社会水循环演变的经济驱动因素归因分析

李玮，刘家宏，贾仰文，王喜峰

（1.中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038；

2.中国社会科学院数量经济与技术经济研究所，北京100732）

社会水循环演变的经济驱动因素归因分析

李玮1，刘家宏1，贾仰文1，王喜峰2

（1.中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038；

2.中国社会科学院数量经济与技术经济研究所，北京100732）

本文利用水资源投入产出模型分析社会水循环演变的经济驱动因素。在水资源投入产出模型中，利用2008年经济普查数据进行了分行业用水量的推算，并开发出23个部门的水资源投入产出模型；改进了国内学者普遍使用的模型中，中间投入没有考虑进口产品对水资源投入影响的问题，另外在分析中考虑了经济发展方式转变对社会水资源通量演变的影响。最后得出，1992—2005年，节水型技术进步对社会水循环通量的增加贡献是1 037.39%，最终需求对社会水循环通量的贡献是-1 122.31%，中间投入技术进步贡献为-126.86%，需求结构变化贡献为190.97%，行业结构需求变化为120.81%。即在没有技术进步的情况下，最终需求的增加会使现在的社会水循环通量增加10倍以上。在1992的最终需求下，现有的节水技术进步使得社会水循环通量减少90%。

社会水循环；演变；归因分析；经济驱动因素

1 研究背景

水资源对人类经济社会发展有着重要的影响。服务于经济社会的水资源循环往复形成社会水循环，社会水循环与自然水循环一起成为水循环的重要组成部分。根据二元水循环理论［1］，自然水循环的驱动力为太阳辐射和地球引力等，其完整路径是降水-产流-蒸发-排泄；社会水循环的驱动力被合称为“社会势”，有研究［2］进一步将其分解为政治势、经济势和政策势等，其循环路径为供水-用水-排水。经济系统是社会水循环非常重要的驱动因素。根据《2013年水资源公报》，我国用水总量达6 183.4亿m3，占当年水资源总量的22.1%，其中，农业用水占总用水量的63.4%，工业用水占22.8%，生活用水占12.1%。几乎所有的社会水循环通量都可以看作是由经济系统驱动。城镇生活用水中包含建筑业用水和服务业用水，与社会经济直接相关，城镇日常生活用水也可看作是居民对水资源（产品）的消费；农村居民生活用水包括家禽牲畜用水和居民日常生活用水，同样是对水资源的消费。生态环境用水中，人为措施用于城镇环境用水的也可以看作是经济系统内在驱动的结果，是一种消费行为。2013年的GDP总量是1997年GDP总量的4倍多，而总用水量只增加了617亿m3，17年间增长了12%，平均每年增长不足1%。而同时期，与水资源属性相似的中国能源消费总量增长了3倍以上。近年来，我国经济发展方式不断优化，技术水平、产业结构、消费方式和发展战略都发生着深刻变化，用水量增长的背后经济系统的各个因素产生着什么作用，经济因素对社会水循环演变的作用强度是多少，本文利用投入产出模型对社会水循环演变的经济驱动因素进行归因分析，试图回答以上问题。

2 模型结构

本文考虑到社会水循环通量驱动因素的特性，认为投入产出模型和结构分解分析（SDA）方法是对其进行归因分析的首选工具。投入产出模型通过编制投入产出表，运用线性代数工具建立数学模型，从而揭示国民经济各部门、再生产各环节之间的内在联系，并据此进行经济分析、预测和安排预算计划。结构分解分析（SDA）即结构分解技术，与投入产出分析结合，应用于研究经济总量和发展速度及经济结构的变动等［3］，其主要优势体现在投入产出表能够与社会水循环通量关联，并能反映出经济因素对社会水循环通量的驱动，利用SDA的比较静态分析可以对其进行定量研究。

