黄河流域9 个省（区）虚拟水流动格局及趋势研究

谢维维，马 忠

（西北师范大学 地理与环境科学学院，甘肃 兰州 730070）

1 引 言

投入产出法作为虚拟水研究的主要方法之一，在水资源管理中具有重要意义。 投入产出模型可分为单区域模型（SRIO）和多区域模型（MRIO），相比单区域模型，基于多区域投入产出模型的虚拟水研究，不仅可直观反映区域内各产业供用水之间的联系，还能更系统地反映不同区域各产业间贸易隐含水资源量及其流动关系。 目前，国内外基于MRIO 模型的虚拟水研究涉及不同层面：①在产品或产业范围内揭示某产品或产业贸易隐含虚拟水流动状况的研究［5-6］；②针对不同区域空间尺度虚拟水贸易的研究，主要涉及国家之间虚拟水贸易［7］、省（区）之间［8-9］或省（区）内部［10］贸易隐含虚拟水、特殊经济带虚拟水流动格局［11］；③蓝水、灰水等不同种类水足迹方面的研究［12-13］。 但存在两点不足：①现有研究大多以某单一年份区域间投入产出表为基础，无法反映虚拟水跨区域流动的动态变化；②受行业用水数据统计限制，普遍采用间接方法（如经济增长率）推算行业用水量，忽略了通货膨胀等因素对研究结果的影响。

本文基于MRIO 模型，选取2012 年和2015 年中国区域间投入产出表，构建了黄河流域水资源扩展型投入产出核算体系，测算了2012 年和2015 年黄河流域9 个省（区）贸易隐含虚拟水量，并分析了其流动格局及变化趋势，旨在厘清9 个省（区）水资源利用分配状况，以期为缓解黄河流域水资源供需矛盾、实现水资源优化配置提供科学依据。

2 研究区概况

黄河发源于青藏高原，全长5 464 km，自西向东流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东9 个省（区），是我国仅次于长江的第二大河［14］。 9个省（区）总面积为356.86 万km2，占全国的1／3 以上，但水资源总量却不到全国的20%，2012 年和2015年GDP 总量分别仅占全国的27.35%和26.39%。 为便于描述虚拟水转移情况，本文将黄河流域9 个省（区）分为上游区（青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古）、中游区（山西、陕西）、下游区（河南、山东）。

3 研究方法与数据来源

3.1 研究方法

投入产出法是美国经济学家Leontief［15］于20 世纪30 年代提出的，用于研究经济系统各部门在投入与产出方面相互依存的经济数量。 区域间投入产出模型是Isard［16］基于单区域投入产出模型建立起来的，用于反映经济系统内各区域各产业间产品流动关系。Moses［17］基于Isard 的研究成果提出多区域投入产出模型，加入行业用水量，可得水资源扩展型多区域投入产出简表（见表1），近年来被广泛应用到虚拟水研究中。

表1 水资源扩展型多区域投入产出简表

假设某经济系统有m个地区，每个地区均包含n个部门，则区域间投入产出模型的数学结构由m×n个线性方程构成［16］：

3.2 数据来源及处理

为使不同年份投入产出表中各省（区）和部门数据保持一致并确保数据时效性，本文选取刘卫东等［18］编制的2012 年中国区域间投入产出表，以及中国碳排放数据库（CEAD）发布的2015 年中国区域间投入产出表，二者均为非竞争型投入产出表。 依据水资源数据的可获取性，结合《国民经济行业分类与代码》（GB／T 4754—2011），将原投入产出表中的42 个部门合并为8 个部门。 农林牧渔业用水量采用各年份《中国统计年鉴》中的农业用水量；工业用水量以2008 年《中国经济普查年鉴》中规模以上工业用水量为基础，借鉴田贵良等［11］假设的工业用水量与经济增长率挂钩，为消除通货膨胀干扰，采用GDP 指数缩减法将2012 年和2015 年价格换算成以2008 年为基期的不变价，间接得到采选业、食品及烟草加工业、其他制造业、电热力及水供应业4 个部门的用水量，最后根据总用水量进行校正；建筑业、商业及运输业、其他服务业3 个部门的用水量以原投入产出表中“水的生产和供应业”对其中间投入为比例分配生活用水量得到。

4 结果分析

4.1 黄河流域9 个省（区）虚拟水整体流动格局

根据式（8）和式（9）计算出2012 年和2015 年黄河流域9 个省（区）贸易隐含虚拟水转移量，见表2。

妊娠期糖尿病诱发原因较多，多发生于妊娠中后期，主要因孕妇受到多种因素影响，血清中含有的雌二醇、孕酮等激素水平持续上升，有拮抗胰岛素状况产生，使得糖耐量发生不同程度异常，诱发妊娠糖尿病，若血糖控制效果不仅，患者机体长时间处于高血糖状况，会对妊娠结局造成消极影响，如导致血管病变，造成血管痉挛、阻塞，增加妊高症发生风险，或导致早产、延长产程、巨大儿等，甚至危及患者生命[2]。

