基于虚拟水贸易情景设计的政策分析
叶文 孙媛媛
摘要 ?自1993年Allan首创“虚拟水”概念后，虚拟水成为水资源管理的创新领域。本文梳理了虚拟水量化研究方面的文献，整理了虚拟水的相关概念与量化方法，总结了近年来国内外虚拟水量化方法研究的进展。在水资源集约目标下，区域经济系统产业结构调整可以促使部门内部虚拟水贸易流向合理化为依据而进行。由于区域的经济发展水平和区间距离、产业结构、水資源禀赋和水价等因素均对虚拟水贸易产生影响，本文在情景模拟中设定南水北调、地下水保护、阶梯水价等三种政策，。由此根据三种政策设定相应参数，进行产业结构和用水结构调整。
关键词 ?虚拟水贸易;情景模拟;产业结构;水资源
作者简介：
叶文 ?孙媛媛（盐城师范学院数学与统计学院江苏盐城224001）
叶文（1996.1），女汉族江苏盐城人学历：硕士职称：助教，从事金融数学、经济统计
孙媛媛（1995.11），女汉族江苏盐城人学历：硕士职称：助教，从事环境资源统计、投入产出、宏观经济统计
1 引言
为合理的分配水资源，并使其得到有效地利用，必须针对水资源进行节约管理和合理化分配。多年来，众多学者致力于研究虚拟水问题为水资源管理建言献策。 “虚拟水”的概念是Allan 在1993年首次提出的，其用水量基于食品和生活消费的生产销售。 2003年程国栋首次在国内明确提出虚拟水概念，自此，自此近十年，虚拟水成为水资源管理研究领域的一大热点。
继而有学者在虚拟水概念的基础上提出了“虚拟水贸易”的概念。既有的探究中有关虚拟水贸易主要包括以下三个思路：首先是区域划分研究，可以将区域划分为经济较为发达和水资源相对贫乏的区域;二是虚拟测水研究。现有的研究主要集中在用水量较高的生产部门，而对用水量较小的部门的研究较少，既有研究中是以耗水量较高的生产部门为主，对耗水量较小的部门研究甚少。最后探讨虚拟水战略的实施对区域社会经济需求的贡献，以及对环境资源配置的影响。本文以北京市为例，考虑北京市实施虚拟水贸易存在的问题从而进行探讨，主要问题表现在水资源供需矛盾日益突出、地下水资源过度开采、缺乏合理的水价制度体系等。
2背景调查
北京市位于海河流域，是一个人口稠密、水资源较为短缺的大都市。北京市人均可拥有的水资源量约为285立方米，仅能占到全国人均水资源拥有量的1七分之一/7，相对于世界人均水资源量来说，只能达到其的1/13三十分之一。北京市人均水资源拥有量距离国际上公认的人均水资源1000立方米的下限还是依然相较甚远的。并且在世界一百二十120个首都城市的人均水资源排名中，北京市只排在100一百名开外。除此之外，随着北京市的人口日益增多，使得资源和环境之间的矛盾十分突出，水污染形势也由此变得十分严峻。北京市的地表水和地下水的主要来源都是通过降雨补给。由，资料显示，北京年平均降水量约为640mm。当遇到干旱年的时候份降水量一般小于500毫米，如果是特别干旱的年份降水量则小于300毫米。北京区域内的湖泊都较小，水资源非常有限，其地表水主要来自河流和人工水库。除了湖泊之外，北京拥有100多条河流。乘着改革开放的东风，北京城市建设发展迅猛，用水量也在显著增加。
据图2-1可得，2001年至—2012年，北京市地下水占比保持着较高的水平。北京，一直以地下水为主要饮用水源，这是由于北京地下水资源丰富。以前过去，清河和莲花河沿岸有许多自流井。北京市地下水的补给主要来源于河谷地下水流，同时还受大气降水和河水入渗补给。但是，伴随经济的快速发展和人口的增加，由于长期超量采用地下水，地下水位逐渐下降，地下硬度也会增强。2004年，地下水消耗量占总供水量的比重达到峰值，之后逐年下降。自2005年以来，北京市应急供水和中水回用，在一定程度上分担了地下水的使用压力，地下水供应比例逐步下降。2012年，北京市应急供水用地下水比例仅为48%。南水北调工程、中水和应急供水逐步改善了北京市的供水结构。
图2-2为2012年北京市地下水资源的超采情况，北京市区的超采情况是最为严重的，其次相对严重的是周边的昌平区、顺义区、通州区及大兴区，距离城区较远的延庆县、怀柔区、平谷区、房山区的超采情况较为严重，只有密云县和门头沟区为北京市仅剩的还未被超采的地区。根据历年的水资源公报，北京市区自来水供应量为245万立方米/天。北京市区的自来水厂中，7家以地下水作为主要水源，2家以地表水作为主为水源。它们的供水能力分别占50%左右。密云水库和怀柔水库中的水资源主要用于城市生活供水。
