（农业水土工程专业论文）黑龙江省水资源投入产出分析.pdf

摘要 e 詈皇詈皇皇曼詈皇! 皇詈量皇皇皇! 量! 曼! 曼! ! ! ! ! 量! ! ! 詈詈詈詈詈皇詈鼍! 鼍暑皇詈n u u n _ i i 鼍 摘要 黑龙江省的水资源紧缺形势日趋严重，因此建立节水型国民经济体系就变得更具 深远意义，本文拟利用投入产出理论研究黑龙江省水资源与国民经济的数量关系，从 投入产出的角度讨论该省节水国民经济体系的建立。 本文建立了黑龙江省水资源投入产出表，依据水资源投入分析的原理，对黑龙江 省国民经济行业用水特性进行实证分析。国民经济各部门应根据自身的用水特性及当 地水资源形势制定发展规划。 本文利用b p 神经网络模型、遗传算法和模拟退火算法对黑龙江省的规划年生产 用水进行了预测，并在此基础上建立了黑龙江省宏观经济投入产出线性规划模型，分 析该省的未来产业结构调整趋势，为产业结构优化提供参考依据。 。本文主要研究内容如下： ( 1 ) 本文解释了水资源投入产出分析的原理，总结了水资源投入产出分析系数与 投入产出基本参数之间的对应关系。建议在水资源投入产出分析中使用“完全用水系 数”指标来表示国民经济某一部门增加单位最终产品，整个国民经济系统对水的完全 需要量。这有利于水资源投入产出指标的规范运用，避免概念的混淆。 ( 2 ) 本文分析了黑龙江省行业用水特性等问题，强调了部门间经济技术联系所引 发的行业用水扩张，有利于透过表面现象了解各行业用水的本质和特性。 ( 3 ) 黑龙江省国民经济部门的用水特性有以下类型：高产出高耗水类、高产出低 耗水、高产出潜在高耗水、低产出高耗水等。应结合本地区水资源形势，适度限制高 用水行业的发展速度和发展规模，鼓励低耗水高产出行业的发展。 ( 4 ) 介绍了b p 神经网络、模拟退火算法和遗传算法的基本原理，建立了基本模 拟退火算法和加速遗传算法的b p 网络模型。 ( 5 ) 分别利用基于模拟退火算法的b p 网络和基于加速遗传算法及模拟退火算法 的b p 网络对黑龙江省的年总用水量、行业用水量和生活用水量进行了预测。建立了 基于改进的b p 网络的投入产出线性规划模型。在年预测供水量已知的前提下，对黑 龙江省宏观经济结构进行了分析，为产业结构进一步优化提供重要参考依据。 本文弥补了黑龙江水资源投入产出研究的空白，对黑龙江省国民经济行业用水特 性的研究为该省水资源规划提供科学的决策依据。对黑龙江省水资源投入产出初评研 究，为该省建设节水社会提供了理论基础和数据支持。也是对该省国民经济与水资源 关系的定量研究的有效补充。 关键词：黑龙江省：投入产出理论；b p 神经网络：生产用水量预测；宏观经济分析 a b s t r a c t a n a l y s i so ni n p u t - - o u t p u to fw a t e rr e s o u r c e s o hh e i l o n g j i a n gp r o v i n c e a b s t r a c t t h es i t u a t i o no fl a c ko fw a t e rr e s o u r c e si sb e c o m i n gm o r es e r i o u s ，s ot h ef o u n d a t i o n o fn a t i o n a le c o n o m i cs y s t e mw i t hs a v i n g w a t e ri sv e r yi m p o r t a n tt od e v e l o p m e n t t h e i n p u t o u t p u tt h e o r yw a su s e dt os t u d yt h eq u a n t i t a t i v er e l a t i o n s h i po fw a t e rr e s o u r c e sa n d n a t i o n a le c o n o m i ci nh e i l o n 由i a n gp r o v i n c e ，t h e nt or e s e a r c ht h ef o u n d a t i o no fn a t i o n a l e c o n o m i cs y s t e mw i t hs a v i n g - w a t e rf r o mt h ev i e wo fi n p u t - o u t p u t t h ei n p u t - o u t p u tt a b l eo fw a t e rr e s o u r c e si nh e i l o n g ji a n gp r o v i n c ew a sf o r m e d ，b a s e d o nt h ew a t e rr e s o u r c e si n p u ta n a l y s i st h e o r y , t h ew a t e rc o n s u m p t i o nc h a r a c t e r so fe a c h e