中國水資源使用效率影響因素分析

趙 悅，蔣金荷，李富強

(1.東北財經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院，遼寧 大連 116025；2.中國社會科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟與技術(shù)經(jīng)濟研究所，北京 100732)

2012年中國政府提出“五位一體”的總體戰(zhàn)略布局，包括經(jīng)濟建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)，這就要求資源、環(huán)境、經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展。水資源是不可替代的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源，隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，水資源問題成為我國可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。水資源的合理開發(fā)利用對于生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略下經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展、居民生活的提升具有重大意義。

水資源短缺和水生態(tài)環(huán)境惡化是目前制約中國水資源利用的兩大主要問題。在解決水資源短缺的眾多途徑中，提高水資源利用效率是解決中國水資源可持續(xù)利用問題的關(guān)鍵。水資源使用效率是指使用單位水資源所帶來的經(jīng)濟、社會或者生態(tài)等的效益。本文的水資源使用效率主要是指所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，即作為國民經(jīng)系統(tǒng)的投入要素，單位產(chǎn)出所依賴或消耗的水資源，簡單定義為單位經(jīng)濟產(chǎn)出所需的用水量，一般用用水強度的倒數(shù)表示，即單位GDP的用水量。

隨著水資源問題的加劇，國內(nèi)外對水資源使用效率進行了大量的研究，從研究內(nèi)容、研究方法上大致可分為3個方面：①基于生態(tài)系統(tǒng)觀，對水資源承載能力、安全性等進行綜合評價[1-6]；②對中國區(qū)域水資源利用效率的差異性研究[7-14]，大多采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)；③對部門水資源利用效率的研究，主要是農(nóng)業(yè)和工業(yè)[15-17]，而對引起水資源使用效率產(chǎn)生變化的驅(qū)動因子研究不多。本文利用碳排放強度變化分解因子方法——指數(shù)分解模型[18]，研究引起中國用水總量變化以及水資源使用效率變化的驅(qū)動因子及其貢獻率，從而對2000—2015年以來中國水資源管理政策進行評估，并為未來水利發(fā)展及供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革提出政策建議。

1 中國水資源使用現(xiàn)狀分析

隨著全球氣候變化的影響，以及我國城鎮(zhèn)化的加速推進和高耗水工業(yè)的發(fā)展，我國面臨越加嚴峻的水資源問題的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

a. 人均擁有水資源量少，時空分布不均衡，水資源配置難度大[19]。我國水資源總量約2.8萬億m3，按照2015年我國總?cè)丝诤怂?，人均水資源量只有 2 034 m3，僅為世界水資源量人均值的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國家之一。降水量年際變化大，且多集中在6—9月，期間降雨量占全年的60%～80%。

b. 水資源空間分布總體上呈“南多北少”的狀況。根據(jù)2012年統(tǒng)計資料，北方6區(qū)(6個水資源一級區(qū)：松花江區(qū)、遼河區(qū)、海河區(qū)、黃河區(qū)、淮河區(qū)、西北諸河區(qū))與南方4區(qū)(長江區(qū)(含太湖流域)、東南諸河區(qū)、珠江區(qū)、西南諸河區(qū)4個水資源一級區(qū))人口、耕地、GDP、水資源量占全國的百分比見圖1。北方6區(qū)人均水資源占有量約為994 m3，僅為南方4區(qū)的1/3。水資源與土地等資源的分布不匹配，經(jīng)濟社會發(fā)展水平與水資源分布的不相適應(yīng)，導(dǎo)致水資源供需矛盾突出，水資源配置難度大。

圖1 2012年北方6區(qū)和南方4區(qū)水資源量、耕地面積、人口、GDP占有比例

b. 我國用水總量在2000—2016年總體呈緩慢增長，但最近幾年用水量趨于平穩(wěn)。其中農(nóng)業(yè)用水占比約減少7%，生活生態(tài)用水占比約增加6%，工業(yè)用水占比基本穩(wěn)定在22%左右(圖2)。

圖2 2000—2015年我國行業(yè)用水量

2016年全國用水總量6 040億m3，比2015年下降63億m3，其中工業(yè)用水占21.6%，農(nóng)業(yè)用水占61.4%，用水結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。但我國水資源短缺的狀況仍然嚴重，每年缺水量近400億m3，北方地區(qū)尤甚。從供水來源看，地下水約占18.5%，達到 1 100 億m3左右，而地下水的過度開采會引起一系列生態(tài)環(huán)境問題。

c. 我國水資源使用效率在2000—2016年間年均增長8.2%。2016年全國人均綜合用水量437 m3，按當年價，萬元GDP用水量由2000年551 m3降低到2016年81 m3，按2000年不變價格計算，全社會用水效率提高8.2%；萬元工業(yè)增加值用水量由2000年285 m3降低到2016年的53 m3，按2000年不變價格計算，工業(yè)用水效率年均提高8.5%(圖3)。城鎮(zhèn)人均生活用水量(含公共用水)217 L/d，農(nóng)村居民人均生活用水量82 L/d。

