源CGE模型，分析研究了北京市水价变动对经济社会的影响，得到了水价增长10％对经济发展影响较小的结论，揭示出水资源价值被低估的本质问题。Smajgl等［22］利用概念性的CGE模型和虚构的类实际数据，研究了澳大利亚水价改革对灌区农户的甘蔗种植和制糖工业的影响。严冬等［23］依托北京市1996年的投入产出表，建立了北京市水资源CGE模型，评价水价改革对价格水平、生产、用水量和水费的影响，认为水价改革政策会在短期内存在较小不利影响，但长期看来可以促进某些部门的增长。王松林等［24］采用正特征矢量法将静态CGE模型动态化，在淠史杭灌区建立了动态的CGE模型，计算了灌区农业用水和工业用水的影子价格，远低于现行水价，直观反映了灌区严重亏损的经营状况。

2.2.2 水资源利用、配置与调控水资源CGE模型在水资源利用、配置与调控研究中也发挥了重要作用，通过设置不同的供水情景，分析不同供水情况下研究区水价、部门产出和产业结构等的联动变化，反映水资源对于宏观经济发展的影响作用和系统关系。李善同等［25］将供水量作为社会核算矩阵的约束条件，建立了南水北调调水区和受水区的双区域水资源CGE模型，并设置了相应的水资源供需方案进行演算分析。Hatano等［26］针对我国黄河流域，利用水资源CGE模型对水权交易与水资源利用效率之间的关系进行了评估。Berrittella等［27］对全球16个地区建立了水资源CGE模型，针对不同缺水情况，计算各地区水价、生产、用水量及社会经济的变化情况。王勇等［28］将部门供水作为产出的约束条件纳入模型，即以水定产法，以张掖市为例，对不同水资源供给情景方案下的经济运行状况进行了模拟，进而分析水资源供给变化对部门产出、就业、GDP等宏观经济因素的影响。

2.2.3 水资源政策经济效益分析水资源CGE模型也可用于分析水资源政策对于宏观经济的影响，通过设计情景方案，运用模型可以对政策经济效益进行定量计算和分析。Seung等［29］在比较了用社会核算矩阵模型和CGE模型研究农业用水转移后，认为社会核算矩阵模型高估了农业部门的产出和要素收入，随后在1998年又使用县级动态CGE模型研究了美国西部邱吉尔县农业用水转向湿地用水对于经济的影响。邓群等［30］将水行业和废水行业分列，在2002年北京市投入产出表和水资源公报等数据基础上，建立了水资源CGE模型，设置了供水量增加10％和水价增加10％的情景方案，结果显示水价增长对高耗水行业的影响较大，供水量增加对农业增产的促进作用较大。刘金华等［31］以天津市2007年投入产出表和水资源公布数据为基础，在ORANIG模型基础上建立了水资源CGE模型，模型将水资源作为生产要素纳入到社会核算矩阵中，通过设置不同供水情境，分析了水资源对天津市国民经济GDP的边际贡献量，为天津市水资源政策的制定和实施提供政策支持。

2.2.4 水资源环境经济核算随着经济社会不断发展，水环境问题日益受到重视，相关学者致力于运用水资源CGE模型解决水资源环境经济核算问题。马明［32］以1992年中国经济投入产出表和水资源、水环境数据，建立了中国北方水资源CGE模型，把水价政策和水环境政策作为模型的外生变量，分析了政策变化对我国北方产业部门和经济布局的影响，以及对水资源需求和水污染排放的控制作用。贾玲［32］构建了面向水资源环境经济核算的北京市2007年水资源CGE模型，在现有国民经济核算和水资源核算方法的基础上，把水资源核算的宏观控制指标作为CGE模型的边界条件，得出了经济增长对与水资源、水环境消耗之间的联动关系。

