虚拟水战略视角下的湖南水密集型产业布局优化调整研究

邹君

（衡阳师范学院资源环境与旅游管理系，湖南衡阳421002）

自1993年英国伦敦大学Tony Allan教授提出“虚拟水”（VirtualWater）概念[1]以来，经多次高层次国际会议的广泛交流和推动，虚拟水研究进入快速发展阶段。从现有文献来看，产品的虚拟水量化、农（畜）产品虚拟水及其贸易（流动）、虚拟水战略应用以及虚拟水消费与水足迹研究等是国内外虚拟水研究的主要内容，且研究成果有明显增多趋势。其中，虚拟水量化研究主要集中在粮食等农产品方面，代表性成果有国外的Hoekstra，ZimmerD等人对主要农产品的虚拟水量化[2-4]，亦有极少数学者开始涉足工业产品的虚拟水量化工作[5]；虚拟水贸易研究则主要集中在国家间因农产品贸易而导致的虚拟水流动平衡研究[6-10]，国内省区间的虚拟水流动研究亦有少量成果出现[11-12]；虚拟水战略在国家粮食和水资源安全方面的应用价值探讨是当前虚拟水战略应用研究的主要关注领域，大多认为虚拟水战略在保障国家粮食和水资源安全方面具有积极的作用[13-18]。纵观国内外现有研究成果，有关虚拟水战略的实施条件与区域影响等方面的问题较少涉足。邹君等[19]2009年提出虚拟水战略优势度概念用以定量表征虚拟水战略区域影响的程度差异，在此基础上，2010年提出虚拟水战略背景下区域农业生产优势度概念[20]，分析其影响因素和优势度指数计算方法，探讨了虚拟水战略视角下的我国农业生产布局优化问题。本文将在充分理解虚拟水战略概念内涵的基础上，采用定性和定量相结合的方法探讨虚拟水战略背景下的湖南水密集型产业布局优化问题，对湖南省的农业和耗水型工业布局进行诊断并提出优化布局对策，以期为虚拟水战略的应用提供科学依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1水密集型农业布局诊断与优化方法 首先，构建人均农村人口主要农畜产品虚拟水量指数（A）来表征区域农业生产的虚拟水消耗空间分布现状，其计算方法为：

A=区域主要农畜牧产品虚拟水含量/区域农村人口（1）

其次，构建虚拟水战略背景下的区域农业生产适宜度指数，用以表征基于现实水土资源条件的区域农业空间布局理想状况，其计算方法为：

其中，Si表示区域农业生产适宜度指数，Xi表示第i个适宜度评价指标，Wi表示对应评价指标的权重。指标选取及权重确定方法见参考文献[20]。

最后，构建虚拟水战略背景下的区域农业生产调整指数，用以判断虚拟水战略背景下湖南各地农业生产所贡献的虚拟水资源是否与其现实水土资源相称。

T=区域农业生产适宜指数排名－区域人均农村人口主要农畜产品虚拟水量排名 （3）

调整指数为负说明该区域有条件和义务生产更多的农产品为全国的食物安全和水资源安全服务，需要增大农业生产布局密度，调整指数为正说明该区域已经超额贡献出了其水土资源条件许可的农业产量，区域水土资源超负荷工作，可以适当降低农业生产布局密度；调整指数为零或接近于零，说明区域农业生产现状与其理想模式比较吻合。

1.1.2水密集型工业布局诊断与优化方法 首先，定义地均工业增加值耗水和人均工业增加值耗水两指标来表征湖南各地区工业生产耗水的空间分布（当前尚不能获得较为准确的单位工业产品虚拟水含量数据，因此，不能通过工业产品产量与单位产品虚拟水含量相乘的方法来测度工业生产的虚拟水空间分布）；其次，分别采用地均水资源和人均水资源两指标用以表征水资源的空间分布；考虑到区域工业发展除了与传统意义上的多年平均径流量密切相关以外，与区域过境水资源也存在较大的关系。但过境水资源的利用毕竟有限，而且大多为不便利用的洪水径流，因此，本研究区域水资源总量的计算方法为：多年平均径流量（即传统的水资源量）+区域过境水资源量的20%。再次，构建工业生产耗水协调性诊断指数（ID），对各地区工业生产布局密度与区域水资源的协调性进行科学诊断；工业生产耗水协调性诊断指数的计算方法如下：

其中：xi表示某区域人均工业耗水量（或地均工业耗水量），x表示全部区域人均工业耗水量（或地均工业耗水量）之和，yi表示某区域人均水资源量（或地均水资源量），y表示全部区域人均水资源量（或地均水资源量）之和；最后，通过区域工业生产耗水协调性诊断指数（ID）大小对湖南虚拟水战略背景下工业生产布局与水资源之间的匹配关系进行诊断。指数大于1，说明单纯从水资源的角度来看，该区域的工业生产密度过大，反之则反。

