河南省水资源利用与经济增长脱钩分析——以水足迹理论为视角

武 晗

(河南财经政法大学 工程管理与房地产学院， 郑州 450001)

水资源是人们生产生活过程中必不可少的资源，也是一种基础性的战略资源。随着经济社会的飞速发展和我国人口数量的大量增长，水资源的合理利用对国家的绿色可持续发展战略来说举足轻重。联合国教科文组织早在2009年就发布了《世界水资源开发报告》，指出到2030年，47%的世界人口将居住在用水高度紧张的地区，预计将有2 400万到7亿人口因为缺水而背井离乡。联合国公布的《2018年世界水资源开发报告》[1]指出，全球受人口、经济发展和消费方式的影响，水资源的需求量以每年1%的速度增长，并且在未来20年，这个速度将大幅度加快。水资源需求的增加以及水污染的现实存在都给我国水资源的供给带来了很大的压力。习近平同志“绿水青山就是金山银山”的科学论断也说明水资源对于中国经济社会的绿色发展具有重大意义。水利部出台了《关于加强水资源用途管制的指导意见》,提出到2020年，我国要建立基本完善的制度高效监管水资源的各种用途，到2030年，全面建成有效的水资源管制制度体系。因此我国要实现国家经济社会的持续健康发展，必须把水资源的保护和利用放在首要位置。

水资源缺乏的压力随着经济社会的发展不断增大，有关水资源利用的研究也成为了近些年来的热点问题。国内外许多学者从不同角度研究了水资源的利用与经济增长之间的关系：姜秋香等[2]构建的水资源失衡经济损失风险模型，采用数据包络分析模型确定水资源失衡导致的经济损失值，然后在EBM基础上添加Tobit模型进一步减少水资源失衡风险；张羽威等[3]采用GIS与空间相关分析方法，从空间尺度对新疆各地市GDP与水资源利用情况进行空间关联性分析；王喜峰等[4]以东北地区为典型，基于投入产出模型的结构分解方法分析国家经济安全、高质量发展与水资源承载力之间的关系；佟金萍等[5]以长江经济带为研究对象运用Moran’sⅠ和空间计量模型分析了用水效率对经济增长的空间效应；潘忠文等[6]定量分析了中国18年来的水资源利用状况，并利用Tapio脱钩评价模型对水资源利用与经济增长协调关系进行了评价。近些年随着“中部崛起”战略的稳步实施，河南省的经济社会情况得到迅速发展，但同时也暴露出了许多现实问题，如环境污染、资源紧缺以及不可持续发展等。本文基于水足迹理论对河南省的水资源利用情况以及与经济增长之间的关系进行分析，研究河南省经济增长与水资源利用之间的关系，期望找到问题的根源，使河南省的经济发展走向可持续发展之路。

一、研究方法与数据来源

(一)水足迹模型及其评价指标

“水足迹”的概念是由Hoekstra[7]在2002年的时候率先提出来的，水足迹的思想是基于William Rees[8]的“生态足迹”思想和1993年Tony Allan[9]提出的“虚拟水”概念相结合而产生的。“虚拟水”，顾名思义不是真正意义上存在的水，而是代表产品和服务中包含的水资源。水资源的概念是：在一定时期内一个国家(地区)内所消耗的的产品和服务的总量中所包含的必不可少的水资源。水足迹是衡量生产生活用水的指标，主要包括两个方面：一是人们在经济社会中生产生活的直接用水量，也就是实际消耗的水资源量，二是在进出口过程中计算的所有贸易产品和服务的虚拟水含量。

截至目前为止，水足迹的计算方法主要包括三种：一是投入产出法，适用于一个部门仅代表唯一产品时，优点是可分别计算直接用水量和间接用水量，缺点是它是一个估算模型，不能准确计算。二是自上而下的计算方法，适用于国家水足迹，优点是适应公共数据，对间接分析比较有效，缺点是不适用于较低级的水足迹。三是自下而上的计算方法，优点是灵活直观，可以选择数据等级，缺点是属于数据密集型分析方法，不适用于国家水足迹。本文采用自下而上的分析方法来计算河南省自2003年至2017年中15年间的水足迹。本文涉及的一些基本的计算公式如下：

