水資源投入產(chǎn)出分析與節(jié)水高效型國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)體系

建設(shè)高效的節(jié)水經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)體系，是緩解氣候變化和水資源供需矛盾的基本對(duì)策和重要舉措。問題是:什么是節(jié)水高效型國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)體系,如何判定和衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)體系用水特性,如何確定節(jié)水高效型國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)體系的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向。為此,本文將試圖對(duì)上述問題進(jìn)行回答,并結(jié)合案例進(jìn)行分析研究。1模型2:直接取水系統(tǒng)的最優(yōu)模型在投入產(chǎn)出模型的基礎(chǔ)上,增加第Ⅴ象限,將國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)用水量納入表中,即可形成水資源投入產(chǎn)出分析模型,如表1所示。由表1,可以構(gòu)建以下數(shù)學(xué)模型X=(Ι-A)-1Y(1)式中:X、Y分別為總投入行向量和最終產(chǎn)品列向量,(I-A)-1為列昂惕夫逆矩陣。引進(jìn)第j行業(yè)取水定額(也稱為直接取水系數(shù))Qj,設(shè)定Qj的對(duì)角矩陣為Q,則表1中的第Ⅴ象限的矩陣形式表示為W=XQ(2)式中:W為各經(jīng)濟(jì)行業(yè)用水量的行向量,W=(W1,W2,…,Wn)。式(1)和式(2)構(gòu)成了水資源投入產(chǎn)出分析模型。該模型是反映了總產(chǎn)出與總投入的平衡關(guān)系及各行業(yè)對(duì)水資源的占用情況。2河流設(shè)計(jì)分析水資源投入產(chǎn)出分析,就是從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)角度,分析研究國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)用水效率與效益,可以通過(guò)各經(jīng)濟(jì)行業(yè)用水的投入系數(shù)和產(chǎn)出系數(shù)來(lái)反映。2.1水流系數(shù)分析取水系數(shù)分析即用水效率分析,其分析指標(biāo)包括直接取水系數(shù)、完全取水系數(shù)和取水乘數(shù)等。2.1.1第j行業(yè)附加值lj直接取水系數(shù)可以采用萬(wàn)元產(chǎn)值或萬(wàn)元增加值取水量表示,反映經(jīng)濟(jì)行業(yè)單位經(jīng)濟(jì)量生產(chǎn)對(duì)水資源直接取用水平。第j行業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值取水量為QXj=Wj/Xj(j=1?2???n)(3)其行向量為QX=(QX1,QX2,…,QXn)。設(shè)rj為第j行業(yè)增加值率(第j行業(yè)增加值與其產(chǎn)值的比率),則第j行業(yè)萬(wàn)元增加值取水量為QΝj=Wj/Νj=QXj×rj(j=1?2???n)(4)式中:Nj為的j行業(yè)增加值。其行向量為QN=(QN1,QN2,…,QNn)。2.1.2加身份證的最終產(chǎn)品完全取水系數(shù)主要用來(lái)分析經(jīng)濟(jì)行業(yè)取水量與整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)取水量之間的關(guān)系。某一行業(yè)完全取水系數(shù)為該行業(yè)每增加一萬(wàn)元的最終產(chǎn)品,整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)所累計(jì)增加的取水量。由式(1)和式(2)可以作以下分析將矩陣QX左乘式(1),則有QXX=QX(Ι-A)-1Y設(shè)定:QX(I-A)-1=[cqij](n×n)則第j行業(yè)完全取水系數(shù)Cqj為Cqj=n∑i=1cqij(5)完全取水系數(shù)行向量為CQX=(Cq1,Cq2,…,Cqn)。2.1.3取水量的確定取水乘數(shù)為某一行業(yè)增加單位取水量,整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)所增加的取水量。取水乘數(shù)用于反映經(jīng)濟(jì)行業(yè)取水量的乘數(shù)效應(yīng)。第j行業(yè)取水量乘數(shù)計(jì)算公式為ΜWj=Cqj/Qj(6)其行向量可表示為MW=(MW1,MW2,…,MWn)。2.2用水效益分析用水產(chǎn)出系數(shù)分析即用水效益分析,可以通過(guò)包括用水直接產(chǎn)出系數(shù)、完全產(chǎn)出系數(shù)和產(chǎn)出乘數(shù)等指標(biāo)來(lái)分析國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)和整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的用水效益。