基于双层优化模型的流域初始二维水权耦合配置

结合新时期我国实行的最严格水资源管理制度,基于用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线控制约束条件,将流域初始取水权与排污权作为研究对象,根据流域初始水权配置的主从递阶思想,构建流域初始二维水权耦合配置的双层优化模型,实现流域初始取水权与排污权在不同区域及其不同部门之间的合理配置。从经济角度体现流域整体的经济效益最大化,从社会角度体现流域内区域之间的协调发展,从生态角度体现流域允许最大水污染物排放总量的严格控制。最终,实现流域初始水权配置中社会、经济以及生态目标的集成化,水资源数量与质量的相统一,提高流域内不同区域不同用水部门的用水效率、水污染物排放绩效,消除流域内不同区域之间的用水矛盾、水污染物排放冲突。并基于交互式决策理论,提出基于满意度的主从递阶交互式迭代算法对流域初始水权配置模型进行求解。结合案例分析,进一步验证了模型的有效性与算法的可行性。     

群链产业合作模式下“京津冀”区域水资源优化配置研究

产业间的合作在不同区域中呈现出不同的形式,这会导致基于其建立的水资源合作联盟形式各异,进而会影响区域内合作水资源的整体收益。为优化"京津冀"区域内的水资源配置,本文基于产业合作的群链模式机理和模糊联盟博弈思想,提出了一种具有三阶段结构的"京津冀"区域水资源配置模式。在第一阶段,以满足"京津冀"区域居民生活用水需求并兼顾产业间的水资源配置公平为目标,通过构建水资源一次配置模型,进行区域内各用水主体间的一次配置;在第二阶段,针对"京津冀"区域内产业间合作的群链结构,分析产业间进行水资源模糊合作博弈可能出现的模糊联盟形式,进而构建出水资源二次配置模型以实现水资源收益(效率)最大化,二次配置模型采用"优先规则"建立各水资源合作模糊联盟的支付函数,将"京津冀"区域内所有产业用水主体在第一阶段配置中获得的水资源按一定比率配置到各联盟中;在第三阶段,考虑模糊联盟的稳定性,采用模糊shapley值法对第二阶段配置后各模糊联盟的收益分配给产业用水主体。本文运用算例对上述水资源配置模式的有效性进行了验证。算例分析结果显示:(1)"京津冀"区域内各产业间合作关系为群链模式时,各产业通过形成多种形式的水资源合作模糊联盟,获得比其单独利用水资源时更高的用水收益;(2)京津冀区域内各产业的总体用水收益也高于各产业单独利用水资源时的总用水收益。即本研究中的水资源配置模式有效。因此,该水资源配置模式可为产业合作关系为群链模式的区域,在进行产业间水资源优化配置时提供决策参考。     

双控行动下流域初始水权分配的多层递阶决策模型

以流域初始水权配置实践为导向,参考现有水权按照"流域-省区-市区-行业"层级结构进行初始配置的思路,在用水总量和用水强度控制的制度约束下,建立双控行动下流域初始水权分配的多层递阶决策模型,以模拟各个层面水权相关利益主体之间的民主协商及其上级层面行政仲裁过程,实现"流域-省区-市区-行业"层级结构的水权分配,充分兼顾分水的公平性与效率性,优化流域社会经济综合用水效益。在此基础上,提出多层递阶决策模型的迭代算法,对流域初始水权分配模型进行求解。并结合流域初始水权配置实践,验证多层递阶决策模型的可行性。研究方法的创新性体现为:一方面,构建的"流域-省区-市区-行业"层级结构的目标函数,有效保障了流域整体的国内生产总值最大化,体现了双控行动下流域分水的经济效益性。同时,有效保障了流域内各省区之间、各市区分水的协调满意度最大化,体现了用水总量控制约束下流域分水的社会公平性;另一方面,构建的"流域-省区-市区-行业"层级结构的约束条件,有效保障了各省区、各市区的配水比例与社会经济发展综合指数之间的匹配关系,提高了各省区之间、各市区之间的耦合协同发展效度,有效保障了双控行动下市区内各行业的用水目标达到预期的目标值,充分体现了流域内各省区、省区内各市区的经济社会发展需求以及市区内各行业的发展用水需求。从大凌河流域初始水权配置实践的多层递阶决策结果来看,流域社会经济综合效益的满意度达到0.993 4。其中内蒙古、辽宁、河北的水权分配比例分别为4.939%、93.731%、1.330%。与水利部试点方案进行对比分析可知,大凌河流域初始水权分配的多层递阶决策模型结果与水利部试点方案相吻合。     

