李瑋，劉家宏，賈仰文，王喜峰

（1.中國水利水電科學(xué)研究院水資源研究所，北京100038；

2.中國社會科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟與技術(shù)經(jīng)濟研究所，北京100732）

社會水循環(huán)演變的經(jīng)濟驅(qū)動因素歸因分析

李瑋1，劉家宏1，賈仰文1，王喜峰2

（1.中國水利水電科學(xué)研究院水資源研究所，北京100038；

2.中國社會科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟與技術(shù)經(jīng)濟研究所，北京100732）

本文利用水資源投入產(chǎn)出模型分析社會水循環(huán)演變的經(jīng)濟驅(qū)動因素。在水資源投入產(chǎn)出模型中，利用2008年經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)進(jìn)行了分行業(yè)用水量的推算，并開發(fā)出23個部門的水資源投入產(chǎn)出模型；改進(jìn)了國內(nèi)學(xué)者普遍使用的模型中，中間投入沒有考慮進(jìn)口產(chǎn)品對水資源投入影響的問題，另外在分析中考慮了經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變對社會水資源通量演變的影響。最后得出，1992—2005年，節(jié)水型技術(shù)進(jìn)步對社會水循環(huán)通量的增加貢獻(xiàn)是1 037.39%，最終需求對社會水循環(huán)通量的貢獻(xiàn)是-1 122.31%，中間投入技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)為-126.86%，需求結(jié)構(gòu)變化貢獻(xiàn)為190.97%，行業(yè)結(jié)構(gòu)需求變化為120.81%。即在沒有技術(shù)進(jìn)步的情況下，最終需求的增加會使現(xiàn)在的社會水循環(huán)通量增加10倍以上。在1992的最終需求下，現(xiàn)有的節(jié)水技術(shù)進(jìn)步使得社會水循環(huán)通量減少90%。

社會水循環(huán)；演變；歸因分析；經(jīng)濟驅(qū)動因素

1 研究背景

水資源對人類經(jīng)濟社會發(fā)展有著重要的影響。服務(wù)于經(jīng)濟社會的水資源循環(huán)往復(fù)形成社會水循環(huán)，社會水循環(huán)與自然水循環(huán)一起成為水循環(huán)的重要組成部分。根據(jù)二元水循環(huán)理論［1］，自然水循環(huán)的驅(qū)動力為太陽輻射和地球引力等，其完整路徑是降水-產(chǎn)流-蒸發(fā)-排泄；社會水循環(huán)的驅(qū)動力被合稱為“社會勢”，有研究［2］進(jìn)一步將其分解為政治勢、經(jīng)濟勢和政策勢等，其循環(huán)路徑為供水-用水-排水。經(jīng)濟系統(tǒng)是社會水循環(huán)非常重要的驅(qū)動因素。根據(jù)《2013年水資源公報》，我國用水總量達(dá)6 183.4億m3，占當(dāng)年水資源總量的22.1%，其中，農(nóng)業(yè)用水占總用水量的63.4%，工業(yè)用水占22.8%，生活用水占12.1%。幾乎所有的社會水循環(huán)通量都可以看作是由經(jīng)濟系統(tǒng)驅(qū)動。城鎮(zhèn)生活用水中包含建筑業(yè)用水和服務(wù)業(yè)用水，與社會經(jīng)濟直接相關(guān)，城鎮(zhèn)日常生活用水也可看作是居民對水資源（產(chǎn)品）的消費；農(nóng)村居民生活用水包括家禽牲畜用水和居民日常生活用水，同樣是對水資源的消費。生態(tài)環(huán)境用水中，人為措施用于城鎮(zhèn)環(huán)境用水的也可以看作是經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)在驅(qū)動的結(jié)果，是一種消費行為。2013年的GDP總量是1997年GDP總量的4倍多，而總用水量只增加了617億m3，17年間增長了12%，平均每年增長不足1%。而同時期，與水資源屬性相似的中國能源消費總量增長了3倍以上。近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展方式不斷優(yōu)化，技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、消費方式和發(fā)展戰(zhàn)略都發(fā)生著深刻變化，用水量增長的背后經(jīng)濟系統(tǒng)的各個因素產(chǎn)生著什么作用，經(jīng)濟因素對社會水循環(huán)演變的作用強度是多少，本文利用投入產(chǎn)出模型對社會水循環(huán)演變的經(jīng)濟驅(qū)動因素進(jìn)行歸因分析，試圖回答以上問題。

