河南省水資源利用與經(jīng)濟增長脫鉤分析
——以水足跡理論為視角

武 晗

(河南財經(jīng)政法大學(xué) 工程管理與房地產(chǎn)學(xué)院， 鄭州 450001)

水資源是人們生產(chǎn)生活過程中必不可少的資源，也是一種基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略資源。隨著經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展和我國人口數(shù)量的大量增長，水資源的合理利用對國家的綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略來說舉足輕重。聯(lián)合國教科文組織早在2009年就發(fā)布了《世界水資源開發(fā)報告》，指出到2030年，47%的世界人口將居住在用水高度緊張的地區(qū)，預(yù)計將有2 400萬到7億人口因為缺水而背井離鄉(xiāng)。聯(lián)合國公布的《2018年世界水資源開發(fā)報告》[1]指出，全球受人口、經(jīng)濟發(fā)展和消費方式的影響，水資源的需求量以每年1%的速度增長，并且在未來20年，這個速度將大幅度加快。水資源需求的增加以及水污染的現(xiàn)實存在都給我國水資源的供給帶來了很大的壓力。習(xí)近平同志“綠水青山就是金山銀山”的科學(xué)論斷也說明水資源對于中國經(jīng)濟社會的綠色發(fā)展具有重大意義。水利部出臺了《關(guān)于加強水資源用途管制的指導(dǎo)意見》,提出到2020年，我國要建立基本完善的制度高效監(jiān)管水資源的各種用途，到2030年，全面建成有效的水資源管制制度體系。因此我國要實現(xiàn)國家經(jīng)濟社會的持續(xù)健康發(fā)展，必須把水資源的保護和利用放在首要位置。

水資源缺乏的壓力隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展不斷增大，有關(guān)水資源利用的研究也成為了近些年來的熱點問題。國內(nèi)外許多學(xué)者從不同角度研究了水資源的利用與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系：姜秋香等[2]構(gòu)建的水資源失衡經(jīng)濟損失風險模型，采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型確定水資源失衡導(dǎo)致的經(jīng)濟損失值，然后在EBM基礎(chǔ)上添加Tobit模型進一步減少水資源失衡風險；張羽威等[3]采用GIS與空間相關(guān)分析方法，從空間尺度對新疆各地市GDP與水資源利用情況進行空間關(guān)聯(lián)性分析；王喜峰等[4]以東北地區(qū)為典型，基于投入產(chǎn)出模型的結(jié)構(gòu)分解方法分析國家經(jīng)濟安全、高質(zhì)量發(fā)展與水資源承載力之間的關(guān)系；佟金萍等[5]以長江經(jīng)濟帶為研究對象運用Moran’sⅠ和空間計量模型分析了用水效率對經(jīng)濟增長的空間效應(yīng)；潘忠文等[6]定量分析了中國18年來的水資源利用狀況，并利用Tapio脫鉤評價模型對水資源利用與經(jīng)濟增長協(xié)調(diào)關(guān)系進行了評價。近些年隨著“中部崛起”戰(zhàn)略的穩(wěn)步實施，河南省的經(jīng)濟社會情況得到迅速發(fā)展，但同時也暴露出了許多現(xiàn)實問題，如環(huán)境污染、資源緊缺以及不可持續(xù)發(fā)展等。本文基于水足跡理論對河南省的水資源利用情況以及與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系進行分析，研究河南省經(jīng)濟增長與水資源利用之間的關(guān)系，期望找到問題的根源，使河南省的經(jīng)濟發(fā)展走向可持續(xù)發(fā)展之路。

一、研究方法與數(shù)據(jù)來源

(一)水足跡模型及其評價指標

“水足跡”的概念是由Hoekstra[7]在2002年的時候率先提出來的，水足跡的思想是基于William Rees[8]的“生態(tài)足跡”思想和1993年Tony Allan[9]提出的“虛擬水”概念相結(jié)合而產(chǎn)生的。“虛擬水”，顧名思義不是真正意義上存在的水，而是代表產(chǎn)品和服務(wù)中包含的水資源。水資源的概念是：在一定時期內(nèi)一個國家(地區(qū))內(nèi)所消耗的的產(chǎn)品和服務(wù)的總量中所包含的必不可少的水資源。水足跡是衡量生產(chǎn)生活用水的指標，主要包括兩個方面：一是人們在經(jīng)濟社會中生產(chǎn)生活的直接用水量，也就是實際消耗的水資源量，二是在進出口過程中計算的所有貿(mào)易產(chǎn)品和服務(wù)的虛擬水含量。