水资源短缺对区域产业结构优化影响:以榆林市为例

榆林市既是我国能源矿产聚集区,同时也是生态环境脆弱地区,水资源短缺已是经济社会发展和生态建设的主要"瓶颈"。分析产业用水与经济发展现状,并采用相关分析法对水资源与产业结构相关度检验,得出第二产业与用水量相关度最大,认为产业结构优化与水资源合理配置有很大关系。最后,提出榆林未来产业结构优化应基于循环经济发展理念,优化产业内部结构,以提高水资源利用率。     

双控行动下京津冀经济发展与水资源利用脱钩评价

京津冀经济发展与水资源利用"脱钩",已成为京津冀政府管理部门和学者们高度关注的学术热点和研究领域。现有文献主要采用经典的脱钩判别框架,偏重于京津冀地区用水总量、工业用水的短时序脱钩态势评价与驱动效应研究。鲜有学者在脱钩评价模式中凸显双控行动的导向性作用,统筹考虑不同规划期京津冀地区经济发展与行业用水的脱钩关系,揭示京津冀地区经济发展与行业用水脱钩的内在机理。为此,基于驱动力-压力-响应分析视角,构建双控行动下京津冀经济发展与水资源利用脱钩评价模式。采用Tapio弹性系数法,动态对比评价不同规划期京津冀地区及其行业经济发展与水资源利用的脱钩态势。采用完全分解模型,通过京津冀地区不同行业用水脱钩的驱动因素分解,深度解析京津冀地区经济发展与行业用水脱钩的内在机理。研究表明:(1)河北双控行动成效显著,北京次之,天津较弱。京津冀整体经济发展与水资源利用自"十五"时期开始呈现稳定的"强脱钩"态势。但京津地区仍处于"弱脱钩"态势,而河北呈现"强脱钩"态势。其中,京冀地区工农业经济发展与水资源利用呈现较稳定的"强脱钩"态势。河北对京津冀整体用水、北京服务业对北京用水、津冀地区工农业对津冀地区用水的"强脱钩"影响显著。(2)京津冀地区行业用水的技术进步效应显著,成为推动京津冀地区用水脱钩的关键驱动因素,而结构调整效应仍未发挥显著作用。仅至"十三五"前半段,京津冀地区农业用水的结构调整效应显著,成为实现京津冀地区农业经济发展与其用水脱钩的关键驱动因素之一。但京津冀地区服务业仍未达到用水顶峰和用水增量"拐点",亟须通过提升水利科技创新能力,提高服务业用水强度,加速服务业结构转型升级,发挥结构调整效应对服务业用水脱钩的驱动作用。     

基于模糊联盟合作博弈的流域水资源优化配置研究

水资源短缺是我国面临的十分重要的资源问题,随着人口的不断增长,对水资源的需求也逐渐增加。水资源短缺已成为经济发展和社会和谐的一个主要瓶颈,如何将一个流域有限的水资源合理地分配给流域内不同的行政区域、区域内不同的产业是水资源规划与管理领域学术研究的核心内容。流域是一个自然形成的空间范围,往往涉及多个不同的行政区域,流域水资源分配牵涉到流域内不同利益主体,公平有效地进行流域水资源配置以达到水资源的可持续利用已经成为流域经济发展和社会稳定的重要因素。本文采用流域水资源分配的二次配置模型,在流域水资源初次分配当中考虑公平,建立基于用水主体需求的水资源分配优化模型,使得各主体需水量和分配水量的离差平方和最小,并得到初始水资源分配结果;在流域水资源二次分配当中考虑效率,建立流域水资源二次分配的模糊联盟合作博弈模型以最大化流域整体收益,并将由合作带来的流域整体收益的增加部分采用模糊夏普利值的方法分配给参与模糊联盟的各个用水主体,同时流域水资源得到有效再分配。最后,将上述流域水资源二次分配模型运用到一个算例当中,验证了模型本身的有效性和适应性。模糊联盟合作博弈模型对于促进流域水资源规划与管理具有借鉴意义。     

