鐵嶺市昌圖縣水資源管理評價

雷書姍

(遼寧省昌圖縣水利事務服務中心，遼寧 昌圖 112599)

昌圖縣地處遼寧省最北部，也是全國最大的糧食生產基地、著名的禽畜生產加工基地。該區域為北溫帶季風氣候，日照豐富，四季分明，年降水量645.90 mm，屬于典型的北方平原旱作農業地區，水資源可利用量少、配置不合理限制了其進一步發展和升級。近年來，通過實施轉變產業結構、定額管理、總量控制等策略，當地政府大力節約水資源并取得顯著成效。但仍然存在配置不合理、水資源不足的問題，如何高效利用和合理開發有限的水資源，現已成為制約區域可持續發展的關鍵[1-3]。

為實現可持續發展、解決水資源問題全球水伙伴(GWP)提出了一種新型的集成水資源管理(IWRM)模式，將水資源管理階段利用集成水資源管理分為社會化管理、結構性節水、技術性節水、供給管理4個階段，其中需求管理階段包括前3個階段。供給管理階段主要利用工程措施，增加新水源工程以滿足持續增加的用水需求；若有限的水資源無法滿足用水需求則水資源管理進入技術性節水階段，對每滴水利用滴灌、噴灌等節水技術充分利用；隨著人口的增多和經濟社會的進一步發展，技術性手段不能解決用水問題時逐步進入結構性管理階段，大規模社會結構變化、經濟激勵、制度變化等促使每滴水產生更多的價值；若水資源短缺問題很難被內部調節解決，則轉向外部的社會經濟系統以獲取更多的水資源價值。然而，GWP并未給出切實可行、具體使用的定量評價法，給定量評價才是解決問題、實踐應用的關鍵。所以，研究定量評價集成水資源管理的現實和理論意義重大。

1931年美國學者列昂惕夫提出一種經濟數量的投入產出分析法，可從投入產出的角度分析各個部門在經濟系統中的相互依存關系[4]。其中，揭示國民經濟各部門之間被人忽視、較隱蔽和間接的經濟技術聯系為投入產出模型最重要的功能。根據構成成分將分析對象利用結構分解技術(SDA)分析，并將因素分解分析與投入產出技術相結合構造投入產出技術的SDA模型[5]。針對澳大利亞經濟結構變化Skolka利用DSA法與投入產出技術來研究，隨后該方法逐漸被應用于此領域[6]。在水資源、能源、大氣以及環境等領域，投入產出聯系法與結構分解分析法的應用較為廣泛，例如Proops[7]將能源產出率變化的三要素設定為中間部門結構的變動、最終需求和能源強度；Rose等[8]利用生產函數分析能源消耗情況，并推導出原材料、能源、勞動力、資本的二階投入產出分解法。我國學者陳錫康[9]最先研究應用了耦合的SDA與投入產出法，系統分析了1981～1995年國內經濟增長變化問題，而后被用于碳排放、能源、經濟增長等方面的分析。在水資源領域，賈紹鳳等[10]揭示了節水效應與經濟結構之間的關系，對平均工業用水定額下降響應產業結構調整的程度做定量分析，SDA法的因素分解實質上就是其理論方法；李玉文等[11]以用水理論框架和管理理念為基礎，構建一套適用性較強的集成水資源管理指標體系以及具體測量管理的評價模型，其數據標準化利用直線型指標量化發實現，并對張掖市甘州區水資源管理利用綜合指數法求解的復合指數科學評價。

綜上分析，現有研究大多分解分析待評對象的影響因素。為此，本文將水資源利用變化的構成因素利用結構分解技術(SDA)量化分解成社會化、結構性、技術性管理3個因素，并運用水資源的投入產出模型，考慮水資源利用總量變化的影響判定昌圖縣水資源管理階段，以期為區域水資源規劃以及合理開發利用提供科學指導。

1 理論模型

根據投入產出表納入國民經濟各行業用水量，從而形成混合型價值-實物投入產出模型。根據投入產出模型獨特的關聯分析優勢和結構化數據，對資源消耗與經濟系統間的關系利用水資源投入產出表反映。

1.1 水資源投入產出模型

充分考慮鐵嶺市昌圖縣的實際情況，為更加全面、清晰、準確、詳細的揭示外地與本地產業間以及本地產業間的經濟技術數量關系，以外地與本地生產兩部分進一步分解地區投入產出表中最終使用和中間投入部分。單獨分解列出最終使用中的外地調入產品(Yf)和各部門中間使用中的外部調入產品(xfi)，從而生成相應的投入產出表，如表1。

表1 水資源投入產出表

需水與耗水系數。本地完全需水系數和直接耗水系數利用地區水資源投入產出表確定，其中產業部門直接耗水系數利用以下公式求解，即：

rj=wj/Xj

(1)