截至目前為止，水足跡的計算方法主要包括三種：一是投入產(chǎn)出法，適用于一個部門僅代表唯一產(chǎn)品時，優(yōu)點是可分別計算直接用水量和間接用水量，缺點是它是一個估算模型，不能準確計算。二是自上而下的計算方法，適用于國家水足跡，優(yōu)點是適應(yīng)公共數(shù)據(jù)，對間接分析比較有效，缺點是不適用于較低級的水足跡。三是自下而上的計算方法，優(yōu)點是靈活直觀，可以選擇數(shù)據(jù)等級，缺點是屬于數(shù)據(jù)密集型分析方法，不適用于國家水足跡。本文采用自下而上的分析方法來計算河南省自2003年至2017年中15年間的水足跡。本文涉及的一些基本的計算公式如下：

TW=WI+WE

WI=Warg+Wind+Wlif+Weco-EW

WE=IW-IWE

TW表示一個國家或地區(qū)的水足跡總量，WI表示內(nèi)部水足跡的總量，WE表示外部水足跡的總量。Warg、Wind、Wlif、Weco、EW則分別表示農(nóng)業(yè)水足跡總量、工業(yè)水足跡總量、生活水足跡總量、生態(tài)和出口水足跡總量。Qj表示第j種產(chǎn)品的產(chǎn)量或消費總量，WCj表示每單位j中產(chǎn)品或服務(wù)中所包含的虛擬水含量。IW代表進口產(chǎn)品和服務(wù)總量的虛擬水含量，IWE代表進口之后再出口的產(chǎn)品和服務(wù)總量所包含的虛擬水含量。

為了更好地分析水資源利用情況，本文特設(shè)以下評價指標體系來衡量研究區(qū)域的水資源利用情況。

WP=TW/TP

人均水足跡總量(WP)用來描述區(qū)域內(nèi)人口對水資源的平均占有量,用研究區(qū)域水足跡總量(TW)與區(qū)域人口總量(TP)來表示。

WS=(TWQ/TWA)×100%

水資源匱乏度(WS)用來解釋研究區(qū)域中水資源的稀缺程度，用區(qū)域的用水總量和區(qū)域可利用的水資源總量(TWA)之間的比值來表示。

WSS=(WI/TW)×100%

區(qū)域水資源自給率(WSS)用來說明研究區(qū)域內(nèi)水資源的自給自足情況，用內(nèi)部水足跡的總量(WI)與區(qū)域水足跡總量(TW)之間的比值來表示。

WUE=GDP/TW

水資源利用效率(WUE)衡量的是研究區(qū)域內(nèi)的消耗的每單位水資源所帶來的經(jīng)濟效益的大小，用研究區(qū)域的國民生產(chǎn)總值與區(qū)域水足跡總量的比值來表示，單位是元/m3。

(二)脫鉤分析模型及其評價

脫鉤最早來源于物理學(xué)領(lǐng)域，指具有相應(yīng)關(guān)系的兩個或多個物理量之間的響應(yīng)關(guān)系不存在。后來經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)將其引入到農(nóng)業(yè)政策研究；資源環(huán)境學(xué)者又將其拓展到環(huán)境等領(lǐng)域，分析經(jīng)濟增長與環(huán)境壓力或資源消耗之間的關(guān)系。后來逐漸一步一步發(fā)展成為具有資源環(huán)境領(lǐng)域特色的脫鉤分析理論。脫鉤理論[10]認為資源環(huán)境的利用和經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系存在著兩種關(guān)系：一是資源與環(huán)境的消耗壓力隨著經(jīng)濟的增長而增長，這種情況稱之為耦合；二是資源與環(huán)境的消耗壓力隨著經(jīng)濟的增長反而減少的情況，稱之為脫鉤。脫鉤也可以分為兩種情況來分析[11]：一種是相對脫鉤，是指經(jīng)濟增長時，資源與環(huán)境的消耗壓力以相對較低的比率增長，另一種是絕對脫鉤，是指經(jīng)濟增長的同時，資源與環(huán)境的消耗壓力的增長率反而降低。

關(guān)于判斷脫鉤程度和脫鉤狀態(tài)的方法有很多，其中包括脫鉤指數(shù)法、脫鉤彈性法、變化量綜合分析法、IPAT/IGT法以及差分回歸系數(shù)法[12]。其中前兩種測度脫鉤程度的方法相對來說較為常用。本文將采用Vehmast的脫鉤指數(shù)模型為基礎(chǔ)，將區(qū)域水足跡總量作為水資源環(huán)境變量，GDP變化率衡量經(jīng)濟增長的程度。脫鉤指數(shù)模型如下：