表2 2012 年和2015 年黄河流域9 个省（区）贸易隐含虚拟水转移量 亿m3

（1）在最终使用引起的虚拟水转移中，黄河上游区始终为虚拟水净流出区，下游区始终为虚拟水净流入区，中游区由虚拟水净流入区转为净流出区，9 个省（区）总体由虚拟水净流出状态转为净流入状态。2012 年9 个省（区）流向外地的虚拟水量为1 457.74亿m3，外地流入9 个省（区）的虚拟水量为1 232.77亿m3，总体呈现虚拟水净流出状态，净流出总量为224.97亿m3。 上游区净流出量为313.59 亿m3，中、下游区为虚拟水净流入区，净流入量分别为83.37 亿、0.84亿m3。 2015 年9 个省（区）流向外地的虚拟水量比2012 年下降59.38%，外地流入9 个省（区）的虚拟水量为903.69 亿m3，总体呈虚拟水净流入状态，净流入总量为310.00 亿m3。 上游区虚拟水净流出量下降显著，比2012 年下降55.89%，中游区由净流入区变为净流出区，下游区为净流入区，净流入量明显增加。

（2）从单个省（区）虚拟水转移来看，甘肃、宁夏和陕西始终为虚拟水净流出区，山西及河南始终为虚拟水净流入区，青海、四川、内蒙古和山东的虚拟水净流出状态发生逆转。 2012 年和2015 年，甘肃、宁夏和陕西3 个贫水省（区）始终为虚拟水净流出区，甘肃和宁夏净流出量增加显著。 甘肃2015 年虚拟水净流出量为172.51 亿m3，比2012 年的95.51 亿m3增加80.61%。宁夏2015 年虚拟水净流出量为99.54 m3，约为2012 年27.68 亿m3的3.6 倍。 山西和河南始终为虚拟水净流入区，但净流入量明显减少。 山西2015 年虚拟水净流入量为6.75 亿m3，比2012 年的98.15 亿m3下降93.12%。河南2015 年虚拟水净流入量为89.38 亿m3，比2012年的195.87 亿m3下降54.36%。 2012 年和2015 年，四川、内蒙古和山东由虚拟水净流出区转为净流入区，山东和四川的净流出量变化尤为明显。 山东2015 年虚拟水净流出量由2012 年的195.03 亿m3变为-380.59亿m3，由虚拟水净流出区转为虚拟水净流入区。 四川2015 年虚拟水净流出量由2012 年的181.07 亿m3变为-142.72 亿m3，转为虚拟水净流入区。 青海虚拟水转移量明显减少，由虚拟水净流入区转为净流出区。

（3）受区域经济发展水平影响，黄河流域9 个省（区）虚拟水转移具有区域异质性，虚拟水流动格局与水资源量分布不协调。 东部经济比较发达的山东和河南经济规模大，与其他地区联系紧密，经济往来频繁，虚拟水转移量较大；西部的青海、甘肃、宁夏等省（区）经济较不发达，虚拟水转移量相对较小。 上游区的四川水资源量丰富，2012 年和2015 年水资源量均占流域水资源总量的50%以上，但2015 年四川由虚拟水净流出状态转为净流入状态；位于西北干旱区的甘肃、宁夏、陕西水资源相对匮乏，2012 年和2015 年水资源量均不足流域水资源总量的10%，但2012 年和2015 年这3 个省（区）始终为虚拟水净流出区，这与王勇［8］、Zhang 等［9］得出的“中国区域间贸易隐含虚拟水转移存在贫水区反哺富水区、干旱缺水的西北地区却是虚拟水主要流出区”研究结论一致。

4.2 黄河流域9 个省（区）不同部门的虚拟水流动格局

黄河流域9 个省（区）虚拟水转移有较大的行业相似性，但虚拟水贸易结构具有区域异质性（见图1）。

图1 黄河流域9 个省（区）不同部门的虚拟水转移量

4.2.1 各省（区）虚拟水转移具有较大的行业相似性

农林牧渔业、食品及烟草加工业、其他制造业始终是黄河流域9 个省（区）虚拟水转移最活跃的部门，流入量和流出量均远大于其他部门，原因是在经济一体化背景下，一种产品生产的不同环节在不同区域进行，同时存在大量调入和调出。 商业及运输业、其他服务业生产活动耗水量较小，因而贸易隐含虚拟水量相对较小，平均不足虚拟水转移总量的10%。 采选业、电气供应业和建筑业虚拟水转移量小，但据测算采选业和电气供应业总体呈虚拟水净流出状态，这与近年来“西气东输”等工程的实施缓解我国能源紧缺地区的资源压力密切相关。 建筑业生产的最终产品主要以不动产为主，区域贸易流动少，因而虚拟水转移量小。

