最终需求拉动下区域产业用水驱动因素分解

张玲玲　李晓惠　王宗志

摘要 要实现最严格水资源管理制度中用水总量控制的目标，需要正确判断相关因素对用水量变化的影响强度和作用机理。影响产业用水量变化的因素涉及从生产层面到消费层面，从结构因素到效率因素。本文从最终需求的视角，同时考虑生产和消费的影响因素，运用投入产出结构分解法，考察了1997-2010年五个时段相关因素的变化对产业用水变化的总贡献和部门贡献。研究结果表明，国内最终需求成长效应和出口成长效应是拉动江苏省产业用水增加的主要原因，产业技术效应和用水强度效应是江苏省产业用水减少的主要因素；第一产业中国内最终需求成长效应是关键拉动效应，国内最终需求结构效应是抑制效应；第二产业中出口成长效应是关键的拉动效应，用水强度效应是关键抑制效应；第三产业中国内最终需求成长效应是关键拉动效应，用水强度效应是关键抑制效应；六大分解因素对各个部门呈现不同的驱动强度。研究结果为不同产业制定相应水管理政策提供决策参考。

关键词 最终需求；可比价投入产出；产业用水；结构分解

中图分类号 TV213.4；F424.1

文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2015）09-0124-07 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.016

随着经济的快速发展，水资源需求不断增加，近年来严峻的水危机和水问题，对中国经济社会的可持续发展产生了抑制作用。2011年中央1号文件“加快水利改革发展的决定”提出了用水总量控制、用水效率控制等制度。在用水总量控制下，如何使有限的水产生更大的效益，需要把解决问题的视角从供给侧转向用水侧。影响用水的因素涉及从生产到消费，从结构到技术等诸多因素。

因素分解法将某一系统（经济系统，资源系统等）中某一个因变量的变化分解多个自变量变化之和，这些自变量各自独立但又与因变量相关联。测度每个自变量的驱动贡献率，常见的因素分解模型主要有两种：指数分解模型（IDA）和结构分解模型（SDA）[1]。目前关于用水变动的研究大多是运用IDA基于生产层面探讨用水强度、产业结构、部门能耗强度等因素对用水的影响[2-3]，而少有基于投入产出（Inputoutput，IO）和SDA从消费层面——最终需求层面研究产业用水变动的影响因素。实际上，消费在一定程度上影响生产，对用水变动的驱动研究不能仅集中于生产层面，而应从拉动经济发展的生产和消费层面全面地剖析区域产业用水的影响因素及其作用机理[4]。

江苏省是我国东部发达的省份之一，经济的快速发展和人口的增加加剧了水资源短缺，“最严格水资源管理制度”提出了2015、2020和2030年总用水量控制目标分别为508、524.15和527.68亿m3。在既定水资源约束下，为了保障经济发展不受影响，本文在最终需求的视角下基于编制的1997-2010年江苏省考虑用水水平的可比价投入产出序列表，构建产业用水变动驱动因素分析的投入产出结构分解模型，从生产和消费两个层面找出驱动产业用水变动的要素，为不同产业部门提高用水效率和效益制定相应的产业政策提供依据。

1 模型方法

1.1 产业用水变动一般分解模型构建

针对现有的SDA模型无法分解彻底导致存在残差项的问题[5-6]，本文提出IO结构因素分解模型，将各个产业部门用水量变化的影响因素分为：技术变化（产业部门生产技术和节水技术）和最终需求变化。假设W表示国民经济部门用水总量，（I-A）-1表示投入产出逆矩阵（简称L），Y表示最终使用，M表示进口，Q表示直接用水系数（即用水定额），则有：

上述式子中，QΔL（Y-M）称为产业技术效应（由产业部门生产技术驱动），即在不考虑Q和（Y-M）变化量的情况下，基期与目标期之间由于经济部门生产技术的变化导致里昂惕夫逆矩阵调整，从而引发国民经济用水总量变化的驱动效应；ΔQL（Y-M）称为用水强度效应（由节水技术驱动），即在不考虑L和（Y-M）变化量的情况下，从0期到t期部门直接取水系数的变化对国民经济部门用水总量变化的驱动效应；QLΔ（Y-M）称为最终需求效应（由最终需求驱动），即假设Q和L一定，从0期到t期部门最终需求的变化对国民经济部门用水总量变化的驱动效应。由此可见，产业用水结构的变化是由三大效应综合作用所引起的，包括产业部门生产技术的调整，节水技术的调整和最终需求的变化。理论上，可以选择上述任一种分解模型进行计算和分析，但在实际研究时发现六种分解模型的结果存在一定的差距，为此对该分解模型进行改进，引入路径基础法（PBM）[7]，假设时间路径参数θ都相等，在没有其他影响变量的情况下，则可写成如下分解式：

