基于水足跡理論下寧夏水資源經(jīng)濟(jì)效益脫鉤分析

程 婧，陳 鋒,2，朱志玲,2

(1.寧夏大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，銀川 750021； 2.寧夏(中阿)旱區(qū)資源評價與環(huán)境調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750021)

水資源是限制我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸，也是重要的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源[1-3]。特別在干旱、半干旱地區(qū)，水資源是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的限制性因子，也是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的生命線[4-5]。如何合理構(gòu)建水資源與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境安全建設(shè)的格局，實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展是十分重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。寧夏位于西北內(nèi)陸地區(qū)，氣候干燥，降水稀少，生態(tài)環(huán)境比較脆弱。其作為“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施重要支點(diǎn)，是東西部經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展重要示范區(qū)，也是西北地區(qū)重要生態(tài)安全屏障[6-7]。解決好本地區(qū)水資源短缺與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)安全建設(shè)的博弈問題，對該地區(qū)安全健康可持續(xù)發(fā)展極具意義。因此，本研究特以寧夏地區(qū)為例，對水資源利用情況、用水類型進(jìn)行分析，建立水資源與經(jīng)濟(jì)模型，探討本區(qū)水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，以其為水資源高效利用和優(yōu)化配置提供參考。

1 研究區(qū)概況

寧夏回族自治區(qū)(N35°14′-N39°23′，E104°17′-E107°39′)東與陜西省相鄰，北靠內(nèi)蒙古自治區(qū)，南接甘肅省，地處我國西北干旱內(nèi)陸區(qū)，是典型的大陸型氣候，干旱半干旱面積占總面積的75%以上。本區(qū)降水量少，多年平均降水量289 mm，不足黃河流域平均值的2/3和全國平均值的1/2；蒸發(fā)強(qiáng)度大，多年平均蒸發(fā)量達(dá)1 250 mm；水資源時空分布不均，資源性缺水問題尤為突出，是我國水資源短缺最嚴(yán)重的地區(qū)之一。

2016年，全區(qū)總?cè)丝?74.89萬人，GDP為3 168.59億元。全區(qū)水資源總量為9.584×108m3，其中天然地表水資源量7.472×108m3，地下水資源量為18.571×108m3，地下水與地表水資源重復(fù)計算量為16.459×108m3，因資源性缺水嚴(yán)重，本區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水主要依賴限量分配的黃河水資源。

2 理論方法及數(shù)據(jù)

2.1 核算方法

2.1.1 水足跡計算

水足跡主要是指在一定的物質(zhì)條件標(biāo)準(zhǔn)下，一定居民消費(fèi)產(chǎn)品和服務(wù)的水資源的總量[8]。其由兩部分構(gòu)成，一類指人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所消耗的實(shí)體水資源，另一類指包括在眾多產(chǎn)品和服務(wù)中的虛擬水資源。其公式如下：

WF=IWF+EWF

(1)

IWF=AWU+IWU+DWU+EWU-VWU

(2)

EWF=VWI-VWRE

(3)

式中：WF為一個國家或地區(qū)的總體水足跡；IWF為內(nèi)部水足跡，即生產(chǎn)該國家或地區(qū)居民所消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)的區(qū)域內(nèi)水資源需求總量；EWF為外部水足跡，即由其它地區(qū)生產(chǎn)并被本地區(qū)居民所消費(fèi)的產(chǎn)品和服務(wù)所消耗的水量；AWU為農(nóng)業(yè)用水量，其包括農(nóng)作物產(chǎn)品生產(chǎn)用水量和動物產(chǎn)品生產(chǎn)用水量兩部分；IWU為工業(yè)用水量；DWU為居民生活用水量；EWU為生態(tài)環(huán)境用水量；VWU為本地生產(chǎn)而由其他地區(qū)消費(fèi)的產(chǎn)品或服務(wù)的虛擬用水量；VWI為本地區(qū)的虛擬水進(jìn)口量；VWRE為本地進(jìn)口外地生產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)的再出口虛擬水量。