自2014年年底以来，北京市南水北调工程已不间断安全运行1392天，单日最大入京水量已达到371万立方米，供水量逐年增加，工程稳步达效。这在一定程度上将缓解了北京市的水资源的供给需求矛盾。随着工程调水来京，北京市将逐渐减少开发当地地下水，实行地下水保护政策，修养地下水环境。减少地下水开采量将减少总用水量的供给，因此北京市调水效果仍十分有限。不仅要控制北京市用水量总量，还要更加关注阶梯水价、差别水价等政策的节水效果。合理有效地的配置各种水资源，充分开发水资源的最大收益的前提是考虑并设置科学的水资源价格体系。目前，北京市的水价体系存在一些缺陷，导致水资源的经济杠杆能力未能充分发挥。
3 情景设计
情景一是南水北调工程调水方案。根据南水北调工程方案，引水主要用于满足工业用水、服务用水和生活用水的需要。南水北调工程将年均为北京市提供约10亿立方米的可用水量。，去除掉2012年已有引水量2.8亿立方米，新增调水占总供水量的20.1%。因此，本情景假设南水北调工程将使北京市总供水量增加20.1%。
情景二是地下水保护情景。根据北京市水务局公布的历年水资源公报，自1980至—1990年，十年间北京市总用水量下降约1亿m3，20世纪90年代，北京市经济发展迅速，总用水量在40亿m3至43亿m3的范围内波动。进入2000年后，总用水量降至35亿m3。其中占总供水量的比重最大的是地下水的供给。平原区地下水年超额采水量约5亿m3。南水北调工程的稳步开展，使得北京将逐年减少地下水开采量。情景设定北京市对地下水开采减少5亿m3，占2012年总供水量的13.9%，导致总用水量减少13.9%。
情景三是阶梯水价政策情景。现实中，供水单位通常具有自然垄断的性质。在没有政策干预和价格控制的情况下，当水资源边际成本与边际收益相等时，最优供水量便得以确定。供水部门为了自身利益，抬高水价，从而形成了垄断。这时，供水部门的自身利益就可以达到帕累托最优，便能从中得到高于成本的超额收益。根据北京市新出台的政策，情景设定北京市阶梯水价将用水价格提供33%。
通过情景模拟，模拟北京市虚拟水政策对区域经济系统42部门用水结构的作用，模拟结论说明，南水北调工程有利于北京市的经济建设，对水利环境、公共设施管理和农业发展有较大的促进作用;地下水保护政策对于当地生态的可持续利用和水资源都能起到正面作用，但对北京市的经济发展有负面影响;阶梯水价政策的实施有效减少了生产活动和居民日常生活的用水需求，但是相对于经济总体影响还是占比不高，将来还需要进一步探讨。
4 模拟结果
本文将三种政策模拟所代表的参数变量代入非线性动态投入产出模型进行求解，最终对北京市的区域经济系统42部门用水结构模拟结果如下。
4.11.南水北调工程模拟结果分析
该项目将使得北京市的供水量得到增加，从而对北京市的经济发展、社会稳定和生态环境都可以产生潜移默化的正面影响。虚拟水政策对北京市用水结构影响的模拟结果如图1-3。各行业产值都有所增长，其中水利环境和公共设施管理业增长较大。金融、房地产等服务业的产出增加服务较小。交通仓储邮政服务、水利环境和公共设施管理业等部门的用水增加幅度较大，服装制品等需水量较小的生产部门用水总量几乎没有变化。总体上，北京市区域经济系统42部门的产出均实现一定的增长，这是由于南水北调工程增加了用水总量，继而降低区域经济系统部门的产出成本，使得最终部门产出量有所增加。
4.22.地下水保护政策模拟结果分析
地下水保护政策能够使得北京市当地的水资源供给量减少，从而使得各部门产出降低，用水量降低。根据图6-3中模拟情景二，地下水保护政策对电力、热力生产和供应、天然气生产和供应、水利环境和公共设施管理、农业等部门产生了较大的负面影响。地下水保护政策减少了总供给水量13.9%，对交通运输、存储和邮政、水利环境和公共设施管理业、煤炭采选产品等部门的节水效益较好。综上可得，地下水保护政策将对高耗水产业存在相当大的负向影响，但总体上实现了较好的节水效益。
4.33.水价政策模拟结果分析
在根据图6-3中情景三的模拟中结果，北京市实施水价政策将导致区域经济系统中耗水量较高的产业部门，如农业、工业部门的产出量负向影响，但相较于地下水保护政策，来说影响较小。该政策减少了其他部门对水产品的中间需求，减少了居民和其他经济实体对水的最终需求，导致水生产和供应产出的减少。总之，水价政策的实施，使虚拟水交易在水资源管理中得到充分应用，使其发挥出经济杠杆的作用来调整区域经济系统的供用水结构，最终实现节约水资源的目的。
5结束语
三种情景模拟结果，代表了三项虚拟水政策实施后的区域经济系统产出用水情况。南水北调工程不仅对北京经济发展产生了正面影响，而且可以改善生态环境的缺水，从而使得北京的水生态环境有所好转。所以，通过南水北调工程调到北京的水资源，需要得到充分并有效地的利用，同时进一步完善用水许可证制度，设定合理的地下水使用总量指标，减少对地下水的过度开采，逐步节约地下水。与此同时，要建立健全水资源市场配置机制，使其在水资源配置中起到决定性的作用。
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