1.2 最终需求拉动下的六因素分解模型构建

为度量最终需求对产业用水变动的拉动作用，本文将最终需求Y进一步分解，考察国内最终需求和出口等因素对产业用水的影响程度：

Y=Yd+Ex（12）

其中，Yd表示国内最终需求矩阵（包括消费、投资、存货增加），Ex为出口量，将最终需求分解为两部分——国内最终需求和出口：

最终需求效应分为国内最终需求和出口效应两部分：其中国内最终需求效应又可分为国内最终需求成长效应（反映国内最终需求增长量对用水量增加的影响）和国内最终需求结构效应（反映国内最终需求中行业的结构比例变化对用水量增加的影响）；出口效应又分为出口成长效应（反映出口增长量对用水量增加的影响）和出口结构效应（反映出口中行业的结构比例变化对用水量增加的影响）。对于分行业的分解值计算，按上述四细分项各占对应行业最终需求效应的百分比进行核算。据此，构建出最终需求拉动下的产业用水变动的六因素分解模型：反映产业生产技术的产业技术效应、反映节水技术程度的用水强度效应、反映国内最终需求增长程度的国内最终需求成长效应、反映国内最终需求结构比例的国内最终需求效应、反映出口增长程度的出口成长效应、反映出口结构比例的出口结构效应。

2 数据来源

以1997-2010年（包括1997、2002、2007年投入产出表和2000、2005、2010年投入产出延长表）6个时间节点的江苏省价值型投入产出表、1997-2011年《江苏省水资源公报》、《江苏统计年鉴》、《中国统计年鉴》和《中国价格统计年鉴》为数据基础。以2005年为价格基准年，编制考虑用水水平的江苏省可比价投入产出扩展型序列表[10]，考虑到各个时间节点投入产出部门统计口径的不一致和用水数据的统计口径，参考《国民经济行业分类》，将江苏省国民经济行业部门归纳为21个部门：农业1、煤炭采选业2、石油天然气3、其他采掘业4、食品工业5、纺织工业6、森林工业7、造纸工业8、化学工业9、建材工业10、冶金工业11、机械设备工业12、电子仪器13、其他制造业14、电力工业15、水的生产和供应业16、建筑业17、运输邮电业18、住宿餐饮业19、批发和零售业20、其他服务业21。

选取1997-2000年、2000-2002年、2002-2005年、2005-2007年和2007-2010年的五个时段来分解江苏省产业用水量变化值。用水量单位为108 m3，价值型单位为104元，单位产出所直接消耗的用水量以108 m3/104元产值表示。

3 计算结果分析

3.1 产业总用水变化驱动因素分析

以产业总用水变化为分解对象，因不考虑最终需求的内部结构，此时国内最终需求结构效应和出口结构效应都为零。根据其余四大效应的计算方法，得到1997-2010年五个时间段的产业技术效应、用水强度效应和国内最终需求成长效应和出口成长效应的数值，计算结果见图1。

从1997-2000年，江苏省产业用水量共增加了82.59×108 m3，其中，用水强度效应起抑制作用，产业技术效应、国内最终需求成长效应和出口成长效应起拉动作用。用水强度效应的抑制作用使产业用水量减少26.39×108 m3，产业技术效应的拉动作用使产业用水量增加15.78×108 m3，最终需求的拉动效应最明显，使产业用水量增加93.20×108 m3，其中国内最终需求成长效应和出口成长效应的拉动作用分别为54.26×108 m3和38.94×108 m3。

从2000-2002年，江苏省产业用水量共增加了36.09×108 m3，其中，用水强度效应、产业技术效应和出口成长效应起抑制作用，国内最终需求成长效应起拉动作用。用水强度效应的抑制作用使产业用水量减少52.60×108 m3，产业技术效应的抑制作用使产业用水量减少29.15×108 m3，最终需求效应的拉动作用使产业用水量增加117.84×108 m3，其中包括由国内最终需求成长效应导致产业用水量增加274.66×108 m3，出口成长效应导致产业用水减少156.82×108 m3。

从2002-2005年，江苏省产业用水量增加了36.03×108 m3，其中，用水强度效应和产业技术效应起抑制作用，使产业用水量分别减少165.63×108 m3和24.73×108 m3；最终需求效应起拉动作用，使用水量增加226.39×108 m3，其中国内最终需求成长效应和出口成长效应分别使产业用水量增加97.98×108 m3和128.41×108 m3。

从2005-2007年，江苏省产业用水量增加了25.86×108 m3，其中，用水强度效应和产业技术效应起抑制作用，使产业用水量分别减少149.98×108 m3和2.35×108 m3，最终需求效应起拉动作用，拉动产业用水量增加178.19×108 m3，其中国内最终需求成长效应和出口成长效应使产业用水分别增加54.23×108 m3和123.96×108 m3。

