铁岭市昌图县水资源管理评价

雷书姗

(辽宁省昌图县水利事务服务中心，辽宁 昌图 112599)

昌图县地处辽宁省最北部，也是全国最大的粮食生产基地、著名的禽畜生产加工基地。该区域为北温带季风气候，日照丰富，四季分明，年降水量645.90 mm，属于典型的北方平原旱作农业地区，水资源可利用量少、配置不合理限制了其进一步发展和升级。近年来，通过实施转变产业结构、定额管理、总量控制等策略，当地政府大力节约水资源并取得显著成效。但仍然存在配置不合理、水资源不足的问题，如何高效利用和合理开发有限的水资源，现已成为制约区域可持续发展的关键[1-3]。

为实现可持续发展、解决水资源问题全球水伙伴(GWP)提出了一种新型的集成水资源管理(IWRM)模式，将水资源管理阶段利用集成水资源管理分为社会化管理、结构性节水、技术性节水、供给管理4个阶段，其中需求管理阶段包括前3个阶段。供给管理阶段主要利用工程措施，增加新水源工程以满足持续增加的用水需求；若有限的水资源无法满足用水需求则水资源管理进入技术性节水阶段，对每滴水利用滴灌、喷灌等节水技术充分利用；随着人口的增多和经济社会的进一步发展，技术性手段不能解决用水问题时逐步进入结构性管理阶段，大规模社会结构变化、经济激励、制度变化等促使每滴水产生更多的价值；若水资源短缺问题很难被内部调节解决，则转向外部的社会经济系统以获取更多的水资源价值。然而，GWP并未给出切实可行、具体使用的定量评价法，给定量评价才是解决问题、实践应用的关键。所以，研究定量评价集成水资源管理的现实和理论意义重大。

1931年美国学者列昂惕夫提出一种经济数量的投入产出分析法，可从投入产出的角度分析各个部门在经济系统中的相互依存关系[4]。其中，揭示国民经济各部门之间被人忽视、较隐蔽和间接的经济技术联系为投入产出模型最重要的功能。根据构成成分将分析对象利用结构分解技术(SDA)分析，并将因素分解分析与投入产出技术相结合构造投入产出技术的SDA模型[5]。针对澳大利亚经济结构变化Skolka利用DSA法与投入产出技术来研究，随后该方法逐渐被应用于此领域[6]。在水资源、能源、大气以及环境等领域，投入产出联系法与结构分解分析法的应用较为广泛，例如Proops[7]将能源产出率变化的三要素设定为中间部门结构的变动、最终需求和能源强度；Rose等[8]利用生产函数分析能源消耗情况，并推导出原材料、能源、劳动力、资本的二阶投入产出分解法。我国学者陈锡康[9]最先研究应用了耦合的SDA与投入产出法，系统分析了1981～1995年国内经济增长变化问题，而后被用于碳排放、能源、经济增长等方面的分析。在水资源领域，贾绍凤等[10]揭示了节水效应与经济结构之间的关系，对平均工业用水定额下降响应产业结构调整的程度做定量分析，SDA法的因素分解实质上就是其理论方法；李玉文等[11]以用水理论框架和管理理念为基础，构建一套适用性较强的集成水资源管理指标体系以及具体测量管理的评价模型，其数据标准化利用直线型指标量化发实现，并对张掖市甘州区水资源管理利用综合指数法求解的复合指数科学评价。

综上分析，现有研究大多分解分析待评对象的影响因素。为此，本文将水资源利用变化的构成因素利用结构分解技术(SDA)量化分解成社会化、结构性、技术性管理3个因素，并运用水资源的投入产出模型，考虑水资源利用总量变化的影响判定昌图县水资源管理阶段，以期为区域水资源规划以及合理开发利用提供科学指导。

1 理论模型

根据投入产出表纳入国民经济各行业用水量，从而形成混合型价值-实物投入产出模型。根据投入产出模型独特的关联分析优势和结构化数据，对资源消耗与经济系统间的关系利用水资源投入产出表反映。

1.1 水资源投入产出模型

充分考虑铁岭市昌图县的实际情况，为更加全面、清晰、准确、详细的揭示外地与本地产业间以及本地产业间的经济技术数量关系，以外地与本地生产两部分进一步分解地区投入产出表中最终使用和中间投入部分。单独分解列出最终使用中的外地调入产品(Yf)和各部门中间使用中的外部调入产品(xfi)，从而生成相应的投入产出表，如表1。

