基于水足跡法的長江中游城市群水資源利用與經濟協調發展脫鉤分析

李寧　張建清　王磊

摘要 長江中游城市群承東啟西、連南接北，是長江經濟帶的重要組成部分。作為地區經濟發展新的增長極，在長江經濟帶堅持生態優先、綠色發展的戰略定位下，長江中游城市群更應該重視地區生態文明建設與資源環境保護，特別是水資源的可持續利用與保護。基于此，本文將長江中游城市群整體作為研究對象，利用水足跡理論與方法，通過計算該地區2000—2015年水足跡的構成，定量分析長江中游城市群近16年來水資源利用狀況，并結合協調發展脫鉤評價模型對水資源利用與經濟增長協調關系進行評價。結果表明：①長江中游城市群近16年來水足跡呈現先小幅波動上漲、再穩步上漲的總體上漲趨勢，農業生產用水是水足跡的主要組成部分；②水資源利用效率逐年提高，但水資源利用結構不合理，農業生產用水所占比重過大，水資源基本用于本地區內部經濟發展，對外交流不足；③水資源總量豐富，但水資源利用與經濟增長基本處于相對脫鉤的初級協調狀態。基于以上研究結果，本文從“嚴管理、抓節水、調結構、促發展”四個方面提出了促進長江中游城市群水資源利用與經濟協調發展的政策建議：積極落實嚴格的水資源管理制度，從源頭上杜絕水資源浪費現象；重點抓好農業節水工程建設，大力推動生產生活節水；提高對外經濟貿易水平，調整水資源利用與農業產品消費結構；大力促進產業協同發展，加快經濟增長與水資源利用向優質協調發展狀態轉變。

關鍵詞 水足跡；長江中游城市群；水資源；經濟增長；脫鉤分析

中圖分類號 F061.5 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2017）11-0202-07 DOI：10.12062/cpre.20170610

水資源是維持國家經濟社會持續健康發展的重要基礎資源。隨著中國經濟的持續高速增長，水資源的利用量也不斷增加，水資源供需矛盾、用水結構不合理、水環境污染等一系列問題逐漸成為影響中國經濟社會健康發展的重要因素。如何科學分析區域水資源利用狀況、合理評價水資源利用與經濟增長的協調關系對于解決中國當前所面臨的各類水資源問題、實現水資源利用與經濟的可持續發展具有重要意義，同時也吸引了眾多學者對此展開廣泛研究。荷蘭學者Hoekstra[1]于2002年提出水足跡的概念后，與Hung[2]合作首次對各國的水足跡進行了核算并對全球水資源利用狀況進行了整體性分析。Van等[3]與Feng等[4]則分別對荷蘭和英國的水足跡進行了量化，從而對水資源利用結構進行了定量分析。龍愛華等[5]與王新華等[6]分別計算了西北四省與甘肅的水足跡，馬靜等[7]則按照國家地理大區劃分標準，對中國不同地理區域1999年水足跡進行了計算和分析。隨著脫鉤理論及其方法在資源環境領域的廣泛利用，不少學者從新的視角對水資源利用及其與經濟的關系進行了研究。吳丹[8]通過構建脫鉤時態分析模型對1953—2010年間中國水資源利用與經濟發展脫鉤態勢進行了分析，潘安娥等[9]與楊仁發[10]等則分別對湖北和江西的水資源利用與經濟協調發展狀況進行了脫鉤分析。從研究內容與對象來看，目前針對整個國家或某省、市等具體行政區域水資源利用狀況及其與經濟發展關系的研究較多，跨區域特別是與國家區域經濟發展政策密切聯系的研究較少。基于此，本文將長江中游城市群總體作為研究對象，利用水足跡理論與方法，定量分析長江中游城市群近16年來水資源利用狀況，并結合協調發展脫鉤評價模型科學評價水資源利用與經濟增長之間的協調關系，為實現長江中游城市群水資源利用與經濟增長可持續發展提供科學依據與決策參考。

長江中游城市群是以武漢城市圈、環長株潭城市群、環鄱陽湖城市群為主體形成的特大型城市群[11]。隨著《長江中游城市群發展規劃》的批復實施、《長江經濟帶發展規劃綱要》的正式印發，長江中游城市群迎來了重大的發展機遇。在長江經濟帶堅持生態優先、綠色發展的戰略定位下，長江中游城市群作為地區經濟發展新的增長極，在發展經濟的過程中更應該重視地區生態文明建設與資源環境保護特別是水資源的可持續利用與保護。因此，本文以長江中游城市群作為研究對象，分析水資源利用狀況及其與經濟增長的協調，對于保護長江水資源、水環境，促進人水和諧、綠色發展，引領全國資源節約型和環境友好型社會建設具有重要意義。

