虚拟水资源视角的产业结构优化研究

一 引 言

我国的基本国情是人多水少、水资源时空分布严重不均，在快速工业化和城市化的进程中，水资源短缺、水生态和水环境恶化等问题日益严峻，已成为制约我国经济社会可持续发展的主要瓶颈。为了缓解水资源危机，政府已经实行了最严格的水资源管理制度。根据《中国水资源公报》，2016年全国用水总量6040.2亿立方米。其中，生活用水821.6亿立方米，占用水总量的13.6%；工业用水1308亿立方米，占用水总量的21.6%；农业用水3768亿立方米，占用水总量的62.4%。农业与工业用水占用水总量的比重高达84%。另外根据2012年中国投入产出表数据，我国产业结构和产业布局不合理，耗水率高而产值较低的产业占比较高，加重了水资源短缺；且这些高耗水产业大部分又分布在水资源贫乏地区，水资源的空间错配进一步加剧了水危机。要从根本上解决水危机，除了厉行最严格的水资源管理外，还应当从调整产业结构及产业布局着手，充分发挥地区比较优势，在丰水地区适度增加水密集型产业的比重，在贫水地区发展低耗水产业，淘汰高耗水产业，大力推广节水技术，优化水资源配置，从而实现经济社会的可持续发展。

二 文献综述

(一)虚拟水研究现状

“虚拟水”指在生产产品和服务中所耗费的水资源数量，即凝结在产品和服务中的虚拟水量。Allan(1993)[1]首次提出“虚拟水”概念，引起学术界的广泛关注，并被认为是解决水资源问题的开创性思路。由于虚拟水与实体水相比减少了运输难题，因而其一出现，就成为缓解水资源分布不均等问题的有效工具。关于虚拟水战略对社会经济和生态的影响，Wichelns(2001)[2]在比较优势理论基础上，研究了埃及的虚拟水贸易结构，数据显示埃及每年从其他国家进口的小麦和玉米分别为6.1万吨和2.4万吨，如果等量的小麦和玉米全部在埃及本国生产将会消耗水资源73亿立方米，这一数量相当于尼罗河年均水资源使用总量的13%，虚拟水战略有效地缓解了埃及的水资源短缺问题，保障了埃及的粮食安全。Earle(2001)[3]量化分析南非生产农产品的虚拟水量变化情况，指出虚拟水在保障南非粮食安全中具有重要作用。

在产品与服务的虚拟水量化研究方面，如何精确测量出生产每单位产品所消耗的实体水量，以及如何将实体水量转化为虚拟水量成为重要的研究课题。在产品生产过程中，影响水的使用量的因素很多，譬如产品的类型、生产时间、生产地点，乃至厂商的水资源使用效率以及中间产品的数量等，都会影响到虚拟水含量的计算，而这些因素计算起来过于复杂。目前虚拟水含量的计算方法主要有以下几种：Chapagain和Hoekstra(2003)[4]从生产者的角度，根据不同原产地的生产状况和水资源利用效率来计算产品虚拟水含量，即“生产树”法；Zimmer和Renault(2003)[5]则从消费者的角度，把产品分类，根据产品所归属的具体类型计算虚拟水含量；Leontief(1970)[6]从投入产出的角度，考虑每种产品在生产过程中所投入的中间产品，并在计算时剔除中间投入品消耗的虚拟水量以避免重复计算。

国内的虚拟水研究起步较晚，虚拟水战略思路最早由程国栋(2003)[7]引入，认为虚拟水为中国水资源安全战略制定尤其是解决我国西北地区水资源匮乏问题提供了新思路。该思路注重避开实体水开发和输送途径等难题，着力降低商品生产和服务过程中水资源消耗，被认为是解决我国区域水资源分布不均的重要方法。此后虚拟水逐渐成为国内有关学者的研究重点。相比国外，国内的研究主要集中在虚拟水与水资源安全、粮食安全、虚拟水与产业结构关系等方面。