c o n o m i cd e p a r t m e n t sw e r ea n a l y z e d t h ed e v e l o p m e n tp l a no fe a c hn a t i o n a le c o n o m i c d e p a r t m e n ts h o u l db ef o r m e do nt h eb a s i so ft h e i ro w nw a t e rc o n s u m p t i o nc h a r t e ra n dl o c a l w a t e rr e s o u r c e ss i t u a t i o n t h em a i ns t u d yr e s u l t si nt h ep a p e ra r el i s t e d ： ( 1 ) t h et h e o r yo fi n p u t o u t p u ta n a l y s i so fw a t e rr e s o u r c e sw a si n t r o d u c e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e na n a l y s i sc o e f f i c i e n to fw a t e rr e s o u r c e si n p u t - o u t p u ta n db a s i c p a r a m e t e r so fi n p u t o u t p u t t h e n ，t h ee n t i r ew a t e ru s ec o e f f i c i e n tw a sp u tf o r w a r dt o c h a r a c t e r i z et h e e n t i r ew a t e rr e q u i r e m e n tf o rt h ew h o l en a t i o n a le c o n o m i cd e p a r t m e n t s w i t hau n i tf i n a lp r o d u c tg a i ni nac e r t a i nd e p a r t m e n t ，w h i c hb e n e f i tt oe x e r tt h ew a t e r r e s o u r c e si n p u t o u t p u ti n d i c a t o rc a n o n i c a l l yl e a s tc o n c e p t i o nw a sc o n f u s e d ( 2 ) q u e s t i o n sa b o u ti n d u s t r yw a t e rc o n s u m p t i o nc h a r a c t e r sw e r ed i s c u s s e d ，a n dt h a t b e n e f i tt or e c o g n i z et h ee s s e n c ea n dc h a r a c t e r so fi n d u s t r i a lw a t e ru s e ( 3 ) t y p e so fn a t i o n a le c o n o m i cd e p a r t m e n t sw e r es u m m a r i z e di nt h ef o l l o w ：h i g h p r o d u c eh i g hw a t e ru s e ，h i g hp r o d u c el o ww a t e ru s e ，h i g hp r o d u c el a t e n th i g hw a t e ru s e ， l o wp r o d u c eh i g hw a t e ru s e ，e t c s ot h ed e v e l o p m e n to fh i g hw a t e ru s es h o u l db el i m i t e d ， t h ed e v e l o p m e n to fl o ww a t e ru s eh i g hp r o d u c es h o u l db ee n c o u r a g e d ( 4 ) b pa n n ，s aa n dg aa l g o r i t h m sw e r ei n t r o d u c e d ，t h e nt h er a g a s a b pm o d e l 1 1 1 东北农业火学工学硕：l 学位论文 w a sb u i l t ( 5 ) t h eb a c kp r o p a g a t i o n ( b p ) a n n ，g e n e t i ca l g o r i t h m ( g a ) a n ds i m u l a t i o n a n n e a