其中：Dn代表水資源消耗的脫鉤指數(shù)，用來說明水資源的消耗與研究區(qū)域經(jīng)濟增長之間的協(xié)調(diào)性關(guān)系。Gn和Gn-1分別表示的是第n期末和第n-1期末的GDP的值，TWn和TWn-1分別指的是第n期末和第n-1期末研究區(qū)域內(nèi)的水足跡總量。脫鉤指數(shù)(Dn)就等于第n期末經(jīng)濟增長的變化率與第n期末水足跡變化率之間的差值。當(Gn-Gn-1)/Gn-1>0，(TWn-TWn-1)/TWn-1>0且Dn>0。表示水資源的消耗與經(jīng)濟增長之間存在著相對脫鉤關(guān)系。當(Gn-Gn-1)/Gn-1>0，(TWn-TWn-1)/TWn-1<0且Dn>0。表示水資源的消耗與經(jīng)濟增長之間存在著絕對脫鉤關(guān)系。相對脫鉤關(guān)系表明水資源利用與環(huán)境增長之間處于初級協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)，絕對脫鉤關(guān)系表明水資源利用與環(huán)境增長之間處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)。

(三)數(shù)據(jù)來源與處理

本文研究數(shù)據(jù)來源為2004—2018年間的《河南省統(tǒng)計年鑒》《河南省環(huán)境狀況公報》等資料以及河南省統(tǒng)計局、河南省水利廳網(wǎng)站等數(shù)據(jù)庫。本文將河南省作為研究對象，統(tǒng)計2003—2017之間15年間的各項數(shù)據(jù)。在計算農(nóng)業(yè)產(chǎn)品水足跡的時候?qū)⑥r(nóng)業(yè)產(chǎn)品水足跡分為農(nóng)作物產(chǎn)品水足跡和農(nóng)畜產(chǎn)品水足跡。農(nóng)作物產(chǎn)品水足跡將糧食、油料、棉花、糖料、蔬菜、水果、煙葉、茶葉8種主要農(nóng)作物納入核算。農(nóng)畜產(chǎn)品水足跡將豬肉、牛肉、羊肉、牛奶、禽蛋、禽肉、水產(chǎn)品7種主要農(nóng)畜產(chǎn)品納入核算。如表1所示，農(nóng)作物產(chǎn)品和農(nóng)畜產(chǎn)品的單位虛擬水含量參照陳俊旭[13]、馬靜[14]、王新華[15]的研究成果。工業(yè)、生活和生態(tài)水足跡總量的數(shù)據(jù)來自河南省水利廳網(wǎng)站公布的河南省水資源公報。進出口總額與河南省地區(qū)每萬元GDP用水量的乘積就代表進出口虛擬水含量。在計算經(jīng)濟增長率的過程中，為了消除通貨膨脹對計算經(jīng)濟增長率的影響，GDP值均以2003年為基期采用GDP平減指數(shù)法對名義GDP做換算處理，最后計算出2003—2017年間河南省經(jīng)濟實際增長率數(shù)據(jù)。

表1 河南省每單位主要農(nóng)產(chǎn)品虛擬水含量 /m3/kg

二、結(jié)果分析

(一)水足跡分析

從圖1和表2中能夠看出，2003—2017年河南省總體水足跡變化趨勢基本一致，僅在2005年到2006年之間呈現(xiàn)出較為明顯的下降趨勢，其中2003—2005年之間水足跡的總量增長較為明顯，2006—2017年之間水足跡總體趨勢在增長但是增長速度較為緩慢。河南省總體水足跡由2003年的990.67億立方米增加到2017年的1 479.05億立方米，總體增長了488.38億立方米。在總體水足跡構(gòu)成方面，農(nóng)業(yè)水足跡所占比重最大，均在90%以上，這與河南省是農(nóng)業(yè)大省的關(guān)系較大。工業(yè)水足跡有著明顯的先上升后下降的趨勢，2003—2012年河南省工業(yè)水足跡持續(xù)上漲，由2003年的39.95億立方米增長到2012年的60.50億立方米，2013—2017年期間又經(jīng)歷了持續(xù)下降的階段，下降到2017年的51.00億立方米，說明河南省整體工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境有所改善。生活水足跡方面，2003—2013年河南省生活用水足跡呈現(xiàn)出波動趨勢，2013年之后則表現(xiàn)出明顯增長的趨勢，說明人民生活條件有了明顯改善。生態(tài)環(huán)境用水方面，總體趨勢在增長，特別是2014年之后生態(tài)環(huán)境用水量更是急劇上升，這與河南省在生態(tài)環(huán)境治理方面做出的工作密切相關(guān)。