2 模型結(jié)構(gòu)

本文考慮到社會水循環(huán)通量驅(qū)動因素的特性，認(rèn)為投入產(chǎn)出模型和結(jié)構(gòu)分解分析（SDA）方法是對其進(jìn)行歸因分析的首選工具。投入產(chǎn)出模型通過編制投入產(chǎn)出表，運用線性代數(shù)工具建立數(shù)學(xué)模型，從而揭示國民經(jīng)濟各部門、再生產(chǎn)各環(huán)節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并據(jù)此進(jìn)行經(jīng)濟分析、預(yù)測和安排預(yù)算計劃。結(jié)構(gòu)分解分析（SDA）即結(jié)構(gòu)分解技術(shù)，與投入產(chǎn)出分析結(jié)合，應(yīng)用于研究經(jīng)濟總量和發(fā)展速度及經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變動等［3］，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在投入產(chǎn)出表能夠與社會水循環(huán)通量關(guān)聯(lián)，并能反映出經(jīng)濟因素對社會水循環(huán)通量的驅(qū)動，利用SDA的比較靜態(tài)分析可以對其進(jìn)行定量研究。

2.1 水資源投入產(chǎn)出模型的改進(jìn)我國對水資源投入產(chǎn)出模型的研究相對較多［4-5］，但其存在以下問題：（1）研究中多采用非可比價投入產(chǎn)出表，忽略了價格因素；（2）由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)原因，工業(yè)內(nèi)部各部門用水難以有效界定；（3）部分研究沒有在投入產(chǎn)出中考慮進(jìn)口中間投入產(chǎn)品的影響。對此，本文通過以下手段解決問題：（1）根據(jù)2008年經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)、2010年水利普查數(shù)據(jù)的規(guī)模以上各工業(yè)行業(yè)用水統(tǒng)計情況對投入產(chǎn)出表的各行業(yè)用水進(jìn)行估算，建立23個行業(yè)的投入產(chǎn)出表；（2）根據(jù)出口（競爭）的投入產(chǎn)出表建立水資源出口（競爭）型投入產(chǎn)出表（見表1），考慮進(jìn)口對各行業(yè)的影響；（3）在前人研究的基礎(chǔ)上，對生活用水進(jìn)行分解，將部分生活用水放到生產(chǎn)用水中，剩余的生活用水放到城鎮(zhèn)和農(nóng)村的最終需求中。具體的水資源投入產(chǎn)出表見表1。在不同年份價格的問題上，本文利用雙重平減法將每年的投入產(chǎn)出表轉(zhuǎn)化為基年（2002年）的價格基準(zhǔn)進(jìn)行編制，得到可比價投入產(chǎn)出表。數(shù)據(jù)主要來自《中國對外貿(mào)易指數(shù)》和《中國統(tǒng)計年鑒》中各類商品價格指數(shù)等。表1中Ae和Ai為國內(nèi)產(chǎn)品和進(jìn)口品與總產(chǎn)出的比值。