2.2.1產(chǎn)出系數(shù)的線性至o某一經(jīng)濟(jì)行業(yè)直接產(chǎn)出系數(shù)為該行業(yè)單方用水量所生產(chǎn)的產(chǎn)值量或增加值量,可以反映經(jīng)濟(jì)行業(yè)生產(chǎn)用水的直接經(jīng)濟(jì)效益。第j行業(yè)用水產(chǎn)值產(chǎn)出系數(shù)Oj為Οj=Xj/Wj=10?000/QXj(j=1,2,?,n)(7)其列向量為DOX=(O1,O2,…,On)T第j行業(yè)用水增加值產(chǎn)出系數(shù)OΝj為ΟΝj=Νj/Wj=Οj×rj(j=1,2,?,n)(8)其列向量為CON=(OΝ1,OΝ2,…,OΝn)T式(7)和式(8)中的各符號(hào)同上。2.2.2完全產(chǎn)出系數(shù)co用水完全產(chǎn)出系數(shù)用來(lái)反映某一經(jīng)濟(jì)行業(yè)增加或減少單方水使用量所引起的整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)量的變化量。用水完全產(chǎn)出系數(shù)可從產(chǎn)值和增加值兩種統(tǒng)計(jì)口徑分別衡量和計(jì)算。引進(jìn)對(duì)角矩陣O,O=[Oij],Oij=Oi=Oj(i=j),設(shè)定完全產(chǎn)出矩陣CO,CO=(I-A)-1O=[Coij](n×n)則對(duì)于第j行業(yè)用水完全產(chǎn)出系數(shù)Coj為Coj=n∑i=1Coij(9)則用水完全產(chǎn)出系數(shù)行向量為COX=(Co1,Co2,…,Con)。根據(jù)產(chǎn)值與增加值之間的關(guān)系,用水增加值完全產(chǎn)出系數(shù)CoΝj計(jì)算公式為CoΝj=Coj×rj(10)則用水完全增加值產(chǎn)出系數(shù)行向量為CON=(CoΝ1,CoN2,…,CoΝn)。2.2.3產(chǎn)出價(jià)值量增加量的確定某一行業(yè)產(chǎn)出乘數(shù)為該行業(yè)每增加單位取水量所引起的整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)出價(jià)值量的增加量。第j行業(yè)用水產(chǎn)出乘數(shù)計(jì)算公式為ΜΟj=Coj/Οj=CoΝj/ΟΝj(11)其行向量可表示為MO=(MO1,MO2,…,MOn)。3衡量指標(biāo)和目標(biāo)選取方法經(jīng)濟(jì)用水特性綜合分析,就是從行業(yè)用水的水投入系數(shù)和行業(yè)用水的水產(chǎn)出系數(shù)兩方面,分析比較水的投入與產(chǎn)出關(guān)系及其對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響程度,以判定和權(quán)衡節(jié)水高效型國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方向。國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)用水程度是相對(duì)的,其衡量的基礎(chǔ)可以是當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總體用水水平。衡量的標(biāo)準(zhǔn)有:其一為各行業(yè)用水量占總用水量的比重,反映用水結(jié)構(gòu)水平;其二為各行業(yè)耗用水相對(duì)指標(biāo)的比較。從水量的消耗來(lái)說(shuō),總是希望國(guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以減少水資源量的耗用為目標(biāo),而從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出來(lái)說(shuō),總是追求經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總體產(chǎn)出最大為目標(biāo)。視具體的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)而言,兩目標(biāo)可以完全重合,也可能發(fā)生背離。當(dāng)發(fā)生背離時(shí),如何確定國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向,以盡可能少的水資源消耗,追求盡可能多的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出,這就需要進(jìn)行科學(xué)判別和正確抉擇。而判別與抉擇的基礎(chǔ)是進(jìn)行定量分析和計(jì)算。為此,需要引進(jìn)評(píng)價(jià)指標(biāo),并提出評(píng)價(jià)方法。3.1u3000計(jì)算公式取水指標(biāo)可采用相對(duì)取水系數(shù)和相對(duì)取水乘數(shù)來(lái)反映。取水指標(biāo)是從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的角度,比較分析各行業(yè)用水特性及其對(duì)系統(tǒng)影響程度,可以作為評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)行業(yè)水量消耗規(guī)律的定量參考依據(jù)。