l i n g ( s a ) w e r eu s e dt of o r e c a s te n t i r ew a t e ru s ev o l u m e ，d o m e s t i cu s ev o l u m ea n d p r o d u c tw a t e ru s ev o l u m ei nt h ef u t u r ey e a r s i n h e i l o n g ji a n gp r o v i n c e t h e n ，l i n e a r p r o g r a m m i n go fm a c r o - e c o n o m i ci n p u t - - o u t p u t m o d e lw a sb u i l tt o p r e d i c to u t p u t so f d e p a r t m e n t su n d e rt h ec o n d i t i o no fm a x i m u ms o c i a lp r o d u c t i o n ，w h i c hp r o v i d eg i s t f o r a d ju s tt r e n do fi n d u s t r i a ls t r u c t u r e i ti ss u p p l i e dag a po fr e s e a r c ho nw a t e rr e s o u r c e si n p u t o u t p u ti nh e i l o n g j i a n g p r o v i n c e t h es t u d yr e s u l tp r o v i d eg i s tf o rr e s e a r c ho ni n d u s t r i a lw a t e ru s ec h a r a c t e ro f h l e i l o n g j i a n gp r o v i n c e ，w h i c ho f f e r c o n n e c t i o n a lb a s i sa n dd a t as u s t a i nt ob u i l d s a v i n g - w a t e rs o c i e t y i ti s a l s oag o o dm a k e u pf o rt h eq u a n t i t a t i v ee x a m i n a t i o no f r e l a t i o n s h i pb e t w e e nn a t i o n a le c o n o m i ca n dw a t e rr e s o u r c e s k e yw o r d s ：h e i l o n g j i a n gp r o v i n c e ；i n p u t - o u t p u tt h e o r y ；b pa n n ；p r o d u c tw a t e ru s e v o l u m ef o r e c a s t ；m a c r o e c o n o m i ca n a l y s i s c a n d i d a t e ：c u ih a i y a n s p e c i a l i t y ：w a t e ra n ds o i lo fa g r i c u l t u r a le n g i n e e r i n g i v s u p e r v i s o r ：f uq i a n g 研究生学位论文独创性声明和使用授权 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 一 ! 注! 垫遗直墓丝霞噩挂别直明的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位 或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：铿汤煎日期蒯年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保 密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：羟洛遂 日期：励多年多月侈日 导师 签 名： 竹孺 日期：a 劬莎年多月罗日 绪论 1 绪论 1 1 研究背景 水是生命之源，是社会经济发展不可或缺的物质资源；水又是无法替代且数量有 限的资源，因此能否科学合理地利用水资源是关系到社会经济可持续发展的重大问题。 由于水资源在自然和社会经济系统中的不合理分配，特别是人类过多地占用了水资源， 使得生态环境日趋恶化：而在社会经济系统中，因水资源的不合理分配，导致区域内 部或区域之间一系列的社会、经济和政治矛盾的发生，危及到区域的社会稳定与经济 发展，同时也限制了水资源社会经济效益的有效发挥。为了实现我国水资源的可持续 利用和支持我国社会经济可持续发展，进行水资源的合理配置，建立：1 了水型社会已迫 在眉睫。 “节水型社会”是指为了实现我国水资源的可持续利刚和支持我国社会经济可持 续发展，以提高水资源的利用效率和效益为中心，在全社会建立起以管理体制矛l l 经济 手段为主的节水运行机制，在水资源开发利用的各个环节上，实现对水资源的配置、 ：1 7 约和保护，最终实现资源、经济、社会、生态的和谐发展。 1 2 黑龙江省水资源开发利用现状 水资源不丰富，时空分布不均匀。多年平均地表水资源量为6 5 5 8 3 1 0 8m 3 ，全省 地下水可开采量为1 0 5 1 6x1 0 8m 3 。黑龙江省人均水资源占有量为2 0 1 7m 3 ，耕地平 均占有量为8 2 3 5 m 3 h m 2 ，均低于全国平均水平。同时我省水资源时空分布极不均匀， 年内降水主要集中在6 9 月，约占全年的6 0 8 0 。水土资源极不平衡，山匠区 耕地面积约占全省的2 0 ，其地表水资源占总量的7 4 5 ，而占全省耕地面积8 0 的平原区，地表水水资源量只占总量的2 5 5 。在年际间，常出现连丰、连枯、丰枯 交替的变化。根据1 9 9 1 2 0 0 1 年的统计资料，枯水年份多于丰水年份。特别是1 9 9 8 年 大洪水年后，黑龙江省已连续3 年遭遇历史上的枯水年。 截止2 0 0 1 年底，全省已建成水库6 1 0 座，设计库容8 4 6 0 1 0 8m 3 ，其中兴利库 容4 1 3 1 0 8m 3 ，占地表水的4 8 8 ；大型水库1 7 座。设计库容5 2 8 1 0 8m 3 ，1 5 - 全省总库容的6 2 4 9 ；中型水库5 9 座，设计库容1 8 6 x1 0 8m 3 ，占2 2 9 3 。全省 东北农业火学t 学7 顶t 学位论文 机电井1 8 3 万眼。2 0 0 1 年各类水利工程供水量为2 8 7 5 3 1 0 8m 3 ，地表水为1 6 6 7 7 1 0 8m 3 ，占总量的5 8 ：地下水供水量为1 2 0 7 6 1 0 8m 3 ，占总量的4 2 。按工 程设施分，蓄水工程供水量3 6 5 1x1 0 8m 3 ，占总量的1 2 7 ；引水工程供水量7 6 7 7 1 0 8m 3 ，占总量的2 6 7 ；提水工程供水量17 4 2 4 1 0 8m 3 ，占总量的6 0 6 。 全省各业用水中，农业用水量最大，为1 7 6 9 5 x1 0 8m 3 ，己i 全省总用水量的6 1 5 。 水利川率低，浪费严重2 0 0 1 年全省农业用水量占全省总川水量的6 1 5 ，其中 水田灌溉用水量最大。为1 7 0 3 5 1 0 8m 3 ，占农业用水量的9 6 3 。全省农业水田灌 溉人部分采用漫灌、串灌，灌溉渠系的水利用系数为0 5 5 0 7 5 ，低的只有0 5 ，浠 区未能合理配套，水在输送过程中损失较多。在工业用水方面，各地水重复利川率一 般在3 0 5 0 ，大大低于国家的要求，我省很多地区的万元产值综合用水定额高于 全国平均水平近1 5 倍，比节水地区高3 4 倍。黑龙江省地域辽阔，全省总面积4 5 5 万k m 2 ，其中耕地面积占2 5 9 3 。黑龙江省属中温带火陆性季风气候，夏季降水充沛， 占全年降水量的6 0 左右：冬季干燥少雨，仅占全年降水量的4 左右( 降雪) ；春、 秋季降雨分别占全年降水量的1 3 和2 3 左右。全省多年平均年降水量在4 0 0 8 0 0 m m ， 分布上山区大、平原小，东部大，西部小。多年平均水面蒸发昔在6 0 0 9 0 0 m m ，西、 南部大，东、北部小。 黑龙江省境内河流发达，面积在5 0 k m 2 以上的河流有1 9 1 8 条，构黑龙江、松花 江、鸟苏里江、绥芬河四大水系。省内有大小湖泊6 4 0 个，止常水面面积 5 2 5 5 4 6 6 8 7 7 k m 2 ，最大水面面6 6 8 7 7 k m 2 ，较大的有兴凯湖、镜泊湖连环湖和五大迮 池等湖泊。 黑龙江省水资源总量为7 7 2 2 亿m 3 ，其中地表水资源莹6 5 5 8 亿m 3 ，地下水资源 量为2 7 3 5 亿m 3 ，其中可开采量为1 0 5 5 亿m 3 。黑龙江省人均水资源l 圩有量2 0 1 7 m 3 ， 耕地平均占有量为8 2 3 5 m 3 h m 2 ，均低于全国平均水平。 经过多年建设，黑龙江省供水能力有较大幅度提高，截至2 0 0 2 年底，全省有蓄水 工程6 1 2 处，设计总库容达8 5 3 亿m 3 ，兴利库容达4 1 8 4 亿m 3 ，兴利库容占地表水 资源量的6 3 8 ，大型水库1 7 座，中型水库6 1 座，大中型水库设计库容占全省总库 容的8 4 6 3 ：引水工程1 2 4 1 ；提水工程3 4 3 0 处；共有机电井1 7 7 4 7 8 眼，配套小井 2 5 8 7 5 1 眼。各类水利工程的供水量为1 6 9 6 5 亿m 3 ，其中地表水8 2 2 9 亿m 3 ，地。卜_ 水 8 7 3 6 亿m 3 。 1 3 水资源投入产出研究进展与发展趋势 随着社会经济的发展和环境的改变，水资源系统及其周边系统变得越米越繁杂， 2 绪论 可持续发展的内涵也随之加深和扩大。