TW=WI+WE

WI=Warg+Wind+Wlif+Weco-EW

WE=IW-IWE

TW表示一个国家或地区的水足迹总量，WI表示内部水足迹的总量，WE表示外部水足迹的总量。Warg、Wind、Wlif、Weco、EW则分别表示农业水足迹总量、工业水足迹总量、生活水足迹总量、生态和出口水足迹总量。Qj表示第j种产品的产量或消费总量，WCj表示每单位j中产品或服务中所包含的虚拟水含量。IW代表进口产品和服务总量的虚拟水含量，IWE代表进口之后再出口的产品和服务总量所包含的虚拟水含量。

为了更好地分析水资源利用情况，本文特设以下评价指标体系来衡量研究区域的水资源利用情况。

WP=TW/TP

人均水足迹总量(WP)用来描述区域内人口对水资源的平均占有量,用研究区域水足迹总量(TW)与区域人口总量(TP)来表示。

WS=(TWQ/TWA)×100%

水资源匮乏度(WS)用来解释研究区域中水资源的稀缺程度，用区域的用水总量和区域可利用的水资源总量(TWA)之间的比值来表示。

WSS=(WI/TW)×100%

区域水资源自给率(WSS)用来说明研究区域内水资源的自给自足情况，用内部水足迹的总量(WI)与区域水足迹总量(TW)之间的比值来表示。

WUE=GDP/TW

水资源利用效率(WUE)衡量的是研究区域内的消耗的每单位水资源所带来的经济效益的大小，用研究区域的国民生产总值与区域水足迹总量的比值来表示，单位是元/m3。

(二)脱钩分析模型及其评价

脱钩最早来源于物理学领域，指具有相应关系的两个或多个物理量之间的响应关系不存在。后来经济合作与发展组织(OECD)将其引入到农业政策研究；资源环境学者又将其拓展到环境等领域，分析经济增长与环境压力或资源消耗之间的关系。后来逐渐一步一步发展成为具有资源环境领域特色的脱钩分析理论。脱钩理论[10]认为资源环境的利用和经济发展之间的关系存在着两种关系：一是资源与环境的消耗压力随着经济的增长而增长，这种情况称之为耦合；二是资源与环境的消耗压力随着经济的增长反而减少的情况，称之为脱钩。脱钩也可以分为两种情况来分析[11]：一种是相对脱钩，是指经济增长时，资源与环境的消耗压力以相对较低的比率增长，另一种是绝对脱钩，是指经济增长的同时，资源与环境的消耗压力的增长率反而降低。

关于判断脱钩程度和脱钩状态的方法有很多，其中包括脱钩指数法、脱钩弹性法、变化量综合分析法、IPAT/IGT法以及差分回归系数法[12]。其中前两种测度脱钩程度的方法相对来说较为常用。本文将采用Vehmast的脱钩指数模型为基础，将区域水足迹总量作为水资源环境变量，GDP变化率衡量经济增长的程度。脱钩指数模型如下：

其中：Dn代表水资源消耗的脱钩指数，用来说明水资源的消耗与研究区域经济增长之间的协调性关系。Gn和Gn-1分别表示的是第n期末和第n-1期末的GDP的值，TWn和TWn-1分别指的是第n期末和第n-1期末研究区域内的水足迹总量。脱钩指数(Dn)就等于第n期末经济增长的变化率与第n期末水足迹变化率之间的差值。当(Gn-Gn-1)/Gn-1>0，(TWn-TWn-1)/TWn-1>0且Dn>0。表示水资源的消耗与经济增长之间存在着相对脱钩关系。当(Gn-Gn-1)/Gn-1>0，(TWn-TWn-1)/TWn-1<0且Dn>0。表示水资源的消耗与经济增长之间存在着绝对脱钩关系。相对脱钩关系表明水资源利用与环境增长之间处于初级协调发展状态，绝对脱钩关系表明水资源利用与环境增长之间处于优质协调发展状态。

(三)数据来源与处理

本文研究数据来源为2004—2018年间的《河南省统计年鉴》《河南省环境状况公报》等资料以及河南省统计局、河南省水利厅网站等数据库。本文将河南省作为研究对象，统计2003—2017之间15年间的各项数据。在计算农业产品水足迹的时候将农业产品水足迹分为农作物产品水足迹和农畜产品水足迹。农作物产品水足迹将粮食、油料、棉花、糖料、蔬菜、水果、烟叶、茶叶8种主要农作物纳入核算。农畜产品水足迹将猪肉、牛肉、羊肉、牛奶、禽蛋、禽肉、水产品7种主要农畜产品纳入核算。如表1所示，农作物产品和农畜产品的单位虚拟水含量参照陈俊旭[13]、马静[14]、王新华[15]的研究成果。工业、生活和生态水足迹总量的数据来自河南省水利厅网站公布的河南省水资源公报。进出口总额与河南省地区每万元GDP用水量的乘积就代表进出口虚拟水含量。在计算经济增长率的过程中，为了消除通货膨胀对计算经济增长率的影响，GDP值均以2003年为基期采用GDP平减指数法对名义GDP做换算处理，最后计算出2003—2017年间河南省经济实际增长率数据。