虚拟水与农业和工业产业结构的关系成为近年来虚拟水研究的一个重要领域。工农业生产自古以来就与水资源有紧密的关联性。国外研究主要从水资源的合理配置、水资源内在流动机制与产业结构的关系等角度入手。Junna和Ruonala(1991)[8]分析第二产业高耗水行业发展对水资源的消耗与对水环境的影响，发现经济要持续、健康发展必须进行产业结构调整，协调产业间的用水需求，加强水资源集中管理。国内学者在计算区域农产品、工业品与服务的虚拟水含量的基础上，比较区域内水资源现状，提出应该调整区域产业用水结构，使水资源得到有效、合理的使用，实现经济与环境的和谐发展。但国内研究多是基于静态角度的定性分析。随着调结构成为政府的主要经济目标之一，虚拟水与产业结构优化研究再度成为学术探讨的新方向。张文国等(2003)[9]以北京市官厅水库为例，对该流域产业结构在水资源可持续利用条件下的调整进行了定性分析。罗贞礼等(2004)[10]应用虚拟水理论计算分析郴州市农产品虚拟水含量，提出了郴州市产业结构的调整路径，以提高产业的节水、用水效益。李磊和吴晓华(2008)[11]在计算黑龙江省2003年虚拟水消费总量和虚拟水进出口贸易量的基础上，从虚拟水战略视角提出黑龙江农业产业结构及进出口贸易结构调整的相关思路。姜东晖等(2009)[12]结合山东省实体水资源状况，根据农产品中的虚拟水含量和灌溉定额，将山东省农产品划分为低耗水高效益、低耗水低效益、高耗水高效益、高耗水低效益四个类别，并认为在经济增长规模一定的情况下，应大力生产低耗水高效益农产品、适当发展低耗水低效益农产品、谨慎发展高耗水高效益农产品、限制发展高耗水低效益农产品。现有研究较少量化虚拟水强度与产业结构的关系。研究水资源分布的文献，大多是建立在南北分区或东中西部划分基础上，没有很好体现出我国水资源的地理分布特征。而与产业结构相关的虚拟水研究，对象多为水资源比较优势下的农业产业结构，很少将工业和服务业包括进来，全面分析虚拟水强度如何影响区域或者国家的整体产业结构布局。

(二)胡焕庸线与水资源分布

胡焕庸线是划分我国人口密度的地理对比线，最早由著名人口学家胡焕庸先生于1935年提出，又称为“爱辉-腾冲线”、“黑河-腾冲线”。作为我国适宜人类生存地区的界线，胡焕庸线与中国400毫米等降水量线重合，其两侧是农牧交错带和众多江河的水源地。线东南地区自古以来就是水资源较为充沛的地区，线西北地区则是较为干旱的地区(本文具体划分如下：线西北地区包括内蒙古、甘肃、新疆、青海、宁夏、西藏、陕西，其余省份则属于线东南地区)，因而，水资源的布局在线东西两侧存在明显的失衡。为解决区域水资源失衡问题，传统的方法往往是开发和调配实体水资源，如开采地下水和“南水北调”工程，由水资源富裕地区向匮乏地区以开挖河道等方式输水。这种方式虽然在技术上可行，但实施成本高，对生态环境影响大，往往造成新的区域不平衡。虚拟水战略可以避开实体水开发、运输等问题，形成“人口-产品-贸易”的水资源配置链，成为解决我国水资源分布失衡问题的重要途径。

本文根据中国水资源的区域禀赋，以胡焕庸线作为空间分异标准，将中国大陆分为缺水地区和丰水地区，进而为缺水地区通过输入水密集型产品来缓解区域内水赤字危机提供可行路径，拓展解决区域性水资源匮乏问题的思路，并通过比较胡焕庸线两侧地区各产业的虚拟水强度，定量分析产业结构错配程度，为解决水资源区域分布失衡问题和在水资源约束条件下优化产业结构奠定基础。本文试图解决的主要问题是：(1)以胡焕庸线作为我国水资源禀赋的地区分界,计算东西两大地区产品和服务生产过程中的虚拟水使用量(包括剔除中间投入品的虚拟水含量)；(2)在此基础上构建一个合理的产业结构优化调整模型,模拟调整后的虚拟水使用量,以提高水资源的整体利用效率。

