青海省水资源利用与经济增长的脱钩状况及驱动因素研究

引用格式：胡西武，郭玮.青海省水资源利用与经济增长脱钩研究［J］.人民黄河，2023，45（8）：90-95.

作者简介：胡西武（1973—），男，湖北荆州人，教授，博士，研究方向为生态经济与可持续发展，所在院校青海民族大学经济与管理学院

摘要：为提高青海省水资源利用效率，基于2003—2020 年青海省相关统计数据，构建水足迹模型，评价青海省水资源利用水平，并运用Tapio 脱钩模型和LMDI 模型，分析青海省水资源利用与经济增长脱钩状况，探讨青海省水资源利用的驱动因素。结果表明：青海省2003—2020 年总水足迹波动上升，农业水足迹是水资源利用的主体；水资源利用评价指数整体处于较高水平且呈持续提升状态，水资源利用比较安全，水资源自给率较高，水足迹效益稳步提升；水资源利用和经济增长整体呈弱脱钩状态，工业用水量与经济增长呈强脱钩状态；水资源利用驱动因素贡献率大小为规模经济效应＞产业结构效应＞技术效应＞人口效应，其中技术效应和产业结构效应总体上为负向效应，规模经济效应和人口效应总体上为正向效应。

关键词：水足迹；水资源利用；Tapio 脱钩模型；LMDI 模型；青海省

水资源是经济社会发展的战略性资源，水资源安全是国家安全的重要组成部分，对经济安全、粮食安全、能源安全和生态安全有重要影响。 2021 年3 月，习近平总书记指出，“青海对国家生态安全、民族永续发展负有重大责任，必须承担好维护生态安全、保护三江源、保护‘中华水塔’的重大使命”［1］；同年10 月，习近平总书记强调要贯彻“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”原则，“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”［2］。水资源是经济社会发展的重要基础性资源，水资源利用效率一直是国内外研究的热点。Hoekstra［3］提出水足迹的概念后，国内外学者以水足迹为视角，在水资源利用效率［4］、水资源优化配置［5］、水资源评价［6］、水资源承载力［7］、水资源安全［8］等方面开展研究，取得了丰硕成果。

近年来很多学者利用脱钩理论研究资源环境压力变化对经济变化的敏感程度［9］，常用的脱钩模型有OECD 脱钩模型、Vehmas 脱钩模型、IGT 脱钩模型、Tapio 脱钩模型等，其中Tapio 脱钩模型评价误差较小、评价的准确性较高［10］。在脱钩模型的基础上，研究水资源利用的影响因素或相关经济变量对水资源利用的贡献率有多种方法，如Dagum 基尼系数分解法［11］、Tobit 模型［12］、结构方程模型［13］等，其中最常见的是对Kaya 恒等式进行扩展，利用对数平均迪氏指数（LMDI）分解模型探讨水资源利用的驱动因素。 LMDI模型可以有效解决指数分解中存在的零值和残差项，并明确指出被分解因素的关键指标，因此被广泛应用［14］。

有学者从水资源利用评价［15］、水资源需求［16］、水资源变化趋势［17］、节水措施［18］等方面，对青海省水资源利用效率进行研究，但水资源利用与经济增长的关系研究较少，青海省水资源利用与经济增长的脱钩状况及驱动因素研究成果鲜有报道。因此，本文通过分析青海省水足迹构成，测度水资源利用水平，评价水资源利用与经济增长的脱钩状态，探究水资源利用驱动因素，以期为青海省打造青藏高原生态文明高地、实现水资源可持续利用和经济高质量发展提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

青海省是长江、黄河、澜沧江等河流的发源地，被誉为“江河之源”和“中华水塔”，每年向下游输送近600 亿m3的源头活水，惠及下游17 个省（区、市）。省内湖泊众多，常年水面面积在1 km2 及以上的湖泊有242 个；流域面积在50 km2以上的河流有3 518 条，河流总长度11.41 万km；水面总面积12 825 km2。作为我国重要的水源涵养区和淡水资源主要补给地，青海省在全国水生态文明建设中具有特殊地位，关系到全国的生态安全和中华民族的永续发展。但青海省存在农牧区水利基础设施建设不足、经济社会发展与水资源利用不协调、水治理体系不健全和治理能力不高等问题。

