虛擬水戰(zhàn)略視角下的湖南水密集型產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化調(diào)整研究

鄒君

（衡陽(yáng)師范學(xué)院資源環(huán)境與旅游管理系，湖南衡陽(yáng)421002）

自1993年英國(guó)倫敦大學(xué)Tony Allan教授提出“虛擬水”（VirtualWater）概念[1]以來(lái)，經(jīng)多次高層次國(guó)際會(huì)議的廣泛交流和推動(dòng)，虛擬水研究進(jìn)入快速發(fā)展階段。從現(xiàn)有文獻(xiàn)來(lái)看，產(chǎn)品的虛擬水量化、農(nóng)（畜）產(chǎn)品虛擬水及其貿(mào)易（流動(dòng)）、虛擬水戰(zhàn)略應(yīng)用以及虛擬水消費(fèi)與水足跡研究等是國(guó)內(nèi)外虛擬水研究的主要內(nèi)容，且研究成果有明顯增多趨勢(shì)。其中，虛擬水量化研究主要集中在糧食等農(nóng)產(chǎn)品方面，代表性成果有國(guó)外的Hoekstra，ZimmerD等人對(duì)主要農(nóng)產(chǎn)品的虛擬水量化[2-4]，亦有極少數(shù)學(xué)者開始涉足工業(yè)產(chǎn)品的虛擬水量化工作[5]；虛擬水貿(mào)易研究則主要集中在國(guó)家間因農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易而導(dǎo)致的虛擬水流動(dòng)平衡研究[6-10]，國(guó)內(nèi)省區(qū)間的虛擬水流動(dòng)研究亦有少量成果出現(xiàn)[11-12]；虛擬水戰(zhàn)略在國(guó)家糧食和水資源安全方面的應(yīng)用價(jià)值探討是當(dāng)前虛擬水戰(zhàn)略應(yīng)用研究的主要關(guān)注領(lǐng)域，大多認(rèn)為虛擬水戰(zhàn)略在保障國(guó)家糧食和水資源安全方面具有積極的作用[13-18]?？v觀國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果，有關(guān)虛擬水戰(zhàn)略的實(shí)施條件與區(qū)域影響等方面的問(wèn)題較少涉足。鄒君等[19]2009年提出虛擬水戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)度概念用以定量表征虛擬水戰(zhàn)略區(qū)域影響的程度差異，在此基礎(chǔ)上，2010年提出虛擬水戰(zhàn)略背景下區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度概念[20]，分析其影響因素和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)計(jì)算方法，探討了虛擬水戰(zhàn)略視角下的我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局優(yōu)化問(wèn)題。本文將在充分理解虛擬水戰(zhàn)略概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，采用定性和定量相結(jié)合的方法探討虛擬水戰(zhàn)略背景下的湖南水密集型產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)湖南省的農(nóng)業(yè)和耗水型工業(yè)布局進(jìn)行診斷并提出優(yōu)化布局對(duì)策，以期為虛擬水戰(zhàn)略的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

1.1.1水密集型農(nóng)業(yè)布局診斷與優(yōu)化方法 首先，構(gòu)建人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量指數(shù)（A）來(lái)表征區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的虛擬水消耗空間分布現(xiàn)狀，其計(jì)算方法為：

A=區(qū)域主要農(nóng)畜牧產(chǎn)品虛擬水含量/區(qū)域農(nóng)村人口（1）

其次，構(gòu)建虛擬水戰(zhàn)略背景下的區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度指數(shù)，用以表征基于現(xiàn)實(shí)水土資源條件的區(qū)域農(nóng)業(yè)空間布局理想狀況，其計(jì)算方法為：

其中，Si表示區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度指數(shù)，Xi表示第i個(gè)適宜度評(píng)價(jià)指標(biāo)，Wi表示對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。指標(biāo)選取及權(quán)重確定方法見參考文獻(xiàn)[20]。

最后，構(gòu)建虛擬水戰(zhàn)略背景下的區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)整指數(shù)，用以判斷虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所貢獻(xiàn)的虛擬水資源是否與其現(xiàn)實(shí)水土資源相稱。

T=區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜指數(shù)排名－區(qū)域人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量排名 （3）

調(diào)整指數(shù)為負(fù)說(shuō)明該區(qū)域有條件和義務(wù)生產(chǎn)更多的農(nóng)產(chǎn)品為全國(guó)的食物安全和水資源安全服務(wù)，需要增大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局密度，調(diào)整指數(shù)為正說(shuō)明該區(qū)域已經(jīng)超額貢獻(xiàn)出了其水土資源條件許可的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，區(qū)域水土資源超負(fù)荷工作，可以適當(dāng)降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局密度；調(diào)整指數(shù)為零或接近于零，說(shuō)明區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀與其理想模式比較吻合。