1 研究模型與數據來源

1.1 水足跡計算模型

根據Hoekstra提出的水足跡理論，水足跡可以定義成在一定的物質條件生活標準下，生產出一定居民消費的產品和服務所必須的水資源數量[1]，它表征的是維持一定人群正常生活所需要的產品和服務中所消耗的真實水資源數量。所以，水足跡的來源包括兩部分，一是在人類社會經濟發展過程中所消耗的實體水資源，二是眾多產品和服務所包含的水資源，也稱為虛擬水。

根據水足跡的定義，水足跡的計算模型為：

WFP=IWFP+EWFP（1）

IWFP=AWP+IWW+DWD+EWD-FWe（2）

EWFP=FWi-FWre-export（3）

式（1）中，WFP表示區域總體水足跡（m3），是指研究區域所消耗的水資源總量（m3）。IWFP表示區域內部水足跡（m3），是指區域內部用于生產當地居民消費的商品和服務所消耗的水資源總量；EWFP表示區域外部水足跡（m3），是指本地所消費的那部分進口虛擬水數量。

式（2）中，AWP表示區域內的農業生產用水量（m3），包括農作物產品生產用水量（m3）和動物產品生產用水量（m3）兩部分；IWW表示區域內的工業生產用水量（m3）；DWD表示區域內居民日常生活用水量（m3）；EWD表示區域內生態環境用水量（m3）；FWe為區域出口的虛擬水量（m3）。

式（3）中，FWi為區域從其它區域進口的虛擬水總量（m3）；FWre-export為區域從其它區域進口再出口的虛擬水總量（m3）。

1.2 水足跡評價指標

利用水足跡的計算結果可以從各個角度分析與評價區域水資源情況，本文參考有關文獻[12-13]，選取人均水足跡、水資源匱乏度、水資源自用率、水資源利用效率四個指標作為水足跡評價指標來定量分析評價長江中游城市群水資源利用狀況。endprint

人均水足跡（WFPpc）是指區域的總體水足跡（WFP）與區域人口總數（TP）的比值，描述區域平均人口對水足跡的占用情況，計算模型為：

WFPpc=WFP/TP（4）

水資源匱乏度（WS）是指區域的需水量與區域可利用水資源總量（RWC）的比值，衡量區域水資源的緊缺狀態。比值越大，說明區域水資源越匱乏。本研究中用區域總體水足跡（WFP）表示區域需水量，因此計算模型為：

WS=（WFP/RWC）×100%（5）

水資源自用率（WSS）是指區域內部水足跡（IWFP）與區域總體水足跡（WFP）的比值，表明區域總體水足跡中用于自身發展需要所消耗的水資源量的比例，計算模型為：

WSS=（IWFP/WFP）×100%（6）

水資源利用效率（WUE）是指區域國民生產總值（GDP）與區域總體水足跡的比值，衡量的是區域所消耗的單位水資源量所產生的經濟效益，單位為元/m3，計算模型為：

WUE=（GDP/WFP）（7）

1.3 水資源利用與經濟協調發展脫鉤評價模型

脫鉤（decoupling）是指在工業發展進程中，物質能耗總量并沒有隨著經濟增長而增加，反而減少的情況[6]。根據脫鉤理論，脫鉤可分為相對脫鉤和絕對脫鉤兩種類型，前者是指在經濟增長的過程中，資源環境消耗以一種相對較低的比率增長，而后者是指在經濟增長的過程中，資源環境消耗的比率減少。因此，絕對脫鉤狀態是資源環境利用和經濟增長協調發展的理想狀態，在這種狀態下，以最小的資源環境消耗實現了最大化的經濟增長。

本文在潘安娥[9]等人的基礎上通過構建水資源利用與經濟協調發展脫鉤評價模型來分析長江中游城市群地區水資源利用與經濟增長協調情況，模型如下：

Dp=GDPt-GDPt-1GDPt-1-WFPt-WFPt-1WFPt-1（8）

式（8）中，Dp為水資源利用脫鉤指數，用于描述經濟增長與水資源利用協調情況，GDPt與GDPt-1分別指第t期末和第t-1期末的國民生產總值（億元），WFPt與WFPt-1分別指第t期末和第t-1期末的水足跡總量（億m3）。

當Dp>0且GDPt-GDPt-1GDPt-1>0，WFPt-WFPt-1WFPt-1<0時，表明經濟增長與水資源利用絕對脫鉤，水資源利用與經濟發展處于優質協調發展狀態；

當Dp>0且GDPt-GDPt-1GDPt-1>0，WFPt-WFPt-1WFPt-1>0時，表明經濟增長與水資源利用相對脫鉤，水資源利用與經濟發展處于初級協調發展狀態；