因此，水资源规划与合理配置必须与综合区域 发展规划相协调，从大系统的角度进行综合规划。只有这样才能将水资源规划定位在 正确的位置上，从而更好地为社会、经济、生态环境整体的可持续发展服务。 从2 0 世纪6 0 年代起，水资源规划进入系统分析时代，以水资源系统分析为基本理 论的现代水资源规划理论与方法开始形成，并取得迅速的发展。投入产山分析是水资 源系统分析常用的方法( 回归分析法，投入产出分析法，最优化技术，模拟分析法等) 之一。宏观经济水资源承载能力与可持续发展问题( 简称w a r i m e 问题) 的宏观经济 增长分析就是基于投入产出模型进行的。 国内对水资源的投入产出研究在不断深化和推广。从研究方向来看可以概括为： 水资源投入占用产出技术的理论和应用研究、结合节水型社会实践的投入产出应刚研 究及结合各城市和地区实际情况的水资源投入产出分析应用等三大方面 ( 1 ) 水利投入占用产出理论与应用 陈锡康、刘起运等探讨了水利投入占用产出表的编制及特点并提出了新的直接用 水系数和完全用水系数计算方法( 陈锡康等，2 0 0 3 ) 。 刘秀丽、陈锡康首次提出了中国9 大流域水利投入占刚产山模型及中国9 人流域 水利投入占用产出表的编制方法。利用投入产出分析和线性规划相结合的方法首次计 算了中国九大流域生产用水和工业用水的影子价格，为制定合理水价和建立水市场提 供了很女，的参考价值；提出了投资对增加值的后向总效应和后向净效应的概念及其计 算方法，并计算了水利基建投资对国民经济的后向总效应和后向净效应( 刘秀丽等， 2 0 0 3 ，2 0 0 5 ) 。 何静提出用非线性动态投入产出优化模型解决计划期内水资源最优配置问题，并 推算了1 9 4 9 2 0 5 0 年重要年份的水资源影子价格( 何静等，2 0 0 5 ) 。 倪红珍、王浩等依据绿色国民经济核算原理，对经济社会用水造成的水资源质量 和数量的变化进行环境经济综合核算，分析经济社会用水引起的国民经济全成本。以 生产函数、投入产出模型与最优化方法为核心的宏观经济模型为基础，以现有社会劳 动力、资本及经济社会用水总量为约束条件，以生态国内生产总值( e d p ) 最大为目标 函数，建立北京市2 0 0 0 年水资源绿色核算的投入占用产出水价模型，对北京市2 0 0 0 年的经济社会用水理论水价进行深入探讨( 倪红珍等，2 0 0 6 ) 。 ( 2 ) 与节水型社会的理论实践结合 倪红珍等建立水资源投入产出分析模型对我国经济系统水资源利用状况进行分 析，运用水利投入产出分析原理，分别从用水效率和用水效益两方面构建国民经济行 业用水特性评价指标体系，提出了国民经济行业用水特性综合评价方法和节水高效型 国民经济生产体系的定量分析方法以及资源、环境、经济社会协调发展的产业结构调 整建议( 倪红珍等，2 0 0 4 ；汪党献，2 0 0 5 ) 。 3 东北农业大学下学硕i j 学位论文 黄晓荣等对宁夏国民经济用水进行投入产出分析并运川投入产出分析方法对弓。夏 虚拟水贸易进行计算( 黄晓荣等，2 0 0 5 ) 。 倪红珍等采用投入产出分析技术，全面剖析国民经济产业部i j 的川水全成本：对 产业部j 用水性质进行判别，提出应结合水资源区域特征，建设：1 ，水型社会的产业结 构和产业布局的调整建议和对策，运用虚拟水战略实现水资源的合理配置( 倪红珍等， 2 0 0 5 ) 。 罗利民等基于投入产出分析方法，考虑节水调：声因素，建立水资源投入产出关系 表和水资源投入消费关系表，对节水调节的经济效益进行定量分析( 罗利民等，2 0 0 6 ) 。 ( 3 ) 各地水资源投入产出分析应用 于冷等对吉林省的水资源进行投入产出分析，为吉林省产业结构规划提出了相应 的建议( 于冷等，2 0 0 0 ) 。 徐丽娜等建立了江苏省供水业投入产出表和江苏省水资源宏观经济模型，分析了 供水业与其他产业结构协调发展的问题( 徐丽娜等，2 0 0 4 ) 。 余哑琴等以水资源可持续发展为出发点，建立了一种可以同时兼顾经济发展、水 资源利用和社会效益的多目标水资源宏观经济模型：用投入产出方法分析供水业与国 【屯经济其他产业间的联系，对安徽省各产业的用水特性进行分析评价( 余琴等，2 0 0 5 ： 杨蕾，2 0 0 5 ) 。 吴争稗建立福建省水资源投入产出表，依据水资源投入产山分析的原理，对福建 省国k 经济行业用水特性和福建省经济贸易调水量进行实证分析( 吴争程，2 0 0 6 ) 。 王韶华等进行水资源生产函数分析，运用水资源边际效益原理研究水资源经济效 益。利用北京市1 9 8 9 2 0 0 0 年实际资料对北京市工业用水进行实证分析( 王韶华等， 2 0 0 6 ) 。 以上所述基本反映了目前投入产出分析在水资源方面研究应川的水平和方向，他 f j j 或者提出编制水利投入占用产出表的方法；或者对供水业与国 七经济其他产业的联 系进行定量研究；或者基于有限的水资源，对国民经济进行宏观分析，从优化分配水 资源的角度进行水资源投入产出分析，寻求能产生最大社会总产出的产业规划。这些 研究都具有重要的意义，是本论文的主要参考来源。 