表1 水资源投入产出表

需水与耗水系数。本地完全需水系数和直接耗水系数利用地区水资源投入产出表确定，其中产业部门直接耗水系数利用以下公式求解，即：

rj=wj/Xj

(1)

式中：Xj、wj为部门j的总产出和直接耗水量；rj为部门j的直接耗水系数，反映了产业水利用效益和技术因素。

将各部门的直接用水系数行向量R与本地乘数矩阵(Leontief逆矩阵)右乘，可以求解出完全需水系数行向量，其表达式为：

Hd=R(I-Ad)-1

(2)

式中：(I-Ad)-1、Ad(Ad=xijd/xj)为本地投入产出模型下的Leontief逆矩阵和本地直接消耗系数矩阵(也称为完全需要系数)；其中，完全需水系数可以视为结构性因素，反映了经济系统各部门每增加一个单位最终使用(出口、投资、消费)需要提供的数量，说明产业结构对用水影响以及经济系统整体受间接、直接耗水需求关系。

对于n个部门组成的经济系统(表1)，可以利用混合投入产出模型获取完全耗水系统与产业部门直接耗水系数，从而构造完全需水量公式。

完全需水量计算。本地完全需水量就是最终使用yid(i=j)与各产业部门完全需水系数hj的乘积，而yid为投入产出表中的最终使用量，经转化运算可得：

Wd=R(I-Ad)-1Yd

(3)

式中：Wd为各部门本地完全需水量，它体现了为生产最终使用产品经济系统各产业部门对整个系统间接和直接需求水总量。

以乘积形式体现用水因素为完全用水量公式的典型特征，其三个阶段性因素正好能利用构成因子来反映：直接耗水系数R、Leontief逆矩阵(I-Ad)-1、最终需求Y分别体现技术性节水因素、产业的结构性因素和社会化管理因素。通过结构分解量化分析，用水总量变化受社会化管理、结构性、技术性这三个因素的影响程度，在此基础上给出综合评价。

1.2 结构分解分析(DSA)法

结构分解分析(SDA)也被称为投入产出模型的因素分解，将投入产出基本模型与因素分解分析耦合更有利于分析能源消耗增长、发展速度、结构变动、总产量变化等经济系统问题。

SDA原理。以若干因素的乘积可组成某个经济变量，故利用这些因素变动的乘积也可组成该变量的变动，基本原理为S=BDY，其中第3个因素Y、第2个因素D和第1个因素B的乘积组成经济变量S，设△Y=Y2-Y1、△D=D2-D1、△B=B2-B1，显然存在关系：△S=△B△D△Y+B1△D△Y+△BD1△Y+△B△DY1+B1D1△Y+B1△DY1+△BD1Y1。

水资源结构分解分析模型。运用公式(3)将完全需水量按照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代表基期和目标期，由此进一步分解成两种基本形式，具体如下：

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)；

将两式相耦合可得：△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，因两种基本形式的出现概率均为0.5，故该式反映了平均状态。设式中第一、第二、第三项依次为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，并用于描述最终需求、中间需求和生产技术变化而引起的消耗变量，也可视为技术性、结构性和系统性因素，其中最终需求(出口、消费、投资)属于经济增长的原动力，并且促进经济增长的因素较多。

因此，能够将上式简化成△W=Df+Cf+Tf，即系统效应、结构效应、技术效应的总和等于水资源消耗变化。

1.3 评价标准

采用最终需求效应、中间需求效应、技术效应代表社会化管理阶段、中间需求阶段以及技术性节水阶段，对水资源管理阶段利用这3个因素的变化趋势及其对水资源使用量贡献率大小来判断。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，即系统效应(Df)+结构效应(Cf+技术效应(Tf)=水资源消耗变化(△W)。

2 实例分析

2.1 数据来源

至少两个年度以上的时间序列数据、以相关影响因子乘积的形式表达系统为实现因素分解分析模型的两大因素。结合实际情况，对昌图县水资源消耗变化影响因素利用2008～2018年的数据来分解分析，在此基础上明晰该地区水资源管理阶段。研究期间，昌图县的水资源利用变化情况利用2018年与2013年地区投入产出表、2008年环境经济投入产出混合核算表计算。

根据当年生产价格核算的投入产出表(未考虑价格变动因素)，在分析SDA时间序列前要以可比价或不变价转换现价投入产出表，文中以2008年可比价投入产出表转换2013年、2018年投入产出表。最终，考虑2018年、2013年、2008年的水资源消耗数据以及投入产出表，通过比对归并确定8个部门，揭示铁岭市昌图县的可比价投入产出表。