三 模型构建、数据来源与处理

(一)虚拟水计算模型构建

1.直接水耗系数

计算产品中所含虚拟水的方法目前主要有Zimmer和Renault(2003)[5]的产品分类计算方法、Chapagain et al.(2006)[13]的产品生产树计算方法、Leontief(1970)[6]的投入产出模型计算方法等。投入产出模型建立在完整的投入产出表基础之上,计算过程相对简单,广泛应用于水资源优化配置的研究中,本文拟借鉴这一计算方法。为了计算评估各区域产业结构合理性与区域间贸易的虚拟水含量,首先需要计算胡焕庸线东西两大区域各产业部门产品生产过程中的直接水耗系数(即各部门生产单位价值产品的直接用水量),用Φi表示该系数:

Φie=Die/Xie,i=1， 2， 3， …，n

(1)

Φiw=Diw/Xiw,i=1， 2， 3， …，n

(2)

式(1)中Die为胡焕庸线东南区域i部门生产产品的直接耗水量,Xie为胡焕庸线东南区域i部门的产值。式(2)中Diw为胡焕庸线西北区域i部门生产产品的直接耗水量,Xiw为胡焕庸线西北区域i部门的产值。

2.完全水耗系数

产品生产过程中不仅有直接用水量,还包含中间投入品所消耗的虚拟水(即间接用水量),因此,一个产品完整的用水量是其直接用水量与间接用水量之和。为了计算产品的全部用水量,需要在直接水耗系数基础上,利用改进的投入产出模型,计算出各部门产品的完全水耗系数(即各部门生产单位价值产品的全部用水量),用αi表示该系数:

αie=Φie*(I-Aie)-1,i=1, 2, 3, …,n

(3)

αiw=Φiw*(I-Aiw)-1,i=1, 2, 3, …,n

(4)

式(3)、式(4)中,Φie、Φiw的含义等同式(1)、式(2),(I-A)-1是里昂惕夫逆矩阵,Aie、Aiw分别为胡焕庸线东南地区和西北地区投入产出表的直接投入系数。

需要指出的是,从式(3)、式(4)计算出来的完全水耗系数,是假定所有的中间投入品都来源于本区域内(即在本区域内生产),不从其他地区进口和消费中间品,这在现实生活中是不可能的。如果直接用式(3)、式(4)计算两个区域内各部门的虚拟水量,可能高估虚拟水量。因此,本文需要在计算部门虚拟水量时减去从其他地区购买和消费的中间投入品的虚拟水量,即考虑进口品对虚拟水含量的影响。为此,本文借鉴中国投入产出学会课题组(2007)[14]的处理方法,修正式(3)、式(4),得到消除从其他区域或国家购买中间品影响后的各部门完全虚拟水耗系数的计算式如下：

βie=Φie*(I-γieAie)-1,i=1, 2, 3, …，n

(5)

βiw=Φiw*(I-γiwAiw)-1,i=1, 2, 3, …，n

(6)

γie=1-Imie/(Imie+Xie),i=1, 2, 3, …,n

(7)

γiw=1-Imiw/(Imiw+Xiw),i=1, 2, 3, …,n

(8)

式(5)和式(6)中的Φ、I、A含义同式(3)和式(4),γie、γiw同式(7)和式(8)。式(7)中γie是胡焕庸线东南区域各种产品的区域内生产比重组成的对角矩阵,其中Imie代表区域内各部门国内进口贸易额,Xie代表区域内各部门生产总值即GDP。式(8)中γiw是胡焕庸线西北区域各种产品的区域内生产比重组成的对角矩阵,其中Imiw代表区域内各部门国内进口贸易额,Xiw代表区域内各部门生产总值即GDP。

3.区域内和贸易中各产业部门虚拟水量计算方法

式(9)中Wie代表胡焕庸线东南区域各产业部门的最终虚拟水含量；式(10)中Wiw代表胡焕庸线西北区域各产业部门的最终虚拟水含量；式(11)中Wime代表胡焕庸线东南区域各产业部门进口虚拟水量；式(12)中Wexe代表胡焕庸线东南区域各产业部门出口虚拟水量,Exie代表东南区域内各部门国内出口贸易额；式(13)中Wimw代表代表胡焕庸线西北区域各产业部门进口虚拟水量；式(14)中Wexw代表胡焕庸线西北区域各产业部门出口虚拟水量,Exiw代表西北区域内各部门国内出口贸易额。

Wie=Φie(I-γieA)-1*Xie,i=1, 2, 3, …，n

(9)

Wiw=Φiw(I-γiwA)-1*Xiw,i=1, 2, 3, …，n

(10)