某行業(yè)相對(duì)取水系數(shù)為該行業(yè)直接取水系數(shù)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合平均直接取水系數(shù)的比值,該指標(biāo)可以分析比較不同經(jīng)濟(jì)行業(yè)用水水平的高低。計(jì)算公式為RQXj=QXj/QX0其中∶QX0=n∑j=1Wj/n∑j=1Xj(12)RQΝj=QΝj/QΝ0其中∶QΝ0=n∑j=1Wj/n∑j=1Νj(13)式中:RQXj和RQΝj分別為第j行業(yè)產(chǎn)值相對(duì)取水系數(shù)和增加值相對(duì)取水系數(shù),QX0和QΝ0分別為系統(tǒng)產(chǎn)值和增加值綜合平均取水系數(shù)。當(dāng)某行業(yè)相對(duì)取水系數(shù)等于1,表明該行業(yè)用水水平和整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)用水水平持平;大于1,則表明其用水水平高于平均水平;小于1則小于平均水平。設(shè)定RMWj為第j行業(yè)產(chǎn)值相對(duì)取水乘數(shù),其計(jì)算公式設(shè)定如下:RΜWj=ΜWj/(n∑j=1ΜWj/n)(n為行業(yè)數(shù))(14)相對(duì)取水乘數(shù)指標(biāo)主要反映各經(jīng)濟(jì)行業(yè)取水量的變化對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)取水總量的影響程度。顯然,相對(duì)取水乘數(shù)越大的行業(yè),其生產(chǎn)用水對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總用水量的增加貢獻(xiàn)大,反之則小。3.2平均產(chǎn)出乘數(shù)某行業(yè)相對(duì)產(chǎn)出系數(shù)為該行業(yè)水的產(chǎn)出系數(shù)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)平均產(chǎn)出系數(shù)的比值。設(shè)定ROXj和ROΝj分別為第j行業(yè)產(chǎn)值相對(duì)產(chǎn)出系數(shù)和增加值相對(duì)產(chǎn)出系數(shù),O0和OΝ0分別為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)值和增加值綜合平均產(chǎn)出水平值。則其計(jì)算公式如下:RΟXj=Οj/Ο0其中∶Ο0=n∑j=1Xj/n∑j=1Wj=10?000/Q0(15)RΟΝj=ΟΝj/ΟΝ0其中∶ΟΝ0=n∑j=1Νj/n∑j=1Wj=10?000/QΝ0(16)某一經(jīng)濟(jì)行業(yè)用水相對(duì)產(chǎn)出乘數(shù)為該行業(yè)產(chǎn)出乘數(shù)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)平均產(chǎn)出乘數(shù)的比值,反映某經(jīng)濟(jì)行業(yè)增加取水量所增加的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出量對(duì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出量的影響程度。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)平均產(chǎn)出乘數(shù)為各行業(yè)產(chǎn)出乘數(shù)的平均值。設(shè)定RMOj為第j產(chǎn)值相對(duì)產(chǎn)出乘數(shù),則其計(jì)算公式如下:RΜΟj=ΜΟj/(n∑j=1ΜΟj/n)(n為行業(yè)數(shù))(17)3.3相對(duì)用水結(jié)構(gòu)系數(shù)為了反映行業(yè)用水量對(duì)經(jīng)濟(jì)用水特性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)影響程度,引進(jìn)相對(duì)用水結(jié)構(gòu)系數(shù)指標(biāo),相對(duì)用水結(jié)構(gòu)系數(shù)RSj的計(jì)算公式為RSj=(Wj/W0)/(n∑j=1(Wj/W0)/n)(j為行業(yè)序號(hào)?n為行業(yè)數(shù))(18)式中,W0=n∑j=1Wj為總用水量。3.4高用水行業(yè)根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo),可以進(jìn)行高用水行業(yè)、一般用水行業(yè)、潛在高用水行業(yè)等的判別。高用水行業(yè):相對(duì)用水結(jié)構(gòu)系數(shù)或相對(duì)取水系數(shù)≥1的行業(yè)為高用水行業(yè)。相對(duì)用水結(jié)構(gòu)系數(shù)≥1,表明該行業(yè)用水水平大于或等于系統(tǒng)的平均水平;相對(duì)取水系數(shù)≥1,表明該行業(yè)其生產(chǎn)單位產(chǎn)品所取用(或耗用)水量大于或等于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的平均水平。