表1 （進(jìn)口）非競爭型水資源投入產(chǎn)出模型

2.2 制造業(yè)和采掘業(yè)分行業(yè)社會水循環(huán)通量水資源投入產(chǎn)出表工業(yè)行業(yè)分類見表2，共23個行業(yè)。水資源公報工業(yè)用水統(tǒng)計口徑是制造業(yè)、采掘業(yè)以及火電和核電力等用水，其中火電核電用水量較大，在《水資源公報》中單獨列出。由于《水資源公報》中沒有細(xì)致到各工業(yè)行業(yè)的用水?dāng)?shù)據(jù)，需要對工業(yè)進(jìn)行更為細(xì)致的用水劃分，估計出更細(xì)致工業(yè)行業(yè)用水量。根據(jù)2008年經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計制造業(yè)和采掘業(yè)規(guī)模以上用水?dāng)?shù)據(jù)，以及2007年《全國投入產(chǎn)出表》中“水的生產(chǎn)與供應(yīng)業(yè)中對應(yīng)到各行業(yè)”的投入數(shù)據(jù)（以價格計算），考察各制造業(yè)行業(yè)用水占制造業(yè)總用水占比的對應(yīng)關(guān)系。其中，2008年經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)給出的是規(guī)模以上各行業(yè)用水統(tǒng)計量，2007年投入產(chǎn)出表給出的是各行業(yè)利用用水部門的現(xiàn)金凈額?？紤]到量綱不同，將不同的數(shù)據(jù)折算成各行業(yè)用水占制造業(yè)采掘業(yè)總用水的比例，以考察這兩個數(shù)據(jù)得出各行業(yè)比例之間的關(guān)系。

圖1給出了根據(jù)這2個數(shù)據(jù)計算出的用水比例關(guān)系對應(yīng)情況，其中橫軸是利用2007年投入產(chǎn)出表得出的制造業(yè)和采掘業(yè)各行業(yè)占制造業(yè)和采掘業(yè)總用水的比例系數(shù)，縱軸是利用2008年經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)得到的各行業(yè)規(guī)模用水與制造業(yè)和采掘業(yè)行業(yè)總的規(guī)模用水的比值。從圖1可以看出，對應(yīng)關(guān)系較好，基本呈現(xiàn)出線性關(guān)系。根據(jù)比例關(guān)系的對應(yīng)情況，縱推1992年、1997年、2002年和2005年各制造業(yè)采掘業(yè)行業(yè)的用水占比與1992年、1997年、2002年和2005年“水的生產(chǎn)與供應(yīng)業(yè)”欄各行業(yè)現(xiàn)金凈額占比的比例相同，得出1992年、1997年、2002年和2005年的制造業(yè)采掘業(yè)各行業(yè)的用水量。

圖1 制造業(yè)和采掘業(yè)各行業(yè)用水比例對應(yīng)情況

2.3 第三產(chǎn)業(yè)和最終需求的社會水循環(huán)通量水資源公報中的用水劃分見圖2［6］。第三產(chǎn)業(yè)用水和建筑業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)根據(jù)文獻(xiàn)［2］計算，估算了1992年和1997年的第三產(chǎn)業(yè)和建筑業(yè)用水。在水資源投入產(chǎn)出模型中，考慮到建筑業(yè)和服務(wù)業(yè)用水統(tǒng)計的特性以及驅(qū)動機制的相似性，將相關(guān)行業(yè)進(jìn)行合并。根據(jù)文獻(xiàn)［2］的相關(guān)研究以及《水資源公報》數(shù)據(jù)，2006年農(nóng)村居民用水約占總生活用水（農(nóng)村和城鎮(zhèn)）的26.1%，家養(yǎng)牲畜用水約占16.5%，家養(yǎng)牲畜直接進(jìn)入最終消費，不再進(jìn)行劃分。也就是說城鎮(zhèn)生活用水反映在最終需求中是城鎮(zhèn)生活用水減去第三產(chǎn)業(yè)和建筑業(yè)用水，農(nóng)村居民用水反映在最終需求中是《水資源公報》中的農(nóng)村生活用水［2］。

表2 行業(yè)及代碼

圖2 用水?dāng)?shù)據(jù)的劃分

2.4 社會水循環(huán)通量與經(jīng)濟系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)均衡的投入產(chǎn)出模型的基本公式為：