4.2.2 不同省（区）虚拟水贸易结构存在区域异质性

不同省（区）在水资源量、经济规模、科技水平和消费方式等方面存在差异，使得虚拟水贸易结构具有区域异质性。 测算结果显示：青海和宁夏的农林牧渔业虚拟水流入量较大，2012 年和2015 年各占地区总流入量的50%以上，主要由两省（区）生态环境脆弱、经济基础较差、农业发展水平较低及人口不断增长所致。 内蒙古的农林牧渔业虚拟水流出量较大，2012 年和2015 年各占地区总流出量的55%以上，这与其传统农牧业生产基地的地位有关。 食品及烟草加工业始终是烟草大省四川的虚拟水流出量最大部门，2012 年和2015 年虚拟水流出量分别占地区流出总量的36.97%和29.22%。 山西煤炭资源丰富，能源行业规模庞大，产品大量供给我国其他地区，采选业虚拟水流出量一直大于流域其他省（区）的。 山东的农林牧渔业、食品及烟草加工业虚拟水流入量较大，实施虚拟水战略［4］、进口水资源密集型农产品是山东省近年来缓解水资源压力的重要举措，也是导致该省作为贫水经济贸易大省由虚拟水净流出区转为净流入区的主要原因。

4.3 黄河流域9 个省（区）虚拟水区域流动格局

4.3.1 受空间近邻效应影响的黄河流域9 个省（区）内部虚拟水转移

由黄河流域9 个省（区）内部虚拟水转移测算结果（见图2、图3）可知：2012 年和2015 年陕西、山西和河南3 个省从流域内其他省（区）流入的虚拟水量均大于流出量，在虚拟水贸易中主要承担消费者角色。青海和宁夏流向流域内其他省（区）的虚拟水量大于流入量，在虚拟水贸易中主要承担供给者角色。 四川、内蒙古和山东3 个省（区）2012 年从流域内其他省（区）获得的虚拟水量大于其流出量，但2015 年流向流域内其他省（区）的虚拟水量大于流入量，由虚拟水产品供给者转为消费者角色。 虚拟水转移受空间近邻效应影响，2012 年山西和河南流入量较大，其主要来源地分别为地理位置临近的内蒙古和山东，2015 年山西和内蒙古的流入量较大，其主要来源地分别为地理位置较近的内蒙古和宁夏。

4.3.2 黄河流域9 个省（区）与我国其他省（区）间的虚拟水转移

由黄河流域9 个省（区）与我国其他省（区）间虚拟水转移测算结果可知：2012 年和2015 年，黑龙江、上海和湖南流入黄河流域9 个省（区）的虚拟水量较大，均超过100 亿m3；黄河流域9 个省（区）的虚拟水主要流向我国东北地区和京津冀地区，2012 年流向北京、天津、河北、辽宁、黑龙江和广东6 个省（市）的虚拟水量均超过100 亿m3，2015 年虚拟水流出量明显减少，只有向河北省的流出量超过100 亿m3。

5 结论与建议

5.1 结 论

利用MRIO 模型，测算了2012 年和2015 年黄河流域9 个省（区）虚拟水转移量，分析了其流动格局及变化趋势，主要结论如下。

（1）在最终使用引起的虚拟水转移中，黄河流域9个省（区）总体由虚拟水净流出状态转为净流入状态。甘肃、宁夏和陕西3 个省（区）始终为虚拟水净流出区，山西和河南2 个省始终为虚拟水净流入区，青海、四川、内蒙古和山东4 个省（区）虚拟水净流出状态发生逆转。 虚拟水流动格局与水资源量分布不协调。

（2）从虚拟水部门流动格局来看，黄河流域9 个省（区）虚拟水转移具有较大的行业相似性，但不同省（区）虚拟水贸易结构存在一定差异。 农林牧渔业、食品及烟草加工业、其他制造业是虚拟水转移最活跃的部门，采选业、电气供应业和建筑业虚拟水转移量较小。

（3）在黄河流域9 个省（区）内部虚拟水转移中，陕西、山西和河南3 个省从流域内其他省（区）获得的虚拟水量始终大于流出量，在虚拟水贸易中担任消费者的角色；青海和宁夏2 个省（区）虚拟水流出量大于流入量，主要担任供给者的角色。 从黄河流域9 个省（区）与我国其他省（区、市）间的虚拟水转移来看，黑龙江、上海和湖南3 个省（市）流入黄河流域9 个省（区）的虚拟水量始终较大，而黄河流域9 个省（区）的虚拟水主要流向我国东北和京津冀地区。

5.2 建 议

（1）在今后的发展中应重视虚拟水战略在水资源分配中的作用，通过调控流域内外贸易重新分配水资源，促进水资源优化配置，实现黄河流域高质量发展。

（2）在今后的发展中需针对性地调整区域产业结构，提高农业和轻工业产品的附加值，使产品向深加工方向发展，逐渐提高重工业产品比重，满足流域发展所需，间接减少工业部门虚拟水流出。 农业是高耗水产业，农业发展一方面要因地制宜推广种植低耗水农作物，鼓励进口水资源密集型农产品；另一方面要大力发展节水技术，更新农田灌溉设备，节约水资源。