1.2 数据来源

本文研究所需的水资源数据来源于湖南水资源公报（2012），人口、农畜产品产量、工业总产值等数据来源于湖南统计年鉴（2012），单位农畜产品虚拟水含量数据来源于前期研究成果[21]。

2 虚拟水战略视角下的湖南农业生产空间布局诊断

以湖南省14个地（市、州）为研究对象，考察湖南农业生产布局与水资源的相互关系。

2.1 区域人均主要农畜产品虚拟水指数计算结果

按照上述方法，以近3年（2008-2011年）湖南统计年鉴数据为计算依据，计算出湖南省14个地（市、州）的人均农村人口主要农畜产品虚拟水指数（表1）。根据湖南的区域特点，选择粮食（包括水稻、玉米、小麦、大豆和薯类）、棉花、油料、烤烟、猪肉、牛肉和羊肉11种主要农畜产品。单位农产品虚拟水含量参考笔者的前期研究成果[21]。

表1 湖南各地区人均农村人口主要农畜产品虚拟水量（单位：m3）

从表1可以看出，首先，因人口分布和农牧业发展区域差异所导致的省内人均农村人口主要农畜产品虚拟水量具有较为显著的空间差异。长沙排名第一，人均农村人口主要农畜产品虚拟水达到2013m3，而排在末位的湘西自治州则只有945m3，不及长沙的一半；其次，从空间分布规律来看（图1），湘东北的长沙、湘潭、岳阳和常德的人均农村人口主要农畜产品虚拟水量较高，湘东南的株洲、衡阳、郴州和永州4地区位居其次，而湘西和湘中的其余地区排名靠后。这种分布态势与湖南省降水资源的空间分布不太匹配。

图1 湖南主要农畜产品虚拟水量空间分布

2.2 虚拟水战略背景下湖南区域农业生产适宜度计算

依据1.1所述方法，计算湖南省14个地（市、州）虚拟水战略背景下的农业生产适宜度指数和区域农业生产调整指数（表 2）。

表2 虚拟水战略背景下湖南农业生产适宜度指数计算结果

从表2可以看出，虽然位居同一个省域范围，自然条件差异远没有省区之间那么大，但是，虚拟水战略背景下的区域农业生产适宜度区域差异却不小。位居第一的常德与位居末位的娄底其指数值几乎相差一倍；从指数值的空间分布来看（图2），湘西、湘南为高值区，湘中、湘东为低值区。这种分布态势与传统的区域农业生产适宜性并不完全吻合，那是因为，虚拟水战略背景下的区域农业生产适宜度包含更为丰富的内涵，影响因素比传统的农业生产适宜性因素有一定差异，因此，其评价结果自然不会一致。

图2 虚拟水战略背景下湖南农业适宜度空间分布

2.3 基于虚拟水战略视角的湖南农业生产结构诊断

以人均农村人口主要农畜产品虚拟水量指标表征区域当前农产品生产所贡献的虚拟水资源，以虚拟水战略背景下的区域农业生产适宜度指数表征该区域农业生产应当贡献的虚拟水资源。两指标进行比较（调整指数）就可以对各区域农业生产结构的现状进行诊断，并对未来（虚拟水战略背景下）区域农业生产结构的调整做出判断。

由表2和图3的调整指数可以对湖南省农业生产结构的现状做出如下诊断：首先，从调整指数的分布来看，绝对值小于或等于3的地区只有4个，仅占三分之一。这说明，湖南农业发展的现状同虚拟水战略背景下湖南农业发展的理想模式存在较大的差异，需要合理地进行农业生产结构的调整；其次，依据调整指数的含义，湖南14个地（市、州）有长沙、株洲、湘潭和岳阳4地区相对于全省的平均水平来说其当前的农业生产布局密度已经超出其虚拟水战略背景下应有的布局密度，而湘西自治州、怀化、张家界和永州4地区农业生产布局密度明显不够，需要加大农业生产的力度，其他地区的农业布局现状与虚拟水战略背景下的理想布局密度比较吻合；再次，调整指数为负的地区8个，多于调整指数为正数的地区。这说明，虚拟水战略背景下湖南农业结构调整的主要任务应该是增加农业生产的布局密度。