其中，X為總的產(chǎn)出；A為總的技術(shù)系數(shù)矩陣；Y為最終需求。

式（1）還可以寫成里昂惕夫逆矩陣的形式：

考慮到社會水循環(huán)通量在投入產(chǎn)出表中的關(guān)聯(lián)：

將X=LY帶入到式（3），得到：

由于Y為最終需求的矩陣，可以將Y分為最終需求總量和各需求結(jié)構(gòu)矩陣的乘積。最終需求橫向是反映消費、投資和出口之間的結(jié)構(gòu)，縱向是反映三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。因此本文最終需求分為需求總量、需求結(jié)構(gòu)和行業(yè)間需求結(jié)構(gòu)的乘積。即：

其中，W為社會水循環(huán)通量；W1為三次產(chǎn)業(yè)用水；W2為居民生活用水；Di為各行業(yè)水資源的投入強度；D2為最終需求的直接水資源消費率，即最終需求與生活用水的比值；L為里昂惕夫逆矩陣，反映各部門最終使用對其他部門的消耗；N為反映需求結(jié)構(gòu)矩陣；S為反映產(chǎn)業(yè)間需求結(jié)構(gòu)的矩陣；yi為國產(chǎn)品的最終需求總量，上標(biāo)i反映該變量為行業(yè)異質(zhì)性。

2.5社會水循環(huán)通量的歸因分析假定所有變量之間不相關(guān)，則式（3）可以分解為：其

中下標(biāo)1代表基期，下標(biāo)2代表本期。

其中，第1項與倒數(shù)第2項為最終需求的變化引起的社會水循環(huán)通量的變化；第2項為最終需求結(jié)構(gòu)變化引起的社會水循環(huán)通量的變化；第3項為三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化引起的社會水循環(huán)通量的變化；第4項為二產(chǎn)和三產(chǎn)的結(jié)構(gòu)變化引起的社會水循環(huán)通量的變化；第5項反映的是制造業(yè)變化引起的社會水循環(huán)通量的變化；第6項反映的是中間投入引起的社會水循環(huán)通量的變化；第7項為水資源投入系數(shù)引起的社會水循環(huán)通量的變化。

本文所使用的原始投入產(chǎn)出表根據(jù)張友國［10］的研究進(jìn)行整理合并，其給出的投入產(chǎn)出表格已經(jīng)分出中間投入中來自國內(nèi)和進(jìn)口產(chǎn)品。本文的水資源投入產(chǎn)出表在原始投入產(chǎn)出表的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)，由于篇幅所限，不再給出表格。由于模型采用投入產(chǎn)出表格，在社會水資源演變中，假定水資源受產(chǎn)品之間的經(jīng)濟驅(qū)動影響，即“虛擬水”的概念。在投入產(chǎn)出的傳統(tǒng)研究中，不再進(jìn)行模型率定。

3 結(jié)果分析

3.1 結(jié)果展示社會水循環(huán)演變（生產(chǎn)性社會水循環(huán)通量）的各經(jīng)濟因素驅(qū)動的歸因分析結(jié)果見表3。其中，假定各行業(yè)的用水隨著經(jīng)濟關(guān)系“虛擬”流動到其他行業(yè)中，先分解后匯總到整個經(jīng)濟體中。從表3可以看出，在1992—2005年期間，用于第一、二、三產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)性社會水循環(huán)通量從5 608億m3下降到4 964億m3，下降了643.45億m3，降低了11.47%。就三產(chǎn)結(jié)構(gòu)來看，農(nóng)業(yè)社會水循環(huán)通量從1992年的4 634億m3下降到2005年的3 580億m3，降低了1 054億m3，是整個生產(chǎn)性社會水循環(huán)通量降低絕對值的近兩倍。制造業(yè)和采掘業(yè)社會水循環(huán)通量從1992年的922億m3增加到2005年的1 285億m3。服務(wù)業(yè)和建筑業(yè)社會水循環(huán)通量從1992年的52億m3增加到99億m3。