1 4 本文研究的目的和意义 水资源是经济和社会发展不可替代的自然资源，黑龙江省是一个水资源不富有的 省份，而且水资源时空分布不均，对黑龙江省水资源分配利刚进行合理规划势在必行。 投入产出分析技术是研究水利与国民经济定量关系、研究水资源管理与规划的一种行 4 绪论 之有效的方法，把投入产出方法应用于节水型社会的研究，是投入产出技术在水资源 研究中的重大突破和创新，也为节水型社会的建立提供理论基础和数量依据。应刚投 入产山分析技术对黑龙江省的水资源进行研究在黑龙江尚属首次，本文在参考前人人 量水资源方面研究成果的基础上，结合黑龙江的水资源实际情况，对黑龙江的水资源 进行投入产山实证研究，目的就是弥补黑龙江在该方面研究的空白，为黑龙江：肖水型 国民经济体系的建立提供决策支持。 1 5 本文研究的思路和基本框架 本课题分析了黑龙江省水资源现状，通过编制黑龙江省水资源投入产出表，对黑 龙江省水资源及各产业部门用水状况进行分析。因此，本文首先简单介绍投入产出方 法的基本模型和基本参数，投入产出的基本模型和基本参数是建立使用水资源投入产 出模型和正确使用水资源投入产出系数的基础：其次阐述了水资源投入产山模型和水 资源投入产出分析的原理。本文第三章对投入产出法分析国l 已经济用水特性的原理进 行阐述，第四章根据黑龙江省的具体实际情况建立了黑龙江省水资源投入产出表，根 据水资源投入产出分析的原理对黑龙江省国民经济行业用水特性进行了实证分析。黑 龙江省水资源投入产出分析的目的是为黑龙江省节水型国民经济体系的建立提供决策 支持，因此，在黑龙江省水资源投入产出分析的基础上，第五章对黑龙江省不同规划 年需水量进行预测。第六章，以预测的规划年供水量为约束之一，以社会总产山最人 为目标函数，建立黑龙江省投入产出线性规划模型，对该省的宏观经济进行分析，为 产业结构优化调整提供决策依据。 本文对黑龙江省水资源投入产出分析研究的技术路线图如下： 5 东北农业人学t 学顾i ：学位论文 图l 一1 论文技术路线图 f i g 1 1t e c h n i c a ll i n ec h a r t 6 熏龙江水资源协渊的宏观经济分析 投入产分析堆本原理 2 投入产出分析基本原理 投入产出分析，是研究宏观经济系统各个部分间表现为投入与产i 山的相互依存关系的数 量经济分析方法。它是经济和数学相结合的产物。本章介绍投入产山模型和投入产出相关系 数，作为建立水资源投入产出模型和确定水资源投入产出系数的基础。 2 1 投入产出表 2 1 1 中国式投入产出表 投入产出分析的基础为投入产出表( 也称为投入产出模型) ，列昂节夫解释说：“一个表 扼要的概括一个经济系统中所有部门各种投入的来源和所有各类产山的去向，这个表就叫做 投入产山表”。若将整个国民经济划分为n 个部门，利用投入产山原理，就可以编制一份中 国式投入产山表，见表2 1 。 表2 1 中国式投入产出简表 产j i j中间使用最终使用总 行行行 合消费积累调调合 产 业业业 _n = 计城农社合固流合 入 出计 ：j ： 授久 居居会计 定 动计 由 行业i x l lx 1 2x l ny lx l 问行业2 x 2 1x 2 2 x 2 n y 2 x ， 投ii i 入 行业n x n i x n 2x n ny nx 。 合计 f lr 2 r n yx 最折| l d id 2d n d 初劳动报酬 v lv 2 v 。 v 投 社会纯收入 m lm 2 i i i m 。 m 入 合计 总投入 x ix 2 x n x 7 东北农业火学t 学硕卜学位论文 2 1 2 数据的含义和表格结构 嘞：表示部门间的产品流量。从纵列看，它表示生产第部门总产品的过科中对第f 部j 、j 产品的消耗量；从横行看，解释为第f 部门总产品工，中用作劳动对象消耗的数额。 z j ：表示第f 部门的产品总量或总投入量。 y i ：表示第f 部门的最终产品总量。即在第f 部门的产品z ，中可供社会最终需求的产品， 川丁，增加吲定资产、居民或团体消费、增加库存及国家储备以及出口需要等儿方面。 d ：表示第，部门在生产过程中所消耗的固定资产价值，即俐定资产折旧额。 v ：表示第，部门在生产过程中所支付的劳动报酬的数额，如一i ：资、资金等。 m ：表示第，部门的劳动者所创造的社会纯收入的数额。如利润、税金等。 投入产山表可以分为四个象限。左上方第一象限由部门流量组成石反映部i j 之间的生 产技术联系。第二象限是最终产品的使用去向。左下方第三象限由国l 屯收入( 增加值) 组成， 反映了国氏经济生产效益及其结构。第一象限和第三象限组成了投入表的竖表，表明各部i j 产品的投入来源和费刚结构；第一象限和第二象限组成了投入产山表的横表，表明各部门产 品的分配去向和使用结构。右下方的第四象限是最初投入和最终产山进一步细分的情况f ， 在一定意义上表现了国民收入( 增加值) 从生产经过分配、再分配而达剑最终使川的过稃。 2 2 投入产出基本模型 投入产出分析的基本思想是以矩阵形式，描述国民经济各部门在一定时删( 通常是一年) 生产中的投入米源和产山使用方向，揭示国民经济各部门间相互依存、相互制约的数量关系。 建立投入产出表是投入产出分析的基础。