基于投入产出法的浙江省虚拟水消费与贸易研究

□ 董雪旺 智瑞芝 贾婷炜

|引言

一个国家或区域的水资源禀赋条件、特性及其可持续发展能力直接影响和制约着相关主体对象的可持续发展潜力[1]。虚拟水概念由Tony Allan 教授1993 年提出，是指以“虚拟”的方式存在于产品中的水，是产品生产过程中所耗费的水资源量。“虚拟水”理论的提出为如何处理水资源问题提供了新的角度，按照虚拟水战略，缺水区域可通过进口水资源富集型区域的产品来实现虚拟水的转移，以此缓解水资源压力。因此，分析区域虚拟水消费及贸易特征，为区域水安全提供保障的研究迅速引起了学界和业界的普遍重视。我国是一个水资源短缺国，人均水资源拥有量仅为世界平均水平的1/4 左右。浙江省水资源总量丰厚，但同时也存在人均占有量低、时空分布不均等制约因素。随着经济快速发展，水资源安全正在变成制约浙江省社会经济发展的因素，“量水而行、因水制宜”已迫在眉睫。2019 年，浙江省出台了《浙江省水域保护办法》，为水生态空间管理提供了法律依据；2020 年《浙江省水资源条例》通过并公布，于2021年开始正式实施。近年来，浙江省各地也积极探索符合当地经济发展特点的水资源保护制度，提升优化节水技术水平。本研究旨在通过揭示浙江省虚拟水强度特征及变化趋势，为促进产业结构调整优化及区域水安全提供一些思路。

|浙江省虚拟水消费及贸易的测算

（一）测算方法

虚拟水的概念由程国栋[2]（2003）引进我国后，引起了众多学者关注。常用的虚拟水含量估算方法大致有两种：一是水足迹法，使用水足迹法能够估算出农产品中的虚拟水含量，但该方法对于非农产品来说并不适用；二是投入产出法，利用投入产出表来计算某产业的完全用水量。

（二）数据来源

本文所用投入产出表来自浙江省统计局出版的2007、2012、2017年《浙江省投入产出表》，2010、2015 年《浙江省投入产出延长表》。将投入产出表中的42 部门按国家统计局三次产业划分方法进行分类合并。本文所使用的第一产业和第二产业的用水量数据来自于历年《浙江省水资源公报》中的用水量数据；第三产业用水量数据由历年《浙江省统计年鉴》中的城镇总用水量减去相应年份的城市居民生活用水量得到。

（三）测算步骤

结合目前已有研究，基于投入产出法的虚拟水消费及贸易的测算步骤如下：

1.计算直接消耗系数矩阵和里昂惕夫逆矩阵。直接消耗系数aij的意义为部门j 为增加单位产出所直接消耗的第i 部门的投入数量，直接消耗系数矩阵的计算公式如下：

里昂惕夫逆矩阵的计算公式为：

aij表示部门j 每增加1 单位的最终需求而引发的部门i 的国内总产出的变动。是国内生产比重对角矩阵，由投入产出表各行的总产出与该行的总产出与进口量之和相除获得。

2.计算虚拟水强度矩阵。虚拟水强度表现该部门单位最终需求所需要的耗水量，总的虚拟水强度包括了直接虚拟水强度和间接虚拟水强度两个部分。

（1）直接虚拟水强度即直接用水系数Wj，表示部门j 增加单位产出所需要部门i 直接投入的水资源量，其计算公式如下：

Wj为第j 部门的水资源用量。

（2）总的虚拟水强度即虚拟水含量δj可通过里昂惕夫逆矩阵和直接虚拟水强度计算，δj表示为满足j 部门最终需求每增加1 单位所需要投入的所有间接和直接水资源量的总和，其矩阵形式如下：