环境约束下中国省际水资源两阶段效率及影响因素研究

本文把水资源利用系统分为水资源利用阶段和污染物处理阶段,在环境规制下采用考虑非期望产出的两阶段SBM模型,对2001—2014年中国31个省级行政区的水资源利用整体效率和各阶段效率进行测度,并利用空间自相关分析方法对中国各地区水资源利用整体效率的时空特征进行分析,然后运用考虑空间效应因素的空间滞后计量模型和空间误差计量模型从人均水资源量、工业用水量、生活用水量、人均GDP、对外开放程度、产业结构、技术进步等方面对各地区水资源利用整体效率的影响因素进行分析。结果表明:(1)整体上看水资源利用第一阶段效率明显高于第二阶段效率,而整体效率接近于第二阶段效率,第二阶段效率决定了水资源利用整体有效性。(2)通过各阶段投入产出冗余来看,水资源污染物产出过多和处理不足是导致第二阶段效率不高的原因。(3)水资源利用整体效率的空间自相关强度显著大于0,在空间上呈现集聚分布特征,东部沿海地区为H-H集聚类型,中部和西部为L-L集聚类型。(4)各地区水资源利用整体效率存在空间溢出效应,一个地区的整体效率不仅受本地区因素影响,还受临近地区整体效率的影响。(5)在考虑和不考虑空间效应的计量估计结果中,工业用水量对整体效率产生显著的负向影响,而人均GDP、对外开放程度对整体效率产生显著的正向影响。根据实证结果,得出以下结论:一是加强水资源污染物排放管理,增强污水处理能力;二是实现高效工业用水,减少工业用水量;三是发挥各地区水资源禀赋优势,加强区域合作,优化水资源区域配置,促进经济-环境协调可持续发展。     

基于AHP-LP法的南水北调中线水资源优化配置——以河北省受水区为例

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源,水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段.为促进区域水资源供需状况相对平衡,按可持续发展的要求,根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况,以有限水资源综合效益最大为目标,考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束,采用层次分析法与线性规划法相结合的方法,建立了水资源优化配置模型,并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨.最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究,并对求解结果进行了分析、评价及展望.结果表明,南水北调工程实施后,能够解决河北省受水区严重缺水的状况.     

全行业口径下中国区域间贸易隐含虚拟水的转移测算

区域间贸易隐含虚拟水转移对于地区水资源科学利用和水资源管理政策制定具有重要的现实意义。本文利用水资源扩展型MRIO模型和中国区域间投入产出表,基于全行业口径对中国区域间贸易隐含虚拟水转移进行了测算,重点从区域间贸易隐含虚拟水转移的整体现状、主要流向、产业分解及对地区水资源影响等四个方面进行了分析。本文研究发现:1动态来看,东北区域、中部区域和南部沿海区域虚拟水净流出情况发生逆转,西北区域和西南区域始终为虚拟水净流出地区;2中国各地区间贸易隐含虚拟水转移量显著增加,东北地区和西北地区对外转移虚拟水增长幅度较大,中部地区与其它地区间的虚拟水转移量明显多于其它区域间的虚拟水转移量;总体来说,中国各地区的贸易隐含虚拟水转移存在由北向南、由西向东的两条转移路径;3各地区主要的贸易隐含虚拟水流出行业具有明显的行业共性,各地区主要的贸易隐含虚拟水流出行业存在区域差异,中部地区为主要的建筑业虚拟水输入地区,京津地区为主要的服务业虚拟水输出地区;4南部地区虚拟水流出占本地水资源的比重低于北部地区,东部地区虚拟水流入占本地完全消耗水资源的比重高于西部地区。本文的政策启示在于,中国应该重视贸易隐含虚拟水对节约地区水资源的重要作用,建立科学的各地区节水型产业结构,改进目前并不合理的区域间贸易结构。     