顯然,這些行業(yè)可以定義為高用水行業(yè),其判別標(biāo)準(zhǔn)為RQXj或RQΝj≥1and(or)RSj≥1(19)一般用水行業(yè):相對(duì)取水乘數(shù)和相對(duì)取水系數(shù)均小于1的行業(yè)可以定義為一般用水行業(yè)。一般用水行業(yè)判別標(biāo)準(zhǔn)為RQXj或RQΝj＜1andRSj<1(20)有些行業(yè)現(xiàn)狀用水量占用水總量的比重比較低,且其相對(duì)取水系數(shù)也較小,但其取水乘數(shù)較大。雖然這些行業(yè)目前耗用水程度不高,但隨著未來(lái)的發(fā)展,其耗用水量將迅速提高,其占經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總用水量的比重也將迅速上升,逐漸成為高用水行業(yè)。根據(jù)乘數(shù)效應(yīng)的概念,凡是取水乘數(shù)大的行業(yè),其對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)用水總量增長(zhǎng)的放大倍數(shù)也大,這些行業(yè)的發(fā)展將促進(jìn)整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)用水量的快速增長(zhǎng),因而可以將這些行業(yè)定義為潛在高用水行業(yè),其判別標(biāo)準(zhǔn)為RΜWj≥1(21)上述指標(biāo)中建議采用相對(duì)增加值取水系數(shù)指標(biāo)為主,相對(duì)產(chǎn)值取水系數(shù)指標(biāo)為輔。3.5行業(yè)產(chǎn)出特性凡是用水相對(duì)產(chǎn)出乘數(shù)≥1的行業(yè),為高效用水行業(yè),反之則為一般用水行業(yè);凡是用水相對(duì)產(chǎn)出乘數(shù)≥1的行業(yè),為潛在高效利用水的行業(yè)。由此,提出行業(yè)產(chǎn)出特性的判別標(biāo)準(zhǔn)。高效用水行業(yè)判別標(biāo)準(zhǔn)為RQXj或RΟΝj≥1(22)潛在高效用水行業(yè)判別標(biāo)準(zhǔn)為RΜΟj>1(23)3.6對(duì)于低耗水、高產(chǎn)出的行業(yè)發(fā)展政策對(duì)于水資源緊缺地區(qū),在制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃時(shí),要充分考慮水資源的制約作用,應(yīng)限制高用水行業(yè)的發(fā)展速度與發(fā)展規(guī)模,同時(shí)大力鼓勵(lì)低耗水、高產(chǎn)出的行業(yè)發(fā)展,以追求國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速、持續(xù)發(fā)展;對(duì)于水資源相對(duì)豐富的地區(qū),在供水條件不受制約的情況下,可以適度促進(jìn)高產(chǎn)出、高耗用水行業(yè)的發(fā)展,對(duì)于這些地區(qū)可適度安排高產(chǎn)出且高用水行業(yè)的供水要求,以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展;而對(duì)于低產(chǎn)出且高用水的行業(yè),原則上應(yīng)不安排或限制其供水需求。4潛在高用水行業(yè)類型根據(jù)1997年北京市投入產(chǎn)出表,結(jié)合北京市有關(guān)行業(yè)用水資料情況,將國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)歸并成18部門的行業(yè)用水特性指標(biāo)計(jì)算及其評(píng)判結(jié)果見表2、表3所示。通過(guò)表2可以看出,目前北京市高用水行業(yè)主要集中在農(nóng)業(yè)和以資源加工為主的工業(yè)以及商飲業(yè)。潛在高用水行業(yè)中,電子工業(yè)、建筑業(yè)和貨運(yùn)郵電業(yè)的直接取水定額均很小,但因取水乘數(shù)大,這些行業(yè)的發(fā)展對(duì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總的耗用水量影響大。同時(shí),這些行業(yè)基本上均是未來(lái)北京市發(fā)展的主導(dǎo)行業(yè),其耗用水影響應(yīng)予以重視。通過(guò)表3分析,目前北京市高效用水行業(yè)相對(duì)較多,這些行業(yè)基本集中在第二產(chǎn)業(yè)中的制造業(yè)和第三產(chǎn)業(yè),這是因?yàn)閷⑥r(nóng)業(yè)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系中進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),而由于農(nóng)業(yè)用水產(chǎn)出率低而使整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的平均產(chǎn)出率下降,從而凸現(xiàn)出上述行業(yè)的產(chǎn)出率相對(duì)較高所致。潛在高效用水行業(yè)均為第二產(chǎn)業(yè),且以加工制造業(yè)為主。這表明,工業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)使水資源利用高效化,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程也是高效用水的進(jìn)程,對(duì)水