當Dp≤0時，表明經濟增長與水資源利用未脫鉤，水資源利用與經濟發展處于不協調狀態。

1.4 數據來源與處理

本文研究數據主要來自2000—2015年湖北、湖南、江西三省統計年鑒、水資源公報以及武漢、黃石、鄂州、黃岡、孝感、咸寧、仙桃、潛江、天門、襄陽、宜昌、荊州、荊門、長沙、株洲、湘潭、岳陽、益陽、常德、衡陽、婁底、南昌、九江、景德鎮、鷹潭、新余、宜春、萍鄉、上饒、撫州、吉安共計31個城市2000—2015年統計年鑒。本文將長江中游城市群所含31個城市作為研究對象，匯總并計算2000—2015年各類研究數據。其中進出口虛擬水量由各地區進出口總額乘以地區平均萬元國內生產總值用水量計算，地區進出口總額單位通過中國歷年人民幣市場匯率由萬美元換算為萬元。由于統計數據缺乏限制，本研究忽略了進口再出口的虛擬水含量的計算。農業生產用水量采用“自下而上法”通過農業產品產量乘以單位產品虛擬水含量來計算。農業產品分為農作物產品和動物產品兩類，其中農作物產品分為糧食、棉花、油料、甘蔗、水果、蔬菜、茶葉7大類，動物產品分為豬肉、牛肉、羊肉、禽肉、禽蛋、牛奶、水產品7大類，農作物產品和動物產品的虛擬水含量參考王新華等[14]、Chapagian等[15]、馬靜等[7]的研究成果，如表1所示。

2 結果分析

2.1 水足跡構成與評價

表2為2000—2015年長江中游城市群水足跡構成及相關指標，圖1為長江中游城市群2000—2015年總體水足跡變化圖。從表2和圖1中可看出，長江中游城市群總體水足跡呈現先小幅波動上漲，再穩步上漲的總體上漲趨勢。2000年總體水足跡為1 645.6億m3，此亦為2000—2015年的最低值，然后小幅波動上漲至2007年，達到

1 829.06億m3。從2007年起，長江中游城市群總體水足跡逐年穩步上漲，直至2015年達到2 562.1億m3。具體來看，農業生產用水在總體水足跡中一直占最大比重，歷年均超過75%，從2010年起，比重達到8成以上；工業生產用水量在2003—2012年保持穩定增長，2013、2014年略有回調后又在2015年升至歷史新高，但數量不足農業生產用水的三分之一。同時，近16年來進出口虛擬水量在

總體水足跡中的平均比重不足5%。這與長江中游城市群地處華中地區重要平原（江漢平原、洞庭湖平原和鄱陽湖平原）區域，地勢平坦、土地肥沃、適宜耕種，區域內農業生產發達，但是工業發展相對不足，特別是對外經濟貿易交流能力較弱等區域經濟發展特點有很大關系。

進一步分析表2可以看出，長江中游城市群2000—2015年間人均水足跡變化趨勢與總體水足跡一致，呈現先小幅波動上漲、再穩步上漲的總體上漲趨勢。水資源利用效率逐年穩步增長，從2000年的4.57 元/m3持續攀升至2015年的25.98 元/m3。水資源自用率16年來始終維持在99%左右，變化幅度不超過1%。水資源匱乏度則呈明顯波動趨勢，2011年水資源匱乏度達到歷史最高的89%，2013和2009年也一度達到75%附近，其余年份則均未超過70%，總體上16年來水資源匱乏度平均值為59%。表明長江中游城市群地區水資源總量充裕，與該地區河流湖泊密集、水資源豐富的地理特性相一致。但區域水資源利用結構不合理現象突出，每年水資源基本用于本地區內部經濟發展，對外交流不足。endprint

在表2的基礎上對農業生產用水做進一步的分析可以得到長江中游城市群16年來農作物產品和動物產品虛擬水量及發展趨勢，如圖2和圖3所示。從圖2可以看出，在農作物產品中，糧食生產消耗水資源數量最多，油料生

產排名第二，且兩者消耗水資源數量呈明顯波動上漲趨勢。與糧食和油料相比，棉花、甘蔗、水果、蔬菜和茶葉生產消耗水資源數量明顯較少，其中水果、蔬菜和茶葉虛擬水量緩步增加，棉花虛擬水量近4年呈下降趨勢，甘蔗虛擬水含量最少。從圖3可以看出，在動物產品中，水產品虛擬水量最多，且呈快速增長趨勢，這也與長江中游城市群地區河流眾多、湖泊密布、漁業發達相符。豬肉虛擬水量排名第二，總體呈波動上漲趨勢，禽蛋、牛肉、禽肉虛擬水含量發展趨勢一致，均呈小幅緩步上漲趨勢，羊肉、牛奶虛擬水含量最少。