从2007-2010年，江苏省产业用水量增加了5.13×108 m3，其中，用水强度和产业技术效应起抑制作用，使产业用水量分别减少210.31×108 m3和31.49×108 m3，最终需求效应起拉动作用，拉动产业用水量增加246.93×108 m3，其中国内最终需求成长效应和出口成长效应分别拉动产业用水增加156.13×108 m3和90.80×108 m3。

分解模型计算结果表明，国内最终需求成长效应和出口成长效应是拉动江苏省产业用水增加的主要原因。其中国内最终需求成长效应的贡献率呈波浪趋势，2000-2002年和2007-2010年两个时间段的国内需求成长拉动效应明显，与该段时间江苏省强调以拉动内需为导向的经济政策相关；出口成长效应的拉动作用整体呈上升趋势。产业技术效应和用水强度效应是遏制江苏省产业用水增加的主要因素。由于生产技术的日趋完善，产业结构的日趋合理，产业技术效应对产业用水变动的抑制作用越来越不明显，节水空间有限；相反用水强度效应对抑制用水量增加起核心作用，是目前江苏省节水的关键因素，在1997-2010年间的5个时间段里，随着节水技术的不断提升，用水强度效应的节水作用越发突出。

3.2 三产用水变化驱动因素分析

为深入分析江苏省产业用水结构变动的内在驱动机制，将国民经济整体细分为三大产业，进一步剖析影响三大产业用水量变化的六大驱动效应所起的作用。

1997-2010年，第一产业用水量增量整体下降，增量由1997-2000年的66.22×108 m3下降为2007-2010年的36.10×108 m3，见图2。拉动第一产业用水量增加的驱动因素包括：国内最终需求成长效应、出口成长效应；抑制第一产业用水增加的驱动因素包括：国内最终需求结构效应、出口结构效应、产业技术效应、用水强度效应。1997-2000年贡献率最大的是国内最终需求成长效应（96.6%），2000-2002年贡献率最大的是国内最终需求结构效应（116.1%），2002-2005年贡献率最大的是国内最终需求结构效应（-102.2%），2005-2007年贡献率最大的是国内最终需求成长效应（309.8%），2007-2010年贡献率最大的是国内最终需求结构效应（106.3%）。最终需求效应始终是影响第一产业用水量变化的关键因素，但其影响的驱动力降低，这也是第一产业用水量增量下降的原因之一。产业技术效应的驱动力呈下降趋势，水的抑制作用日趋减弱。由于农业受天气降水影响，用水强度效应对第一产业用水的抑制作用具有波动。

1997-2010年，第二产业用水量增量整体下降，增量由1997-2000年的100.97×108 m3下降为2007-2010年的-33.40×108 m3，见图3。拉动第二产业用水量增加的

主要影响因素包括：出口成长效应、国内最终需求成长效应、出口结构效应；抑制第二产业用水量增加的主要影响因素包括：用水强度效应、产业技术效应、国内最终需求结构效应。1997-2000年贡献率最大的是用水强度效应（-26.13%），2000-2002年贡献率最大的是国内最终需求结构效应（60.92%），2002-2005年贡献率最大的是出口成长效应（87.36%），2005-2007年贡献率最大的是用水强度效应（-64.62%），2007-2010年贡献率最大的是用水强度效应（122.92%）。最终需求效应是导致第二产业用水量增加的主要原因，贡献率达54.1%，特别是国内最终需求结构效应和出口成长效应，对用水的拉动明显。用水强度效应对水抑制的贡献率达40.9%，自2005年以来发挥的抑制作用越发明显，说明节水技术在工业生产中已被大量采用，且对工业用水减少起重要作用。

1997-2010年，第三产业用水量增量整体上升，由1997-2000年的0.70×108 m3上升到2007-2010年的2.43×108 m3。拉动第三产业用水量增加的因素包括：国内最终需求成长和结构效应、出口成长效应、产业技术效应。抑制第三产业用水量增加的因素包括：用水强度效应、出口结构效应。1997-2000年贡献率最大的是用水强度效应（-4.39%），2000-2002年贡献率最大的是用水强度效应（3.64%），2002-2005年贡献率最大的是用水强度效应（-9.12%），2005-2007年贡献率最大的是国内最终需求结构效应（8.87%），2007-2010年贡献率最大的是国内最终需求成长效应（6.41%）。最终需求效应和用水强度效应是影响第三产业用水量增量的主要原因，贡献率分别达52.7%和37.2%，见图4。

