第27卷第1期 水利经济 2009年1月 Vol 27 No. 1 ournal of Ecoomics of water Resources 水资源投入产出模型综述 严婷婷!,贾绍凤2 (1.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101) 摘要:对国内外水资源投入产出模型的相关研究进行综述,认为,国内外专家学者研究的水资源投 入产出表大致分为水资源利用投入产出表、水污染分析投入产出表和水资源投入占用产出表3类 水资源投入产出模型的应用相应集中于部门用水特性及关联分析、水资源配置分析、水价分析以及 虚拟水贸易分析等方面,最后指出我国水资源投入产出模型的研究和应用中值得注意的几个问题。 关键词:水资源;水资源经济;投入产出模型;综述 中图分类号:F407.9 文献标识码:A 文章编号:1003-9511(2009)01-0008-0 投入产出分析最早是由美国经济学家里昂惕夫始投入产出表进行改造,加入水资源的内容而形成 om于20世纪30年代提出的。它主要通过编的。20世纪60~70年代开始,国内外专家学者见仁 制投入产出表及建立相应的数学模型,反映经济系见智,提出了各具特色的水资源投入产出表。根据 统各个部门(产业)之间的相互关系。自提出至今,各表的特点,可将众多研究中的水资源投入产出表 投入产出分析不断得到发展和完善在原理方面,由大致分为以下3类。 静态模型向动态模型发展,研究了系数修订方法,提1.1水资源利用投入产出表 出了与其他理论相结合的优化模型,明确了其在经 20世纪70年代,美国学者为将投入产出技术 济计量学中应占的地位;在模型方面,提出了投入占应用于资源利用研究,提出了混合型投入产出表,即 用产出分析、定性投入分析和信息投入产出等形式把整个国民经济部门分为纯经济部门和资源相关部 的扩展模型;在应用方面改进了投入产出表及模型门,并在投入部分加入以实物单位计量的资源投 的编制方法和手段,扩展了投入产出分析方法的应入。里昂惕夫亦运用这种混合型资源利用投入产 用领域。20世纪60年代起,水资源短缺问题日益出表对1980~2030年美国和世界经济发展中非燃 凸现,一批国外学者开始将投入产出分析应用于水料矿产需求和作用进行了预测和展望。水资源利用 资源经济分析,探讨模型的适用性及具体操作等问的投入产出表即是在此基础上发展而来的,其基本 题。本文拟对国内外水资源投入产出法的表格结构结构见图1角标1部分 和模型应用的相关研究进行综述,分析投入产出法我国学者汪党献提出了水资源利用投入产出 应用于我国水资源经济分析中存在的问题和发展表,以对角矩阵的形式加入“用水量”项目,用来反映 前景。 各经济部门对水资源的利用情况。该模型结构简 1水资源投入产出表基本类型及结构 单,在实际应用中易于操作。 boulia4提出了水资 源利用投入产出表,除了加入“水的投入”外,还在产 投入产出表是根据国民经济各产业部门生产投出部分加入了“自然储水量变化”项目。该表从水的 入的来源和产品的分配使用去向排列而成的一张棋自然循环和社会循环出发,较好地表达了水在经济 盘式平衡表,其基本结构见图1角标0部分。表中活动中的流动过程,并直接反映出各种经济活动中 各横行反映某一部门的产品在其他部门中的分配,实际消耗的水量,较传统模型是一大进步。 各纵列反映某一部门在生产消费过程中从其他部门1.2水污染分析投入产出表 得到的产品投入,充分揭示了各产业部门之间相互 20世纪70年代初期,里昂惕夫发展了投入产 依赖的技术经济联系。水资源投入产出表是对原出分析在环境方面的应用,开创了投入产出研究的 基金项目:中国科学院项目( KCXZ-Yu-12604);科学技术部国际合作专项(2006DFA21890) 作者简介:严婷婷(1984→,女,青海西宁人,硕士研究生,主要从事水资源经济研究 水利经济,2009,27(1)Ema1:;@hm.edm.cnhp:∥kb.hhu.edu.an电话/传真:025-83786350 1994-2009ChinaAcademicJournaleLectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
第 27 卷第 1 期 水 利 经 济 2009 年 1 月 Vol. 27 No. 1 Journal of Economics of Water Resources Jan. 2009 基金项目:中国科学院项目( KZCXZΟYWΟ126Ο04) ;科学技术部国际合作专项(2006DFA21890) 作者简介 :严婷婷(1984 —) ,女 ,青海西宁人 ,硕士研究生 ,主要从事水资源经济研究。 水资源投入产出模型综述 严婷婷1 ,贾绍凤2 (1. 首都师范大学资源环境与旅游学院 ,北京 100048 ; 2. 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京 100101) 摘要 :对国内外水资源投入产出模型的相关研究进行综述 ,认为 ,国内外专家学者研究的水资源投 入产出表大致分为水资源利用投入产出表、水污染分析投入产出表和水资源投入占用产出表 3 类 , 水资源投入产出模型的应用相应集中于部门用水特性及关联分析、水资源配置分析、水价分析以及 虚拟水贸易分析等方面 ,最后指出我国水资源投入产出模型的研究和应用中值得注意的几个问题。 关键词 :水资源 ;水资源经济 ;投入产出模型 ;综述 中图分类号 :F40719 文献标识码 :A 文章编号 :1003Ο9511 (2009) 01Ο0008Ο06 投入产出分析最早是由美国经济学家里昂惕夫 (Leontief) 于 20 世纪 30 年代提出的。它主要通过编 制投入产出表及建立相应的数学模型 ,反映经济系 统各个部门(产业) 之间的相互关系。自提出至今 , 投入产出分析不断得到发展和完善 :在原理方面 ,由 静态模型向动态模型发展 ,研究了系数修订方法 ,提 出了与其他理论相结合的优化模型 ,明确了其在经 济计量学中应占的地位 ;在模型方面 ,提出了投入占 用产出分析、定性投入分析和信息投入产出等形式 的扩展模型 ;在应用方面 ,改进了投入产出表及模型 的编制方法和手段 ,扩展了投入产出分析方法的应 用领域。