Wime=Φie(I-γieA)-1*Imie,i=1, 2, 3, …，n

(11)

Wexe=Φie(I-γieA)-1*Exie,i=1, 2, 3, …，n

(12)

Wimw=Φiw(I-γiwA)-1*Imiw,i=1, 2, 3, …，n

(13)

Wexw=Φiw(I-γiwA)-1*Exiw,i=1, 2, 3, …，n

(14)

4.用水效率评价指标

崔海燕(2008)[15]、吴争程(2006)[16]在衡量国民经济系统内各产业用水效率时,采用了相对用水结构系数指标,直观地辨别出各部门耗水情况,本文借鉴这一算法来识别区域内各产业部门的耗水程度。相对用水结构系数反映某行业用水量占经济系统总用水量的比例与国民经济各行业平均水平的对比情况。相对用水结构系数RS的计算公式为:

(15)

(16)

(17)

相对用水结构系数大于或等于 1,表明该行业生产单位产品用水水平大于或等于整个经济系统平均水平,相对用水结构系数小于1,表明该行业用水量小于经济系统平均水平。因此可以将相对用水结构小于1的行业判定为低用水行业,反之则为高用水行业。

(二)产业结构调整节水效应模型

在区域经济规模既定的前提下,水资源匮乏地区通过最大化低耗水部门的用水量与最小化高耗水部门的用水量,可以使稀缺水资源得到有效配置,降低整个区域内生产活动的用水量。由此本文借鉴朱启荣(2014)[17]构建的外贸结构调整节水效应模型来构建产业结构的用水优化配置模型:

(18)

式(18)中MinWh代表高耗水部门的虚拟水量最小值,MaxWl代表低耗水部门的虚拟水量最大值,Xh与Xl分别为考察年份各区域高耗水部门与低耗水部门的总产值,δih和δil分别表示高耗水部门产值和低耗水部门产值在区域总产值中所占的比重,λih与λil分别表示高耗水部门和低耗水部门需要调整产值的幅度,βih与βil分别表示高耗水部门与低耗水部门的完全水耗系数,ε为各部门能够调整产值的最大幅度。

(三)数据来源与处理

本文采用的数据来源于2012年更新的2010年中国各省市投入产出表。为了使数据同步,其他指标也采用2010年的数据。其中农业产值与用水量取自于《中国统计年鉴》，工业细分行业用水量以及服务业细分行业用水量均来自于第二次经济普查数据(2010),工业细分行业的产值和服务业细分行业的产值来自于2012年中国各省市的投入产出表(2010)。该投入产出表有42部门与65部门两种形式,本文采取2012年中国各省市投入产出表的分类方式,具体做法是:将第一产业中的农、林、牧、副、渔5个涉农行业合并为1个农业部门,将第二产业的43个行业合并为27个工业部门,将第三产业的21个行业合并为14个服务业部门,共计42个部门。

四 实证分析

(一)各区域进口中间投入品用于区域内消费和生产区域内消费品的比重

利用式(7)与式(8)计算得到2010年各区域从区域外进口中间投入品用于区域内消费和生产区域内消费品的比重(见表1)。表1显示,胡焕庸线东南区域与西北区域各部门产品的生产都不同程度地使用了区域外进口的中间投入品,其中,东南区域煤炭采选产品、石油和天然气开采产品、金属矿采选产品、造纸印刷和文教体育用品、石油、炼焦产品和核燃料加工品、金属冶炼和压延加工品、通用设备、其他制造产品、废品废料、金属制品、机械和设备修理服务、水的生产和供应、建筑等13个行业的区域外进口中间投入品使用率较低,均在80%以下(即区域内中间投入品的使用率占20%以上),而西北地区除煤炭采选产品、石油和天然气开采产品、金属矿采选产品、食品和烟草、电力、热力的生产和供应、交通运输、仓储和邮政、住宿和餐饮、信息传输、软件和信息技术服务、金融、公共管理、社会保障和社会组织等12个行业的区域外进口中间投入品使用率较高以外(均在80%以上,即区域内中间投入品的使用率低于20%),其余各行业区域外流入的中间投入品使用率较低,均在80%以下。