基于AHP LP法的南水北调中线水资源优化配置

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源，水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段。为促进区域水资源供需状况相对平衡，按可持续发展的要求，根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况，以有限水资源综合效益最大为目标，考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束，采用层次分析法与线性规划法相结合的方法，建立了水资源优化配置模型，并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨。最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究，并对求解结果进行了分析、评价及展望。结果表明，南水北调工程实施后，能够解决河北省受水区严重缺水的状况。     

西部地区产业结构优化路径分析

产业发展是区域经济发展的核心内容之一,产业结构更是直接关系到地区生产力水平、经济发展速度和质量、人民生活水平以及资源环境消耗.目前,国内外已有关于西部地区产业发展研究的文献,绝大部分都是大方向性的定性研究,定量研究还很少.在这种背景下,本文在文献回顾的基础上,首先通过测算区位熵、影响力系数及感应度系数,系统分析2000年以来西部地区产业结构动态演进过程及其存在的问题;然后,综合考虑经济增长及充分就业目标、能耗及污染物排放约束,建立产业结构优化模型,测算西部地区产业结构优化结果;最后,根据相关研究结果提出政策和建议.研究结果显示:(1)2000年实施西部大开发以来,西部地区产业发展水平明显提高,形成了以能源化工、矿产资源开发及加工、特色农产品加工为主的产业体系;但产业结构调整并没有取得实质性进展,产业结构仍然偏重,具有明显的资源依赖性.(2)西部地区产业结构优化路径可以划分为经济发展路径及绿色发展路径.绿色发展路径的测算结果显示,西部地区产业结构优化要积极发展装备制造业和轻纺工业,并优化提升现有的能源化工、矿产开发及加工业及农产品加工业,以达到《西部大开发“十二五”规划》及国家下达的节能减排指标.(3)在未来的发展中,西部地区要优化提升现有主导产业,建立低碳发展机制;积极进行技术创新,提高产品附加值,构建绿色西部;积极完善资源开发补偿机制,构建资源节约型西部;加强污染防治,提高资源利用效率,建立循环经济制度.     

基于用水总量控制的水资源承载能力分析研究——以赣江袁河流域为例

通过界定水资源承载能力的概念和内涵，提出基于总量控制条件下人口 经济 水资源三者系统协调耦合的水资源承载能力分析计算方法，分别采用产业结构调整和水资源优化配置模型等措施，以赣江袁河流域水资源承载能力分析计算进行例证。研究结果表明：在用水总量控制、保障社会发展水平和人均GDP水平条件下，（1）优化后行业用水定额下降，流域需水总量减少，水资源利用效率提高，目标年2015年和2030年流域需水量调整后较调整前分别减少036亿m3、090亿m3，较调整前下降了23%和53%；（2）对于不同目标年，优化后用水区域可承载GDP和承载人口有所增加，2015年和2030年全流域可承载GDP分别增加2649亿元和15191亿元，全流域可承载人口分别增加773万人和1874万人     

环境规制、FDI集聚与长江经济带用水效率的空间溢出效应研究

推动长江经济带绿色高质量发展,应严格控制水资源耗费总量及强度,提升用水效率与降低水污染排放,并加强跨域水资源优化配置与水污染协同治理。本文以长江经济带11省市为研究对象,以GDP与废水排放量分别作为合意产出与非合意产出,采用SE-SBM模型对2005—2017年长江经济带的省际用水效率进行测度,重点考察用水效率、环境规制、FDI集聚、二者交叉项的空间相关性,并采用空间与时间双固定的SDM模型,检验省际用水效率及环境规制、FDI集聚等驱动因素的空间溢出效应。用水效率结果显示,经济带用水效率整体上呈现先下降后上升U型趋势,但中西部一些省份用水效率一直处于下降趋势;省际用水效率呈现东西中部各省市阶梯下降,且整体上呈现先趋同后不断扩大的趋势,仅中部省份用水效率呈现趋同趋势。空间溢出检验显示,用水效率与环境规制、用水效率与FDI集聚在大多数年份呈现显著空间相关性;环境规制、环境规制与FDI集聚的交叉项、工业化存在显著的负向效应,城镇化、技术创新、地区发展水平存在显著正效应;环境规制、环境规制与FDI集聚的交叉项、城镇化、工业化、外贸依存度正向溢出显著,技术创新负向溢出效应显著。应严格控制水资源消耗与水污染排放,制定科学合理且标准统一的环境规制,推动新型城镇化建设与产业转型升级,引导FDI合理集聚与技术溢出,严格限制各省区逐底竞争与以邻为壑,规范长江经济带产业梯度转移。     