20 世纪 60 年代起 ,水资源短缺问题日益 凸现 ,一批国外学者开始将投入产出分析应用于水 资源经济分析 ,探讨模型的适用性及具体操作等问 题。本文拟对国内外水资源投入产出法的表格结构 和模型应用的相关研究进行综述 ,分析投入产出法 应用于我国水资源经济分析中存在的问题和发展 前景。 1 水资源投入产出表基本类型及结构 投入产出表是根据国民经济各产业部门生产投 入的来源和产品的分配使用去向排列而成的一张棋 盘式平衡表 ,其基本结构见图 1 角标 0 部分。表中 各横行反映某一部门的产品在其他部门中的分配 , 各纵列反映某一部门在生产消费过程中从其他部门 得到的产品投入 ,充分揭示了各产业部门之间相互 依赖的技术经济联系[1 ] 。水资源投入产出表是对原 始投入产出表进行改造 ,加入水资源的内容而形成 的。20 世纪 60～70 年代开始 ,国内外专家学者见仁 见智 ,提出了各具特色的水资源投入产出表。根据 各表的特点 ,可将众多研究中的水资源投入产出表 大致分为以下 3 类。 111 水资源利用投入产出表 20 世纪 70 年代 ,美国学者为将投入产出技术 应用于资源利用研究 ,提出了混合型投入产出表 ,即 把整个国民经济部门分为纯经济部门和资源相关部 门 ,并在投入部分加入以实物单位计量的资源投 入[2 ] 。里昂惕夫亦运用这种混合型资源利用投入产 出表对 1980～2030 年美国和世界经济发展中非燃 料矿产需求和作用进行了预测和展望。水资源利用 的投入产出表即是在此基础上发展而来的 ,其基本 结构见图 1 角标 1 部分。 我国学者汪党献[3 ]提出了水资源利用投入产出 表 ,以对角矩阵的形式加入“用水量”项目 ,用来反映 各经济部门对水资源的利用情况。该模型结构简 单 ,在实际应用中易于操作。Bouhia [4 ]提出了水资 源利用投入产出表 ,除了加入“水的投入”外 ,还在产 出部分加入了“自然储水量变化”项目。该表从水的 自然循环和社会循环出发 ,较好地表达了水在经济 活动中的流动过程 ,并直接反映出各种经济活动中 实际消耗的水量 ,较传统模型是一大进步。 112 水污染分析投入产出表 20 世纪 70 年代初期 ,里昂惕夫发展了投入产 出分析在环境方面的应用 ,开创了投入产出研究的 ·8 · 水利经济 ,2009 ,27 (1) E2mail :j @hhu. edu. cn http : ∥kkb. hhu. edu. cn 电话/ 传真 :025Ο83786350
各部门消耗废水处理2最终产品0总产品0 产、流动资产在内的占用部分,以占用形式全面地考 各部济部(计奎源 虑到了各种生产要素,其基本结构见图1角标3部 分。它不仅反映了经济活动的要素流量与产量的联 系,而且反映了存量与流量的联系。该模型各部分 的分类较为详细,能更确切地说明问题,但同时也使 水的 投}F 净出凵 得所需的数据量增大,造成实际操作较为困难 回用水 投资 废水2 2投入产出模型应用 投入产出模型建立在投入产出表的基础之上, 根据其行列平衡关系建立方程,并将系数计算公式 总投入 代入,或与特定目标函数联立,或与其他分析方法结 劳动力 合求解。同一投入产出表根据分析目的不同可以建 流动资产 立不同的数学模型。水资源经济学重视水资源供需 变化规律的研究,重视水资源可持续发展与社会经 注:x为第/个经济部门所耗用的第个经济部门产品的数济可持续发展之间关系的研究8,因而水资源投入 量:7为第/个水资源部门所耗用的第;个经济部门产品的数产出模型应用也相应集中于部门用水特性及关联分 量;E为在废水处理过程中所耗用的第i个经济部门产品的数 析、水资源配置分析和水价分析等方面 量:为第部门最终产品数量产值;x为第个部门总产品2.1部门用水特性及关联分析 数量产值;F为第j个经济部门在生产过程中所耗用的第i个 水资源部门水的数量;H为第j个水资源部门耗用第i个水资源 部门用水特性分析是从经济系统角度,运用水 部门水的数量:B为第个部门排出废水数量:为第/个部门资源投入产出模型,分析研究国民经济各部门水的 获得的最初投入数量;x为第j部门获得的总投入数量产值 使用效率与效益,并对各部门用水特性进行综合评 O为第个部门占用资源数量。 价9。 图1水资源投入产出表 用水效率可以通过投入系数即取水系数来分 新领域。他先后发表了两篇关于环境影响和经济结析。取水系数包括直接取水系数、完全取水系数和 构的文章,提出了“公害模型”增加了投入产出表中取水乘数等,可分别反映经济部门单位经济量生产 普通商品与服务在各部门之间流量的部分,把污染的直接取水量、经济部门取水量与整个经济系统取 物的产生与消除包含了进来。分析表明,在扩大的水量之间的关系以及经济部门取水量的乘数效应 流量表相应结构矩阵的实际数据中,可以用粗略的以图1为例经济部门的直接取水系数、完全取水系 方式计算追加一个单位的商品和消除一个单位的污数和取水乘数可分别表示为 染物的机会成本,得到一对价格一成本关系,进而对 Q"=F/X 污染物计费151。 (I- A 陈锡康等61提出了包含水污染分析的投入产出 表,在水资源利用投入产出表的基础上,加入里昂惕式中:Q2为直接取水系数行向量;F为用水量行向 夫“公害模型”中关于污染物的内容,其基本结构见量;X为总投入行向量:Cq为完全取水系数行向量 图1角标2部分。它将社会产业部门分为经济部门A为经济部门的直接消耗系数矩阵;(1-A-1为里 和水资源部门2大类,讨论各部门对水资源的利用,昂惕夫逆矩阵;M4为取水乘数行向量。 同时考虑了废水产生及处理问题。此类模型的提出 用水效益可采用水的产出系数来分析。水的产 结合了资源利用与环境保护2方面的内容,是较为出系数包括水的直接产出系数水的完全产出系数 合理的水资源投入产出模型,其基本结构为国内外和水的产出乘数等,可分别反映经济部门用水的直 学者广泛应用,并不断得到创新发展 接经济效益、经济部门增加或减少单方水使用量所 1.3水资源投入占用产出表 引起的整个经济系统经济量的变化量,以及该部门 随着理论研究和实践应用的不断深入,陈锡康每增加单位取水量所引起的整个经济系统产出价值 等门于20世纪90年代初创造性地提出了投入占用量的增加量。以图1为例,经济部门的用水直接产 产出模型,并将其运用于水资源研究。水资源投入出系数、用水完全产出系数和用水产出乘数可分别 占用产出表除了在原始投入产出表中加入水的投入表示为 以及水污染分析以外,还要加入包括劳动力、固定资 水利经济,2009,27(1)Ema1:;@hm.edm.cnhp:∥kb.hhu.edu.an电话/传真:025-83786350 81994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