3 水资源可计算一般均衡模型研究趋势分析

总结水资源CGE模型的研究进展可以看出，在处理方法上，主要是将水资源作为一种生产要素或者一个部门、一个约束纳入到模型中；在空间尺度上，小到一个灌区、乡镇，大到一个国家甚至跨国区域，都可以应用水资源CGE模型开展相关研究，但多数是对单一区域进行研究，对于多区域的水资源CGE模型构建仍亟需进一步增强；在应用领域上，水资源CGE模型对水问题的研究已经广泛涉及到了水价评估、水资源配置与调控、水资源政策经济和环境影响分析等诸多方面，但是对于水环境问题的考虑仍有待加强，水质问题对经济发展的影响分析仍不够充分；在模型性质方面，大多数水资源CGE模型都是静态模型，即仅对特定时期的社会经济与水资源关系进行研究，不能反应出多时期经济变动影响下的水资源和社会生产之间的关系，仅有少部分为动态模型。

随着以人工“取水-输水-供水-用水-耗水-排水”为基本过程的社会水循环对于自然水循环的影响不断增强，构建水资源CGE模型，有效评估水量和水质对社会经济发展的作用具有重要的意义，未来水资源CGE模型的研究重点主要包括以下几个方面：（1）把水资源作为一种生产要素纳入到模型中，通过核算水资源的边际价值和影子价格，更加真实、客观刻画水资源在经济社会生产活动中的作用，反映水资源这种生产要素与产业结构调整之间的关系；（2）构建跨区域的水资源CGE模型，充分考虑各个区域间的虚拟水流通量和贸易量，描述和分析各区域间包括调水在内的不同配置方案对整个区域及区域内部经济发展的影响；（3）构建水量-水质联合约束的水资源CGE模型，充分考虑水质状况与社会经济发展之间的双向作用，通过建立取用水总量与水体纳污能力之间定量关系，将水质成本纳入水资源CGE模型；（4）构建与水文模型、水资源配置模型紧密耦合的水资源CGE模型，通过设置输入、输出端口，从物理机理上将水资源CGE模型与水文模型、水资源配置模型和社会水循环模型进行耦合，实现模型间的数据和原理对接；（5）进一步开发和构建动态的水资源CGE模型。动态的水资源CGE模型能够用来分析不同水资源管理政策作用下，相关的经济社会生产将发生长期动态变化情况，例如开展分析水资源配置方案与社会经济发展之间的联动关系、对未来不同水资源供给情况下的社会经济发展水平进行预测及反推等相关研究，对辅助水资源决策具有重要价值。

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Research developm en t of w ater resou rce Com putab le General Equilib rium（CGE）M odel

ZHOU Na1，JIA Yang-wen1，HU Peng1，LEI Xiao-wen2
（1.China instituteofWater resourceand Hydropower Research，Beijing 100038，China；2.Sichuan University，Chengdu 610065，China）

Computable General Equilibrium（CGE）is one of the most important econom ics models in the field of economics.CGE model can describe the relationship among economy，commodity and element.A water resources CGE model brings water resources as a constraint，department or production factor into it. The water resources CGE model can estimate the role water resources p lay in econom ical development to an⁃alyze issues such as water price，water resources allocation and regulation，water resources policy assess⁃ment and water resources environmental and econom ic accounting.Under the circumstance of nature-society binary water cycle，the future research will mainly focus on constructing inter-regional dynam ic water re⁃sources CGE models with united constraints of water quantity and quality so as to research the relationship between water resource and econom ic production more deeply，scientifically and quantitatively.

water resource；Computable General Equilibrium（CGE）；nature-society binary water cycle；re⁃search development

TV213

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.01.013

1672-3031（2014）01-0076-05

（责任编辑：王成丽）

2013-11-10

国家自然科学基金资助项目（50939006）；中国水利水电科学研究院博士创新基金

周娜（1983-），女，天津人，博士生，主要从事人类活动影响下水资源评价与经济核算研究。

E-mail：zhouna831015@163.com