基于虛擬水貿易情景設計的政策分析

葉文 孫媛媛

摘要 ?自1993年Allan首創“虛擬水”概念后，虛擬水成為水資源管理的創新領域。本文梳理了虛擬水量化研究方面的文獻，整理了虛擬水的相關概念與量化方法，總結了近年來國內外虛擬水量化方法研究的進展。在水資源集約目標下，區域經濟系統產業結構調整可以促使部門內部虛擬水貿易流向合理化為依據而進行。由于區域的經濟發展水平和區間距離、產業結構、水資源稟賦和水價等因素均對虛擬水貿易產生影響，本文在情景模擬中設定南水北調、地下水保護、階梯水價等三種政策，。由此根據三種政策設定相應參數，進行產業結構和用水結構調整。

關鍵詞 ?虛擬水貿易;情景模擬;產業結構;水資源

作者簡介：

葉文 ?孫媛媛（鹽城師范學院數學與統計學院江蘇鹽城224001）

葉文（1996.1），女漢族江蘇鹽城人學歷：碩士職稱：助教，從事金融數學、經濟統計

孫媛媛（1995.11），女漢族江蘇鹽城人學歷：碩士職稱：助教，從事環境資源統計、投入產出、宏觀經濟統計

1 引言

為合理的分配水資源，并使其得到有效地利用，必須針對水資源進行節約管理和合理化分配。多年來，眾多學者致力于研究虛擬水問題為水資源管理建言獻策。 “虛擬水”的概念是Allan 在1993年首次提出的，其用水量基于食品和生活消費的生產銷售。 2003年程國棟首次在國內明確提出虛擬水概念，自此，自此近十年，虛擬水成為水資源管理研究領域的一大熱點。

繼而有學者在虛擬水概念的基礎上提出了“虛擬水貿易”的概念。既有的探究中有關虛擬水貿易主要包括以下三個思路：首先是區域劃分研究，可以將區域劃分為經濟較為發達和水資源相對貧乏的區域;二是虛擬測水研究。現有的研究主要集中在用水量較高的生產部門，而對用水量較小的部門的研究較少，既有研究中是以耗水量較高的生產部門為主，對耗水量較小的部門研究甚少。最后探討虛擬水戰略的實施對區域社會經濟需求的貢獻，以及對環境資源配置的影響。本文以北京市為例，考慮北京市實施虛擬水貿易存在的問題從而進行探討，主要問題表現在水資源供需矛盾日益突出、地下水資源過度開采、缺乏合理的水價制度體系等。

2背景調查

北京市位于海河流域，是一個人口稠密、水資源較為短缺的大都市。北京市人均可擁有的水資源量約為285立方米，僅能占到全國人均水資源擁有量的1七分之一/7，相對于世界人均水資源量來說，只能達到其的1/13三十分之一。北京市人均水資源擁有量距離國際上公認的人均水資源1000立方米的下限還是依然相較甚遠的。并且在世界一百二十120個首都城市的人均水資源排名中，北京市只排在100一百名開外。除此之外，隨著北京市的人口日益增多，使得資源和環境之間的矛盾十分突出，水污染形勢也由此變得十分嚴峻。北京市的地表水和地下水的主要來源都是通過降雨補給。由，資料顯示，北京年平均降水量約為640mm。當遇到干旱年的時候份降水量一般小于500毫米，如果是特別干旱的年份降水量則小于300毫米。北京區域內的湖泊都較小，水資源非常有限，其地表水主要來自河流和人工水庫。除了湖泊之外，北京擁有100多條河流。乘著改革開放的東風，北京城市建設發展迅猛，用水量也在顯著增加。

據圖2-1可得，2001年至—2012年，北京市地下水占比保持著較高的水平。北京，一直以地下水為主要飲用水源，這是由于北京地下水資源豐富。以前過去，清河和蓮花河沿岸有許多自流井。北京市地下水的補給主要來源于河谷地下水流，同時還受大氣降水和河水入滲補給。但是，伴隨經濟的快速發展和人口的增加，由于長期超量采用地下水，地下水位逐漸下降，地下硬度也會增強。2004年，地下水消耗量占總供水量的比重達到峰值，之后逐年下降。自2005年以來，北京市應急供水和中水回用，在一定程度上分擔了地下水的使用壓力，地下水供應比例逐步下降。2012年，北京市應急供水用地下水比例僅為48%。南水北調工程、中水和應急供水逐步改善了北京市的供水結構。

圖2-2為2012年北京市地下水資源的超采情況，北京市區的超采情況是最為嚴重的，其次相對嚴重的是周邊的昌平區、順義區、通州區及大興區，距離城區較遠的延慶縣、懷柔區、平谷區、房山區的超采情況較為嚴重，只有密云縣和門頭溝區為北京市僅剩的還未被超采的地區。根據歷年的水資源公報，北京市區自來水供應量為245萬立方米/天。北京市區的自來水廠中，7家以地下水作為主要水源，2家以地表水作為主為水源。它們的供水能力分別占50%左右。密云水庫和懷柔水庫中的水資源主要用于城市生活供水。