注 : xij为第 j 个经济部门所耗用的第 i 个经济部门产品的数 量; Tij为第 j 个水资源部门所耗用的第 i 个经济部门产品的数 量; Ei 为在废水处理过程中所耗用的第 i 个经济部门产品的数 量; Yi 为第 i 部门最终产品数量(产值) ; Xi 为第 i 个部门总产品 数量(产值) ; Fij为第 j 个经济部门在生产过程中所耗用的第i 个 水资源部门水的数量; Hij为第 j 个水资源部门耗用第 i 个水资源 部门水的数量; Pj 为第 j 个部门排出废水数量; Ij 为第 j 个部门 获得的最初投入数量; Xj 为第 j 部门获得的总投入数量(产值) ; Oj 为第 j 个部门占用资源数量。 图 1 水资源投入产出表 新领域。他先后发表了两篇关于环境影响和经济结 构的文章 ,提出了“公害模型”,增加了投入产出表中 普通商品与服务在各部门之间流量的部分 ,把污染 物的产生与消除包含了进来。分析表明 ,在扩大的 流量表相应结构矩阵的实际数据中 ,可以用粗略的 方式计算追加一个单位的商品和消除一个单位的污 染物的机会成本 ,得到一对价格 —成本关系 ,进而对 污染物计费[5 ] 。 陈锡康等[6 ]提出了包含水污染分析的投入产出 表 ,在水资源利用投入产出表的基础上 ,加入里昂惕 夫“公害模型”中关于污染物的内容 ,其基本结构见 图 1 角标 2 部分。它将社会产业部门分为经济部门 和水资源部门 2 大类 ,讨论各部门对水资源的利用 , 同时考虑了废水产生及处理问题。此类模型的提出 结合了资源利用与环境保护 2 方面的内容 ,是较为 合理的水资源投入产出模型 ,其基本结构为国内外 学者广泛应用 ,并不断得到创新发展。 113 水资源投入占用产出表 随着理论研究和实践应用的不断深入 ,陈锡康 等[7 ]于 20 世纪 90 年代初创造性地提出了投入占用 产出模型 ,并将其运用于水资源研究。水资源投入 占用产出表除了在原始投入产出表中加入水的投入 以及水污染分析以外 ,还要加入包括劳动力、固定资 产、流动资产在内的占用部分 ,以占用形式全面地考 虑到了各种生产要素 ,其基本结构见图 1 角标 3 部 分。它不仅反映了经济活动的要素流量与产量的联 系 ,而且反映了存量与流量的联系。该模型各部分 的分类较为详细 ,能更确切地说明问题 ,但同时也使 得所需的数据量增大 ,造成实际操作较为困难。 2 投入产出模型应用 投入产出模型建立在投入产出表的基础之上 , 根据其行列平衡关系建立方程 ,并将系数计算公式 代入 ,或与特定目标函数联立 ,或与其他分析方法结 合求解。同一投入产出表根据分析目的不同可以建 立不同的数学模型。水资源经济学重视水资源供需 变化规律的研究 ,重视水资源可持续发展与社会经 济可持续发展之间关系的研究[8 ] ,因而水资源投入 产出模型应用也相应集中于部门用水特性及关联分 析、水资源配置分析和水价分析等方面。 211 部门用水特性及关联分析 部门用水特性分析是从经济系统角度 ,运用水 资源投入产出模型 ,分析研究国民经济各部门水的 使用效率与效益 ,并对各部门用水特性进行综合评 价[9 ] 。 用水效率可以通过投入系数即取水系数来分 析。取水系数包括直接取水系数、完全取水系数和 取水乘数等 ,可分别反映经济部门单位经济量生产 的直接取水量、经济部门取水量与整个经济系统取 水量之间的关系以及经济部门取水量的乘数效应。 以图 1 为例 ,经济部门的直接取水系数、完全取水系 数和取水乘数可分别表示为 Q x = F/ X (1) Cq = Q x ( I - A) - 1 (2) Mq = Cq/ Q x (3) 式中 : Q x 为直接取水系数行向量; F 为用水量行向 量; X 为总投入行向量; Cq 为完全取水系数行向量; A 为经济部门的直接消耗系数矩阵; ( I - A) - 1为里 昂惕夫逆矩阵; Mq 为取水乘数行向量。 用水效益可采用水的产出系数来分析。水的产 出系数包括水的直接产出系数、水的完全产出系数 和水的产出乘数等 ,可分别反映经济部门用水的直 接经济效益、经济部门增加或减少单方水使用量所 引起的整个经济系统经济量的变化量 ,以及该部门 每增加单位取水量所引起的整个经济系统产出价值 量的增加量。以图 1 为例 ,经济部门的用水直接产 出系数、用水完全产出系数和用水产出乘数可分别 表示为 D x = X/ F (4) 水利经济 ,2009 ,27 (1) E2mail :j @hhu. edu. cn http : ∥kkb. hhu. edu. cn 电话/ 传真 :025Ο83786350 ·9 ·
Mp= Cp/ D 式中:D为直接产出系数行向量;CD为用水完全产 界所+C场+2=形 出系数行向量;M为用水产出乘数行向量 i=1,2,…m) 部门用水特性的投入产出分析在各国学者的研 究中极为普遍。 Hassan10利用投入产出法分析了南 ∑P+R=G 非用水密集型产业的完全经济效益指出,仅利用直式中:z为最终需求领域所耗用的第;个水资源部 接用水系数与综合利用完全用水系数、关联度等指门水的数量;W为第个水资源部门所生产水的总 标对产业用水特性进行分析所得的结果存在较大差数量;R为最终需求领域所排出的废水数量;G为 异,建议评价部门用水特性时应力求全面。倪红珍该时期生产领域和最终需求领域所排出的废水 等1建立全国水资源投入占用产出模型,计算了我总量 国51个部门的用水效率和效益指标将单位用水产 国外水资源优化配置研究起步较早。20世纪 出的增加值大而单位产出增加值的完全用水消耗少80年代初,Mns16将投入产出分析与目标规划相 的部门定义为用水效益和用水效率高的部门,并建结合,应用模型来分析美国爱荷华州各经济部门和 议发展该类产业。