表1 2010年胡焕庸线两侧各部门中间投入品及进口产品用于区域内生产和消费的比重 单位： %

(二)胡焕庸线两侧各行业虚拟水强度、虚拟水量分析

1.胡焕庸线两侧区域各部门的虚拟水强度。利用式(l )、式(5)与式(6)计算得到2010年胡焕庸线东南和西北两区域42个部门的虚拟水强度(见表2)。表2显示,就两侧同一部门而言,除石油和天然气开采产品、金属制品、电气机械和器材、仪器仪表、燃气生产和供应、建筑、教育7个部门虚拟水强度的差别较小外,其余35个部门虚拟水强度均存在着明显的差异,而且东南区域各部门的虚拟水强度普遍大于西北区域的虚拟水强度。这说明,在测算国内虚拟水流量时,不同禀赋区域的虚拟水强度存在较大差异,选取相同的水耗系数会产生较大误差。

表2 2010年胡焕庸线东南和西北两区域各部门的完全虚拟水强度 单位:吨/万元

就不同部门而言,区域间的虚拟水强度差异也较大。胡焕庸线东南区域虚拟水强度排名前十位的行业依次是农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、电力、热力的生产和供应、纺织品、住宿和餐饮、木材加工品和家具、金属制品、机械和设备修理服务、水的生产和供应、水利、环境和公共设施管理,这些部门的虚拟水强度均超过65吨/万元,属于水资源密集型行业；西北区域虚拟水强度排名前十位的行业依次是农林牧副渔产品和服务、木材加工品和家具、食品和烟草、纺织品、金属制品、机械和设备修理服务、住宿和餐饮、纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品、电力、热力的生产和供应、水的生产和供应、化学产品等,这些部门的虚拟水强度均超过75吨/万元,属于水资源密集型行业。东南区域虚拟水强度排名前十名与西北区域排名前十名的行业几乎一致,但虚拟水强度却有较大差别,西北区域明显大于东南区域,这表示同样生产1万元的产值,西北区域的高耗水产业比东南区域的高耗水产业耗水量更多。对于贫水的西北地区而言,这种产业结构不利于节约该区域十分短缺的水资源,从可持续利用水资源的目标出发，需要调整区域产业结构。

2.胡焕庸线两侧区域各行业的虚拟水量。利用式(9)、式(10)计算得到2010年胡焕庸线东南和西北两区域各行业消耗的虚拟水量(见表3)。表3显示,2010年胡焕庸线两侧区域各行业消耗的虚拟水量差异较大,东南地区约为8394亿吨，西北地区为1731.85亿吨，这主要是由于两区域产值差异较大,进一步说明需要分区域考察中国每年消耗的虚拟水量,以避免在区域间造成较大误差。

表3 2010年胡焕庸线东南和西北两区域各部门所消耗的虚拟水量 单位:亿吨

(三)用水效率评价

利用式(15)、式(16)计算得到2010年胡焕庸线东南和西北两区域各部门的相对用水结构系数,以此来辨别行业的用水效率高低。根据用水效率计算结果，可以将胡焕庸线两区域国民经济部门按行业用水特性分类为高耗水行业和低耗水行业。胡焕庸线东南区域的高耗水行业有:农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、纺织品、化学产品、电力、热力的生产和供应、建筑、住宿和餐饮；其余则均为低耗水行业。胡焕庸线西北区域的高耗水行业有:农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、化学产品、电力、热力的生产和供应、住宿和餐饮；其余均为低耗水行业。

从计算结果可知,无论是胡焕庸线东南地区还是胡焕庸线西北地区,高耗水部门数量都较少,但高耗水部门所消耗的虚拟水量远高于低耗水部门,高耗水部门产值占区域总产值的比重却远低于低耗水部门占区域总产值的比重,高投入与低产出不对等，严重影响了产业结构的节水效率,因此从节约水资源的角度,需要调整各区域内产业结构。另外,两个区域中高耗水部门和低耗水部门所消耗的虚拟水量有较大差距,表明应该考虑产业结构调整的区域异质性,切实、合理地制定贫水地区与丰水地区的产业政策。

(四)产业结构调整的依据

1.为实现水资源有效利用和生态保护的目的,国务院发布了《关于实行最严格水资源管理制度的意见(国发〔2012〕)》,明确提出水资源开发利用的“三条红线”。为了实现“三条红线”的目标,国务院还明确规定各省、自治区、直辖市2020年和2030年的用水总量控制红线。本文分别加总胡焕庸线东南和西北两大区域的用水总量,以2010年各行业实体水用水量占全社会用水量的比重测算出2020年最严格水资源管理红线下各行业的用水量,再综合利用2010年各行业虚拟水量等数据推算出2020年用水总量控制红线下各行业的虚拟水量(表4)。