1.2 数据来源

数据来源于2003—2021 年《青海省水资源公报》《青海统计年鉴》和《中国统计年鉴》。在水足迹计算中，农业用水量用虚拟水量来衡量，即单位产品虚拟含水量乘以农产品总产量。根据青海省农业生产特点，选取粮食、油料、水果、蔬菜4 种农产品和牛肉、羊肉、猪肉、牛奶和水产品5 种动物产品，参考潘忠文等［19］的研究方法计算其虚拟含水量。工业用水量为工业产品生产过程中的所有耗水量，因数据难以精确统计，故采用水资源公报中工业用水总量表示；生活用水量包括城市和农村生活用水量，采用水资源公报中居民生活用水量表示；鉴于河湖、湿地补水量及降水量等数据难以获取，生态用水量采用水资源公报中生态环境用水量表示［20］。本地出口虚拟水总量VVWU用万元GDP用水量与出口贸易总额相乘得到，本地进口虚拟水总量VVWI用万元GDP 用水量与进口贸易总额相乘得到，本地进口再出口的虚拟水总量VVWE忽略不计。

地区生产总值和三次产业增加值以2003 年为基期，采用平减指数法换算成可比价格进行计算，人口效应选用区域常住人口数量作为统计指标。由于三次产业产值与用水数据不对应，因此将农业用水量作为第一产业用水量、工业用水量作为第二产业用水量、建筑业和生活等其他用水量作为第三产业用水量［21］。

2 研究方法

2.1 水足迹模型

水足迹由两部分构成：一部分是人类经济社会发展消耗的实体水资源，另一部分是产品和服务中包含的虚拟水资源。实体水足迹和虚拟水足迹之和，可以客观地衡量区域水资源的利用情况。计算公式为

式中：VWF为区域水足迹总量，VIWF为内部水足迹总量，VEWF为外部水足迹总量，VAWU 为区域农业用水总量，VIWU为区域工业用水总量，VDWU 为区域居民生活用水总量，VEWU为区域生态用水总量。

2.2 水资源利用综合评价指标体系

根据水足迹模型计算结果可以对区域水资源利用进行定量分析评价。鉴于熵权法可克服人为主观因素赋权形成的偏差，本文参考焦士兴等［22］的研究，利用熵权法构建青海省水资源利用评价指标体系（见表1）。

表1 青海省水资源利用评价指标体系

注：VWA为区域可利用水资源总量，VGDP为地区生产总值，A为区域土地面积。

2.3 Tapio 脱钩模型

脱钩理论认为，经济增长与水资源利用之间存在耦合与脱钩两种关系，耦合是指水资源利用量随着经济增长而增加，脱钩是指水资源利用量随着经济增长而减少。 Tapio 脱钩模型表达式为

式中：e 为脱钩指数，ΔVWF为水资源利用变化量，ΔVGDP为经济增长变化量，VWF（t）和VWF（t-1）分别为第t 年和第t-1 年的水资源利用量，VGDP（t）和VGDP（t-1）分别为第t 年和第t-1 年的地区生产总值。

根据ΔVWF和ΔVGDP的正负以及脱钩指数大小判断水资源利用量与经济增长的脱钩状态，划分标准［23］见表2。

表2 水资源利用量与经济增长脱钩状态的划分标准

2.4 LMDI 模型

在Tapio 脱钩模型的基础上，参考高明国等［24］的研究，利用LMDI 模型将水资源利用分解为结构效应、技术效应、经济效应和人口效应4 个方面，进一步分析水资源利用和经济增长的脱钩状况。水足迹总量计算公式为

式中：VWF（i）为第i 行业水足迹总量，VGDP（i）为第i 行业的地区生产总值，P 为常住人口数。

在式（5）中加入产业结构效应、技术效应和规模经济效应，改写为

式中：ωI（i）为第i 行业的用水强度，ωS（i）为第i 行业生产总值在地区生产总值中所占的比重，ωH为地区人均生产总值。

将水足迹变化量ΔVWF ＝VWF（t）-VWF（t-1）分解为以下4 个部分：

式中：ρ I、ρ S、ρ H、ρ P分别为技术效应、产业结构效应、规模经济效应和人口效应，ε I、ε S、ε H、ε P分别为技术效应、产业结构效应、规模经济效应、人口效应对脱钩的贡献率。

3 结果与分析

3.1 青海省水足迹构成分析

2003—2020 年，青海省人均水足迹为1 428 m3，总水足迹年均增长3%（见表3）。 2003 年总水足迹最小，为64.125 亿m3；2020 年总水足迹值最大，为106.039亿m3，增长了65%。

表3 2003—2020 年青海省水足迹构成

续表3

青海省农业水足迹最大，占总水足迹的92.57%；其次是工业水足迹和生活水足迹，生态水足迹和虚拟水足迹较小。青海省工业水足迹波动较大；生活水足迹呈缓慢上升趋势，年均增速为1.88%；生态水足迹2016—2020 年比2003—2015 年有大幅增长，但在总水足迹中占比较小。进口虚拟水足迹和出口虚拟水足迹整体呈波动下降趋势，出口虚拟水足迹总体大于进口虚拟水足迹。