而陈锡康等12则创新性地提出8个供水区的水资源配置特征,对该州和供水区能 投入占用产出模型编制了中国199年水利投入占否满足2020年用水需求做出预测。Smad17提出 用产出表及九大流域水利投入占用产出表,并计算将水文、资源经济和投入产出法相结合模拟系统对 和比较了用水系数及特性为各流域和全国范围内于各种输入变量集的响应,评价不同水资源配置方 的水资源调配提供了极有价值的参考。 案所产生的经济效应,并以澳大利亚的墨累河流域 部门用水关联分析指在国民经济全局中,以水为实例进行了研究。我国水资源配置的投入产出研 资源投入产出表所提供的数据为主要依据,从数量究始于20世纪90年代。李润虎等建立太原市 上进行分析,以揭示各部门用水的相互关系。在水国民经济与水资源投入产出模型,定量研究水资源 资源投入产出分析中,常见方法是通过上述直接或与工农业生产发展的关系,为优化水资源配置、最大 完全用水系数以及关联度来分析判别经济部门用水化国民经济总产值提出了产业规划建议。此后,众 关联,如,许健B曾利用各类用水系数研究各个部多学者采用类似方法对我国不同省市的水资源配置 门生产活动的用水关联以及对整个经济体系用水量 进行了投入产出研究,并不断发展完善。金占伟9 的影响等。但这些方法各自存在一定的缺陷。西班 牙学者 Rosa duarte等在假设抽取法的基础上提将水资源保护、废水治理纳入到投入产出表中,建立 出了改进的产业用水关联分析法,它以各部门消耗水资源-水环境社会经济投入产出模型,并以江苏 的水量为度量,将部门用水关联影响效应分解为内省为例进行实证分析。徐丽娜、杨蕾等P在对水 部、复合、净前项净后项4个组成因素以清晰地测资源配置现状进行投入产出分析的基础上,设计了 算产业部门间的用水关联特性。我国学者马忠不同的方案和目标函数,预测了未来水资源使用和 等借鉴该方法就中国经济系统中各生产者直接国民经济总产值的变动 或间接的用水量及关联特性进行分析,较为精准地2.3水价分析 测度出了主要用水部门,提出了优化用水结构的 水资源的稀缺性使其具有经济学意义上的价 建议。 值,而这种价值是通过价格表现出来的。合理的水 2.2水资源配置分析 价可以更好地体现水资源的价值,有利于提高水资 水资源配置分析,指通过国家或地区各经济部源利用的效益和效率但水市场是一个准市场,水价 门水的投入产出系数等指标,分析比较地区耗用水不可能完全由市场竞争决定,还需要通过核算与协 特性,以水资源投入产出平衡关系为约束,设计发展商最后由政府来定价因此,如何合理地制定水价 情景和目标,对研究区域内未来的水资源情况进行已成水资源管理中的重要问题。投入产出分析在水 预测,为水资源优化配置提供导向。以图1为例,水价分析方面的应用,主要是水价制订、水价变动效应 资源配置优化模型的基本约束条件为 分析以及影子水价分析。 以图1为例,利用投入产出分析法制订水价的 x+∑T+E+H=X 数学模型如下 水利经济,2009,27(1)Ema1:;@hm.edm.cnhp:∥kb.hhu.edu.an电话/传真:025-83786350 o1994-2009ChinaAcademicjOUrnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
CD = D x ( I - A) - 1 (5) MD = CD/ D x (6) 式中 : D x 为直接产出系数行向量; CD 为用水完全产 出系数行向量; MD 为用水产出乘数行向量。 部门用水特性的投入产出分析在各国学者的研 究中极为普遍。Hassan [10 ]利用投入产出法分析了南 非用水密集型产业的完全经济效益 ,指出 ,仅利用直 接用水系数与综合利用完全用水系数、关联度等指 标对产业用水特性进行分析所得的结果存在较大差 异 ,建议评价部门用水特性时应力求全面。倪红珍 等[11 ]建立全国水资源投入占用产出模型 ,计算了我 国 51 个部门的用水效率和效益指标,将单位用水产 出的增加值大而单位产出增加值的完全用水消耗少 的部门定义为用水效益和用水效率高的部门 ,并建 议发展该类产业。而陈锡康等[7 ,12 ]则创新性地提出 投入占用产出模型 ,编制了中国 1999 年水利投入占 用产出表及九大流域水利投入占用产出表,并计算 和比较了用水系数及特性 ,为各流域和全国范围内 的水资源调配提供了极有价值的参考。 部门用水关联分析 ,指在国民经济全局中 ,以水 资源投入产出表所提供的数据为主要依据 ,从数量 上进行分析 ,以揭示各部门用水的相互关系。在水 资源投入产出分析中 ,常见方法是通过上述直接或 完全用水系数以及关联度来分析判别经济部门用水 关联 ,如 ,许健[13 ]曾利用各类用水系数研究各个部 门生产活动的用水关联以及对整个经济体系用水量 的影响等。但这些方法各自存在一定的缺陷。西班 牙学者 Rosa Duarte 等[14 ]在假设抽取法的基础上提 出了改进的产业用水关联分析法 ,它以各部门消耗 的水量为度量 ,将部门用水关联影响效应分解为内 部、复合、净前项、净后项 4 个组成因素 ,以清晰地测 算产业部门间的用水关联特性。我国学者马忠 等[15 ]借鉴该方法 ,就中国经济系统中各生产者直接 或间接的用水量及关联特性进行分析 ,较为精准地 测度出了主要用水部门 , 提出了优化用水结构的 建议。 212 水资源配置分析 水资源配置分析 ,指通过国家或地区各经济部 门水的投入产出系数等指标 ,分析比较地区耗用水 特性 ,以水资源投入产出平衡关系为约束 ,设计发展 情景和目标 ,对研究区域内未来的水资源情况进行 预测 ,为水资源优化配置提供导向。以图 1 为例 ,水 资源配置优化模型的基本约束条件为 ∑ n j =1 xij + ∑ m j =1 Tij + Ei + Yi = Xi ( i = 1 ,2 , …, n) (7) ∑ n j =1 Fij + ∑ m j =1 Hij + Zi = Wi ( i = 1 ,2 , …m) (8) ∑ n j =1 Pj + R = G (9) 式中 : Zi 为最终需求领域所耗用的第 i 个水资源部 门水的数量; Wi 为第 i 个水资源部门所生产水的总 数量; R 为最终需求领域所排出的废水数量; G 为 该时期生产领域和最终需求领域所排出的废水 总量。 国外水资源优化配置研究起步较早。