表1 河南省每单位主要农产品虚拟水含量 /m3/kg

二、结果分析

(一)水足迹分析

从图1和表2中能够看出，2003—2017年河南省总体水足迹变化趋势基本一致，仅在2005年到2006年之间呈现出较为明显的下降趋势，其中2003—2005年之间水足迹的总量增长较为明显，2006—2017年之间水足迹总体趋势在增长但是增长速度较为缓慢。河南省总体水足迹由2003年的990.67亿立方米增加到2017年的1 479.05亿立方米，总体增长了488.38亿立方米。在总体水足迹构成方面，农业水足迹所占比重最大，均在90%以上，这与河南省是农业大省的关系较大。工业水足迹有着明显的先上升后下降的趋势，2003—2012年河南省工业水足迹持续上涨，由2003年的39.95亿立方米增长到2012年的60.50亿立方米，2013—2017年期间又经历了持续下降的阶段，下降到2017年的51.00亿立方米，说明河南省整体工业生产环境有所改善。生活水足迹方面，2003—2013年河南省生活用水足迹呈现出波动趋势，2013年之后则表现出明显增长的趋势，说明人民生活条件有了明显改善。生态环境用水方面，总体趋势在增长，特别是2014年之后生态环境用水量更是急剧上升，这与河南省在生态环境治理方面做出的工作密切相关。

图1 2003—2017年河南省总体水足迹动态变化

表2 河南省2003—2017年水足迹构成 /亿m3

表3 2003—2017年河南省水足迹分析指标

表3计算出了2003—2017年河南省水足迹分析指标，其中人均水足迹均值为1280.13m3,人均水足迹变化趋势与总体水足迹变化趋势略有不同，前者呈现出先大幅度上升，再小幅度下降之后稳步上升的总体趋势。河南省水资源匮乏度则表现出较大的波动。2003年水资源匮乏度最低为26.89%，2006年时突破70%，此后水资源匮乏度均在较高的水平内波动，2012年和2013年间达到最大，最大值为89.87%。有两个原因造成了这种情况：一方面与当年的降水量急剧减少密切相关，这两个年份都属于枯水年，降水量都较少，另一方面经济发展过程中需水量不断增加，也加大了水资源的压力。从另一个指标水资源自给率来看，河南省水资源自给率值都在99%以上，最大值为99.68%，最小值为99.20%，变化的范围在0.5%以内。这一指标的变化反映了两方面的问题：一方面是河南省在对外交流和贸易方面要积极扩大规模。通过大规模的对外贸易来得到更多的外部水资源；另一方面是河南省内部水资源总量能够保证经济社会发展的需要。水资源利用效率也表现出每年持续增长的趋势，由2003年的6.93元/立方米不断增长到2017年的30.12元/立方米，每年的增长率都保持在10%左右，意味着经济增长的水资源消耗代价在降低。

(二)水资源利用与经济增长的脱钩分析

从图2能够看出河南省2004—2017年GDP变化率和水足迹变化率的整体趋势都呈现出下降的趋势。2004—2007年河南省GDP增长率基本维持在一个高速增长的阶段，2008年和2009年GDP增长率快速下降，这与2008年全球金融危机的出现相关，2010年之后河南省的经济增长速度放缓，GDP变化率处于平缓降低的阶段，这一阶段与国家经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段的经济政策转型相吻合。水足迹变化率在2004—2006年之间经历了急剧下降的阶段，说明河南省在这一阶段经济发展结构的转型取得了不错的成果，经济在保持高速增长的同时，水资源消耗率却在不断下降，是一个巨大的转型期。2006年之后水足迹变化率呈现出波动下降的趋势。从整体来看，河南省的GDP变化率保持在7.8%～14.4%以内，而水足迹的变化率保持在-1.09%～15.43%以内波动，除去2004年，其他年份河南省的经济增长速度都要高于同期的水资源消耗增长速度。从两变量之间的关系不难看出，河南省水资源消耗与经济增长之间基本处于协调发展的状态。