圖1 2003—2017年河南省總體水足跡動態(tài)變化

表2 河南省2003—2017年水足跡構(gòu)成 /億m3

表3 2003—2017年河南省水足跡分析指標

表3計算出了2003—2017年河南省水足跡分析指標，其中人均水足跡均值為1280.13m3,人均水足跡變化趨勢與總體水足跡變化趨勢略有不同，前者呈現(xiàn)出先大幅度上升，再小幅度下降之后穩(wěn)步上升的總體趨勢。河南省水資源匱乏度則表現(xiàn)出較大的波動。2003年水資源匱乏度最低為26.89%，2006年時突破70%，此后水資源匱乏度均在較高的水平內(nèi)波動，2012年和2013年間達到最大，最大值為89.87%。有兩個原因造成了這種情況：一方面與當年的降水量急劇減少密切相關(guān)，這兩個年份都屬于枯水年，降水量都較少，另一方面經(jīng)濟發(fā)展過程中需水量不斷增加，也加大了水資源的壓力。從另一個指標水資源自給率來看，河南省水資源自給率值都在99%以上，最大值為99.68%，最小值為99.20%，變化的范圍在0.5%以內(nèi)。這一指標的變化反映了兩方面的問題：一方面是河南省在對外交流和貿(mào)易方面要積極擴大規(guī)模。通過大規(guī)模的對外貿(mào)易來得到更多的外部水資源；另一方面是河南省內(nèi)部水資源總量能夠保證經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。水資源利用效率也表現(xiàn)出每年持續(xù)增長的趨勢，由2003年的6.93元/立方米不斷增長到2017年的30.12元/立方米，每年的增長率都保持在10%左右，意味著經(jīng)濟增長的水資源消耗代價在降低。

(二)水資源利用與經(jīng)濟增長的脫鉤分析

從圖2能夠看出河南省2004—2017年GDP變化率和水足跡變化率的整體趨勢都呈現(xiàn)出下降的趨勢。2004—2007年河南省GDP增長率基本維持在一個高速增長的階段，2008年和2009年GDP增長率快速下降，這與2008年全球金融危機的出現(xiàn)相關(guān)，2010年之后河南省的經(jīng)濟增長速度放緩，GDP變化率處于平緩降低的階段，這一階段與國家經(jīng)濟由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段的經(jīng)濟政策轉(zhuǎn)型相吻合。水足跡變化率在2004—2006年之間經(jīng)歷了急劇下降的階段，說明河南省在這一階段經(jīng)濟發(fā)展結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型取得了不錯的成果，經(jīng)濟在保持高速增長的同時，水資源消耗率卻在不斷下降，是一個巨大的轉(zhuǎn)型期。2006年之后水足跡變化率呈現(xiàn)出波動下降的趨勢。從整體來看，河南省的GDP變化率保持在7.8%～14.4%以內(nèi)，而水足跡的變化率保持在-1.09%～15.43%以內(nèi)波動，除去2004年，其他年份河南省的經(jīng)濟增長速度都要高于同期的水資源消耗增長速度。從兩變量之間的關(guān)系不難看出，河南省水資源消耗與經(jīng)濟增長之間基本處于協(xié)調(diào)發(fā)展的狀態(tài)。

將河南省2003—2017年經(jīng)濟增長與總體水足跡數(shù)據(jù)進行脫鉤模型計算，得到表4所示的河南省2004—2017年各年脫鉤指數(shù)數(shù)值表。利用Vehmast的脫鉤指數(shù)模型進行分析，得到河南省2004—2017年的14年間大部分處于相對脫鉤狀態(tài)，相對脫鉤狀態(tài)就是水資源的消耗量與經(jīng)濟增長都在增加，但是經(jīng)濟增長的速度要高于水資源消耗的增長速度，這是一種初級協(xié)調(diào)的發(fā)展狀態(tài)。另外還有1次未脫鉤和2次絕對脫鉤狀態(tài)，2004年時出現(xiàn)1次未脫鉤，水資源消耗的增長速度高于經(jīng)濟增長的速度，此時經(jīng)濟的增長以資源的大量消耗為代價，是一種不可持續(xù)的較差的發(fā)展狀態(tài)，2006年和2016年時出現(xiàn)了2次絕對脫鉤，就是在經(jīng)濟增長的同時，水資源的消耗量卻在減少，說明水資源的利用和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展之間處于極為理想的狀態(tài)，是一種優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的發(fā)展狀態(tài)。

