基于投入產出法的浙江省虛擬水消費與貿易研究

□ 董雪旺 智瑞芝 賈婷煒

|引言

一個國家或區域的水資源稟賦條件、特性及其可持續發展能力直接影響和制約著相關主體對象的可持續發展潛力[1]。虛擬水概念由Tony Allan 教授1993 年提出，是指以“虛擬”的方式存在于產品中的水，是產品生產過程中所耗費的水資源量。“虛擬水”理論的提出為如何處理水資源問題提供了新的角度，按照虛擬水戰略，缺水區域可通過進口水資源富集型區域的產品來實現虛擬水的轉移，以此緩解水資源壓力。因此，分析區域虛擬水消費及貿易特征，為區域水安全提供保障的研究迅速引起了學界和業界的普遍重視。我國是一個水資源短缺國，人均水資源擁有量僅為世界平均水平的1/4 左右。浙江省水資源總量豐厚，但同時也存在人均占有量低、時空分布不均等制約因素。隨著經濟快速發展，水資源安全正在變成制約浙江省社會經濟發展的因素，“量水而行、因水制宜”已迫在眉睫。2019 年，浙江省出臺了《浙江省水域保護辦法》，為水生態空間管理提供了法律依據；2020 年《浙江省水資源條例》通過并公布，于2021年開始正式實施。近年來，浙江省各地也積極探索符合當地經濟發展特點的水資源保護制度，提升優化節水技術水平。本研究旨在通過揭示浙江省虛擬水強度特征及變化趨勢，為促進產業結構調整優化及區域水安全提供一些思路。

|浙江省虛擬水消費及貿易的測算

（一）測算方法

虛擬水的概念由程國棟[2]（2003）引進我國后，引起了眾多學者關注。常用的虛擬水含量估算方法大致有兩種：一是水足跡法，使用水足跡法能夠估算出農產品中的虛擬水含量，但該方法對于非農產品來說并不適用；二是投入產出法，利用投入產出表來計算某產業的完全用水量。

（二）數據來源

本文所用投入產出表來自浙江省統計局出版的2007、2012、2017年《浙江省投入產出表》，2010、2015 年《浙江省投入產出延長表》。將投入產出表中的42 部門按國家統計局三次產業劃分方法進行分類合并。本文所使用的第一產業和第二產業的用水量數據來自于歷年《浙江省水資源公報》中的用水量數據；第三產業用水量數據由歷年《浙江省統計年鑒》中的城鎮總用水量減去相應年份的城市居民生活用水量得到。

（三）測算步驟

結合目前已有研究，基于投入產出法的虛擬水消費及貿易的測算步驟如下：

1.計算直接消耗系數矩陣和里昂惕夫逆矩陣。直接消耗系數aij的意義為部門j 為增加單位產出所直接消耗的第i 部門的投入數量，直接消耗系數矩陣的計算公式如下：

里昂惕夫逆矩陣的計算公式為：

aij表示部門j 每增加1 單位的最終需求而引發的部門i 的國內總產出的變動。是國內生產比重對角矩陣，由投入產出表各行的總產出與該行的總產出與進口量之和相除獲得。

2.計算虛擬水強度矩陣。虛擬水強度表現該部門單位最終需求所需要的耗水量，總的虛擬水強度包括了直接虛擬水強度和間接虛擬水強度兩個部分。

（1）直接虛擬水強度即直接用水系數Wj，表示部門j 增加單位產出所需要部門i 直接投入的水資源量，其計算公式如下：

Wj為第j 部門的水資源用量。

（2）總的虛擬水強度即虛擬水含量δj可通過里昂惕夫逆矩陣和直接虛擬水強度計算，δj表示為滿足j 部門最終需求每增加1 單位所需要投入的所有間接和直接水資源量的總和，其矩陣形式如下：