2.1 水资源投入产出模型的改进我国对水资源投入产出模型的研究相对较多［4-5］，但其存在以下问题：（1）研究中多采用非可比价投入产出表，忽略了价格因素；（2）由于统计数据原因，工业内部各部门用水难以有效界定；（3）部分研究没有在投入产出中考虑进口中间投入产品的影响。对此，本文通过以下手段解决问题：（1）根据2008年经济普查数据、2010年水利普查数据的规模以上各工业行业用水统计情况对投入产出表的各行业用水进行估算，建立23个行业的投入产出表；（2）根据出口（竞争）的投入产出表建立水资源出口（竞争）型投入产出表（见表1），考虑进口对各行业的影响；（3）在前人研究的基础上，对生活用水进行分解，将部分生活用水放到生产用水中，剩余的生活用水放到城镇和农村的最终需求中。具体的水资源投入产出表见表1。在不同年份价格的问题上，本文利用双重平减法将每年的投入产出表转化为基年（2002年）的价格基准进行编制，得到可比价投入产出表。数据主要来自《中国对外贸易指数》和《中国统计年鉴》中各类商品价格指数等。表1中Ae和Ai为国内产品和进口品与总产出的比值。

表1 （进口）非竞争型水资源投入产出模型

2.2 制造业和采掘业分行业社会水循环通量水资源投入产出表工业行业分类见表2，共23个行业。水资源公报工业用水统计口径是制造业、采掘业以及火电和核电力等用水，其中火电核电用水量较大，在《水资源公报》中单独列出。由于《水资源公报》中没有细致到各工业行业的用水数据，需要对工业进行更为细致的用水划分，估计出更细致工业行业用水量。根据2008年经济普查数据统计制造业和采掘业规模以上用水数据，以及2007年《全国投入产出表》中“水的生产与供应业中对应到各行业”的投入数据（以价格计算），考察各制造业行业用水占制造业总用水占比的对应关系。其中，2008年经济普查数据给出的是规模以上各行业用水统计量，2007年投入产出表给出的是各行业利用用水部门的现金净额。考虑到量纲不同，将不同的数据折算成各行业用水占制造业采掘业总用水的比例，以考察这两个数据得出各行业比例之间的关系。

图1给出了根据这2个数据计算出的用水比例关系对应情况，其中横轴是利用2007年投入产出表得出的制造业和采掘业各行业占制造业和采掘业总用水的比例系数，纵轴是利用2008年经济普查数据得到的各行业规模用水与制造业和采掘业行业总的规模用水的比值。从图1可以看出，对应关系较好，基本呈现出线性关系。根据比例关系的对应情况，纵推1992年、1997年、2002年和2005年各制造业采掘业行业的用水占比与1992年、1997年、2002年和2005年“水的生产与供应业”栏各行业现金净额占比的比例相同，得出1992年、1997年、2002年和2005年的制造业采掘业各行业的用水量。

图1 制造业和采掘业各行业用水比例对应情况

2.3 第三产业和最终需求的社会水循环通量水资源公报中的用水划分见图2［6］。第三产业用水和建筑业用水数据根据文献［2］计算，估算了1992年和1997年的第三产业和建筑业用水。在水资源投入产出模型中，考虑到建筑业和服务业用水统计的特性以及驱动机制的相似性，将相关行业进行合并。根据文献［2］的相关研究以及《水资源公报》数据，2006年农村居民用水约占总生活用水（农村和城镇）的26.1%，家养牲畜用水约占16.5%，家养牲畜直接进入最终消费，不再进行划分。也就是说城镇生活用水反映在最终需求中是城镇生活用水减去第三产业和建筑业用水，农村居民用水反映在最终需求中是《水资源公报》中的农村生活用水［2］。

表2 行业及代码

图2 用水数据的划分

2.4 社会水循环通量与经济系统的关联均衡的投入产出模型的基本公式为：

其中，X为总的产出；A为总的技术系数矩阵；Y为最终需求。

式（1）还可以写成里昂惕夫逆矩阵的形式：

考虑到社会水循环通量在投入产出表中的关联：

将X=LY带入到式（3），得到：

由于Y为最终需求的矩阵，可以将Y分为最终需求总量和各需求结构矩阵的乘积。最终需求横向是反映消费、投资和出口之间的结构，纵向是反映三次产业结构。因此本文最终需求分为需求总量、需求结构和行业间需求结构的乘积。即：