圖3 2000—2016年萬元GDP用水量和萬元工業(yè)增加值用水量

生產(chǎn)和城鄉(xiāng)居民生活排放廢水總量由2000年的620億t增加到2015年的770億t。由于用水結(jié)構(gòu)的不合理和浪費，水資源管理體制的不完善，以及地區(qū)部門之間的利益沖突，政策實施不到位等原因?qū)е轮饕饔虻乃Y源供需關(guān)系矛盾日益突出。

2 中國水資源使用效率變化關(guān)鍵因子指數(shù)分解和結(jié)果分析

首先根據(jù)著名的Kaya恒等式建立用水總量關(guān)系式，設(shè)W為全國用水總量，Wi(i=1,2,3,)分別表示農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活生態(tài)用水量，則有

(1)

對式(1)做簡單變換，得到

(2)

式中：G為經(jīng)濟產(chǎn)出，用國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)表示；Si為用水行業(yè)產(chǎn)出(Vi)占經(jīng)濟總產(chǎn)出的比例，即產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；R表示用水強度(W/G)，即單位產(chǎn)出GDP的用水量，可簡單表示為用水效率的倒數(shù)；Ii(Wi/Vi)表示實現(xiàn)單位行業(yè)增加值的用水量，即可表示行業(yè)用水效率的倒數(shù)；P為全國人口總量；Y為人均GDP?？梢娙珖盟偭颗c經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、行業(yè)用水效率、人口總量等因素有關(guān)，總用水效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、行業(yè)用水效率因素有關(guān)。

類似于能源效率，分析引起用水總量以及用水效率變化的驅(qū)動因素及其貢獻率，目前解決這一問題的最普遍方法是指數(shù)分解法。根據(jù)Divisia指數(shù)分解法的原理，可以得到全國用水總量變化LMDI分解加法公式和用水效率變化的AMDI公式[20]。這兩種指數(shù)分解方法都屬于完全分解分析方法，即分解的殘差項值為零。

ΔW=WT-W0=ΔWout+ΔWstr+ΔWint+ΔWpop

(3)

對于a>0,b>0，對數(shù)平均數(shù)L(a,b)定義為

式中：WT、W0分別表示第T期和基期的水使用量；ΔWout、ΔWstr、ΔWint、ΔWpop分別表示經(jīng)濟發(fā)展水平效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、行業(yè)用水效率效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)，即用水總量的變化是由這4種效應(yīng)引起的。ΔWout反應(yīng)因經(jīng)濟發(fā)展水平的提高對用水總量變化的影響；ΔWstr反應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化(本文主要考慮農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè))對用水總量的影響；ΔWint反應(yīng)各行業(yè)用水效率的變化，即用水技術(shù)進步提高對用水總量變化的影響；ΔWpop反映人口總量增加對用水總量變化的貢獻?？梢姡@4種效應(yīng)包含了經(jīng)濟政策因素、技術(shù)進步因素和社會發(fā)展因素對用水總量變化的影響。

利用算術(shù)平均迪氏指數(shù)(AMDI，Arithmetic Mean Divisia Index)分解方法，第t年相對于第t-1年用水強度比值(DRt)的AMDI指數(shù)分解乘法公式如下：

(4)

其中

可見，總用水強度變化既與經(jīng)濟結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與產(chǎn)業(yè)用水效率有關(guān)，即與行業(yè)用水技術(shù)進步有關(guān)。其變化包含兩種指數(shù)效應(yīng)：行業(yè)用水強度效應(yīng)(DWIt)反映了各部門用水效率變化對總用水強度的影響，體現(xiàn)用水技術(shù)進步的作用；經(jīng)濟結(jié)構(gòu)效應(yīng)(DWSt)反映了各產(chǎn)業(yè)增加值所占比例變化對用水強度的影響。

利用2000—015年全國分行業(yè)用水量和行業(yè)產(chǎn)出增加值統(tǒng)計數(shù)據(jù)，經(jīng)過分解模型計算，得到計算結(jié)果見表1、表2，圖4、圖5。根據(jù)表1、表2，圖4、圖5的分解結(jié)果，可以得出以下結(jié)論。

a. 總體上，從2000—2015年中國用水總量增加了606億m3，其中促進用水量增加的因子有經(jīng)濟發(fā)展水平效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和行業(yè)用水效率效應(yīng)是導(dǎo)致用水量減少的主要因子。也就是說，從“十五”到“十二五”時期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改變和行業(yè)用水技術(shù)進步都有利于用水量的減少。但經(jīng)濟發(fā)展水平效應(yīng)的影響遠遠超過人口規(guī)模效應(yīng)，行業(yè)用水效率效應(yīng)的影響強于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)，且不同時期，這4個驅(qū)動因素對用水量變化的作用是不同的。如，從2000—2015年，因為經(jīng)濟發(fā)展和人口規(guī)模擴大導(dǎo)致用水總量分別增加了7 568億m3和470億m3，但行業(yè)用水技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致用水量分別減少了4 614億m3和2 818億m3，從而最終導(dǎo)致我國全社會用水總量在15年期間增加606億m3。

