基于水足迹理论下宁夏水资源经济效益脱钩分析

程 婧，陈 锋,2，朱志玲,2

(1.宁夏大学 资源环境学院，银川 750021； 2.宁夏(中阿)旱区资源评价与环境调控重点实验室，银川 750021)

水资源是限制我国社会经济发展和生态环境可持续发展的重要瓶颈，也是重要的基础性自然资源和战略性经济资源[1-3]。特别在干旱、半干旱地区，水资源是社会经济发展和生态环境改善的限制性因子，也是实现区域可持续发展的生命线[4-5]。如何合理构建水资源与社会经济发展和生态环境安全建设的格局，实现区域生态经济协调发展是十分重要的战略目标。宁夏位于西北内陆地区，气候干燥，降水稀少，生态环境比较脆弱。其作为“一带一路”战略实施重要支点，是东西部经济融合发展重要示范区，也是西北地区重要生态安全屏障[6-7]。解决好本地区水资源短缺与社会经济发展和生态安全建设的博弈问题，对该地区安全健康可持续发展极具意义。因此，本研究特以宁夏地区为例，对水资源利用情况、用水类型进行分析，建立水资源与经济模型，探讨本区水资源与经济发展的关系，以其为水资源高效利用和优化配置提供参考。

1 研究区概况

宁夏回族自治区(N35°14′-N39°23′，E104°17′-E107°39′)东与陕西省相邻，北靠内蒙古自治区，南接甘肃省，地处我国西北干旱内陆区，是典型的大陆型气候，干旱半干旱面积占总面积的75%以上。本区降水量少，多年平均降水量289 mm，不足黄河流域平均值的2/3和全国平均值的1/2；蒸发强度大，多年平均蒸发量达1 250 mm；水资源时空分布不均，资源性缺水问题尤为突出，是我国水资源短缺最严重的地区之一。

2016年，全区总人口674.89万人，GDP为3 168.59亿元。全区水资源总量为9.584×108m3，其中天然地表水资源量7.472×108m3，地下水资源量为18.571×108m3，地下水与地表水资源重复计算量为16.459×108m3，因资源性缺水严重，本区经济社会发展用水主要依赖限量分配的黄河水资源。

2 理论方法及数据

2.1 核算方法

2.1.1 水足迹计算

水足迹主要是指在一定的物质条件标准下，一定居民消费产品和服务的水资源的总量[8]。其由两部分构成，一类指人类社会经济发展中所消耗的实体水资源，另一类指包括在众多产品和服务中的虚拟水资源。其公式如下：

WF=IWF+EWF

(1)

IWF=AWU+IWU+DWU+EWU-VWU

(2)

EWF=VWI-VWRE

(3)

式中：WF为一个国家或地区的总体水足迹；IWF为内部水足迹，即生产该国家或地区居民所消费的所有产品和服务的区域内水资源需求总量；EWF为外部水足迹，即由其它地区生产并被本地区居民所消费的产品和服务所消耗的水量；AWU为农业用水量，其包括农作物产品生产用水量和动物产品生产用水量两部分；IWU为工业用水量；DWU为居民生活用水量；EWU为生态环境用水量；VWU为本地生产而由其他地区消费的产品或服务的虚拟用水量；VWI为本地区的虚拟水进口量；VWRE为本地进口外地生产产品和服务的再出口虚拟水量。

2.1.2 脱钩理论

“脱钩”最早来自于物理学，指本来有响应关系的两个或多个量之间的关系消失[9]。由于其对社会中各领域经济增长和物质消耗之间也能作出科学解释分析[10]，因此逐渐被不同领域学者引申到不同研究领域，并赋予不同的科学内涵。该理论最初应用于农业政策研究中，逐步被引用到资源环境等领域。在资源环境领域，OECD[11]提出脱钩理论目前引用最为广泛。脱钩理论认为，经济增长与资源环境压力之间存在两种关系：一种指随着经济的发展，资源环境压力或者消耗同样加大，称为耦合，也有称为挂钩(或复钩)[12]。另一种指资源环境的压力或消耗随着经济增长而减少，称为脱钩。脱钩又分为绝对脱钩和相对脱钩，前者主要指经济增长速度和资源环境压力指数变化的非协同性，即在经济效率增长的同时，资源环境压力指数下降或趋平；后者主要指经济增长速度大于资源环境压力指数增长速度，两者都具有增长的特征。目前的脱钩测定方法主要有综合分析法、脱钩指数法、弹性分析法、IPAT模型法、描述统计分析法和差分回归系数法等[13]。