表3 生產(chǎn)性社會水循環(huán)演變各經(jīng)濟因素驅(qū)動及占比（單位：億m3）

在1992—2005年，從經(jīng)濟因素來看，驅(qū)動生產(chǎn)性社會水循環(huán)通量的主要因素是節(jié)水型技術(shù)進(jìn)步，也就是單位用水量能夠生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品。節(jié)水型的技術(shù)進(jìn)步是致使期間水資源通量減少的主要因素，其減少通量是期間整個社會水循環(huán)通量的10倍以上，減少了6 675億m3。中間投入的技術(shù)進(jìn)步增加了社會水循環(huán)通量，增加了816億m3。最終需求增加了社會水循環(huán)通量達(dá)到7 221億m3，高于節(jié)水技術(shù)進(jìn)步減少的水循環(huán)通量。需求結(jié)構(gòu)的改進(jìn)減少水循環(huán)通量777億m3，行業(yè)間需求結(jié)構(gòu)的改進(jìn)減少了水循環(huán)通量643億m3。這些經(jīng)濟因素的共同作用對社會水循環(huán)的演變起到相互抵消的作用，其中節(jié)水型的技術(shù)進(jìn)步和最終需求成為影響水循環(huán)的決定性因素。

從時間尺度來看，各因素對社會水循環(huán)的作用變化不大。需要說明的是，由于每個時段計算的獨立性，即每個時段對應(yīng)一個分解，因此1992—2005年的整體變化及分解情況不是簡單地將各時段加總的結(jié)果。由于生產(chǎn)性的社會水循環(huán)通量在各個因素的共同作用，生產(chǎn)性社會水循環(huán)通量變化的絕對量遠(yuǎn)小于節(jié)水型技術(shù)進(jìn)步和最終需求的作用的絕對值。這也是為什么在經(jīng)濟高速發(fā)展（最終需求的大幅提高）的情況下，我國經(jīng)濟社會用水量并沒有像能源那樣快速增加的原因。

3.2 原因分析用于生產(chǎn)的社會水循環(huán)通量在這些年間大幅下降，分行業(yè)來看，是農(nóng)業(yè)用水大幅下降，工業(yè)和服務(wù)業(yè)用水上升。我國水法規(guī)定“開發(fā)、利用水資源，應(yīng)當(dāng)首先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，并兼顧農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水以及航運等需要?！钡谌a(chǎn)業(yè)用水作為居民生活用水一部分優(yōu)先級較高，工業(yè)由于較高的附加值也得以保障，特別是占工業(yè)供水一半左右的火電、核電用水由于其基礎(chǔ)性社會服務(wù)功能，其用水的隱形優(yōu)先級也較高。農(nóng)業(yè)用水逐漸被壓縮，主要是通過節(jié)水技術(shù)、抗旱保墑等方式實現(xiàn)。

此外，我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水方式比較粗放，其自身的節(jié)水潛力較大。隨著抗旱育苗技術(shù)、農(nóng)田水利設(shè)施的不斷完善，盡管在農(nóng)業(yè)用水持續(xù)下降的情況下，我國農(nóng)業(yè)仍然實現(xiàn)了連續(xù)增長。由此可見，農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)進(jìn)步是影響社會水循環(huán)演變的極其重要因素［11］。

其次，由于工業(yè)用水的主要方面是火電、核電用水，該部分用水總量占工業(yè)用水的一半左右。水在電力生產(chǎn)過程中是良好的熱傳導(dǎo)體，主要用作冷卻水，不是必須的消耗品。所以，盡管經(jīng)濟發(fā)展帶來的最終需求的增多，對電力的需求高速增加，但是隨著電力行業(yè)循環(huán)利用和節(jié)水技術(shù)的提升，電力行業(yè)用水增加平穩(wěn)，沒有隨發(fā)電量的增加而快速增加。