3.2 青海省水资源利用评价

采用自然断点法［25］，将青海省水资源利用综合评价指数划分为低水平［0.237，0.337）、较低水平［0.337，0.454）、中等水平［0.454，0.524）、较高水平［0.524，0.630）和高水平［0.630，0.830］5 个等级。由表4 可知，2003—2020 年，青海省水资源评价指数均值为0.526，整体处于较高水平，年均增长3.68%。2012 年以来，青海省水资源利用水平提升明显，2016年后的水资源利用水平均为高水平。水资源压力指数和水资源匮乏指数均小于0.150，水资源自给率在99%以上，水资源进口依赖度不足1%，水足迹经济效益和水足迹土地密度年均增长率分别为9.56%和3.00%。

表4 2003—2020 年青海省水资源利用评价指标

3.3 青海省水资源利用与经济增长的脱钩分析

由表5 可知，2003—2020 年青海省水资源利用与经济增长脱钩指数为0.029，总体上呈弱脱钩状态，表明青海省经济增长对水资源利用量存在较强依赖性。青海省水资源利用与农业经济增长脱钩指数为0.738，大多数年份呈弱脱钩状态，脱钩状态不稳定，表明青海省农业水资源消耗量较大，需要提高水资源管理能力。青海省水资源利用与工业经济增长脱钩指数为-0.002，大多数年份呈强脱钩状态，表明青海省工业绿色发展转型升级取得了一定成效。

表5 2003—2020 年青海省水资源利用与经济增长脱钩状态

3.4 青海省水资源利用驱动因素分析

由表6 可知，2003—2020 年青海省水资源利用4种效应的贡献率均值大小排序为规模经济效应（50.973%）＞产业结构效应（24.363%）＞技术效应（18.580%）＞人口效应（6.084%）。总体上规模经济效应和人口效应为正向效应，技术效应和产业结构效应为负向效应，表明青海省经济增长整体对水资源消耗依赖性较强，优化产业结构、提升技术效应可以有效减少经济发展对水资源消耗的依赖。

表6 2003—2020 年青海省水资源利用驱动因素及贡献率

4 结论与建议

4.1 结论

1）2003—2020 年青海省人均水足迹多年平均值为1 428 m3，总水足迹呈波动上升趋势，年均增长3%。从水足迹构成来看，农业水足迹占92.57%，生活水足迹和生态水足迹占比平稳上升，工业水足迹和进出口虚拟水足迹波动较大。

2）2003—2020 年青海省水资源利用评价指数均值为0.526，年均增长3.68%，整体处于较高水平且呈持续提升状态。水资源利用比较安全，水资源自给率在99%以上，水足迹经济效益和水足迹土地密度年均增长率分别为9.56%和3.00%。

3）2003—2020 年青海省水资源利用和经济增长脱钩指数为0.029，整体处于弱脱钩状态。农业用水与经济增长脱钩指数为0.738，整体处于弱脱钩状态。工业用水与经济增长脱钩指数为-0.002，整体处于强脱钩状态。

4）青海省水资源利用变化驱动因素主要为规模经济效应和产业结构效应，4 种效应贡献率大小排序为规模经济效应（50. 973%）＞产业结构效应（24.363%）＞技术效应（18. 580%）＞人口效应（6.084%）。总体上技术效应和产业结构效应为负向效应，规模经济效应和人口效应为正向效应，优化产业结构、提升技术效应可以有效减少经济发展对水资源消耗的依赖。

4.2 建议

1）贯彻落实习近平生态文明思想，扎实推进水生态文明建设。坚持山水林田湖草沙系统治理，提升江河源头水源涵养能力。贯彻“四水四定”原则，实施水资源消耗总量和强度双控行动，科学配置区域行业用水，促进水资源利用与经济增长相协调。

2）加强农牧区水利基础设施建设，提升水资源优化配置能力。推进高效节水规模化发展，深化农业节水技术应用，提升农田灌溉用水效率。优化调整作物种植结构，因地制宜推广低耗水、高耐旱农作物，减少农业用水量。

3）加强水资源利用监管，实现水资源高效利用。加强行业用水监测，完善用水定额标准体系，强化生产用水管理，推广循环用水、废污水再生利用等节水工艺和技术，提升工业用水重复利用率。严格控制高耗水产业发展，推进高耗水产业节水增效。

4）持续推进经济绿色低碳转型，形成低耗水产业体系。以守护好“中华水塔”为目标，以水资源消耗为约束条件，积极推动传统畜牧业的高科技改造、传统工业的智能化升级和三次产业的数字化融入，形成低排放、低耗水的经济体系。

5）推进节水型社会建设，加大全民节水宣传教育力度。推进海绵城市建设，加强节水配套设施建设，建立健全精准补贴和节水奖励机制，落实非居民用水超定额累进加价制度和居民用水阶梯价格制度。提高全社会节水意识，形成节水爱水的良好风尚。

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