2.1.2 脫鉤理論

“脫鉤”最早來自于物理學(xué)，指本來有響應(yīng)關(guān)系的兩個或多個量之間的關(guān)系消失[9]。由于其對社會中各領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)增長和物質(zhì)消耗之間也能作出科學(xué)解釋分析[10]，因此逐漸被不同領(lǐng)域?qū)W者引申到不同研究領(lǐng)域，并賦予不同的科學(xué)內(nèi)涵。該理論最初應(yīng)用于農(nóng)業(yè)政策研究中，逐步被引用到資源環(huán)境等領(lǐng)域。在資源環(huán)境領(lǐng)域，OECD[11]提出脫鉤理論目前引用最為廣泛。脫鉤理論認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)增長與資源環(huán)境壓力之間存在兩種關(guān)系：一種指隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資源環(huán)境壓力或者消耗同樣加大，稱為耦合，也有稱為掛鉤(或復(fù)鉤)[12]。另一種指資源環(huán)境的壓力或消耗隨著經(jīng)濟(jì)增長而減少，稱為脫鉤。脫鉤又分為絕對脫鉤和相對脫鉤，前者主要指經(jīng)濟(jì)增長速度和資源環(huán)境壓力指數(shù)變化的非協(xié)同性，即在經(jīng)濟(jì)效率增長的同時，資源環(huán)境壓力指數(shù)下降或趨平；后者主要指經(jīng)濟(jì)增長速度大于資源環(huán)境壓力指數(shù)增長速度，兩者都具有增長的特征。目前的脫鉤測定方法主要有綜合分析法、脫鉤指數(shù)法、彈性分析法、IPAT模型法、描述統(tǒng)計分析法和差分回歸系數(shù)法等[13]。

當(dāng)前，多數(shù)學(xué)者選用脫鉤指數(shù)法進(jìn)行脫鉤測算，但由于Tapio彈性分析脫鉤模型相對于脫鉤指數(shù)法能夠很好避免量綱的影響，并且受基期的影響更小，對于短期時序分析效果更好，判定脫鉤狀態(tài)的演替過程具有一定的優(yōu)勢[14]。因此，本研究特選取Tapio指數(shù)法來建立用水資源量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤指數(shù)模型，對本地區(qū)短時期內(nèi)進(jìn)行相關(guān)性分析。本研究在Tapio脫鉤模型的基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的變量變換，建立如下模型：

t=(△H2O/H2O)/(△GDP/GDP)

(4)

式中：t為用水量與經(jīng)濟(jì)增長之間的脫鉤彈性指數(shù)；ΔH2O/H2O為用水量增長率；ΔGDP/GDP為GDP增長率。

文山州中心血站2003年成立,通過不斷的探索和努力,雖然無償獻(xiàn)血工作得到健康持續(xù)發(fā)展,每年的采血量均以15%g~20%遞增,從2006年至今12年以來我州所有臨床用血100%均來自無償獻(xiàn)血。但由于長時間將工作重點(diǎn)放在城區(qū)和單位,致使本州農(nóng)村無償獻(xiàn)血工作未得到良好發(fā)展,又因本州屬于農(nóng)業(yè)地區(qū),90%以上的人口分布在農(nóng)村,故而存在城市人獻(xiàn)血,農(nóng)村人用血的情況。為了更好做好農(nóng)民無償獻(xiàn)血宣傳工作,提高農(nóng)民無償獻(xiàn)血比例,加快農(nóng)村無償獻(xiàn)血的發(fā)展,筆者在文山州文山市追栗街鎮(zhèn)對1280名農(nóng)民開展了無償獻(xiàn)血知曉率調(diào)查,以了解農(nóng)民對無償獻(xiàn)血的需求,為開展農(nóng)村無償獻(xiàn)血工作提供依據(jù),現(xiàn)將結(jié)果報告如下:

由于脫鉤水平和程度不同，脫鉤的分類也有所差異[15]，目前脫鉤的類型評價有兩分法、三分法、六分法、八分法。本研究根據(jù)實(shí)際，為保證判定結(jié)果更具體，采用八分法進(jìn)行判定，見表1。