20 世纪 80 年代初 ,Mensa [16 ]将投入产出分析与目标规划相 结合 ,应用模型来分析美国爱荷华州各经济部门和 8 个供水区的水资源配置特征,对该州和供水区能 否满足 2020 年用水需求做出预测。Samad [17 ]提出 将水文、资源经济和投入产出法相结合 ,模拟系统对 于各种输入变量集的响应 ,评价不同水资源配置方 案所产生的经济效应 ,并以澳大利亚的墨累河流域 为实例进行了研究。我国水资源配置的投入产出研 究始于 20 世纪 90 年代。李润虎等[18 ]建立太原市 国民经济与水资源投入产出模型 ,定量研究水资源 与工农业生产发展的关系 ,为优化水资源配置、最大 化国民经济总产值提出了产业规划建议。此后 ,众 多学者采用类似方法对我国不同省市的水资源配置 进行了投入产出研究 ,并不断发展完善。金占伟[19 ] 将水资源保护、废水治理纳入到投入产出表中 ,建立 水资源2水环境2社会经济投入产出模型 ,并以江苏 省为例进行实证分析。徐丽娜、杨蕾等[20Ο21 ]在对水 资源配置现状进行投入产出分析的基础上 ,设计了 不同的方案和目标函数 ,预测了未来水资源使用和 国民经济总产值的变动。 213 水价分析 水资源的稀缺性使其具有经济学意义上的价 值 ,而这种价值是通过价格表现出来的。合理的水 价可以更好地体现水资源的价值 ,有利于提高水资 源利用的效益和效率 ,但水市场是一个准市场 ,水价 不可能完全由市场竞争决定 ,还需要通过核算与协 商 ,最后由政府来定价 ,因此 ,如何合理地制定水价 , 已成水资源管理中的重要问题。投入产出分析在水 价分析方面的应用 ,主要是水价制订、水价变动效应 分析以及影子水价分析。 以图 1 为例 ,利用投入产出分析法制订水价的 数学模型如下 : ·10 · 水利经济 ,2009 ,27 (1) E2mail :j @hhu. edu. cn http : ∥kkb. hhu. edu. cn 电话/ 传真 :025Ο83786350
列=2+F所+如+4 影响局部封闭模型的基础上分析水资源价格,考虑 连锁效应对初始价格变动部门的抵消作用,构造了 j=1.2.…n 门10新型水资源投入产出的价格变动模型,并对黄河流 域和长江流域水资源价格变动进行实证分析,模拟 不同水资源利用与价格变动方案所带来的不同效 应。Boks等评价热带流域环境保护项目的非 市场效益时,利用线性最优规划解,得出保存水资源 式中:,分别为第1个经济部门产品价格的变的影子价格以体现水资源价值的结论。何静刘秀 动比值;,9分别为第i,j个水资源部门的水价 丽等P2分别利用影子价格线性规划静态模型和 为废水处理率:W为第/个水资源部门的总投入动态可计算的优化模型,对全国以及九大流域的水 量;中为废水处理单价:L为废水处理部门的最初资源影子价格进行了测算。韩宇平等利用水资 投入 源投入产出宏观经济模型,建立水资源影子价格测 本模型是建立经济部门、水资源部门和废水处算的动态模型,对水资源的影子价格进行分析计算 理部门的列平衡方程,并将其联立。在各系数矩阵在此基础上得出水资源短缺的经济损失量及其概 及其他变量已知的条件下利用该模型便可计算出率,并分析了包括北京和天津在内的首都经济圈 各个水资源部门的水价、废水处理单价以及各经济2010规划水平年的缺水损失情况 部门包括供水费用和废水处理费用以后的产品价格2.4虚拟水贸易分析 变动比值。然而,值得注意的是,这里计算得出的水 虚拟水的概念是由英国学者Aln于20世纪 价是水资源作为社会生产中一般商品的价格,而科%年代首先提出的它指在生产产品和提供服务的 学的水价除了包括生产成本和合理的利润、废水排过程中所需要的水资源数量。从水资源的利用角度 放费等还应包括水资源本身的价值2)。此外,根讲,实物贸易也就是虚拟水贸易因此,水的经济贸 据上述模型还可以进行水价变动效应分析,计算当易也可以看成是通过经济手段实现区域间水调配的 第m个水资源部门的价格发生变化时对其他各部 种有效手段,是调控水资源的重要措施。虚拟水 门产生的波动效应,从而为地区水价调整提供参考。贸易的值,可以在水资源投入产出表的基础上进行 影子水价指在一定区域内和一定供水水平下,计算分析得到各部门的用水系数进而与贸易量相 由于多年平均有效供水增加(或减少)而造成的区域乘求得c 国民收入相应增加(或减少)的量。影子水价是市场 在实证研究方面,众多学者就本国各地区间以 条件下供需动态均衡的重要价格信号,可为实际水及世界各国间的虚拟水贸易问题展开研究。黄晓荣 价的制定提供理论依据,其值可从水资源投入产出等运用投入产出法计算了2002年宁夏回族自治 数学规划模型的基础上获得。水资源投入产出数学区虚拟水输出量和社会经济系统对水资源的消费利 规划模型主要有线性规划静态模型和包含时间因素用状况,突破干旱地区解决水资源短缺问题仅局限 的非线性动态模型2种,其一般思路是根据投入产于本流域实体水资源利用的思路,分析了宁夏回族 出表以及经济计划,建立生产、水资源以及废水等的自治区采用虚拟水战略进行更大尺度的水资源配置 约束方程,求使目标函数国民收入最大化的解。若所面临的问题和困难。倪红珍等/在水资源投入 该问题有最优解,则其对应的对偶问题的最优解即产出表的基础上,计算了北京市各部门的用水系数 为所求的影子价格。陈锡康等给出了考虑水资源和废水排放系数指标提出发展用水效率高、排污系 本身价值后的价格和完全均衡条件下影子价格的定数低的产品进行贸易输出,以缓解北京水资源紧缺 量计算方法 形势。吴争程/根据投入产出法,分析了福建省经 国内外学者在利用投入产出分析法研究水价方济贸易中的水调配量,认为福建输出的大量水密集 面均有一定成果。 Wernstedt/在研究哥伦比亚河型产品有效地支援了缺水地区,然而盲目的水资源 流域的2种水资源政策造成的城乡家庭收入变化输出极可能影响到福建省经济的可持续发展,在维 时,建立了地区投入产出模型,追踪最初需求和价格护资源优化配置大局的前提下,不可忽视福建地区 变动的经济影响,并分别从长期和短期2方面考虑发展的局部利益。Knd突破国界,在日本投入 价格变化的影响。我国学者邢公奇等P4则在价格产出表和因素分解分析方法的基础上,将虚拟水出 水利经济,2009,27(1)Emal:pahm.edn.cnhp:∥kb.hm.edh.m电话传真:025-83786350 81994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