当前，多数学者选用脱钩指数法进行脱钩测算，但由于Tapio弹性分析脱钩模型相对于脱钩指数法能够很好避免量纲的影响，并且受基期的影响更小，对于短期时序分析效果更好，判定脱钩状态的演替过程具有一定的优势[14]。因此，本研究特选取Tapio指数法来建立用水资源量与经济发展脱钩指数模型，对本地区短时期内进行相关性分析。本研究在Tapio脱钩模型的基础上，通过相应的变量变换，建立如下模型：

t=(△H2O/H2O)/(△GDP/GDP)

(4)

式中：t为用水量与经济增长之间的脱钩弹性指数；ΔH2O/H2O为用水量增长率；ΔGDP/GDP为GDP增长率。

文山州中心血站2003年成立,通过不断的探索和努力,虽然无偿献血工作得到健康持续发展,每年的采血量均以15%g~20%递增,从2006年至今12年以来我州所有临床用血100%均来自无偿献血。但由于长时间将工作重点放在城区和单位,致使本州农村无偿献血工作未得到良好发展,又因本州属于农业地区,90%以上的人口分布在农村,故而存在城市人献血,农村人用血的情况。为了更好做好农民无偿献血宣传工作,提高农民无偿献血比例,加快农村无偿献血的发展,笔者在文山州文山市追栗街镇对1280名农民开展了无偿献血知晓率调查,以了解农民对无偿献血的需求,为开展农村无偿献血工作提供依据,现将结果报告如下:

由于脱钩水平和程度不同，脱钩的分类也有所差异[15]，目前脱钩的类型评价有两分法、三分法、六分法、八分法。本研究根据实际，为保证判定结果更具体，采用八分法进行判定，见表1。

表1 Tapio脱钩弹性指数及类型评价表

2.2 数据来源及处理

本研究主要选取了2010-2016年宁夏相关统计数据进行分析，GDP数据全部来源于《2017年宁夏统计年鉴》，用水量(总用水量、农业用水量、工业用水量、生态环境用水量、居民生活用水量)等数据来源于2010-2016年《宁夏回族自治区水资源公报》《宁夏统计年鉴》。水足迹计算中，本地生产而由外地进行消费的产品或服务的虚拟用水量VWU通过万元产值用水量与出口贸易总额相乘获得，本地进口的由外地生产的产品或服务的虚拟用水量VWI通过万元产值用水量与进口贸易总额相乘获得。对于农业用水诸多学者[16-19]均采用Chapagain等[20]对中国单位质量农产品和动物产品虚拟水含量的研究成果进行计算，由于研究区位于我国西北干旱区，单位质量农产品、动物产品虚拟水直接代入计算误差较大。本研究对有助于产品生产的水资源以及在产品生产中因某些因素而消耗的水资源全部算入，因此水足迹计算则直接引用宁夏各年度水资源公报中的农业用水、工业用水、居民生活用水和生态环境用水实际用量。此外，为保证数据可比性，在脱钩计算中对GDP指标特作如下调整，以2010年为基期，采用GDP平减指数法，将其他年份名义GDP换算实际GDP进行比较。

3 结果分析

3.1 水足迹计算及分析

2010-2016年宁夏水足迹计算结果见表2。由表2可知，2010-2016年间宁夏地区总体水足迹和人均水足迹呈波动下降趋势，2016年总体水足迹与2010年相比下降达8.91×108m3。通过进一步分析得知，农业用水量的减少是促成总体水足迹减少的重要因素，这主要与宁夏推进节水农业建设密切相关。2016年数据显示，仅农业用水方面，本区因大力建设高效节水灌溉面积累计达17.666 7×104hm2，每年可有效年节水多达3×108m3。

表2 2010-2016年宁夏水足迹构成及相关指标

从水足迹构成上可知，近年来农业用水占总体水足迹的平均比值高达90%左右，比值结果明显高于潘安娥等[21]、杨仁发等[22]分别对于湖北省和江西省的研究成果，这与本区作为传统农业区，经济发展水平相对落后，农业活动在全区经济发展的中比重较大有关。农业作为耗水大户，也是节水空间最大的行业，在过境黄河水资源补给有限的情况下，切实需要在农业节水方面下功夫，要继续大力推进农业节水灌溉技术的推广，积极发展智能节水灌溉系统，改变种植结构，减少水浇地作物种植面积，积极培育耐旱作物品种。进一步创新农户用水管理模式，积极探索水资源利用综合管理体制，鼓励农户集约化化、规模化生产经营，促进水资源集约高效利用。