最后，由于第三產(chǎn)業(yè)的用水機制基本與從業(yè)人員有關(guān)，其用水不完全體現(xiàn)在產(chǎn)品或服務(wù)上，第三產(chǎn)業(yè)的用水機制與居民生活用水相類似。隨著第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這部分的用水雖然迅速增加，但是由于其用水量較低，其絕對增量難以與第一、第二產(chǎn)業(yè)相比。

4 結(jié)論及啟示

本文利用2008年經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)和水利普查數(shù)據(jù)進(jìn)行了分行業(yè)用水量的推算，并開發(fā)出23個部門的水資源投入產(chǎn)出模型，改進(jìn)了以前模型中中間投入中沒有考慮進(jìn)口產(chǎn)品對水資源投入影響的問題。另外，在分析中考慮了經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變對社會水資源通量的影響。

本文得出以下結(jié)論，1992—2005年，節(jié)水型技術(shù)進(jìn)步對社會水循環(huán)通量的增加貢獻(xiàn)是1 037%，最終需求對社會水循環(huán)通量的貢獻(xiàn)是-1 122%，中間投入技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)為-126.86%，需求結(jié)構(gòu)變化貢獻(xiàn)為191%，行業(yè)結(jié)構(gòu)需求變化為121%。也就是說在沒有技術(shù)進(jìn)步的情況下，最終需求的增加會使現(xiàn)在的社會總用水量增加11倍以上。在1992的最終需求水平下，現(xiàn)有的節(jié)水技術(shù)進(jìn)步使得社會水循環(huán)通量減少了90%。從以上分析中可以得出以下啟示：（1）驅(qū)動社會水循環(huán)通量增加的最基本動力是經(jīng)濟發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展使得最終需求增加，可以使生產(chǎn)性社會水循環(huán)通量（沒有技術(shù)進(jìn)步的情況下）大幅增加；（2）由于節(jié)水技術(shù)進(jìn)步，抵消了部分水循環(huán)通量的增加；（3）提高農(nóng)業(yè)用水效率，將農(nóng)業(yè)用水有序地轉(zhuǎn)移到工業(yè)、服務(wù)業(yè)是有效的解決用水矛盾，降低水資源對經(jīng)濟發(fā)展約束力的有效方式。

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Attribution analysis of economic driving factors of social water cycle evolution

LI Wei1，LIU Jiahong1，JIA Yangwen1，WANG Xifeng2
（1.Department of Water Resources，China Institute of Water Resources and Hydropower Researches，Beijing100038，China；
2.Institute of Quantitative and Technical Economics，Chinese Academy of Social Sciences，Beijing100732，China）

Based on water resource input-output model，this paper analyzes social economic driving factors of the evolution of water cycle.In order to construct the water resource input output model，this paper us?es the economic census data of 2008 to calculate the water resources of the industry.In addition，the ef?fect of the product on water resource input is not considered in the model.Finally，during the peried of 1992-2005 years，the contribution of water saving technology progress to the social water cycle flux is 1037.39%，the contribution of the final demand to the social water cycle flux is-1122.31%，the intermedi?ate input technology progress contribution is-126.86%，the demand structure change contribution is 190.97%，and the industry structure demand change is 120.81%.That is to say，in the absence of techno?logical progress，the increase in the final demand will make it more than 11 times the amount of social wa?ter cycle.At the end of 1992，the existing water saving technology progress makes the social water cycle flux decrease by 9/10.

social water cycle；evolution；attribution analysis；economic driving factor

TV9

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2016.05.007

1672-3031（2016）05-0356-06

（責(zé)任編輯：王冰偉）

2015-10-14

國家社會科學(xué)基金青年項目（13CGL091）；國家自然科學(xué)基金重點項目（50939006）

李瑋（1985-），女，河北滄州人，博士生，工程師，主要從事社會水循環(huán)研究。E-mail：wxfcass@qq.com