产业结构调整背景下的中国环境不平等

随着环境问题的日益严重和产业结构调整带来的环境污染产业转移,中国各地区之间的环境不平等日益加剧,环境不平等应加以重视。本文利用中国1991-2010年的省际面板数据,测算了中国省际间环境污染的不平等。进一步,通过回归不平等分解和分析测算相关经济因素对中国环境污染地区间不平等的重要性,测度产业结构高级化对地区间环境不平等的贡献度。实证结果表明:中国环境污染存在很大的地区间不平等,并且,近几年区域间不平等在加剧,中西部环境污染强度有恶化趋势;经济发展水平、产业结构是影响环境不平等的最为重要的因素,两者对省际间环境不平等的贡献约占60%;产业结构升级不仅具有减污减排、提高环境质量的直接效应,还会具有促进产业技术升级从而减少污染废弃物排放的间接效应。推动产业结构优化调整和升级过程中,应积极关注产业结构升级的不一致和"污染转移",带来的环境不平等,保障各地区人民的环境权利。     

区域主体功能实现与自然资源利用的定量关系研究

主体功能区划通过主体功能划分的方式将开发和保护结合,自然资源开发利用复杂化过程中资源利用与目标实现之间亟需实现基本的定量核算关系。本文从自然资源可持续利用角度,试图探讨建立初步的主体功能核算关系,通过核算框架进行生产、生活、生态主体功能概算与比较。以京津冀主体功能区与水资源为例,对所设立的核算关系进行了验证与应用,并构造绝对与相对量指标量化京津冀主体功能量、功能水资源投入量与效率,进行了异空间尺度与异质性功能的比较,为以主体功能实现最大化为目标的资源优化配置提供量化工具。结果显示:①利用生态服务价值测算的当量因子法与水足迹测算的投入产出法,刻画了水资源对于地区主体功能的支撑作用。②利用功能总量与单位功能水资源投入量指标完成了异质性功能在异质性空间上规模、结构、相应水资源效率的比较。基于算例结果得到以下结论:①本文构建的自然资源-主体功能核算关系框架能够有效衔接主体功能规划,定量核算能有效反映与评价资源对区域功能目标、经济开发活动的支撑作用。②区域资源配置存在相对功能实现的效率差异,可根据资源投入与功能产出之间的关系引导实现功能最大化目标的资源配置。合理、有效的量化手段能够推进主体功能制度的落实,也有助于当前中国空间规划体系编制与落实的实际指导效果。     

基于IPAT等式的甘肃省用水影响因素分析

将经典的IPAT等式扩展为包含人口、富裕程度、用水强度和产业结构4种影响因素的用水分析等式;并利用结构分解模型,将4种影响因素对总用水量变化的贡献分解开,得到不同因素对用水变化的影响.利用模型对1999-2008年甘肃省用水状况进行了实证分析,结果表明:富裕程度对用水量的增加效应最大,最高为2003-2004年(21.07×108m3);而人口变化对用水量的增加效应相对较小,均小于1×108m3;尽管用水效率的提高和产业结构的变化都减少用水量,但产业结构变化对用水量变化的贡献比用水效率的贡献小;此外,单纯地提高用水效率或调整产业结构,并不能保证在环境约束下实现社会经济的发展.因此,随着人口和经济规模的不断扩大,为了满足人民群众不断增长的需求,不仅要从提高用水效率、调整产业结构出发,实现水资源的高效优化配置;更重要的是调整发展思路,摆正人和自然的位置,才能真正实现人和自然的和谐发展.     