工业用水多年稳定在4.6×108m3左右，其占总水足迹的比重为8%左右，主要与本区大力推进节水工业，开展水权交易及建立水资源循环利用等措施有关。煤炭、电力、原材料、纺织、食品药品、装备制造等属于高耗水行业，以上作为宁夏经济发展支撑产业，积极提高传统产业结构优化升级，加大产业创新发展，提高污水回用效率，提升工业用水效率，切实降低水资源消耗对实现本地区经济和生态环境可持续发展意义重大。

在水足迹总量逐年下降情况下，居民生活用水量呈逐年上升趋势，从2010年的1.88×108m3提高至2016年的2.78×108m3，消耗量增加达0.9×108m3。这与本地区居民人口数的增加趋于一致，但居民的节约用水意识还更需加强，需要进一步通过政府引导，积极建立用水差价收费政策，运用市场杠杆调节用水、促进日常节水。

由表2可知，本区生态环境用水量整体处于波动上升状态，主要由于其作为我国西北地区重要的生态安全屏障和生态文明建设示范区，需要切实树立生态优先意识，确保生态环境需水量，维护本地生态环境可持续发展。

宁夏近几年进出口虚拟水量显示，出口虚拟水水量明显高于进口虚拟水水量，这虽然表明随着我国“一带一路”战略的实施，本区外贸经济相对于进口贸易较为活跃，但作为我国严重缺水地区之一，尤需要注重提高水资源的高效合理使用，重视虚拟水战略，加大水资源的开发利用程度，提高单位水资源利用价值，减少出口低附加值、耗水量大的产品。此外，还需积极进口水密集型产品，缓解本区水资源紧张局面。

水资源利用效率指标指本区经济发展水平与总体水足迹的比值，该指标主要反映经济增长对水资源的消耗量，数值越大，水资源利用率越高，用水结构和配置越合理。数据显示，水资源利用效益从2010年的23.81元/m3显著提高至2016年的47.08元/m3，单位用水的价值明显翻一番，分析其原因主要在于本地区用水结构和水资源利用方式转变，此外还与本区积极推行水权转换战略，建立水权交易机制，通过水权交易促使水资源向高附加值产业转移，提高水资源利用效率有关。

3.2 水资源与经济发展脱钩分析

GDP-弹性指数t变化情况图见图1。

图1 GDP-弹性指数t变化情况图

从图1整体变化情况可以看出，宁夏近7年来GDP增长率较快，年均变化率在8%～13%之间，远高于全国平均水平，经济整体发展状态相对比较平稳快速。由表3进一步得知，2010-2016年水资源利用消耗速度都明显低于同期经济增长平均速度，根据弹性系数t变化情况，结合脱钩弹性系数评价表(表1)，分析表明宁夏近几年水资源压力与经济增长之间处于脱钩状态，且呈现出强弱脱钩交替发展趋势，说明经济高速发展对水资源形成压力并不大，目前水资源状态可以满足经济的快速发展。

但由于本地区水足迹结构不合理，农业用水比重过大，随着社会经济发展，水资源利用效率提升，其用水结构将会逐渐发生变化，可能会对经济-水资源环境之间协调发展造成潜在风险。因此，水资源压力与经济增长之间的脱钩态势还需进一步研究。

表3 宁夏经济增长与水资源变化关系评价表

4 结 论

1) 总体来说，宁夏地区总体水足迹在下降，人均水足迹减少。从水足迹构成上分析可知，农业用水是宁夏水资源消耗主要方面，平均占比都达90%以上，水足迹构成存在一定的不合理性，工业用水、生态用水比重偏低，对未来该地区经济、社会、生态环境的协调持续发展造成一定的隐患。

2) 宁夏水资源利用效益逐年上升，从2010年23.81元/m3显著提高至2016年47.08元/m3，但是利用效率整体仍远低于全国平均水平(2013全国平均水平为91.74元/m3)，水资源利用效率的提升空间还很大，应进一步积极提升。

3) 水资源与经济发展的Tapio脱钩弹性系数显示强弱变化的脱钩趋势，单从水资源与经济发展关系来看，表明宁夏水资源能满足目前GDP的高速增长，水资源对经济发展产生的压力较弱。但因目前宁夏水资源供给主要以黄河水补给为主，水资源利用主要为农业，随着黄河取水政策的变化和本区经济结构调整的不断深入，该压力会产生较大变化，应努力构建本地区经济发展和水资源优质协调发展的模式。