πjXj = ∑ n i =1 πixij + ∑ m i =1 θiFij + <αPj + Ij ( j = 1 ,2 , …, n) (10) θjWj = ∑ n i =1 πiTij + ∑ m i =1 θiHij + Ij ( j = 1 ,2 , …, m) (11) <G = ∑ n i =1 πiEi + Ie (12) 式中 :πi ,πj 分别为第 i , j 个经济部门产品价格的变 动比值;θi ,θj 分别为第 i , j 个水资源部门的水价;α 为废水处理率; Wj 为第 j 个水资源部门的总投入 量; < 为废水处理单价; Ie 为废水处理部门的最初 投入。 本模型是建立经济部门、水资源部门和废水处 理部门的列平衡方程 ,并将其联立。在各系数矩阵 及其他变量已知的条件下 ,利用该模型便可计算出 各个水资源部门的水价、废水处理单价以及各经济 部门包括供水费用和废水处理费用以后的产品价格 变动比值。然而 ,值得注意的是 ,这里计算得出的水 价是水资源作为社会生产中一般商品的价格 ,而科 学的水价除了包括生产成本和合理的利润、废水排 放费等 ,还应包括水资源本身的价值[22 ]。此外 ,根 据上述模型还可以进行水价变动效应分析 ,计算当 第 m 个水资源部门的价格发生变化时对其他各部 门产生的波动效应 ,从而为地区水价调整提供参考。 影子水价指在一定区域内和一定供水水平下 , 由于多年平均有效供水增加(或减少) 而造成的区域 国民收入相应增加(或减少) 的量。影子水价是市场 条件下供需动态均衡的重要价格信号 ,可为实际水 价的制定提供理论依据 ,其值可从水资源投入产出 数学规划模型的基础上获得。水资源投入产出数学 规划模型主要有线性规划静态模型和包含时间因素 的非线性动态模型 2 种 ,其一般思路是根据投入产 出表以及经济计划 ,建立生产、水资源以及废水等的 约束方程 ,求使目标函数国民收入最大化的解。若 该问题有最优解 ,则其对应的对偶问题的最优解即 为所求的影子价格。陈锡康等[6 ]给出了考虑水资源 本身价值后的价格和完全均衡条件下影子价格的定 量计算方法。 国内外学者在利用投入产出分析法研究水价方 面均有一定成果。Wernstedt [23 ]在研究哥伦比亚河 流域的 2 种水资源政策造成的城乡家庭收入变化 时 ,建立了地区投入产出模型 ,追踪最初需求和价格 变动的经济影响 ,并分别从长期和短期 2 方面考虑 价格变化的影响。我国学者邢公奇等[24 ]则在价格 影响局部封闭模型的基础上分析水资源价格 ,考虑 连锁效应对初始价格变动部门的抵消作用 ,构造了 新型水资源投入产出的价格变动模型 ,并对黄河流 域和长江流域水资源价格变动进行实证分析 ,模拟 不同水资源利用与价格变动方案所带来的不同效 应。Brooks 等[25 ]评价热带流域环境保护项目的非 市场效益时 ,利用线性最优规划解 ,得出保存水资源 的影子价格 ,以体现水资源价值的结论。何静、刘秀 丽等[26Ο27 ]分别利用影子价格线性规划静态模型和 动态可计算的优化模型 ,对全国以及九大流域的水 资源影子价格进行了测算。韩宇平等[28 ]利用水资 源投入产出宏观经济模型 ,建立水资源影子价格测 算的动态模型 ,对水资源的影子价格进行分析计算 , 在此基础上得出水资源短缺的经济损失量及其概 率 ,并分析了包括北京和天津在内的首都经济圈 2010 规划水平年的缺水损失情况。 214 虚拟水贸易分析 虚拟水的概念是由英国学者 Allan [29 ]于 20 世纪 90 年代首先提出的 ,它指在生产产品和提供服务的 过程中所需要的水资源数量。从水资源的利用角度 讲 ,实物贸易也就是虚拟水贸易 ,因此 ,水的经济贸 易也可以看成是通过经济手段实现区域间水调配的 一种有效手段 ,是调控水资源的重要措施。虚拟水 贸易的值 ,可以在水资源投入产出表的基础上进行 计算分析 ,得到各部门的用水系数 ,进而与贸易量相 乘求得。 在实证研究方面 ,众多学者就本国各地区间以 及世界各国间的虚拟水贸易问题展开研究。黄晓荣 等[30 ]运用投入产出法计算了 2002 年宁夏回族自治 区虚拟水输出量和社会经济系统对水资源的消费利 用状况 ,突破干旱地区解决水资源短缺问题仅局限 于本流域实体水资源利用的思路 ,分析了宁夏回族 自治区采用虚拟水战略进行更大尺度的水资源配置 所面临的问题和困难。倪红珍等[31 ]在水资源投入 产出表的基础上 ,计算了北京市各部门的用水系数 和废水排放系数指标 ,提出发展用水效率高、排污系 数低的产品进行贸易输出 ,以缓解北京水资源紧缺 形势。吴争程[32 ]根据投入产出法 ,分析了福建省经 济贸易中的水调配量 ,认为福建输出的大量水密集 型产品有效地支援了缺水地区 ,然而盲目的水资源 输出极可能影响到福建省经济的可持续发展 ,在维 护资源优化配置大局的前提下 ,不可忽视福建地区 发展的局部利益。Kondo [33 ]突破国界 , 在日本投入 产出表和因素分解分析方法的基础上 ,将虚拟水出 水利经济 ,2009 ,27 (1) E2mail :j @hhu. edu. cn http : ∥kkb. hhu. edu. cn 电话/ 传真 :025Ο83786350 ·11 ·