2.2 經濟增長與水資源利用協調關系

利用脫鉤評價模型可以得到長江中游城市群地區2001—2015年水足跡變化率、GDP變化率、脫鉤指數以及相應的經濟增長與水資源利用協調關系的評價結果（表

3）和GDP—水足跡變化趨勢圖（圖4）。可以看出，2001—2015年間絕大多數年份長江中游城市群水足跡增長率都在正負0.05的區間內波動，而GDP變化率則基本保持在0.1—0.25區間內，表明長江中游城市群在經濟增長的同時，水資源利用以一種相對較低的比率增長，兩者關系符合水資源利用與經濟增長脫鉤協調的基本情況。15年間，2002年和2006年兩者處于絕對脫鉤的優質協調狀態，其余年份均處于相對脫鉤的初級協調狀態。

進一步觀察圖4可以看出，2008年以前，長江中游城市群地區經濟增長速度呈波動上升的總體上升趨勢，與之形成對比的，水足跡增長率在2001—2007年間則呈現波動下降趨勢，兩者背離趨勢明顯；2008年后，長江中游城市群地區經濟增長速度放緩，特別是2011年后，該地區的經濟增長速度逐年走低，而水足跡增長率則呈現穩中有降的趨勢。表明當前長江中游城市群地區應在保持水資源利用低增長速度的前提下，盡快找到新的經濟增長點，提高經濟增長速度，實現經濟結構轉型升級和經濟發展提質增效。

3 結論與建議

3.1 結論

本文利用水足跡的理論與方法，對長江中游城市群2000—2015年水足跡進行計算，結果表明：①長江中游城市群近16年來水足跡呈現先小幅波動上漲，再穩步上漲的總體上漲趨勢，農業生產用水是水足跡的主要組成部分。②長江中游城市群地區雖然水資源利用效率逐年提高，但水資源利用結構不合理，農業生產用水所占比重過大，水資源基本用于本地區內部經濟發展，對外交流不足。③長江中游城市群雖然水資源總量豐富，但水資源利用與經濟增長基本處于相對脫鉤的初級協調狀態。長江中游城市群

存在著農業生產用水所占比重過大，水資源對外交流不足、利用結構不合理等問題，水資源利用與地區經濟增長脫鉤強度不夠，長期處于相對脫鉤的初級協調狀態。

3.2 建議

為切實解決長江中游城市群在水資源利用中存在的問題，促進水資源利用與經濟可持續協調發展，特提出以下建議：

3.2.1 積極落實嚴格的水資源管理制度，從源頭上杜絕水資源浪費現象

長江中游城市群河流眾多、湖泊密布，水資源豐富，擁有巨大的發展潛力。因此，在發展經濟的過程中更應該珍惜與保護這一得天獨厚的資源優勢，制定并執行嚴格的水資源管理制度，從源頭上杜絕水資源浪費現象。在水資源相對脫鉤，初級協調利用過程中應建立起水資源使用論證制度、節水評估制度、環境影響評價制度、浪費污染懲罰制度、監督年審制度為一體的綜合性水資源利用管理制度，使水資源的開發與利用步入科學化、制度化的軌道，從源頭上杜絕水資源浪費現象。

3.2.2 重點抓好農業節水工程建設，大力推動生產生活節水

農業生產用水是長江中游城市群水資源利用的絕對重點。加強農業節水工程建設，推動區域生產生活節水，對于提升長江中游城市群水資源利用效率與質量有重要意義。應改造灌區落后灌排工程，續建配套節水工程，減少農業灌溉輸配水損失，加強節水灌溉工程建設；同時，應開展田間節水灌溉示范指導，大力推廣噴灌、微灌等新型高效節水技術以及小畦、短溝等旱作灌水技術，加強新型節水農業技能培訓，不斷提升農民節水意識。在此基礎上，加快城市生產生活用水線路的升級改造，減少在輸送、分配環節的水資源損失。宣傳和引導居民安裝符合國家標準的節水型用水產品。

3.2.3 提高對外經濟貿易水平，調整水資源利用與農業產品消費結構

提高區域對外經濟貿易水平，加強和優化虛擬水的貿易結構，加大農產品的進口力度，調整產業結構。同時，改善本地居民日常生活消費結構，鼓勵蔬菜和水果這類虛擬水含量相對較低的農作物產品的生產與消費，減少農業用水在水資源利用中所占比重，減輕區域內農業生產用水的供應壓力。

3.2.4 大力促進產業協同發展，加快經濟增長與水資源利用向優質協調發展狀態轉變

長江中游城市群在近幾年整體經濟增長速度不斷走低的背景下，應該加快產業轉型升級速度，逐步淘汰落后過剩產能，充分發揮比較優勢，進一步加大科技創新力度，不斷提升產業和產品競爭力。通過分工協作，大力促進產業協同發展，開發區域新的經濟增長點，提高經濟增長速度，促進經濟增長與水資源利用向絕對脫鉤優質協調狀態轉變。

（編輯：劉照勝）

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