（3）間接虛擬水強度即間接虛擬水系數Pj 表示為滿足單位最終需求部門j 的直接用水外引起的其他產業部門用水，用總虛擬水強度與直接虛擬水強度之差算得：

3.計算內部水足跡tj。內部水足跡表示國內生產的用于部門j 最終需求產品所需要的水資源量，其中tj表示內部水足跡，fj表示為國內消費的最終需求量：

4.計算虛擬水進口量（即外部水足跡）。外部水足跡表示用于部門j 進口產品的最終需求所需要的水資源量。Sj表示假設進口產品在進口國生產所需要的水資源量，mj表示進口產品的國內需求，計算公式如下：

5.計算總水足跡。

6.計算虛擬水出口uj及虛擬水凈進口量NI。虛擬水出口uj即部門j 出口產品最終需求所需要的水資源量，其中ej表示出口的最終需求；虛擬水凈進口量NI 為虛擬水進口與虛擬水出口的差值，公式如下：

|浙江省虛擬水消費及貿易的結構變動特征分析

（一）虛擬水強度整體呈下降趨勢，且呈現出“一二三”產業依次遞減特征

虛擬水強度即產品中的虛擬水含量，表示某產業部門所生產的產品在產品的完整生命周期中，最終需要每增加1 單位所需要消耗的直接和間接用水量之和。虛擬水強度在計算過程中同時考慮了產值，使得產業間可比性更強，計算結果見表1。

表1 2007-2017 年浙江省三大產業的虛擬水強度（單位：m3/萬元）

表1 可見，2007 年到2017 年的十年間，浙江省虛擬水強度整體隨時間推移呈現出明顯的下降趨勢。2017 年與2007 年相比，第一、二、三產業的虛擬水強度分別下降了約64.7%、70.8%和93.5%，其中第三產業的降落幅度最大。時間跨度來看，2007 年至2017 年，三個產業部門的虛擬水強度隨時間的變化趨勢均為不斷下降。其中2007 年至2010年三個產業的虛擬水強度變化最明顯。

十年間持續降低的虛擬水強度，其主要原因和政府大力推行建設節水型社會，以及節水農業等措施的推行密不可分。2000 年以來，為進一步保障水資源安全，浙江省出臺了多項節水政策和管理辦法，例如《浙江省節約用水辦法》《浙江省水資源費征收管理辦法》等，2014 年，成立了“五水共治”技術服務團，以此來處理因污染問題形成的水質性缺水問題，全面推進治水行動。推行的相關措施在技術上使稀缺水資源使用效率不斷提升，同時還使得各產業部門之間的水資源配置效率得到提高。

結合表1，三個產業部門的虛擬水消費強度在2007 年至2017 年間，第一產業要遠遠超過第二、第三產業。農業生產是眾所周知的高耗水產業，與二、三產業相比，第一產業的虛擬水強度較大是由其絕對的直接用水系數較大導致的。而第二產業與第三產業的虛擬水強度則主要取決于間接用水系數，不難看出第二產業消耗虛擬水以間接消耗為主。整體來看，三次產業的虛擬水強度均呈現不斷下降趨勢。第一產業的虛擬水強度顯示出了穩步降低趨勢；第二、第三產業的虛擬水強度亦在2010 年實現大幅度下降后，開始維系在小幅度平穩下降中；其中2007年至2010 年第三產業的虛擬水強度由2768.0m3/萬元減少至318.5m3/萬元，下降了88.5%，下降幅度尤為明顯。

（二）總水足跡呈波動上升趨勢，外部水足跡貢獻緩慢變大

水足跡是研究虛擬水消費的重要指標之一，它是指在一個既定的時期內，已知人口所消耗的全部產品和服務而耗費的水資源總量。用水足跡來衡量人類對于某一區域內水資源與水環境造成的各種影響，主要是通過應用識別水資源消耗量和污染情況受到居民生產活動和消費的影響。因此，水足跡將人類的消費和生產生活和其對水資源的影響相關聯，提出了一個全新的視角來考察水資源的可持續利用情況。