表1 Tapio脫鉤彈性指數(shù)及類型評價表

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本研究主要選取了2010-2016年寧夏相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，GDP數(shù)據(jù)全部來源于《2017年寧夏統(tǒng)計年鑒》，用水量(總用水量、農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生態(tài)環(huán)境用水量、居民生活用水量)等數(shù)據(jù)來源于2010-2016年《寧夏回族自治區(qū)水資源公報》《寧夏統(tǒng)計年鑒》。水足跡計算中，本地生產(chǎn)而由外地進(jìn)行消費(fèi)的產(chǎn)品或服務(wù)的虛擬用水量VWU通過萬元產(chǎn)值用水量與出口貿(mào)易總額相乘獲得，本地進(jìn)口的由外地生產(chǎn)的產(chǎn)品或服務(wù)的虛擬用水量VWI通過萬元產(chǎn)值用水量與進(jìn)口貿(mào)易總額相乘獲得。對于農(nóng)業(yè)用水諸多學(xué)者[16-19]均采用Chapagain等[20]對中國單位質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品和動物產(chǎn)品虛擬水含量的研究成果進(jìn)行計算，由于研究區(qū)位于我國西北干旱區(qū)，單位質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品、動物產(chǎn)品虛擬水直接代入計算誤差較大。本研究對有助于產(chǎn)品生產(chǎn)的水資源以及在產(chǎn)品生產(chǎn)中因某些因素而消耗的水資源全部算入，因此水足跡計算則直接引用寧夏各年度水資源公報中的農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、居民生活用水和生態(tài)環(huán)境用水實(shí)際用量。此外，為保證數(shù)據(jù)可比性，在脫鉤計算中對GDP指標(biāo)特作如下調(diào)整，以2010年為基期，采用GDP平減指數(shù)法，將其他年份名義GDP換算實(shí)際GDP進(jìn)行比較。

3 結(jié)果分析

3.1 水足跡計算及分析

2010-2016年寧夏水足跡計算結(jié)果見表2。由表2可知，2010-2016年間寧夏地區(qū)總體水足跡和人均水足跡呈波動下降趨勢，2016年總體水足跡與2010年相比下降達(dá)8.91×108m3。通過進(jìn)一步分析得知，農(nóng)業(yè)用水量的減少是促成總體水足跡減少的重要因素，這主要與寧夏推進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)建設(shè)密切相關(guān)。2016年數(shù)據(jù)顯示，僅農(nóng)業(yè)用水方面，本區(qū)因大力建設(shè)高效節(jié)水灌溉面積累計達(dá)17.666 7×104hm2，每年可有效年節(jié)水多達(dá)3×108m3。

表2 2010-2016年寧夏水足跡構(gòu)成及相關(guān)指標(biāo)

從水足跡構(gòu)成上可知，近年來農(nóng)業(yè)用水占總體水足跡的平均比值高達(dá)90%左右，比值結(jié)果明顯高于潘安娥等[21]、楊仁發(fā)等[22]分別對于湖北省和江西省的研究成果，這與本區(qū)作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對落后，農(nóng)業(yè)活動在全區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中比重較大有關(guān)。農(nóng)業(yè)作為耗水大戶，也是節(jié)水空間最大的行業(yè)，在過境黃河水資源補(bǔ)給有限的情況下，切實(shí)需要在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面下功夫，要繼續(xù)大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，積極發(fā)展智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)，改變種植結(jié)構(gòu)，減少水澆地作物種植面積，積極培育耐旱作物品種。進(jìn)一步創(chuàng)新農(nóng)戶用水管理模式，積極探索水資源利用綜合管理體制，鼓勵農(nóng)戶集約化化、規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)營，促進(jìn)水資源集約高效利用。

工業(yè)用水多年穩(wěn)定在4.6×108m3左右，其占總水足跡的比重為8%左右，主要與本區(qū)大力推進(jìn)節(jié)水工業(yè)，開展水權(quán)交易及建立水資源循環(huán)利用等措施有關(guān)。煤炭、電力、原材料、紡織、食品藥品、裝備制造等屬于高耗水行業(yè)，以上作為寧夏經(jīng)濟(jì)發(fā)展支撐產(chǎn)業(yè)，積極提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，加大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提高污水回用效率，提升工業(yè)用水效率，切實(shí)降低水資源消耗對實(shí)現(xiàn)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展意義重大。

在水足跡總量逐年下降情況下，居民生活用水量呈逐年上升趨勢，從2010年的1.88×108m3提高至2016年的2.78×108m3，消耗量增加達(dá)0.9×108m3。這與本地區(qū)居民人口數(shù)的增加趨于一致，但居民的節(jié)約用水意識還更需加強(qiáng)，需要進(jìn)一步通過政府引導(dǎo)，積極建立用水差價收費(fèi)政策，運(yùn)用市場杠桿調(diào)節(jié)用水、促進(jìn)日常節(jié)水。