其中，W为社会水循环通量；W1为三次产业用水；W2为居民生活用水；Di为各行业水资源的投入强度；D2为最终需求的直接水资源消费率，即最终需求与生活用水的比值；L为里昂惕夫逆矩阵，反映各部门最终使用对其他部门的消耗；N为反映需求结构矩阵；S为反映产业间需求结构的矩阵；yi为国产品的最终需求总量，上标i反映该变量为行业异质性。

2.5社会水循环通量的归因分析假定所有变量之间不相关，则式（3）可以分解为：其

中下标1代表基期，下标2代表本期。

其中，第1项与倒数第2项为最终需求的变化引起的社会水循环通量的变化；第2项为最终需求结构变化引起的社会水循环通量的变化；第3项为三次产业结构变化引起的社会水循环通量的变化；第4项为二产和三产的结构变化引起的社会水循环通量的变化；第5项反映的是制造业变化引起的社会水循环通量的变化；第6项反映的是中间投入引起的社会水循环通量的变化；第7项为水资源投入系数引起的社会水循环通量的变化。

本文所使用的原始投入产出表根据张友国［10］的研究进行整理合并，其给出的投入产出表格已经分出中间投入中来自国内和进口产品。本文的水资源投入产出表在原始投入产出表的基础上，根据上述方法进行关联，由于篇幅所限，不再给出表格。由于模型采用投入产出表格，在社会水资源演变中，假定水资源受产品之间的经济驱动影响，即“虚拟水”的概念。在投入产出的传统研究中，不再进行模型率定。

3 结果分析

3.1 结果展示社会水循环演变（生产性社会水循环通量）的各经济因素驱动的归因分析结果见表3。其中，假定各行业的用水随着经济关系“虚拟”流动到其他行业中，先分解后汇总到整个经济体中。从表3可以看出，在1992—2005年期间，用于第一、二、三产业的生产性社会水循环通量从5 608亿m3下降到4 964亿m3，下降了643.45亿m3，降低了11.47%。就三产结构来看，农业社会水循环通量从1992年的4 634亿m3下降到2005年的3 580亿m3，降低了1 054亿m3，是整个生产性社会水循环通量降低绝对值的近两倍。制造业和采掘业社会水循环通量从1992年的922亿m3增加到2005年的1 285亿m3。服务业和建筑业社会水循环通量从1992年的52亿m3增加到99亿m3。

表3 生产性社会水循环演变各经济因素驱动及占比（单位：亿m3）

在1992—2005年，从经济因素来看，驱动生产性社会水循环通量的主要因素是节水型技术进步，也就是单位用水量能够生产出更多的产品。节水型的技术进步是致使期间水资源通量减少的主要因素，其减少通量是期间整个社会水循环通量的10倍以上，减少了6 675亿m3。中间投入的技术进步增加了社会水循环通量，增加了816亿m3。最终需求增加了社会水循环通量达到7 221亿m3，高于节水技术进步减少的水循环通量。需求结构的改进减少水循环通量777亿m3，行业间需求结构的改进减少了水循环通量643亿m3。这些经济因素的共同作用对社会水循环的演变起到相互抵消的作用，其中节水型的技术进步和最终需求成为影响水循环的决定性因素。

从时间尺度来看，各因素对社会水循环的作用变化不大。需要说明的是，由于每个时段计算的独立性，即每个时段对应一个分解，因此1992—2005年的整体变化及分解情况不是简单地将各时段加总的结果。由于生产性的社会水循环通量在各个因素的共同作用，生产性社会水循环通量变化的绝对量远小于节水型技术进步和最终需求的作用的绝对值。这也是为什么在经济高速发展（最终需求的大幅提高）的情况下，我国经济社会用水量并没有像能源那样快速增加的原因。

3.2 原因分析用于生产的社会水循环通量在这些年间大幅下降，分行业来看，是农业用水大幅下降，工业和服务业用水上升。我国水法规定“开发、利用水资源，应当首先满足城乡居民生活用水，并兼顾农业、工业、生态环境用水以及航运等需要。”第三产业用水作为居民生活用水一部分优先级较高，工业由于较高的附加值也得以保障，特别是占工业供水一半左右的火电、核电用水由于其基础性社会服务功能，其用水的隐形优先级也较高。农业用水逐渐被压缩，主要是通过节水技术、抗旱保墒等方式实现。