表4 2020年胡焕庸线东南和西北两区域虚拟水用水总量的简单估算

估算结果显示，按照2010年各行业用水结构,胡焕庸线东南区域2010年各行业的虚拟水总量相比国务院规定2020年用水总量控制目标所允许的虚拟水总量,仅剩下1496.01亿吨余量,按照GDP每年6.5%的增长速度,胡焕庸线东南区域如果不通过调整产业结构加强节水力度,2020年必将突破用水总量红线；而胡焕庸线西北地区2020年用水总量控制目标所允许的虚拟水总量,如果按照2010年的GDP增速进行测算,2010年即已经突破2020年总量控制红线706.47亿吨。所以,若要严守最严格水资源管理制度的用水总量控制红线,无论是胡焕庸线西北地区还是东南地区都需要优化调整产业结构。

2.前文提到,无论是胡焕庸线东南地区还是胡焕庸线西北地区,高耗水部门数量均较少,但高耗水部门所消耗的虚拟水量远高于低耗水部门,高耗水部门的产值占区域总产值的比重却远低于低耗水部门占区域总产值的比重,这种状况大大削弱了产业结构的节水效应,因此从提高用水效率的角度,也需要调整各区域的产业结构。

(五)产业结构调整的节水效应分析

为使整个区域虚拟水使用量最小,需要在地区生产总值增长目标不变的情况下,最小化高耗水部门的虚拟水使用量与最大化低耗水部门的虚拟水使用量。需要指出的是,产业结构的调整力度应适宜,太小则难以充分挖掘节水潜力，过大则影响区域内经济发展、就业、民生与经济安全。本文将各部门产值比重的最大调整幅度设定为±15%。以此为约束条件,模拟分析产业结构调整的节水效应。

将各种基准数据与参数代入式(18)求解得到:在地区生产总值保持不变的情况下,与产业结构调整前相比,模拟调整后胡焕庸线东南区域的虚拟水使用量减少了945.24亿吨,而胡焕庸线西北区域的虚拟水使用量减少了229.17亿吨(见表5),两者合计共节约水资源1174.34亿吨,这相当于湖南省2010年的全省水资源总量。可见,调整产业结构的节水效益十分巨大。

表5 2010年胡焕庸线东南和西北两区域产业结构调整的节水效应 单位:亿吨

表5显示,调整产业结构导致两大区域42个部门的虚拟水使用量发生了变化。其中,胡焕庸线东南区域有19个部门的虚拟水使用量增加,共增加152.64亿吨；有23个部门的虚拟水使用量出现了不同程度的下降,共减少1097.88亿吨,其中，农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、电力、热力的生产和供应、化学产品、纺织品等水资源密集型行业的虚拟水使用量减少较多,交通运输设备、电气机械和器材、通信设备、计算机和其他电子设备等行业的虚拟水使用量增加较多。

同时,调整产业结构导致胡焕庸线西北区域42个部门虚拟水使用量发生变化。20个部门的虚拟水使用量增加,共增加13.82亿吨；22个部门的虚拟水使用量减少,共减少242.99亿吨,其中,农林牧副渔产品和服务、食品和烟草等水资源密集型行业的虚拟水使用量减少较多,煤炭采选产品、石油和天然气开采产品、石油、炼焦产品和核燃料加工品等行业的虚拟水使用量增加较多,这符合胡焕庸线西北区域的比较优势。

表6 2010年胡焕庸线两侧区域各部门产值比重调整幅度 单位： %

对式(18)进行求解还可得到，为实现最严格水资源管理的节水目标,胡焕庸线两侧区域各行业产值比重需要作出调整的幅度(见表6)。表6显示,在胡焕庸线东南区域,为实现高耗水部门虚拟水使用量最小化和低耗水部门虚拟水使用量最大化,产值比重需要提高的部门有18个,其中,批发和零售、金融、通用设备、交通运输设备、电气机械和器材、通信设备、计算机和其他电子设备等部门的产值比重需要提高的幅度较大；有24个部门的产值比重需要降低,其中,农林牧副渔产品和服务、电力、热力的生产和供应、食品和烟草、纺织品、纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品、化学产品、金属冶炼和压延加工品等部门的产值比重需下调的幅度较大。