将河南省2003—2017年经济增长与总体水足迹数据进行脱钩模型计算，得到表4所示的河南省2004—2017年各年脱钩指数数值表。利用Vehmast的脱钩指数模型进行分析，得到河南省2004—2017年的14年间大部分处于相对脱钩状态，相对脱钩状态就是水资源的消耗量与经济增长都在增加，但是经济增长的速度要高于水资源消耗的增长速度，这是一种初级协调的发展状态。另外还有1次未脱钩和2次绝对脱钩状态，2004年时出现1次未脱钩，水资源消耗的增长速度高于经济增长的速度，此时经济的增长以资源的大量消耗为代价，是一种不可持续的较差的发展状态，2006年和2016年时出现了2次绝对脱钩，就是在经济增长的同时，水资源的消耗量却在减少，说明水资源的利用和经济的协调发展之间处于极为理想的状态，是一种优质协调的发展状态。

图2 2003—2017年河南省GDP与水足迹变化关系

表4 河南省水资源利用与经济增长关系评价

三、结论与建议

(一)结论

本文通过对河南省2003—2017年水足迹的计算以及水资源消耗和经济增长的脱钩分析可以得到以下几点结论：一是河南省15年来总体水足迹呈现出稳步低幅度上升的趋势，其中农业水足迹占总体水足迹的90%以上，是总体水足迹的主要构成部分;二是河南省水资源利用效率每年都以快速的增长率稳步上升，处在一个较高的水平上，但是水资源的使用结构确实不够合理，一方面农业水足迹比重过大，另一方面水资源自给率平均每年都在99%以上，整体水资源都用于自身经济社会发展之中，缺少外部水足迹的引入;三是河南省水资源利用和经济增长之间大部分时间处于相对脱钩状态，属于一种初级协调发展的情况。

(二)建议

河南省水资源总量较为匮乏，地区之间水资源分布不均衡，今后要在水资源的合理利用上引起重视。为解决河南省在水资源使用中存在的问题，实现绿色可持续发展，特提出以下建议：

1.强化管理制度。坚持以政策为导向，首先要及时转变原来在经济发展过程中沿袭多年的“先污染，后治理”的用水观念，制定更为严格的水资源管理制度，从源头、使用和处理各个方面都要做好监督工作。水资源的源头不仅对于人民的生产生活产生巨大的影响，甚至与生命安全密切相关。因此要对水源进行严格的监督保护，防止水源污染，对那些污染水源的违法个人或企业应该制定更为严格的法律惩罚措施。用水过程要实行分类对待的原则，对工商企业和普通人民的日常生活用水采用不同的用水价格，按量定价，定量内的用水量收取较低的费率，超出定量的用水可以适当提高价格，以此来强化人民对于节约用水的重视。对于工商企业而言，要制定高于市民生活用水的水价，鼓励各企业进行节水技术革新，采用更为节水的技术类型，实现节约水资源的目的。污水处理环节要建立健全审核机制，对于取水许可证和污水交易许可证的发放要进行严格控制，保证整个社会经济的发展处在水资源利用效率最高的状态。要严格守住底线原则，全面推进生态文明建设。

2.优化产业结构。本文通过对河南省15年来水足迹的计算发现，河南省的水足迹结构存在严重的不合理的地方，因此要积极通过产业结构的优化来提高水资源的利用效率。首先，农业水足迹在总体水足迹中所占比重过高，每年都高达90%以上，应积极推动水资源利用向第二产业和第三产业的转移。在农业用水方面：积极发展节水型农业灌溉技术，大力发展生态农业，支持农业耕地规模化生产、集约化经营，从而大量降低水资源在农业生产经营上的消耗量。其次，在工业生产方面，降低化工、冶金、火电等高耗水行业的数量并及时推行技术改革，提升科技成果在技术改革上的转化效率。在工业污水的处理中严格坚持“谁污染谁治理”的原则，并提高污水排放税收额度，鼓励企业发展污水处理技术，在节水防污等先进工艺、设备和技术上加强投入。最后，推动产业结构的优化升级，逐步缩小第一产业和第二产业的比重，大力发展第三产业，加快低耗能产业的发展。

3.促进对外交流。从结论中看出河南省的外部水足迹所占比重极小，应积极扩大对外交流的规模。首先要优化河南省进出口商品的类别，河南省的农业水足迹所占比例过高，故应在农产品进口方面扩大规模，减少农产品对于河南省水资源的消耗量，引进丰富的外部水足迹。同时要积极引导人民在膳食结构上的转变，提高对蔬菜水果等产品的摄入量，这类产品的虚拟水含量相对较低，对于农业水足迹的降低起着积极作用，能够有效缓解河南省的水资源消耗压力。