此外，我国传统农业生产用水方式比较粗放，其自身的节水潜力较大。随着抗旱育苗技术、农田水利设施的不断完善，尽管在农业用水持续下降的情况下，我国农业仍然实现了连续增长。由此可见，农业节水技术进步是影响社会水循环演变的极其重要因素［11］。

其次，由于工业用水的主要方面是火电、核电用水，该部分用水总量占工业用水的一半左右。水在电力生产过程中是良好的热传导体，主要用作冷却水，不是必须的消耗品。所以，尽管经济发展带来的最终需求的增多，对电力的需求高速增加，但是随着电力行业循环利用和节水技术的提升，电力行业用水增加平稳，没有随发电量的增加而快速增加。

最后，由于第三产业的用水机制基本与从业人员有关，其用水不完全体现在产品或服务上，第三产业的用水机制与居民生活用水相类似。随着第三产业的发展，这部分的用水虽然迅速增加，但是由于其用水量较低，其绝对增量难以与第一、第二产业相比。

4 结论及启示

本文利用2008年经济普查数据和水利普查数据进行了分行业用水量的推算，并开发出23个部门的水资源投入产出模型，改进了以前模型中中间投入中没有考虑进口产品对水资源投入影响的问题。另外，在分析中考虑了经济发展方式转变对社会水资源通量的影响。

本文得出以下结论，1992—2005年，节水型技术进步对社会水循环通量的增加贡献是1 037%，最终需求对社会水循环通量的贡献是-1 122%，中间投入技术进步贡献为-126.86%，需求结构变化贡献为191%，行业结构需求变化为121%。也就是说在没有技术进步的情况下，最终需求的增加会使现在的社会总用水量增加11倍以上。在1992的最终需求水平下，现有的节水技术进步使得社会水循环通量减少了90%。从以上分析中可以得出以下启示：（1）驱动社会水循环通量增加的最基本动力是经济发展，经济发展使得最终需求增加，可以使生产性社会水循环通量（没有技术进步的情况下）大幅增加；（2）由于节水技术进步，抵消了部分水循环通量的增加；（3）提高农业用水效率，将农业用水有序地转移到工业、服务业是有效的解决用水矛盾，降低水资源对经济发展约束力的有效方式。

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Attribution analysis of economic driving factors of social water cycle evolution

LI Wei1，LIU Jiahong1，JIA Yangwen1，WANG Xifeng2
（1.Department of Water Resources，China Institute of Water Resources and Hydropower Researches，Beijing100038，China；
2.Institute of Quantitative and Technical Economics，Chinese Academy of Social Sciences，Beijing100732，China）

Based on water resource input-output model，this paper analyzes social economic driving factors of the evolution of water cycle.In order to construct the water resource input output model，this paper us⁃es the economic census data of 2008 to calculate the water resources of the industry.In addition，the ef⁃fect of the product on water resource input is not considered in the model.Finally，during the peried of 1992-2005 years，the contribution of water saving technology progress to the social water cycle flux is 1037.39%，the contribution of the final demand to the social water cycle flux is-1122.31%，the intermedi⁃ate input technology progress contribution is-126.86%，the demand structure change contribution is 190.97%，and the industry structure demand change is 120.81%.That is to say，in the absence of techno⁃logical progress，the increase in the final demand will make it more than 11 times the amount of social wa⁃ter cycle.At the end of 1992，the existing water saving technology progress makes the social water cycle flux decrease by 9/10.

social water cycle；evolution；attribution analysis；economic driving factor

TV9

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2016.05.007

1672-3031（2016）05-0356-06

（责任编辑：王冰伟）

2015-10-14

国家社会科学基金青年项目（13CGL091）；国家自然科学基金重点项目（50939006）

李玮（1985-），女，河北沧州人，博士生，工程师，主要从事社会水循环研究。E-mail：wxfcass@qq.com