1.1.2水密集型工業(yè)布局診斷與優(yōu)化方法 首先，定義地均工業(yè)增加值耗水和人均工業(yè)增加值耗水兩指標(biāo)來(lái)表征湖南各地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)耗水的空間分布（當(dāng)前尚不能獲得較為準(zhǔn)確的單位工業(yè)產(chǎn)品虛擬水含量數(shù)據(jù)，因此，不能通過(guò)工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量與單位產(chǎn)品虛擬水含量相乘的方法來(lái)測(cè)度工業(yè)生產(chǎn)的虛擬水空間分布）；其次，分別采用地均水資源和人均水資源兩指標(biāo)用以表征水資源的空間分布；考慮到區(qū)域工業(yè)發(fā)展除了與傳統(tǒng)意義上的多年平均徑流量密切相關(guān)以外，與區(qū)域過(guò)境水資源也存在較大的關(guān)系。但過(guò)境水資源的利用畢竟有限，而且大多為不便利用的洪水徑流，因此，本研究區(qū)域水資源總量的計(jì)算方法為：多年平均徑流量（即傳統(tǒng)的水資源量）+區(qū)域過(guò)境水資源量的20%。再次，構(gòu)建工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)（ID），對(duì)各地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)布局密度與區(qū)域水資源的協(xié)調(diào)性進(jìn)行科學(xué)診斷；工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)的計(jì)算方法如下：

其中：xi表示某區(qū)域人均工業(yè)耗水量（或地均工業(yè)耗水量），x表示全部區(qū)域人均工業(yè)耗水量（或地均工業(yè)耗水量）之和，yi表示某區(qū)域人均水資源量（或地均水資源量），y表示全部區(qū)域人均水資源量（或地均水資源量）之和；最后，通過(guò)區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)（ID）大小對(duì)湖南虛擬水戰(zhàn)略背景下工業(yè)生產(chǎn)布局與水資源之間的匹配關(guān)系進(jìn)行診斷。指數(shù)大于1，說(shuō)明單純從水資源的角度來(lái)看，該區(qū)域的工業(yè)生產(chǎn)密度過(guò)大，反之則反。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究所需的水資源數(shù)據(jù)來(lái)源于湖南水資源公報(bào)（2012），人口、農(nóng)畜產(chǎn)品產(chǎn)量、工業(yè)總產(chǎn)值等數(shù)據(jù)來(lái)源于湖南統(tǒng)計(jì)年鑒（2012），單位農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水含量數(shù)據(jù)來(lái)源于前期研究成果[21]。

2 虛擬水戰(zhàn)略視角下的湖南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間布局診斷

以湖南省14個(gè)地（市、州）為研究對(duì)象，考察湖南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局與水資源的相互關(guān)系。

2.1 區(qū)域人均主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水指數(shù)計(jì)算結(jié)果

按照上述方法，以近3年（2008-2011年）湖南統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)為計(jì)算依據(jù)，計(jì)算出湖南省14個(gè)地（市、州）的人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水指數(shù)（表1）。根據(jù)湖南的區(qū)域特點(diǎn)，選擇糧食（包括水稻、玉米、小麥、大豆和薯類）、棉花、油料、烤煙、豬肉、牛肉和羊肉11種主要農(nóng)畜產(chǎn)品。單位農(nóng)產(chǎn)品虛擬水含量參考筆者的前期研究成果[21]。

表1 湖南各地區(qū)人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量（單位：m3）

從表1可以看出，首先，因人口分布和農(nóng)牧業(yè)發(fā)展區(qū)域差異所導(dǎo)致的省內(nèi)人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量具有較為顯著的空間差異。長(zhǎng)沙排名第一，人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水達(dá)到2013m3，而排在末位的湘西自治州則只有945m3，不及長(zhǎng)沙的一半；其次，從空間分布規(guī)律來(lái)看（圖1），湘東北的長(zhǎng)沙、湘潭、岳陽(yáng)和常德的人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量較高，湘東南的株洲、衡陽(yáng)、郴州和永州4地區(qū)位居其次，而湘西和湘中的其余地區(qū)排名靠后。這種分布態(tài)勢(shì)與湖南省降水資源的空間分布不太匹配。

圖1 湖南主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量空間分布

2.2 虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度計(jì)算

依據(jù)1.1所述方法，計(jì)算湖南省14個(gè)地（市、州）虛擬水戰(zhàn)略背景下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度指數(shù)和區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)整指數(shù)（表 2）。