在胡焕庸线西北区域,要实现高耗水部门虚拟水使用量最小化和低耗水部门虚拟水使用量最大化,有19个部门的产值比重需要提高,有23个部门的产值比重需要下降,其中,煤炭采选产品、石油和天然气开采产品、批发和零售、交通运输、仓储和邮政、石油、炼焦产品和核燃料加工品、金融等部门的产值比重需要提高的幅度较大,而农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、化学产品、住宿和餐饮、金属冶炼和压延加工品等部门的产值比重下调的幅度较大。

五 研究结论与有待改进之处

(一)研究结论

在不影响经济增长的情况下,减少中国水资源消耗的一个有效途径是优化产业结构,充分挖掘产业结构的节水潜力。本文研究表明,根据水资源禀赋分区域调整中国的产业结构,可以在不减少GDP规模的情况下,产生巨大的节水效益,形成兼顾经济持续增长和节约水资源的绿色发展模式。

2010年,胡焕庸线两侧区域各部门的虚拟水强度差异较大,其中,胡焕庸线东南区域内农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、纺织品、化学产品、电力、热力的生产和供应、建筑、住宿和餐饮7个部门属于高耗水行业；其余35个部门均属于低耗水行业。胡焕庸线西北区域,高耗水行业有农林牧副渔产品和服务、食品和烟草、化学产品、电力、热力的生产和供应、住宿和餐饮；其余均为低耗水行业。无论胡焕庸线东南区域还是西北区域,高耗水部门数量都较少,但高耗水部门所消耗的虚拟水量远高于低耗水部门,高耗水部门的产值占区域内总产值的比重却远低于低耗水部门占区域内总产值的比重,这大大削弱了产业结构的节水效应,因此从提高水资源利用效率的角度,需要调整各区域的产业结构。另外,两个区域中高耗水部门和低耗水部门所消耗的虚拟水量有较大差距,因此，应因地制宜地调整两个区域的产业结构,切实、合理地制定贫水地区与丰水地区的产业政策。

(二)政策建议

1.通过有针对性地调整区域产业结构来节约水资源。严格执行最严格水资源管理制度的地区用水总量红线,通过水资源管理来倒逼产业结构转型升级。在确保经济安全的前提下,适度降低农产品、食品与饮料、纺织品、木材及家具等水资源密集型产业的比重,同时,提高通信设备、计算机、电子设备仪器与仪表、办公用设备、交通运输设备以及金融、信息、计算机服务和软件等低耗水行业的产值比重,减少产业活动的用水量,缓解中国水资源短缺矛盾。

2.采用差别性税收政策影响不同区域的产业结构。在贫水地区,通过对高耗水产品征收资源税来减少其生产,同时鼓励增加低耗水产品的生产,减少产业活动的水资源消耗,增强产业节水能力。

3.积极宣传虚拟水概念,提高个人与企业的节水意识。在绿色发展理念的指导下,使个人和企业对产品与服务生产所消耗的水资源数量有所认识,减少奢侈消费、铺张浪费等不良行为,形成理性消费、勤俭节约的良好社会风气,为建设美丽中国做贡献。

(三)有待改进之处

本文的研究存在以下需要改进之处:(1)由于《中国投入产出表》的非连续性,本文只使用了2010年的数据来分析区域产业结构调整的节水效应,数据需要进一步更新。(2)本文对各部门产值比重最大调整幅度的设定是为了方便计算和分析。在实际经济活动中,如果考虑各行业的虚拟水使用强度差异和产能利用情况,调整幅度可能有所不同,可以做进一步的细化研究。(3)囿于数据的可获得性,本文没有考虑国内贸易和国际贸易的节水效应差异。如果考虑贸易的作用,胡焕庸线西北区域可以在产业结构调整时更大幅度地降低高耗水部门(如农业)的比重,其不足部分从东南区域和国外输入。在保证经济安全的前提下,东南区域也可以减少部分高耗水农产品和工业品的生产,改为从国外进口。两大区域都可以利用国际贸易改变目前虚拟水净出口的局面。