自2014年年底以來，北京市南水北調工程已不間斷安全運行1392天，單日最大入京水量已達到371萬立方米，供水量逐年增加，工程穩步達效。這在一定程度上將緩解了北京市的水資源的供給需求矛盾。隨著工程調水來京，北京市將逐漸減少開發當地地下水，實行地下水保護政策，修養地下水環境。減少地下水開采量將減少總用水量的供給，因此北京市調水效果仍十分有限。不僅要控制北京市用水量總量，還要更加關注階梯水價、差別水價等政策的節水效果。合理有效地的配置各種水資源，充分開發水資源的最大收益的前提是考慮并設置科學的水資源價格體系。目前，北京市的水價體系存在一些缺陷，導致水資源的經濟杠桿能力未能充分發揮。

3 情景設計

情景一是南水北調工程調水方案。根據南水北調工程方案，引水主要用于滿足工業用水、服務用水和生活用水的需要。南水北調工程將年均為北京市提供約10億立方米的可用水量。，去除掉2012年已有引水量2.8億立方米，新增調水占總供水量的20.1%。因此，本情景假設南水北調工程將使北京市總供水量增加20.1%。

情景二是地下水保護情景。根據北京市水務局公布的歷年水資源公報，自1980至—1990年，十年間北京市總用水量下降約1億m3，20世紀90年代，北京市經濟發展迅速，總用水量在40億m3至43億m3的范圍內波動。進入2000年后，總用水量降至35億m3。其中占總供水量的比重最大的是地下水的供給。平原區地下水年超額采水量約5億m3。南水北調工程的穩步開展，使得北京將逐年減少地下水開采量。情景設定北京市對地下水開采減少5億m3，占2012年總供水量的13.9%，導致總用水量減少13.9%。

情景三是階梯水價政策情景。現實中，供水單位通常具有自然壟斷的性質。在沒有政策干預和價格控制的情況下，當水資源邊際成本與邊際收益相等時，最優供水量便得以確定。供水部門為了自身利益，抬高水價，從而形成了壟斷。這時，供水部門的自身利益就可以達到帕累托最優，便能從中得到高于成本的超額收益。根據北京市新出臺的政策，情景設定北京市階梯水價將用水價格提供33%。

通過情景模擬，模擬北京市虛擬水政策對區域經濟系統42部門用水結構的作用，模擬結論說明，南水北調工程有利于北京市的經濟建設，對水利環境、公共設施管理和農業發展有較大的促進作用;地下水保護政策對于當地生態的可持續利用和水資源都能起到正面作用，但對北京市的經濟發展有負面影響;階梯水價政策的實施有效減少了生產活動和居民日常生活的用水需求，但是相對于經濟總體影響還是占比不高，將來還需要進一步探討。

4 模擬結果

本文將三種政策模擬所代表的參數變量代入非線性動態投入產出模型進行求解，最終對北京市的區域經濟系統42部門用水結構模擬結果如下。

4.11.南水北調工程模擬結果分析

該項目將使得北京市的供水量得到增加，從而對北京市的經濟發展、社會穩定和生態環境都可以產生潛移默化的正面影響。虛擬水政策對北京市用水結構影響的模擬結果如圖1-3。各行業產值都有所增長，其中水利環境和公共設施管理業增長較大。金融、房地產等服務業的產出增加服務較小。交通倉儲郵政服務、水利環境和公共設施管理業等部門的用水增加幅度較大，服裝制品等需水量較小的生產部門用水總量幾乎沒有變化。總體上，北京市區域經濟系統42部門的產出均實現一定的增長，這是由于南水北調工程增加了用水總量，繼而降低區域經濟系統部門的產出成本，使得最終部門產出量有所增加。

4.22.地下水保護政策模擬結果分析

地下水保護政策能夠使得北京市當地的水資源供給量減少，從而使得各部門產出降低，用水量降低。根據圖6-3中模擬情景二，地下水保護政策對電力、熱力生產和供應、天然氣生產和供應、水利環境和公共設施管理、農業等部門產生了較大的負面影響。地下水保護政策減少了總供給水量13.9%，對交通運輸、存儲和郵政、水利環境和公共設施管理業、煤炭采選產品等部門的節水效益較好。綜上可得，地下水保護政策將對高耗水產業存在相當大的負向影響，但總體上實現了較好的節水效益。

4.33.水價政策模擬結果分析

在根據圖6-3中情景三的模擬中結果，北京市實施水價政策將導致區域經濟系統中耗水量較高的產業部門，如農業、工業部門的產出量負向影響，但相較于地下水保護政策，來說影響較小。該政策減少了其他部門對水產品的中間需求，減少了居民和其他經濟實體對水的最終需求，導致水生產和供應產出的減少。總之，水價政策的實施，使虛擬水交易在水資源管理中得到充分應用，使其發揮出經濟杠桿的作用來調整區域經濟系統的供用水結構，最終實現節約水資源的目的。

5結束語

三種情景模擬結果，代表了三項虛擬水政策實施后的區域經濟系統產出用水情況。南水北調工程不僅對北京經濟發展產生了正面影響，而且可以改善生態環境的缺水，從而使得北京的水生態環境有所好轉。所以，通過南水北調工程調到北京的水資源，需要得到充分并有效地的利用，同時進一步完善用水許可證制度，設定合理的地下水使用總量指標，減少對地下水的過度開采，逐步節約地下水。與此同時，要建立健全水資源市場配置機制，使其在水資源配置中起到決定性的作用。

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