根据投入产山表的平衡关系建立的数学模型称为投 入产山模型，依据平衡关系的横行和纵行可以分别建立总的平衡关系。 1 、行平衡关系：中间使用+ 最终使用= 总产出 + r = x ，( f = 1 , 2 ，z ) ( 2 1 ) = l 其中：x 厅f 部门提供部门生产或劳务活动中的数量； x j f 部门的总产出； z f 部门的最终使用； 2 、列平衡关系：中间投入+ 最终投入= 总投入 8 投入产j j 分析雀本原理 r i 一 乃+ = u = 1 ，2 ，刀) 扣l 其中：，部门的增加值合计； x 部门的总投入； 3 、总量平衡关系：总投入= 总产出 = 一 = l i = l 2 3 投入产出分析基本参数 ( 2 - 2 ) ( 2 - 3 ) 投入产山分析的基本参数是构建水资源投入产出系数的基础。掌握投入产出基本参数是 正确使朋水资源投入产出系数进行实证分析的基础。 ( 1 ) 直接消耗系数 为了描述各经济部门间的单位消耗关系，通常引入直接消耗系数指标。直接消耗系数又 称投入系数或技术系数，是两个部门间直接存在的投入产出关系的数量表现。其计算公式为： 铲挚川，2 ，门) ( 2 4 ) 式中：a 扩为直接消耗系数，下标f 表示产出部门所在行的位置，表示投入部门所在列 的位置： 表示第投入部门生产中消耗的第i 产出部门的产品价值； 一表示第投入部门的总投入，也即为第部门的总产出。 ( 2 ) 完全消耗系数 在国民经济各部门之间，除了有直接的生产联系外，还有间接联系，前者通过直接消耗 系数口驴来揭示，后者通过完全消耗系数来全面反映各部门生产过程中的直接和间接联系。只 有将直接消耗和间接消耗一起考虑，才能充分地反映各部门之间的联系，将直接消耗和间接 消耗总和称为完全消耗。完全消耗系数计算公式为： 9 东北农业人学工学硕十学位论文 消耗总和称为完全消耗。完全消耗系数计算公式为： 6 = 口f + 6 膳乜h ( f ，j = 1 , 2 ，胛) ( 2 5 ) k = l 上式的意义为，第，部门产品对第f 部门产品的完全消耗系数等于第，部门对第f 部fj 的 直接消耗系数加上第，部门产品对所有部门产品的直接消耗系数与其各白产品对第i 部门产 品的完全消耗系数的乘积之和。 当川矩阵表示时，记直接消耗系数矩阵为彳，完全消耗系数矩阵为曰，则有： 曰= ( ，一彳) 一， ( 2 6 ) ( 3 ) 完全需求系数 完全需求系数( 列昂= i 7 夫逆系数) 是指单位最终产品的生产对总产出的全部需求量。其 计算公式为： 否= ( ，一彳) - 1 ( 2 7 ) 完全需求系数b 与完全消耗系数曰只是主对角线上的元素相差l ，但两者的经济意义是 不同的，前者是从社会需求的角度，后者是从生产消耗的角度。 ( 4 ) 影响力和感应度 影响力系数( 完全后向关联系数) 设阮k ，z 为中间产出或中间需求矩阵，】，为最终需求列向量，x 为总产出列向量，v 为增加值夕0 向量。根据投入产出模型，可得 丁+ y = x( 2 - 8 ) 令a = 砑一1 ( j 一1 为以x 中各元素的倒数为对角元素的对角矩阵，或者说，j 为以x 中各元素为对角元素的对角矩阵) ，则 a x + y = x( 2 9 ) = d j ，：( ，一彳) 一) ( 2 - 1 0 ) 某一部门直接后向关联系数为： d b ，= 口盯 ( 2 一ii ) z v ，= l 式中：口口为矩阵a 中f 行j 列元素；d b 表示j 部门每增加一单位的总产山，直接需 要其他部门增加投入的总和，反映了任一部门对所有部门的直接依存关系。 完全后向关联系数为： 1 0 投入产分析摹本原理 d b j = d f ， ，- l ( 2 1 2 ) 式中：d 为矩阵d 中f 行列元素。 为了便于不同部门之间进行比较，通常用各部f - 1 + 均的关联系数相除，得到完全后向关 联系数的标准形式，即为某一部门的影响力系数： 肋，2 戮片i = l 酗( 2 - 1 3 ) 这一指标反映了当某一部门增加一个单位最终产品时，对国民经济各部fj 所产生的生产 需求波及程度。影响力系数大于1 ，则表示该部门生产所生产的波及影响程度超过社会平均 水平( 即各部门所产生的波及影响的平均值) 。影响力系数越大，该经济部门对其他经济部 门的拉动作j 喟越大，其发展将有效带动其他部门的相应发展。 感应度系数( 完全前向关联系数) 根据投入产出列模型，可得丁十v = x 。 设占：j t ，( 启为以x 中各元素为对角元素的对角矩阵) ，x = x 留+ v x = y e 陋= ( ，一召) 。1 ) ( 2 1 4 ) 这里，x 列向量为实际总产出加进口调入后的总产出值，即总供给值。 则直接前向关联系数为： o f , = b f ( 2 1 5 ) = l 式中：b 为矩阵b 中i 行列元素；d c 表示f 部门每增加一单位的总产山，直接推动 社会各部门增加产出的总和。反映了一部门生产对社会各部门生产和直接感应程度。 