表2 虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度指數(shù)計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出，雖然位居同一個(gè)省域范圍，自然條件差異遠(yuǎn)沒(méi)有省區(qū)之間那么大，但是，虛擬水戰(zhàn)略背景下的區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度區(qū)域差異卻不小。位居第一的常德與位居末位的婁底其指數(shù)值幾乎相差一倍；從指數(shù)值的空間分布來(lái)看（圖2），湘西、湘南為高值區(qū)，湘中、湘東為低值區(qū)。這種分布態(tài)勢(shì)與傳統(tǒng)的區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性并不完全吻合，那是因?yàn)椋摂M水戰(zhàn)略背景下的區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度包含更為豐富的內(nèi)涵，影響因素比傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性因素有一定差異，因此，其評(píng)價(jià)結(jié)果自然不會(huì)一致。

圖2 虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)適宜度空間分布

2.3 基于虛擬水戰(zhàn)略視角的湖南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)診斷

以人均農(nóng)村人口主要農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水量指標(biāo)表征區(qū)域當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)所貢獻(xiàn)的虛擬水資源，以虛擬水戰(zhàn)略背景下的區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜度指數(shù)表征該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)貢獻(xiàn)的虛擬水資源。兩指標(biāo)進(jìn)行比較（調(diào)整指數(shù)）就可以對(duì)各區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進(jìn)行診斷，并對(duì)未來(lái)（虛擬水戰(zhàn)略背景下）區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整做出判斷。

由表2和圖3的調(diào)整指數(shù)可以對(duì)湖南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀做出如下診斷：首先，從調(diào)整指數(shù)的分布來(lái)看，絕對(duì)值小于或等于3的地區(qū)只有4個(gè)，僅占三分之一。這說(shuō)明，湖南農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀同虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)發(fā)展的理想模式存在較大的差異，需要合理地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整；其次，依據(jù)調(diào)整指數(shù)的含義，湖南14個(gè)地（市、州）有長(zhǎng)沙、株洲、湘潭和岳陽(yáng)4地區(qū)相對(duì)于全省的平均水平來(lái)說(shuō)其當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局密度已經(jīng)超出其虛擬水戰(zhàn)略背景下應(yīng)有的布局密度，而湘西自治州、懷化、張家界和永州4地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局密度明顯不夠，需要加大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的力度，其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)布局現(xiàn)狀與虛擬水戰(zhàn)略背景下的理想布局密度比較吻合；再次，調(diào)整指數(shù)為負(fù)的地區(qū)8個(gè)，多于調(diào)整指數(shù)為正數(shù)的地區(qū)。這說(shuō)明，虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要任務(wù)應(yīng)該是增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的布局密度。

圖3 虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)調(diào)整指數(shù)

3 虛擬水戰(zhàn)略視角下的湖南工業(yè)布局診斷

以湖南省14個(gè)地級(jí)區(qū)域單元為研究對(duì)象，分別從人均指標(biāo)和地均指標(biāo)的角度計(jì)算湖南省各地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)（表3，圖4-7）。

表3 湖南工業(yè)生產(chǎn)耗水和水資源的空間分布

依據(jù)表3的計(jì)算結(jié)果，可以對(duì)湖南工業(yè)生產(chǎn)布局的現(xiàn)狀作出如下判斷：首先，湖南工業(yè)發(fā)展的水資源消耗存在極為顯著的地域分布規(guī)律；無(wú)論是地均工業(yè)生產(chǎn)耗水指標(biāo)（圖5）還是人均工業(yè)生產(chǎn)耗水指標(biāo)（圖7）都呈現(xiàn)出東部明顯大于西部的特征。東部的長(zhǎng)沙、株洲、湘潭、衡陽(yáng)、岳陽(yáng)、常德、益陽(yáng)、郴州、婁底8地區(qū)兩指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西部其他地區(qū)，其中又以長(zhǎng)沙、株洲、湘潭、岳陽(yáng)、婁底5地區(qū)最為典型。形成這種空間分布態(tài)勢(shì)的主要原因無(wú)疑應(yīng)該歸咎于湖南東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的非均衡發(fā)展，以長(zhǎng)-株-潭地區(qū)為代表的東部“3+5”城市群地區(qū)是湖南自然條件、交通區(qū)位條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)相對(duì)較好的區(qū)域，同時(shí)也是省政府歷年來(lái)重點(diǎn)扶持發(fā)展的區(qū)域，因此，其工業(yè)布局密度和工業(yè)產(chǎn)值自然要大于其他地區(qū)，工業(yè)生產(chǎn)耗水自然就會(huì)多一些。