（3）间接虚拟水强度即间接虚拟水系数Pj 表示为满足单位最终需求部门j 的直接用水外引起的其他产业部门用水，用总虚拟水强度与直接虚拟水强度之差算得：

3.计算内部水足迹tj。内部水足迹表示国内生产的用于部门j 最终需求产品所需要的水资源量，其中tj表示内部水足迹，fj表示为国内消费的最终需求量：

4.计算虚拟水进口量（即外部水足迹）。外部水足迹表示用于部门j 进口产品的最终需求所需要的水资源量。Sj表示假设进口产品在进口国生产所需要的水资源量，mj表示进口产品的国内需求，计算公式如下：

5.计算总水足迹。

6.计算虚拟水出口uj及虚拟水净进口量NI。虚拟水出口uj即部门j 出口产品最终需求所需要的水资源量，其中ej表示出口的最终需求；虚拟水净进口量NI 为虚拟水进口与虚拟水出口的差值，公式如下：

|浙江省虚拟水消费及贸易的结构变动特征分析

（一）虚拟水强度整体呈下降趋势，且呈现出“一二三”产业依次递减特征

虚拟水强度即产品中的虚拟水含量，表示某产业部门所生产的产品在产品的完整生命周期中，最终需要每增加1 单位所需要消耗的直接和间接用水量之和。虚拟水强度在计算过程中同时考虑了产值，使得产业间可比性更强，计算结果见表1。

表1 2007-2017 年浙江省三大产业的虚拟水强度（单位：m3/万元）

表1 可见，2007 年到2017 年的十年间，浙江省虚拟水强度整体随时间推移呈现出明显的下降趋势。2017 年与2007 年相比，第一、二、三产业的虚拟水强度分别下降了约64.7%、70.8%和93.5%，其中第三产业的降落幅度最大。时间跨度来看，2007 年至2017 年，三个产业部门的虚拟水强度随时间的变化趋势均为不断下降。其中2007 年至2010年三个产业的虚拟水强度变化最明显。

十年间持续降低的虚拟水强度，其主要原因和政府大力推行建设节水型社会，以及节水农业等措施的推行密不可分。2000 年以来，为进一步保障水资源安全，浙江省出台了多项节水政策和管理办法，例如《浙江省节约用水办法》《浙江省水资源费征收管理办法》等，2014 年，成立了“五水共治”技术服务团，以此来处理因污染问题形成的水质性缺水问题，全面推进治水行动。推行的相关措施在技术上使稀缺水资源使用效率不断提升，同时还使得各产业部门之间的水资源配置效率得到提高。

结合表1，三个产业部门的虚拟水消费强度在2007 年至2017 年间，第一产业要远远超过第二、第三产业。农业生产是众所周知的高耗水产业，与二、三产业相比，第一产业的虚拟水强度较大是由其绝对的直接用水系数较大导致的。而第二产业与第三产业的虚拟水强度则主要取决于间接用水系数，不难看出第二产业消耗虚拟水以间接消耗为主。整体来看，三次产业的虚拟水强度均呈现不断下降趋势。第一产业的虚拟水强度显示出了稳步降低趋势；第二、第三产业的虚拟水强度亦在2010 年实现大幅度下降后，开始维系在小幅度平稳下降中；其中2007年至2010 年第三产业的虚拟水强度由2768.0m3/万元减少至318.5m3/万元，下降了88.5%，下降幅度尤为明显。

（二）总水足迹呈波动上升趋势，外部水足迹贡献缓慢变大

水足迹是研究虚拟水消费的重要指标之一，它是指在一个既定的时期内，已知人口所消耗的全部产品和服务而耗费的水资源总量。用水足迹来衡量人类对于某一区域内水资源与水环境造成的各种影响，主要是通过应用识别水资源消耗量和污染情况受到居民生产活动和消费的影响。因此，水足迹将人类的消费和生产生活和其对水资源的影响相关联，提出了一个全新的视角来考察水资源的可持续利用情况。