完全前向关联系数为： d 珥= 勺( 其中e o 为矩阵e 中f 行_ ，列元素) ( 2 1 6 ) j = l 同样为便于在不同部门间进行比较，用各部门平均的完全前向关联系数相除，得剑完全 前向关联系数的标准形式即感应度系数为： d 崛2 蔷勺吉善蔷勺( 2 - 1 7 ) 在进行投入产出分析时，为方便起见通常使用的完全前向关联指标为： 东北农业人学f 学硕i 学位论义 d i e , , 2 私丢喜私 式中：d 盯为计算影响力系数所用d 矩阵的第f 行_ ，列元素。 这一指标反映了各部门均增加一单位最终产品，促使本部门产山的增量。感应度系数越 大，对经济发展起的制约作用越大。 生产诱发额和诱发系数 生产诱发额是指对于某产业的一个最终需求量( 消费、投资或山口) ，由产业波及效果 所激发的全部生产额。各项最终需求的生产诱发额之和就是经济体系的总产山。其计算公式 为： u = ( ，一彳) 。1 f ( 2 一1 9 ) 式中：为某项最终需求对生产的诱发额向量，f 为对应的最终需求向量。 生产诱发系数是生产诱发额与相应的最终需求之比，经济意义是某项单位最终需求所能 激发的某产业的总产出。诱发系数实际上是对影响力系数的进一步补充。最终需求的生产诱 发额和诱发系数可以分析各部门产出受最终需求中的消费、投资或出口的感应波及程度。 对于一个产业部门的最终需求来说，一般包括消费、固定资产形成、库存增加、出口等 项。计算生产诱发系数的公式为： d e 目= 叱肛 ( 2 2 0 ) y=l| 式中：d e 倒为第f 部门的某项最终需求生产诱发系数：圪为各部门某项最终需求； 为某项最终需求总额。 生产诱发系数表示某项最终需求增加一个单位时，将诱发出某一部门多少单何的生产。 从生产诱发系数中可以看出各项最终需求对各部门生产作用的大小，分析生产诱发系数，对 了解需求与各经济部门的关系、分析需求与供给之间的关系是十分有用的。 2 4 小结 本章介绍了投入产出模型的基本理论，投入产出表的结构，各数据含义，投入产出分 析相关基本参数及其计算方法，作为下文建立水资源投入产出模型及引入水资源投入产山系 数的基础。 1 2 水资源投入产分析基奉原理 3 水资源投入产出分析原理 3 1 水资源投入产出表 将水资源作为产业部门直接纳入到投入产出表进行核算，即可形成水资源投入产出表， 进而对水资源进行宏观分析。美国加利福尼大学的h 0 c a r t e r 等首先在2 0 世纪7 0 年代提 出利用投入产山表来研究和分析水的利用和交换问题。国内陈锡康等学者也进行了相应的研 究，i ：作。然而由于水资源的特殊性，任何一个经济部门在其生产过样中都要或多或少的消耗 水，更重要的水资源是生命之源，基于此，当前的许多水资源利川行业并没有完全市场化， 更多的是一种公益性行业，水资源部门的产出并没有完全反映水资源的价值，世界各国对农 业灌溉用水进行各种形式的补贴说明这一点。因此，用水资源构造出来的价值型投入产山表 是不科学的。将水资源作为产业部门直接纳入到价值型投入产出表存在困难。由此将水资源 纳入国民经济行业价值型投入产山表中构造山价值型一实物型混合性水资源投入产出表，将传 统的价值型投入产出表和水资源在生产过程中的物质循环描述相结合，在投入产出模型之外 构造单独的水资源利用分析模块，才能够科学合理的描述整体系统。 具体如下表所示，在表中增加各行业用水量，主要反映经济行业对水的占用情况。 1 3 东北农业大学工学硕十学位论文 表3 1 水资源投入产出简表 产出总 中间使用最终使用 声 出 行行行合计消费积累调调合 投入业业业 城农 社 厶 固流 厶 入出计 口口 12 n 居居会计定动计 行业i 中 x qz 行业2 间 使 ii i x i 行业n 用 合计 最 折旧 初 劳动报酬 n 口 社会纯收入 l i i 投 合计 入 总投入 x j 用水量 v 3 2 水资源投入产出模型 由表3 1 可以构建以下数学模型： x = ( ，一彳) 叫】， ( 3 一1 ) 式中：x ，y 分别为总投入( 总产值) 行向量和最终产品列向量，( ，一彳) 叫为列昂惕 夫逆矩阵。 引进第行业用水定额( 水占用系数，也称直接取水系数) q ，则表3 - 1 中各行业占用 水资源量表示为： w = q x = q ( ，一彳) 。1y (3-2) 式中：矿为各经济行业用水量的行向量。 公式( 3 1 ) 和公式( 3 2 ) 构成了水资源投入产出模型。该模型反映了总产出与总投入 1 4 水资源投入产 j ：分析基本原理 的平衡关系及各行业对水资源的占用情况。 3 3 水资源投入产出分析原理 水资源投入产出分析，就是从经济系统角度，分析研究国民经济各行业水使川效率与效 益，可以通过各经济行业水的投入系数与水的产出系数来反映。研究用水效率目的是为了降 低单位实物产出的水资源消耗量：研究用水效益则是为了提高单位水资源消耗的价值量。 3 3 1 用水效率分析( 取水系数分析) 经济行业用水效率可采用水的投入系数用来反映，水的投入系数也可称为取水系数，包 括直接取水系数、完全取水系数和取水乘数三类。 ( 1 ) 商接取水系数 直接取水系数可以采用万元产值或万元增加值取水量表示，其涵义为每生产一万元产值 或增加值所直接取州的水量，反映经济行业单位产品的生产对水资源的耗刚水平。 第，行业万元产值取水量为： q ；= x ，u = 1 , 2 ，刀) ( 3 3 )