表2 是浙江省2007-2017 年水足跡的測算結果。表2 可見，2007年至2017 年浙江省總的水足跡呈現波動上升態勢。總水足跡從2007年 的192.7 億m3下降到2010 年的175.7 億m3；之后經歷了波動反復，于2017 年上升至234.2 億m3。相較于2007 年，2017 年浙江省總水足跡上升了21.5%。按產業劃分來看，2007 年到2010 年間，第一產業水足跡大幅下降后維持大致穩定趨勢，2017 年與2007 年相比，第一產業的水足跡明顯減少。而第二產業的水足跡在十年間則基本呈上升趨勢，2017年總水足跡構成中，第二產業的貢獻遠超第一產業和第三產業之和。

表2 2007-2017 年浙江省各產業部門的水足跡（單位：億m3）

圖1 是浙江省2007-2017 年三次產業的外部水足跡占其總水足跡的構成情況。圖1 可見，2007 年至2017 年的十年間年浙江省外部水足跡緩慢上升，說明虛擬水戰略在浙江省緩解水資源問題中的作用逐漸顯現。分產業看，第一產業外部水足跡占第一產業水足跡維持在30%以下，說明浙江省主要依賴于本地的農業生產，以滿足本省糧食的生產消費以及農業發展，但對外部水足跡也存在一定的依賴性。第二、第三產業，尤其是第二產業對外部水足跡的依賴性較強，第二產業的外部水足跡占比在2017 年甚至超過了80%，可見其對省外能源及原材料等要素的依賴性較強。

圖1 2007-2017 年浙江省外部水足跡占總水足跡的構成

（三）虛擬水貿易凈輸入特征明顯，且進口量呈上漲趨勢

表3 為浙江省2007-2017 年虛擬水貿易情況統計。表3 可見，除2007 年虛擬水貿易表現為凈出口之外，2010 年、2012 年、2015 年 和2017 年均表現為凈輸入特征，這與田貴良等[3]（2019）對浙江虛擬水貿易特征的表述一致。其中，第一產業以虛擬水凈進口為主，但進口量一直在小范圍內波動；第二產業十年來以凈進口為主，且總體呈明顯的上升趨勢。2017 年第二產業的虛擬水凈進口為71.3 億m3，占同年虛擬水輸入總量的72%，相比2010 年的23 億m3上漲了約68%。可見，第二產業是目前浙江省虛擬水凈輸入的主要承擔者和消費者，浙江工業經濟發達，在國內貿易中輸出勞動密集型產品，而輸入水資源密集型產品，因此浙江容易創造更高的經濟價值[4]。

表3 2007-2017 年浙江省虛擬水貿易凈進口量（單位：億 m3）

四、促進浙江省水資源結構優化的措施

本文測算了浙江省近十年來的虛擬水強度、水足跡和虛擬水貿易量。從虛擬水的角度，優化水資源結構，促進水資源安全，在制定和實施節水措施時，要考慮國民經濟各部門的投入產出關系。不僅要調控虛擬水最終流入部門的虛擬水使用量和使用率，更要提高虛擬水流出部門的水資源使用效率；要重視產業間的相關性，應當從完整產業鏈的周期考慮節約用水措施。具體而言，應該從以下兩大方面著手：

首先，以農業為主的第一產業的耗水以直接耗水為主，相比于其他產業，用水效率低下，可通過增強農業節水技術的開發推廣力度，提高農業中的水資源利用率；同時，利用國內農產品市場實施虛擬水進口戰略，提高農產品的外購量，增加虛擬水流入量，對于降低農業虛擬水強度十分有效[5]。其次，第二產業虛擬水對浙江省水資源優化影響較大，如果想要使工業產品虛擬水貿易量向某一方向變動，可考慮通過改變技術或產品生產過程以及調整工業產品貿易結構的方式獲得[6]。因此，浙江省應繼續提高工業產品的技術研發投入，提高其科技轉化效率，優化產品生產過程，大力發展高附加值產品，延長產業鏈；同時制定相關支持政策，引導鼓勵企業向虛擬水消耗較少附加值較高的行業發展；以產業結構優化促貿易結構提升，從而實現區域水資源的合理配置及水環境的安全。