基于系统动力学—投入产出分析整合方法的江苏省产业用水综合效用分析

产业用水结构的欠合理一定程度上制约着社会的发展,如何科学评价产业用水情况,取得在经济效益、水资源和环境资源约束下的协调发展已成为目前区域社会经济发展面临与亟待解答的科学问题。以江苏省为例,提出了系统动力学—投入产出分析整合方法,在构建反映产业结构、用水结构和排污结构的互动反馈的水资源综合利用系统动力学模型基础上,通过敏感性分析确定对系统影响较大的关键变量,运用投入产出分析技术,对江苏省各部门用水特性、排污特性和经济效益特性进行计算测度,由此构建了3种产业发展模拟方案。依据系统动力学模型输出结果,对2025年3种方案下的重点产业部门用水综合效用情况进行对比分析,进而优选出"节水治污型"方案,并最后提出保障方案实施的对策建议,为江苏省产业和用水结构调整提供决策依据。     

长江经济带基础设施建设对三次产业协调度的影响研究

协调发展新理念要求三次产业间要协调发展,长江经济带的高质量发展离不开三次产业协调发展。在测算长江经济带九省两市三次产业协调程度的基础上,采用静态面板、面板门槛和空间面板模型,估计交通、能源和信息三类基础设施建设对长江经济带三次产业协调度的影响。结果发现整体上,这三类基础设施建设都显著提高长江经济带三次产业协调度,且长江上游地区交通基础设施的提高作用最大,中下游地区信息和能源基础设施的提高作用更大。信息和能源基础设施对长江经济带三次产业协调度的提高作用有门槛效应,从低区间跨越到中高区间后,该提高作用在递增。长江经济带各省市三次产业协调度还存在空间自相关效应,在此条件下,三类基础设施建设依然促进三次产业协调度提高,信息基础设施对于三次产业协调发展的促进作用最大。长江经济带应持续加大基础设施建设的整体投资力度,并针对性补齐不同地区的基础设施建设短板,发挥地区间三次产业协调度的空间外溢效应。     

京津冀地区产业结构演进及城市化进程对空气质量影响的实证研究

城市化与空气污染问题之间具有对立统一的辩证关系,而产业结构是化解两者之间矛盾和实现两者协调发展的关键。京津冀区域作为中国三大城市群之一,正处在城市化和工业化加速发展的重要阶段。因此,科学考察京津冀地区城市化、产业结构及空气质量的时空分布特征具有必要性和现实意义。本文基于京津冀地区1995—2015年统计数据,构建京津冀地区产业结构水平、城市化发展水平和空气污染综合指数评价指标体系,在分析京津冀地区产业结构、城市化进程和空气污染现状的基础上,通过建立VAR模型,运用脉冲响应与方差分析的方法分析各指数间的动态关系。研究结果证明:(1)京津冀地区产业结构水平和城市化发展水平在稳步提升的同时,体现出明显的区域差异。(2)京津冀地区产业结构水平、城市化发展水平和空气污染综合指数之间存在着长期稳定均衡关系。(3)天津市城市化水平对空气污染的影响要大于北京市、河北省。(4)产业结构水平是影响北京市与河北省空气污染的主要因素。文章最后根据结论与相关分析提出具有针对性的对策建议。     

社会产品价格对水价的敏感性——基于虚拟水贸易框架的分析

虚拟水贸易是缺水地区从社会经济系统层面解决水资源短缺问题的一种策略选择,但由于长期的低水价,致使很多国家和地区的现实经济模式与虚拟水贸易战略的预期相悖.文章基于水资源投入产出分析方法,构建虚拟水贸易理论框架下的水价敏感性模型,分析水价上涨对各产业产品价格带来的影响.模型结果显示,区域水价提升对各产业产品价格的影响不仅在于该产业直接用水成本的上升,同时也不得不承受其他产业成本上升带来的间接影响,并且这两种影响作用是累加的.宁夏数据的实证得出,水价上涨对农业产品价格的影响最为强烈,批发和零售贸易餐饮业次之,对服务业产品价格的影响最弱.因此,可通过制定合理的水价调整策略,激励水资源极度缺乏的地区实施虚拟水贸易战略,避免过分强调传统的重农发展模式,促进产业结构向先进制造业和服务业转变,实现有限水资源更为合理的利用模式,达到经济发展与水生态的和谐局面.