表2 是浙江省2007-2017 年水足迹的测算结果。表2 可见，2007年至2017 年浙江省总的水足迹呈现波动上升态势。总水足迹从2007年 的192.7 亿m3下降到2010 年的175.7 亿m3；之后经历了波动反复，于2017 年上升至234.2 亿m3。相较于2007 年，2017 年浙江省总水足迹上升了21.5%。按产业划分来看，2007 年到2010 年间，第一产业水足迹大幅下降后维持大致稳定趋势，2017 年与2007 年相比，第一产业的水足迹明显减少。而第二产业的水足迹在十年间则基本呈上升趋势，2017年总水足迹构成中，第二产业的贡献远超第一产业和第三产业之和。

表2 2007-2017 年浙江省各产业部门的水足迹（单位：亿m3）

图1 是浙江省2007-2017 年三次产业的外部水足迹占其总水足迹的构成情况。图1 可见，2007 年至2017 年的十年间年浙江省外部水足迹缓慢上升，说明虚拟水战略在浙江省缓解水资源问题中的作用逐渐显现。分产业看，第一产业外部水足迹占第一产业水足迹维持在30%以下，说明浙江省主要依赖于本地的农业生产，以满足本省粮食的生产消费以及农业发展，但对外部水足迹也存在一定的依赖性。第二、第三产业，尤其是第二产业对外部水足迹的依赖性较强，第二产业的外部水足迹占比在2017 年甚至超过了80%，可见其对省外能源及原材料等要素的依赖性较强。

图1 2007-2017 年浙江省外部水足迹占总水足迹的构成

（三）虚拟水贸易净输入特征明显，且进口量呈上涨趋势

表3 为浙江省2007-2017 年虚拟水贸易情况统计。表3 可见，除2007 年虚拟水贸易表现为净出口之外，2010 年、2012 年、2015 年 和2017 年均表现为净输入特征，这与田贵良等[3]（2019）对浙江虚拟水贸易特征的表述一致。其中，第一产业以虚拟水净进口为主，但进口量一直在小范围内波动；第二产业十年来以净进口为主，且总体呈明显的上升趋势。2017 年第二产业的虚拟水净进口为71.3 亿m3，占同年虚拟水输入总量的72%，相比2010 年的23 亿m3上涨了约68%。可见，第二产业是目前浙江省虚拟水净输入的主要承担者和消费者，浙江工业经济发达，在国内贸易中输出劳动密集型产品，而输入水资源密集型产品，因此浙江容易创造更高的经济价值[4]。

表3 2007-2017 年浙江省虚拟水贸易净进口量（单位：亿 m3）

四、促进浙江省水资源结构优化的措施

本文测算了浙江省近十年来的虚拟水强度、水足迹和虚拟水贸易量。从虚拟水的角度，优化水资源结构，促进水资源安全，在制定和实施节水措施时，要考虑国民经济各部门的投入产出关系。不仅要调控虚拟水最终流入部门的虚拟水使用量和使用率，更要提高虚拟水流出部门的水资源使用效率；要重视产业间的相关性，应当从完整产业链的周期考虑节约用水措施。具体而言，应该从以下两大方面着手：

首先，以农业为主的第一产业的耗水以直接耗水为主，相比于其他产业，用水效率低下，可通过增强农业节水技术的开发推广力度，提高农业中的水资源利用率；同时，利用国内农产品市场实施虚拟水进口战略，提高农产品的外购量，增加虚拟水流入量，对于降低农业虚拟水强度十分有效[5]。其次，第二产业虚拟水对浙江省水资源优化影响较大，如果想要使工业产品虚拟水贸易量向某一方向变动，可考虑通过改变技术或产品生产过程以及调整工业产品贸易结构的方式获得[6]。因此，浙江省应继续提高工业产品的技术研发投入，提高其科技转化效率，优化产品生产过程，大力发展高附加值产品，延长产业链；同时制定相关支持政策，引导鼓励企业向虚拟水消耗较少附加值较高的行业发展；以产业结构优化促贸易结构提升，从而实现区域水资源的合理配置及水环境的安全。