b. 2015年水資源使用效率比2000年提高了72%，其中行業(yè)用水效率效應(yīng)貢獻76%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻53%。即行業(yè)用水技術(shù)進步對用水效率提高的作用大于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)。尤其“十二五”期間，行業(yè)技術(shù)進步對用水效率提高的貢獻率是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)貢獻率的2倍以上。

因此，可以初步推斷，2000來以來，中國的經(jīng)濟政策、產(chǎn)業(yè)政策、水資源管理政策都是影響用水量變化的主要驅(qū)動因子，用水量的增加主因在于經(jīng)濟發(fā)展，從水資源管理政策而言，總體起到了提高用水效率、降低用水量的作用，尤其是行業(yè)用水技術(shù)進步的作用是非常顯著的。

3 結(jié)論和政策建議

對政策實施影響評價可以反映兩個問題：政策的合理性以及政策的可執(zhí)行性，本文從水資源管理政策和經(jīng)濟政策對用水量變化的影響效果來分析研究期內(nèi)政策的合理性。為了定量估算不同驅(qū)動因子對用水量和用水效率變化的貢獻率，采用Divisia指數(shù)分解模型。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在2000—2015年期間，經(jīng)濟發(fā)展和人口規(guī)模擴大是促進全國用水量增加的主要驅(qū)動因子，并且前者的貢獻率遠遠高于后者；行業(yè)用水技術(shù)進步和工業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化都有利于用水總量的降低和用水效率的提高，但行業(yè)用水效率提高具有較大的貢獻率。基于本文的初步研究結(jié)論，對研究期內(nèi)中國水資源管理政策提出以下幾點評價和反思，同時也為未來水利發(fā)展及供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革提出政策建議。

a. 用水總量和工業(yè)用水結(jié)構(gòu)比例基本趨于穩(wěn)定，2000年以來中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中“高耗水”行業(yè)比例歷經(jīng)先增大后減小的過程，相應(yīng)的用水結(jié)構(gòu)在“十二五”期間不斷優(yōu)化，但“高耗水”產(chǎn)業(yè)比例仍然是偏高的。未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級優(yōu)化還要加強，需大力支持“低耗水”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖4 2000—2015年全國用水量變化LMDI指數(shù)分解值

圖5 2000—2015年用水效率指數(shù)分解(AMDI)的變化趨勢(令指數(shù)2000年=1)

時期分解值/億m3貢獻率/%產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)行業(yè)用水效率效應(yīng)經(jīng)濟水平效應(yīng)人口規(guī)模效應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)行業(yè)技術(shù)進步效應(yīng)經(jīng)濟水平效應(yīng)人口規(guī)模效應(yīng)總變化/億m32000—2005-917-13892268173-678-102616751281352005—2010-1068-16872998147-275-434771383892010—2015-720-16872338150-887-20792880185812000—2015-2818-46147568470-465-762125078606

表2 2000—2015年用水效率變化AMDI乘法分解

b. 城鄉(xiāng)居民的生活用水量差距較大，2016年鄉(xiāng)村居民用水量僅是城鎮(zhèn)居民的38%。隨著新型城鎮(zhèn)化的推進和建設(shè)全面小康社會政策的實施，居民生活用水不斷提高，生活用水占用水總量的比例也會相應(yīng)提高，既需要完善生活用水的各項管理政策，尤其是合理、靈活的生活用水價格機制對節(jié)水的影響，也要推廣節(jié)水技術(shù)。

c. 用水效率在不同時期都有所提高，對全社會用水量降低起到了主要的促進作用。這就從側(cè)面指出了“十五”以來我國水資源開發(fā)利用和“節(jié)水型”技術(shù)推廣政策是有效果的。但與發(fā)達經(jīng)濟體比較，中國用水效率仍比較低，未來還需要加強，尤其在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)投入和推廣等方面?？梢灶A(yù)見，提高用水效率是中國未來節(jié)水的主要途徑。

d. 從供給側(cè)水利改革方面，水資源作為基礎(chǔ)資源，是國民經(jīng)濟系統(tǒng)的投入要素，用水效率是反映水利供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的重要指標，基于模型分解結(jié)果，期待在完善水資源管理機制、加強水資源管理政策實施、加大水利技術(shù)開發(fā)的投資力度、推廣各行業(yè)節(jié)水技術(shù)等方面更加得到重視。

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