总之，第一产业中由国内和出口四大效应所构成的最终需求的影响在稳步降低，表明第一产业增加值变化不大，且其占GDP比例逐年减少。第二产业中最终需求效应对用水拉动有稳步增大的趋势，这说明第二产业增加值逐年增加；用水强度效应对用水的抑制作用稳步增大则是由节水技术的应用所带来的；产业技术效应对用水的抑制作用渐趋稳定，这表明随着生产技术的不断改进，产业结构渐趋合理。第三产业中最终需求效应整体呈现上升趋势，可以发现1997-2000年该效应驱动小，表明其增加值较小，但随着第三产业增加值不断增大，该效应拉动用水明显。第一、三产业用水强度效应和产业技术效应对水的

驱动在五个时段的变化呈现一定波动性。

3.3 国民经济各部门用水变动驱动因素分析

以21个国民经济部门用水量变化为研究对象，寻求六大驱动效应对各国民经济部门用水变化所起的作用。因素分解结果见表1。

对绝大多数行业而言，产业技术效应会对其部门用水量的增加起到一定的抑制作用，但对于电力工业、煤炭采选业、建筑业等部门的驱动力却是拉动作用，表明这些行业的生产技术水平有待进一步提高；用水强度效应是最主要的用水抑制驱动力，但其中的水的生产与供应业、其他采掘业和批发零售业的节水技术有待进一步提高；最终需求效应是经济部门用水量增加的主导因素，除对水的生产和供应业、煤炭采选业、其他采选业的拉动作用不够明显外，对于其他18个部门拉动作用不容忽视，且最终需求对用水量的作用远远超过上述两大抑制效应，应针对最终需求效应最为明显的经济部门进行针对性分析。

为了更直观的说明计算结果，引入模糊C均值聚类法[11]，采用定量分析与定性分析相结合的方法，将21个国民经济部门的六大因素分解效应进行定性聚类，分为强驱动、中驱动和弱驱动，聚类结果见表2。

产业技术效应、国内最终需求成长效应、国内最终需求结构效应的部门聚类结果相一致，农业部门都是唯一的强驱动部门，表明农业生产技术的改变对农业用水量的减少起关键作用，而国内最终需求成长和结构的调整对农业用水量的增加也起关键作用。电力工业都是唯一的弱驱动部门，说明电力生产技术的改变对电力部门用水量的减少作用不大，而国内最终需求成长和结构的调整对电力部门用水量增加的影响有限；除此之外的部门都为中驱动，产业技术的改变，国内最终需求成长和结构的调整对该19个部门具有一定的抑制或拉动作用。

用水强度效应的驱动强度也分为三类，强驱动的部门有5个：纺织工业、机械设备工业、冶金工业、农业和电力工业，节水技术的提高和用水定额的下降会对这些部门用水量的减少起到关键性的调节作用；中驱动的部门有：化学工业、建筑业、石油天然气、电子仪器、其他服务业，节水技术的提高和用水定额的下降对这些部门用水量的减少有一定的调节作用；其余的11个部门用水强度效应的驱动力较弱，节水技术的提高和用水定额的下降对这些部门用水量的影响有限。

在出口成长效应中，建材工业、机械设备工业、电子仪器是强驱动部门，出口成长的变化对该三个行业用水量增加起到了关键的拉动作用，是导致行业用水量增加的最主要原因；纺织工业、冶金工业是中驱动部门，出口成长效应是部门用水量增加主要的拉动效应；其他行业为弱驱动部门，出口成长效应对部门用水起到一定的拉动作用。

在出口结构效应中，纺织工业、化学工业、建材工业、冶金工业、电子仪器是强驱动部门，出口结构的变化是导致其用水量变化的主要原因；机械设备工业是弱驱动部门，表明出口结构的变动对该行业用水量变动的影响幅度较小；其余15个部门都为中驱动部门，出口结构的变动对用水量变化起到一定的影响作用。

4 结 论

本文将江苏省产业用水的变动分解为六大影响因素，从“产业整体—三大产业—各国民经济部门”三个层次剖析六大影响因素的贡献，并应用模糊聚类的方法，将各国民经济部门的影响因素进行分异分析。结果表明：国内最终需求成长效应和出口成长效应是拉动江苏省产业用水增加的主要原因，产业技术效应和用水强度效应是拉动江苏省产业用水减少的主要因素；第一产业中国内最终需求成长效应是关键拉动效应，国内最终需求结构效应是抑制效应；

第二产业中出口成长效应是关键的拉动效应，用水强度效应是关键的抑制效应；第三产业中国内最终需求成长效应起关键的拉动效应，用水强度效应是关键的抑制效应；六大分解因素中各个部门呈现不同的驱动强度，该结果为从生产层面和消费层面调整、制定针对各个部门行业的产业发展政策和水管理政策具有一定的参考价值。

（编辑：刘照胜）

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