口变化分解为直接用水系数变化、间接用水系数变 nto national ecommic planning[d. Cambridge: Harvard Uni 化和出口量变化,研究日本的物质出口与水资源之 versity, 1998 间的关系,为日本的贸易策略提出建议。中国投入5]雷明绿色投入产出核算理论与应用M]北京:北京大 产出学会课题组利用2002年中国用水分析投入 学出版社2000 产出表计算各部门通过产品贸易所进口和出口的6]陈锡康陈敏洁水资源投入产出模型及水价的计算问 题[]农业系统科学与综合研究,1987(2):1-17 水量指出目前我国的产品贸易结构会加剧我国水(7门]陈锡康,齐舒畅全国九大流域片水利投入占用产出模 资源的短缺形势。 Dietzenbacher等1/分析了投入产 型研究[R]北京:中国科学院数学与系统科学研究院, 出框架下安达卢西亚的虚拟水贸易.认为该国是水 2002 资源净出口国,通过减少农产品输出,可以有效地改[8]贾绍凤,姜文来,沈大军水资源经济学[M]北京:中国 变这一状况 水利水电出版社,2006 [9]汪党献,王浩,倪红珍,等.国民经济行业用水特性分析 3结语 与评价U].水利学报,2005,36(2) 水资源投入产出模型的研究和应用在我国已取10 HASSAN R M. Eoopmy-wide benefits from water-intensive 得了不少成果,但仍有一些问题值得注意和研究。 industries in South Afnca: quasrirput-output analysis of the a.水资源投入产出表的结构取决于所要研究 ition of irrigation agriculture and cultivated plantations in 问题的性质和可获得的资料。在具体研究中应根据 the Crocodile River catchment [J]. Development Southern Africa.2003,20(2):171 所研究问题的性质和资料情况,灵活选择合适的水(1倪红珍,王浩,汪党献产业部门的用水性质分析U水 资源投入产出表结构,以提高水资源投入产出模型 利水电技术,2004,35(5):91-4 的效能 [1]陈锡康,刘秀丽,张红霞,等中国9大流域水利投入占 b.随着投入产出表编制方法和工具的进一步 用产出表的编制及在流域经济研究中的应用[J]水利 发展,设计水资源投入产出表时,应在条件允许的情 经济,2005,23(2):36 况下尽量细化部门划分,将水资源部门从其他经济13]许健用水系数投入占用产出分析与节水型国民经济 部门中独立出来,提高产品部门的同质性,有效降低 体系的建立[C/许宪春,刘起运.中国投入产出分析 模型运用的局限性,使分析结果更为科学 应用论文精粹.北京:中国统计出版社2004:108-117 e.借鉴国外经验,在水资源投入产出表的基础14 DUARTE R, SANCHEZ- CHOLIZ J,BHSA. Water use in he Spanish ecommy: an inputoutput approach [] Ecologi 上积极引入其他模型方法并做合理改进,如假设抽 cal ecoomics,2002,43(1):7l-86 取法、多目标规划模型等以提高投入产出法分析问15马忠,徐中民改进的假设抽取法在产业部门用水关联 题的能力 分析中的应用[]水利学报,2008,39(2):176182 d.运用水资源投入产出模型进行预测时,要从16] MENSAHED. The management of water resources:asm 水资源经济特性出发,研究技术系数矩阵修正方法, thesis of gpal programming and input-ouput analysis with appli- 以提高预测的准确性。 cation to the bwa ecommy[D. Ames: bwa State University 总之,水资源投入产出模型研究应注重投入产 出法和水资源经济学的基本原理,在吸取已有研究1s4 MAD FA. An evaluation technique for water resources in a 成果的基础上,结合研究区域的实际情况,不断扩展 complex river system[D]. Sydney: University of New South Wales 1983 投入产出法的应用范围,为水资源和社会经济的可 [8]李润虎,张稳柱.太原市水资源与国民经济投入产出 持续发展提供有益参考。 模型[].水利经济,1992,10(4):38-4 参考文献 [19]金占伟.水资源、水环境投入产出分析[D].南京:河 海大学,2007 ]里昂惕夫投入产出经济学[M]崔书香,译北京:商务[20]徐丽娜,方国华.江苏省水资源宏观经济模型研究 印书馆,1980 [J].江苏水利,2004(3):35-38 [2] BULLARD C, HERENDEEN R. Energy impact of consumption[21]杨蕾.安徽省供水业的投入产出分析[D].合肥:合肥 decisions [J. Proceedings of the IEEE, 1975, 63: 484-493 工业大学,2005 [3]汪党献水资源需求分析理论与方法研究[D]北京:中[22]姜文来.水资源价值论[M]北京:科学出版社,1998 国水利水电科学研究院,200 [23 WERNSTET K The distribution of ecomomic impacts amng [4]BOUHIA H. Water in the ecommy: integrating water resources rural households: a general equilibrium evaluation of regional 水利经济,2009,27(1)Emal:pahm.edn.cnhp:∥kb.hm.edh.m电话传真:025-83786350 1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