式中：Xj、wj為部門j的總產出和直接耗水量；rj為部門j的直接耗水系數，反映了產業水利用效益和技術因素。

將各部門的直接用水系數行向量R與本地乘數矩陣(Leontief逆矩陣)右乘，可以求解出完全需水系數行向量，其表達式為：

Hd=R(I-Ad)-1

(2)

式中：(I-Ad)-1、Ad(Ad=xijd/xj)為本地投入產出模型下的Leontief逆矩陣和本地直接消耗系數矩陣(也稱為完全需要系數)；其中，完全需水系數可以視為結構性因素，反映了經濟系統各部門每增加一個單位最終使用(出口、投資、消費)需要提供的數量，說明產業結構對用水影響以及經濟系統整體受間接、直接耗水需求關系。

對于n個部門組成的經濟系統(表1)，可以利用混合投入產出模型獲取完全耗水系統與產業部門直接耗水系數，從而構造完全需水量公式。

完全需水量計算。本地完全需水量就是最終使用yid(i=j)與各產業部門完全需水系數hj的乘積，而yid為投入產出表中的最終使用量，經轉化運算可得：

Wd=R(I-Ad)-1Yd

(3)

式中：Wd為各部門本地完全需水量，它體現了為生產最終使用產品經濟系統各產業部門對整個系統間接和直接需求水總量。

以乘積形式體現用水因素為完全用水量公式的典型特征，其三個階段性因素正好能利用構成因子來反映：直接耗水系數R、Leontief逆矩陣(I-Ad)-1、最終需求Y分別體現技術性節水因素、產業的結構性因素和社會化管理因素。通過結構分解量化分析，用水總量變化受社會化管理、結構性、技術性這三個因素的影響程度，在此基礎上給出綜合評價。

1.2 結構分解分析(DSA)法

結構分解分析(SDA)也被稱為投入產出模型的因素分解，將投入產出基本模型與因素分解分析耦合更有利于分析能源消耗增長、發展速度、結構變動、總產量變化等經濟系統問題。

SDA原理。以若干因素的乘積可組成某個經濟變量，故利用這些因素變動的乘積也可組成該變量的變動，基本原理為S=BDY，其中第3個因素Y、第2個因素D和第1個因素B的乘積組成經濟變量S，設△Y=Y2-Y1、△D=D2-D1、△B=B2-B1，顯然存在關系：△S=△B△D△Y+B1△D△Y+△BD1△Y+△B△DY1+B1D1△Y+B1△DY1+△BD1Y1。

水資源結構分解分析模型。運用公式(3)將完全需水量按照SDA原理分解成以下方式，即：

△W=W1-W0=R1(I-A1)-1Y1-R0(I-A0)-1Y0

(4)

其中，0、1代表基期和目標期，由此進一步分解成兩種基本形式，具體如下：

其一：△W=R1?(I-A1)-1-(I-A0)-1」Y1+(R1-R0)(I-A0)-1Y1+R0(I-A0)-1(Y1-Y0)；

其二：△W=R0?(I-A1)-1-(I-A0)-1」Y1+(R1-R0)(I-A1)-1Y1+R0(I-A0)-1(Y1-Y0)；

將兩式相耦合可得：△W=R0(I-A0)-1(Y1-Y0)+0.5(R1-R0)[(I-A1)-1+(I-A0)-1]Y1+0.5(R1+R0)[(I-A1)-1-(I-A0)-1]Y1，因兩種基本形式的出現概率均為0.5，故該式反映了平均狀態。設式中第一、第二、第三項依次為R0(I-A0)-1(Y1-Y0)=Df、0.5(R1-R0)[(I-A1)-1+(I-A0)-1]Y1=Cf、0.5(R1+R0)[(I-A1)-1-(I-A0)-1]Y1=Tf，并用于描述最終需求、中間需求和生產技術變化而引起的消耗變量，也可視為技術性、結構性和系統性因素，其中最終需求(出口、消費、投資)屬于經濟增長的原動力，并且促進經濟增長的因素較多。

因此，能夠將上式簡化成△W=Df+Cf+Tf，即系統效應、結構效應、技術效應的總和等于水資源消耗變化。

1.3 評價標準

采用最終需求效應、中間需求效應、技術效應代表社會化管理階段、中間需求階段以及技術性節水階段，對水資源管理階段利用這3個因素的變化趨勢及其對水資源使用量貢獻率大小來判斷。所以，可以利用公式Wd=R(I-Ad)-1Yd求解完全耗水量，其中△W=R0(I-A0)-1(Y1-Y0)+0.5(R1-R0)[(I-A1)-1+(I-A0)-1]Y1+0.5(R1+R0)[(I-A1)-1-(I-A0)-1]Y1，即系統效應(Df)+結構效應(Cf+技術效應(Tf)=水資源消耗變化(△W)。

2 實例分析

2.1 數據來源

至少兩個年度以上的時間序列數據、以相關影響因子乘積的形式表達系統為實現因素分解分析模型的兩大因素。結合實際情況，對昌圖縣水資源消耗變化影響因素利用2008～2018年的數據來分解分析，在此基礎上明晰該地區水資源管理階段。研究期間，昌圖縣的水資源利用變化情況利用2018年與2013年地區投入產出表、2008年環境經濟投入產出混合核算表計算。