圖2 2003—2017年河南省GDP與水足跡變化關(guān)系

表4 河南省水資源利用與經(jīng)濟增長關(guān)系評價

三、結(jié)論與建議

(一)結(jié)論

本文通過對河南省2003—2017年水足跡的計算以及水資源消耗和經(jīng)濟增長的脫鉤分析可以得到以下幾點結(jié)論：一是河南省15年來總體水足跡呈現(xiàn)出穩(wěn)步低幅度上升的趨勢，其中農(nóng)業(yè)水足跡占總體水足跡的90%以上，是總體水足跡的主要構(gòu)成部分;二是河南省水資源利用效率每年都以快速的增長率穩(wěn)步上升，處在一個較高的水平上，但是水資源的使用結(jié)構(gòu)確實不夠合理，一方面農(nóng)業(yè)水足跡比重過大，另一方面水資源自給率平均每年都在99%以上，整體水資源都用于自身經(jīng)濟社會發(fā)展之中，缺少外部水足跡的引入;三是河南省水資源利用和經(jīng)濟增長之間大部分時間處于相對脫鉤狀態(tài)，屬于一種初級協(xié)調(diào)發(fā)展的情況。

(二)建議

河南省水資源總量較為匱乏，地區(qū)之間水資源分布不均衡，今后要在水資源的合理利用上引起重視。為解決河南省在水資源使用中存在的問題，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，特提出以下建議：

1.強化管理制度。堅持以政策為導(dǎo)向，首先要及時轉(zhuǎn)變原來在經(jīng)濟發(fā)展過程中沿襲多年的“先污染，后治理”的用水觀念，制定更為嚴格的水資源管理制度，從源頭、使用和處理各個方面都要做好監(jiān)督工作。水資源的源頭不僅對于人民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生巨大的影響，甚至與生命安全密切相關(guān)。因此要對水源進行嚴格的監(jiān)督保護，防止水源污染，對那些污染水源的違法個人或企業(yè)應(yīng)該制定更為嚴格的法律懲罰措施。用水過程要實行分類對待的原則，對工商企業(yè)和普通人民的日常生活用水采用不同的用水價格，按量定價，定量內(nèi)的用水量收取較低的費率，超出定量的用水可以適當提高價格，以此來強化人民對于節(jié)約用水的重視。對于工商企業(yè)而言，要制定高于市民生活用水的水價，鼓勵各企業(yè)進行節(jié)水技術(shù)革新，采用更為節(jié)水的技術(shù)類型，實現(xiàn)節(jié)約水資源的目的。污水處理環(huán)節(jié)要建立健全審核機制，對于取水許可證和污水交易許可證的發(fā)放要進行嚴格控制，保證整個社會經(jīng)濟的發(fā)展處在水資源利用效率最高的狀態(tài)。要嚴格守住底線原則，全面推進生態(tài)文明建設(shè)。

2.優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。本文通過對河南省15年來水足跡的計算發(fā)現(xiàn)，河南省的水足跡結(jié)構(gòu)存在嚴重的不合理的地方，因此要積極通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來提高水資源的利用效率。首先，農(nóng)業(yè)水足跡在總體水足跡中所占比重過高，每年都高達90%以上，應(yīng)積極推動水資源利用向第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移。在農(nóng)業(yè)用水方面：積極發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，支持農(nóng)業(yè)耕地規(guī)模化生產(chǎn)、集約化經(jīng)營，從而大量降低水資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營上的消耗量。其次，在工業(yè)生產(chǎn)方面，降低化工、冶金、火電等高耗水行業(yè)的數(shù)量并及時推行技術(shù)改革，提升科技成果在技術(shù)改革上的轉(zhuǎn)化效率。在工業(yè)污水的處理中嚴格堅持“誰污染誰治理”的原則，并提高污水排放稅收額度，鼓勵企業(yè)發(fā)展污水處理技術(shù)，在節(jié)水防污等先進工藝、設(shè)備和技術(shù)上加強投入。最后，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，逐步縮小第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的比重，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，加快低耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.促進對外交流。從結(jié)論中看出河南省的外部水足跡所占比重極小，應(yīng)積極擴大對外交流的規(guī)模。首先要優(yōu)化河南省進出口商品的類別，河南省的農(nóng)業(yè)水足跡所占比例過高，故應(yīng)在農(nóng)產(chǎn)品進口方面擴大規(guī)模，減少農(nóng)產(chǎn)品對于河南省水資源的消耗量，引進豐富的外部水足跡。同時要積極引導(dǎo)人民在膳食結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)變，提高對蔬菜水果等產(chǎn)品的攝入量，這類產(chǎn)品的虛擬水含量相對較低，對于農(nóng)業(yè)水足跡的降低起著積極作用，能夠有效緩解河南省的水資源消耗壓力。