口变化分解为直接用水系数变化、间接用水系数变 化和出口量变化 ,研究日本的物质出口与水资源之 间的关系 ,为日本的贸易策略提出建议。中国投入 产出学会课题组[34 ]利用 2002 年中国用水分析投入 产出表 ,计算各部门通过产品贸易所进口和出口的 水量 ,指出目前我国的产品贸易结构会加剧我国水 资源的短缺形势。Dietzenbacher 等[35 ]分析了投入产 出框架下安达卢西亚的虚拟水贸易 ,认为该国是水 资源净出口国 ,通过减少农产品输出 ,可以有效地改 变这一状况。 3 结 语 水资源投入产出模型的研究和应用在我国已取 得了不少成果 ,但仍有一些问题值得注意和研究。 a. 水资源投入产出表的结构取决于所要研究 问题的性质和可获得的资料。在具体研究中应根据 所研究问题的性质和资料情况 ,灵活选择合适的水 资源投入产出表结构 ,以提高水资源投入产出模型 的效能; b. 随着投入产出表编制方法和工具的进一步 发展 ,设计水资源投入产出表时 ,应在条件允许的情 况下尽量细化部门划分 ,将水资源部门从其他经济 部门中独立出来 ,提高产品部门的同质性 ,有效降低 模型运用的局限性 ,使分析结果更为科学; c. 借鉴国外经验 ,在水资源投入产出表的基础 上积极引入其他模型方法并做合理改进 ,如假设抽 取法、多目标规划模型等 ,以提高投入产出法分析问 题的能力; d. 运用水资源投入产出模型进行预测时 ,要从 水资源经济特性出发 ,研究技术系数矩阵修正方法 , 以提高预测的准确性。 总之 ,水资源投入产出模型研究应注重投入产 出法和水资源经济学的基本原理 ,在吸取已有研究 成果的基础上 ,结合研究区域的实际情况 ,不断扩展 投入产出法的应用范围 ,为水资源和社会经济的可 持续发展提供有益参考。 参考文献 : [1 ] 里昂惕夫. 投入产出经济学[M]. 崔书香 ,译. 北京 :商务 印书馆 ,1980. [2 ] BULLARD C , HERENDEEN R. Energy impact of consumption decisions [J ]. Proceedings of the IEEE ,1975 ,63 :484Ο493. [3 ] 汪党献. 水资源需求分析理论与方法研究[D]. 北京 :中 国水利水电科学研究院 ,2003. [ 4 ] BOUHIA H. Water in the economy : integrating water resources into national economic planning[D]. Cambridge : Harvard Uni2 versity , 1998. [5 ] 雷明. 绿色投入产出核算 :理论与应用[M]. 北京 :北京大 学出版社 ,2000. [6 ] 陈锡康 ,陈敏洁. 水资源投入产出模型及水价的计算问 题[J ]. 农业系统科学与综合研究 ,1987 (2) :1Ο17. [7 ] 陈锡康 ,齐舒畅. 全国九大流域片水利投入占用产出模 型研究[R]. 北京 :中国科学院数学与系统科学研究院 , 2002. [8 ] 贾绍凤 ,姜文来 ,沈大军. 水资源经济学[M]. 北京 :中国 水利水电出版社 ,2006. [9 ] 汪党献 ,王浩 ,倪红珍 ,等. 国民经济行业用水特性分析 与评价[J ]. 水利学报 ,2005 ,36 (2) :167Ο173. [10 ] HASSAN R M. Economy2wide benefits from water2intensive industries in South Africa : quasi2input2output analysis of the contribution of irrigation agriculture and cultivated plantations in the Crocodile River catchment [J ]. Development Southern Africa. 2003 ,20 (2) :171Ο195. [11 ] 倪红珍 ,王浩 ,汪党献. 产业部门的用水性质分析[J ]. 水 利水电技术 ,2004 ,35 (5) :91Ο94. [12 ] 陈锡康 ,刘秀丽 ,张红霞 ,等. 中国 9 大流域水利投入占 用产出表的编制及在流域经济研究中的应用[J ]. 水利 经济 ,2005 ,23 (2) :3Ο6. [13 ] 许健. 用水系数投入占用产出分析与节水型国民经济 体系的建立[ C]/ / 许宪春 ,刘起运. 中国投入产出分析 应用论文精粹. 北京 :中国统计出版社 ,2004 :108Ο117. [14 ] DUARTE R , SANCHEZ2CHOLIZJ , BIELSA J. Water use in the Spanish economy : an input2output approach [J ]. Ecologi2 cal Economics ,2002 , 43 (1) : 71Ο86. [15 ] 马忠 ,徐中民. 改进的假设抽取法在产业部门用水关联 分析中的应用[J ]. 水利学报 ,2008 ,39 (2) :176Ο182. [16 ] MENSAH E D. The management of water resources: a syn2 thesis of goal programming and input2output analysis with appli2 cation to the Iowa economy[D]. Ames: Iowa State University , 1980. [ 17 ] SAMAD F A. An evaluation technique for water resources in a complex river system[ D ]. Sydney : University of New South Wales , 1983. [18 ] 李润虎 , 张稳柱. 太原市水资源与国民经济投入产出 模型[J ]. 水利经济 ,1992 ,10 (4) : 38Ο44. [19 ] 金占伟. 水资源、水环境投入产出分析[D]. 南京 : 河 海大学 , 2007. [20 ] 徐丽娜 , 方国华. 江苏省水资源宏观经济模型研究 [J ]. 江苏水利 ,2004 (3) : 35Ο38. [21 ] 杨蕾. 安徽省供水业的投入产出分析[D]. 合肥 : 合肥 工业大学 , 2005. [22 ] 姜文来. 水资源价值论[M]. 北京 : 科学出版社 , 1998. [23 ] WERNSTEDT K. The distribution of economic impacts among rural households: a general equilibrium evaluation of regional ·12 · 水利经济 ,2009 ,27 (1) E2mail :j @hhu. edu. cn http : ∥kkb. hhu. edu. cn 电话/ 传真 :025Ο83786350