图3 虚拟水战略背景下湖南农业生产调整指数

3 虚拟水战略视角下的湖南工业布局诊断

以湖南省14个地级区域单元为研究对象，分别从人均指标和地均指标的角度计算湖南省各地区工业生产耗水协调性诊断指数（表3，图4-7）。

表3 湖南工业生产耗水和水资源的空间分布

依据表3的计算结果，可以对湖南工业生产布局的现状作出如下判断：首先，湖南工业发展的水资源消耗存在极为显著的地域分布规律；无论是地均工业生产耗水指标（图5）还是人均工业生产耗水指标（图7）都呈现出东部明显大于西部的特征。东部的长沙、株洲、湘潭、衡阳、岳阳、常德、益阳、郴州、娄底8地区两指标远远高于西部其他地区，其中又以长沙、株洲、湘潭、岳阳、娄底5地区最为典型。形成这种空间分布态势的主要原因无疑应该归咎于湖南东西部地区经济的非均衡发展，以长-株-潭地区为代表的东部“3+5”城市群地区是湖南自然条件、交通区位条件和经济发展基础相对较好的区域，同时也是省政府历年来重点扶持发展的区域，因此，其工业布局密度和工业产值自然要大于其他地区，工业生产耗水自然就会多一些。

图4 湖南地均水资源空间分布

图5 湖南地均工业耗水空间分布

图6 湖南人均水资源空间分布

图7 湖南人均工业耗水空间分布

其次，湖南水资源空间分布亦存在较为明显的空间分布规律；由于考虑了过境水资源，各地区水资源数量指标将会受到多年平均降水量和过境水量两个因素的影响。因此，其空间分布规律与降水资源的空间分布存在一定的差异。总趋势是，湘北各地区的水资源较湘中南各地区要丰富（图4，图6）。但是，人均水资源和地均水资源两种不同指标的测度结果存在一定的差异，以地均指标（图4）表征的水资源空间分布的高值区偏向于湘东北，湘西南为典型的低值区；而以人均指标（图6）表征的水资源空间分布的高值区延伸到包括湘西北的整个湘北地区，湘中地区则称为典型的低值区。这种分布态势一方面是因为湖南湘、资、沅、澧四水发源自西部或者西南部地区，向东、向北注入洞庭湖；另一方面，还与湖南的人口分布有很大关系。第三，从湖南工业生产的耗水协调性诊断指数来看，两诊断指数所反映出来的信息基本一致（图8、图9），只是诊断指数Ⅱ比相应各区域的诊断指数Ⅰ偏大一些，但是，各区域两指数的大小顺序是一致的，说明两指数在解释湖南工业生产耗水协调性方面的作用基本相同。第四，依据图8和9，我们可以看出，除了常德市的协调性指数接近于1（说明其工业布局密度与区域内水资源的可利用量之间具有比较好的吻合性），其他13个地区诊断指数值都严重偏离1，这说明，湖南工业布局密度整体上与湖南各区域水资源之间的匹配关系不是很理想。其中，长沙、湘潭、娄底、株洲、衡阳、郴州6地区为工业布局密度过密，工业水资源消耗相对于其他地区来说已经超出了其可供水资源量的承载能力，已经出现或者最有可能出现水资源的供给不足和季节性缺水现象。其中，又以长沙、湘潭、娄底3地区为甚；张家界、永州、湘西、岳阳、益阳、怀化、邵阳7地区为工业布局过疏地区，工业生产的水资源消耗相对于其可供水资源量来说还比较少，尚可加大工业布局密度，充分利用区域水资源。其中，又以张家界、湘西和永州3地区最为明显。

4 结论

沿袭前期研究思路，以湖南省为研究对象，分别构建虚拟水战略背景下的农业生产布局诊断与调整模型以及工业布局诊断与调整优化模型。采用水资源公报和统计年鉴数据为计算依据，得出以下研究结论：

（1）湖南农业布局现状同虚拟水战略背景下湖南农业布局理想模式存在较大的差异，需要合理进行农业生产布局调整；其中，长沙、株洲、湘潭和岳阳4地区农业布局过密，而湘西自治州、怀化、张家界和永州4地区农业生产布局过疏；

图8 湖南工业生产耗水协调性诊断指数Ⅰ

图9 湖南工业生产耗水协调性诊断指数Ⅱ

（2）整体上来看，虚拟水战略背景下湖南农业结构调整的主要任务是增加农业生产的布局密度；

（3）湖南工业布局整体上与水资源之间的匹配关系不太理想。其中，长沙、湘潭、娄底、株洲、衡阳、郴州6地区为工业布局过密区，已经或者最有可能出现水资源供给不足和季节性缺水现象；张家界、永州、湘西、岳阳、益阳、怀化、邵阳7地区为工业布局过疏区，尚可加大工业布局密度，充分利用区域水资源。

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