圖4 湖南地均水資源空間分布

圖5 湖南地均工業(yè)耗水空間分布

圖6 湖南人均水資源空間分布

圖7 湖南人均工業(yè)耗水空間分布

其次，湖南水資源空間分布亦存在較為明顯的空間分布規(guī)律；由于考慮了過(guò)境水資源，各地區(qū)水資源數(shù)量指標(biāo)將會(huì)受到多年平均降水量和過(guò)境水量?jī)蓚€(gè)因素的影響。因此，其空間分布規(guī)律與降水資源的空間分布存在一定的差異?？傏厔?shì)是，湘北各地區(qū)的水資源較湘中南各地區(qū)要豐富（圖4，圖6）。但是，人均水資源和地均水資源兩種不同指標(biāo)的測(cè)度結(jié)果存在一定的差異，以地均指標(biāo)（圖4）表征的水資源空間分布的高值區(qū)偏向于湘東北，湘西南為典型的低值區(qū)；而以人均指標(biāo)（圖6）表征的水資源空間分布的高值區(qū)延伸到包括湘西北的整個(gè)湘北地區(qū)，湘中地區(qū)則稱為典型的低值區(qū)。這種分布態(tài)勢(shì)一方面是因?yàn)楹舷妗①Y、沅、澧四水發(fā)源自西部或者西南部地區(qū)，向東、向北注入洞庭湖；另一方面，還與湖南的人口分布有很大關(guān)系。第三，從湖南工業(yè)生產(chǎn)的耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)來(lái)看，兩診斷指數(shù)所反映出來(lái)的信息基本一致（圖8、圖9），只是診斷指數(shù)Ⅱ比相應(yīng)各區(qū)域的診斷指數(shù)Ⅰ偏大一些，但是，各區(qū)域兩指數(shù)的大小順序是一致的，說(shuō)明兩指數(shù)在解釋湖南工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性方面的作用基本相同。第四，依據(jù)圖8和9，我們可以看出，除了常德市的協(xié)調(diào)性指數(shù)接近于1（說(shuō)明其工業(yè)布局密度與區(qū)域內(nèi)水資源的可利用量之間具有比較好的吻合性），其他13個(gè)地區(qū)診斷指數(shù)值都嚴(yán)重偏離1，這說(shuō)明，湖南工業(yè)布局密度整體上與湖南各區(qū)域水資源之間的匹配關(guān)系不是很理想。其中，長(zhǎng)沙、湘潭、婁底、株洲、衡陽(yáng)、郴州6地區(qū)為工業(yè)布局密度過(guò)密，工業(yè)水資源消耗相對(duì)于其他地區(qū)來(lái)說(shuō)已經(jīng)超出了其可供水資源量的承載能力，已經(jīng)出現(xiàn)或者最有可能出現(xiàn)水資源的供給不足和季節(jié)性缺水現(xiàn)象。其中，又以長(zhǎng)沙、湘潭、婁底3地區(qū)為甚；張家界、永州、湘西、岳陽(yáng)、益陽(yáng)、懷化、邵陽(yáng)7地區(qū)為工業(yè)布局過(guò)疏地區(qū)，工業(yè)生產(chǎn)的水資源消耗相對(duì)于其可供水資源量來(lái)說(shuō)還比較少，尚可加大工業(yè)布局密度，充分利用區(qū)域水資源。其中，又以張家界、湘西和永州3地區(qū)最為明顯。

4 結(jié)論

沿襲前期研究思路，以湖南省為研究對(duì)象，分別構(gòu)建虛擬水戰(zhàn)略背景下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局診斷與調(diào)整模型以及工業(yè)布局診斷與調(diào)整優(yōu)化模型。采用水資源公報(bào)和統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)為計(jì)算依據(jù)，得出以下研究結(jié)論：

（1）湖南農(nóng)業(yè)布局現(xiàn)狀同虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)布局理想模式存在較大的差異，需要合理進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局調(diào)整；其中，長(zhǎng)沙、株洲、湘潭和岳陽(yáng)4地區(qū)農(nóng)業(yè)布局過(guò)密，而湘西自治州、懷化、張家界和永州4地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局過(guò)疏；

圖8 湖南工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)Ⅰ

圖9 湖南工業(yè)生產(chǎn)耗水協(xié)調(diào)性診斷指數(shù)Ⅱ

（2）整體上來(lái)看，虛擬水戰(zhàn)略背景下湖南農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要任務(wù)是增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的布局密度；

（3）湖南工業(yè)布局整體上與水資源之間的匹配關(guān)系不太理想。其中，長(zhǎng)沙、湘潭、婁底、株洲、衡陽(yáng)、郴州6地區(qū)為工業(yè)布局過(guò)密區(qū)，已經(jīng)或者最有可能出現(xiàn)水資源供給不足和季節(jié)性缺水現(xiàn)象；張家界、永州、湘西、岳陽(yáng)、益陽(yáng)、懷化、邵陽(yáng)7地區(qū)為工業(yè)布局過(guò)疏區(qū)，尚可加大工業(yè)布局密度，充分利用區(qū)域水資源。

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