根據當年生產價格核算的投入產出表(未考慮價格變動因素)，在分析SDA時間序列前要以可比價或不變價轉換現價投入產出表，文中以2008年可比價投入產出表轉換2013年、2018年投入產出表。最終，考慮2018年、2013年、2008年的水資源消耗數據以及投入產出表，通過比對歸并確定8個部門，揭示鐵嶺市昌圖縣的可比價投入產出表。

2.2 結果分析

將昌圖縣2008～2018年水資源管理階段利用消耗變化構成因素的計算結果判定，如圖1。階段劃分如下：

圖1 水資源消耗因素分解

結構性節水管理階段(2008-2013年)。△W=Df+Cf+Tf=-100 186×104m3+116 476×104m3+4 452×104m3=20 742×104m3，可見昌圖縣2008-2013年減少水資源消耗20 742×104m3，其中最終需求效應、中間需求效應和技術效應導致水資源變化為增加100 186×104m3、減少116 476×104m3、減少4 618×104m3。該階段貢獻率最為顯著的為中間需求效應，其對水資源變化的影響等于技術效應的25.2倍。另外，水資源消耗增長最主要的最終需求受產業結構調整導致用水消耗減少的作用有所低效，故總用水量的減少幅度不太明顯。中間需求效應反映了結構性節水因素，這也是間接與直接產業關聯的結果，從而判定昌圖縣2008-2013年達到結構性節水管理階段。

2008年，昌圖縣政府明確提出要加快產業結構、經濟結構的戰略性調整，盡快實現向經濟強縣的轉變以及良好經濟結構體系的構筑。此期間，該地區大力發展生態旅游并同時擴容三產，穩步推進工業強縣戰略，快速發展采選業、制造業和服務業等，突出體現結構效應。本地用水乘數(如服務業、種植業等部門)的下降趨勢明顯。

社會化管理階段(2013-2018年)。△W=Df+Cf+Tf=29 773×104m3+32 704×104m3+-30 516×104m3=31 961×104m3，這表明昌圖縣2013-2018年增加水資源消耗31 961×104m3，其中最終需求效應、中間需求效應和技術效應導致水資源變化為增加29 773×104m3、增加32 704×104m3、減少30 516×104m3。此期間昌圖縣的經濟總量增加38%，經濟發展速度較快，水資源消耗較迅猛增長的經濟總量有所增大，而萬元GDP用水量減少1.5%。

最終需求效應隨著經濟規模擴張通常會增加水資源消耗，而相對于2008-2013年，水資源消耗量因最終需求效應增加的比例明顯下降，故具有明顯的減弱耗水量增加的作用。出口、投資、消費為組成最終需求的三部分，雖然呈明顯增長的經濟發展趨勢，但因大量消費品從外地的調入，導致2013-2018年昌圖縣本地的最終需求有所下降，大量消耗外地調入的產品對減少昌圖縣水資源消耗發揮著顯著作用，體現在社會化措施(如虛擬水戰略)的明顯特征。另外，水資源消耗受各因素的影響逐漸平穩趨勢，所以可判定處于社會化管理過渡階段。

2013-2018年，為提高水資源管理水平和用水效率昌圖縣實施了一系列有效措施，如建設節水型社會示范區、水資源管理投資、水價改革等，隨著當地居民節水意識和水資源管理行動的增強，單位增加值用水也明顯下降，從最初的0.15 m3減少至0.07 m3，可見該地區呈現出良好的節水型社會建設趨勢。

3 結語

(1)集成水資源管理提升和檢驗的重要基礎為科學評價水資源管理，本文從水資源管理的視角利用結構分解分析與投入產出耦合模型，對昌圖縣水資源管理階段進行了定量評價。結果表明，從2008年鐵嶺市昌圖縣的各種節水措施逐漸發揮成效，2008-2013年、2013-2018年呈現出顯著的結構性節水和社會化管理趨勢特征。

(2)通過分析10a間的用水變化因素可知，昌圖縣社會化管理初見成效、結構性節水邊際效應下降且技術節水潛力有限。研究區的集成水資源管理程度受當地各種條件限制仍然不高，未來仍然存在提升節水型社會建設的空間。

(3)本文在水資源管理評價中拓展應用SDA因素分解技術、投入產出模型，并對昌圖縣水資源管理進行量化分析評判。實際上，各因素在SDA法分解時具有密切關聯，如結構因素與系統因素存在相互作用，由于假設SDA法簡化過程中各因素保持相互獨立，未深入解析影響因素間的關系，所以僅作為簡明的評判方法，未來可改進因素關聯的計算加以完善。

(4)雖然水資源管理階段與SDA分解因素并非完全對應，特別是涉及水資源管理中的制度、經濟、整治和社會因素的社會化管理，但在水資源管理評價方面該分析評價可視為SDA法的一種嘗試。