2.2 结果分析

将昌图县2008～2018年水资源管理阶段利用消耗变化构成因素的计算结果判定，如图1。阶段划分如下：

图1 水资源消耗因素分解

结构性节水管理阶段(2008-2013年)。△W=Df+Cf+Tf=-100 186×104m3+116 476×104m3+4 452×104m3=20 742×104m3，可见昌图县2008-2013年减少水资源消耗20 742×104m3，其中最终需求效应、中间需求效应和技术效应导致水资源变化为增加100 186×104m3、减少116 476×104m3、减少4 618×104m3。该阶段贡献率最为显著的为中间需求效应，其对水资源变化的影响等于技术效应的25.2倍。另外，水资源消耗增长最主要的最终需求受产业结构调整导致用水消耗减少的作用有所低效，故总用水量的减少幅度不太明显。中间需求效应反映了结构性节水因素，这也是间接与直接产业关联的结果，从而判定昌图县2008-2013年达到结构性节水管理阶段。

2008年，昌图县政府明确提出要加快产业结构、经济结构的战略性调整，尽快实现向经济强县的转变以及良好经济结构体系的构筑。此期间，该地区大力发展生态旅游并同时扩容三产，稳步推进工业强县战略，快速发展采选业、制造业和服务业等，突出体现结构效应。本地用水乘数(如服务业、种植业等部门)的下降趋势明显。

社会化管理阶段(2013-2018年)。△W=Df+Cf+Tf=29 773×104m3+32 704×104m3+-30 516×104m3=31 961×104m3，这表明昌图县2013-2018年增加水资源消耗31 961×104m3，其中最终需求效应、中间需求效应和技术效应导致水资源变化为增加29 773×104m3、增加32 704×104m3、减少30 516×104m3。此期间昌图县的经济总量增加38%，经济发展速度较快，水资源消耗较迅猛增长的经济总量有所增大，而万元GDP用水量减少1.5%。

最终需求效应随着经济规模扩张通常会增加水资源消耗，而相对于2008-2013年，水资源消耗量因最终需求效应增加的比例明显下降，故具有明显的减弱耗水量增加的作用。出口、投资、消费为组成最终需求的三部分，虽然呈明显增长的经济发展趋势，但因大量消费品从外地的调入，导致2013-2018年昌图县本地的最终需求有所下降，大量消耗外地调入的产品对减少昌图县水资源消耗发挥着显著作用，体现在社会化措施(如虚拟水战略)的明显特征。另外，水资源消耗受各因素的影响逐渐平稳趋势，所以可判定处于社会化管理过渡阶段。

2013-2018年，为提高水资源管理水平和用水效率昌图县实施了一系列有效措施，如建设节水型社会示范区、水资源管理投资、水价改革等，随着当地居民节水意识和水资源管理行动的增强，单位增加值用水也明显下降，从最初的0.15 m3减少至0.07 m3，可见该地区呈现出良好的节水型社会建设趋势。

3 结语

(1)集成水资源管理提升和检验的重要基础为科学评价水资源管理，本文从水资源管理的视角利用结构分解分析与投入产出耦合模型，对昌图县水资源管理阶段进行了定量评价。结果表明，从2008年铁岭市昌图县的各种节水措施逐渐发挥成效，2008-2013年、2013-2018年呈现出显著的结构性节水和社会化管理趋势特征。

(2)通过分析10a间的用水变化因素可知，昌图县社会化管理初见成效、结构性节水边际效应下降且技术节水潜力有限。研究区的集成水资源管理程度受当地各种条件限制仍然不高，未来仍然存在提升节水型社会建设的空间。

(3)本文在水资源管理评价中拓展应用SDA因素分解技术、投入产出模型，并对昌图县水资源管理进行量化分析评判。实际上，各因素在SDA法分解时具有密切关联，如结构因素与系统因素存在相互作用，由于假设SDA法简化过程中各因素保持相互独立，未深入解析影响因素间的关系，所以仅作为简明的评判方法，未来可改进因素关联的计算加以完善。

(4)虽然水资源管理阶段与SDA分解因素并非完全对应，特别是涉及水资源管理中的制度、经济、整治和社会因素的社会化管理，但在水资源管理评价方面该分析评价可视为SDA法的一种尝试。