由表2可知，本區(qū)生態(tài)環(huán)境用水量整體處于波動上升狀態(tài)，主要由于其作為我國西北地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障和生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)，需要切實(shí)樹立生態(tài)優(yōu)先意識，確保生態(tài)環(huán)境需水量，維護(hù)本地生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

寧夏近幾年進(jìn)出口虛擬水量顯示，出口虛擬水水量明顯高于進(jìn)口虛擬水水量，這雖然表明隨著我國“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，本區(qū)外貿(mào)經(jīng)濟(jì)相對于進(jìn)口貿(mào)易較為活躍，但作為我國嚴(yán)重缺水地區(qū)之一，尤需要注重提高水資源的高效合理使用，重視虛擬水戰(zhàn)略，加大水資源的開發(fā)利用程度，提高單位水資源利用價值，減少出口低附加值、耗水量大的產(chǎn)品。此外，還需積極進(jìn)口水密集型產(chǎn)品，緩解本區(qū)水資源緊張局面。

水資源利用效率指標(biāo)指本區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與總體水足跡的比值，該指標(biāo)主要反映經(jīng)濟(jì)增長對水資源的消耗量，數(shù)值越大，水資源利用率越高，用水結(jié)構(gòu)和配置越合理。數(shù)據(jù)顯示，水資源利用效益從2010年的23.81元/m3顯著提高至2016年的47.08元/m3，單位用水的價值明顯翻一番，分析其原因主要在于本地區(qū)用水結(jié)構(gòu)和水資源利用方式轉(zhuǎn)變，此外還與本區(qū)積極推行水權(quán)轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略，建立水權(quán)交易機(jī)制，通過水權(quán)交易促使水資源向高附加值產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，提高水資源利用效率有關(guān)。

3.2 水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤分析

GDP-彈性指數(shù)t變化情況圖見圖1。

圖1 GDP-彈性指數(shù)t變化情況圖

從圖1整體變化情況可以看出，寧夏近7年來GDP增長率較快，年均變化率在8%～13%之間，遠(yuǎn)高于全國平均水平，經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)相對比較平穩(wěn)快速。由表3進(jìn)一步得知，2010-2016年水資源利用消耗速度都明顯低于同期經(jīng)濟(jì)增長平均速度，根據(jù)彈性系數(shù)t變化情況，結(jié)合脫鉤彈性系數(shù)評價表(表1)，分析表明寧夏近幾年水資源壓力與經(jīng)濟(jì)增長之間處于脫鉤狀態(tài)，且呈現(xiàn)出強(qiáng)弱脫鉤交替發(fā)展趨勢，說明經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對水資源形成壓力并不大，目前水資源狀態(tài)可以滿足經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

但由于本地區(qū)水足跡結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)用水比重過大，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源利用效率提升，其用水結(jié)構(gòu)將會逐漸發(fā)生變化，可能會對經(jīng)濟(jì)-水資源環(huán)境之間協(xié)調(diào)發(fā)展造成潛在風(fēng)險。因此，水資源壓力與經(jīng)濟(jì)增長之間的脫鉤態(tài)勢還需進(jìn)一步研究。

表3 寧夏經(jīng)濟(jì)增長與水資源變化關(guān)系評價表

4 結(jié) 論

1) 總體來說，寧夏地區(qū)總體水足跡在下降，人均水足跡減少。從水足跡構(gòu)成上分析可知，農(nóng)業(yè)用水是寧夏水資源消耗主要方面，平均占比都達(dá)90%以上，水足跡構(gòu)成存在一定的不合理性，工業(yè)用水、生態(tài)用水比重偏低，對未來該地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展造成一定的隱患。

2) 寧夏水資源利用效益逐年上升，從2010年23.81元/m3顯著提高至2016年47.08元/m3，但是利用效率整體仍遠(yuǎn)低于全國平均水平(2013全國平均水平為91.74元/m3)，水資源利用效率的提升空間還很大，應(yīng)進(jìn)一步積極提升。

3) 水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的Tapio脫鉤彈性系數(shù)顯示強(qiáng)弱變化的脫鉤趨勢，單從水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系來看，表明寧夏水資源能滿足目前GDP的高速增長，水資源對經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的壓力較弱。但因目前寧夏水資源供給主要以黃河水補(bǔ)給為主，水資源利用主要為農(nóng)業(yè)，隨著黃河取水政策的變化和本區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深入，該壓力會產(chǎn)生較大變化，應(yīng)努力構(gòu)建本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的模式。