极度缺水地区水资源“农转非”的弹性机制与适应性策略研究

Transferring water resources out of agricultural sector threatens food, social and ecological security, and plays a key role in regional sustainable development for water scarcity regions. Examining water resilience mechanism and adaptive water resources management consequently is a hot issue of water security and sustainable water utilization. In this study, we first identify important stakeholders of transferring water resource out of agricultural sector, estimate water use efficiency, and build a multi-agent system model to illustrate the interactive mechanism among multiple stakeholders and the dynamics of water resource configuration. We then explore the methods for compiling the input-output table with water resource factor embedded at the watershed scale, improve the production and consumption functions in the Computable General Equilibrium (CGE) model, and construct water resource-socioeconomic system model. Third, we explore parameter passing and interactive mechanisms between the multi-agent system model for water resources and the water resource-socioeconomic system model, and construct a systematic ecological-social-economic model for water demanding management and water resource decision support system with coupling micro and macro effects. Next, we take Miyun Reservoir Watershed as the case study area to clarify the historical patterns and comprehensive effects of transferring water resources out of agricultural sector in this region, and measure water demand changes of agents due to regulation strategies and their resilience thresholds. Finally, we propose water resources adaptive management options through optimizing adaptation behaviors of related agents and evolution trajectories of water resources system under the different scenarios. This study will shed light on adaptive water management for watershed and regional sustainable development.

水资源“农转非”直接威胁粮食安全、社会安全与生态安全，已成为掣肘水资源稀缺地区可持续发展的关键，其弹性机制与适应性策略研究是水资源安全和可持续利用的核心命题。首先,研究遴选水资源“农转非”相关利益主体，测算其水资源利用效率，刻画各主体之间及其与水资源配置变化的交互机制，构建水资源多智能主体系统模型。其次，探究编制流域尺度嵌入水资源要素的投入产出表，改进可计算一般均衡分析模型生产函数，构建水-经济社会系统模型。最后，研究进一步解析水资源多智能主体系统模型与水-经济社会系统模型间的参数传导与交互机制，构建微观与宏观效应耦合的“生态-经济-社会”系统需水管理模型。本研究以密云水库流域为案例区，厘清其水资源“农转非”历史规律与综合效应，测度调控措施导致的相关主体需水变化与弹性阈值，优选未来情景下相关主体的适应行为及系统演化路径，提炼案例区水资源“农转非”的适应性策略，为区域可持续发展提供科学依据。

水资源的时空分布不均造成了农业和城市非农部门之间用水竞争加剧，在一定程度上制约了流域可持续发展。“稻改旱”政策是密云水库流域“农转非”的主要途径，通过上游农业部门节水保障下游城市的非农用水需求，探究政策实施后相关用水主体行为机制变化的生态与经济效应对政策可持续性研究具有重要意义。本研究开展了流域上游近400户的调研访谈，编制了下游嵌入水资源要素的投入产出表，制备了流域土地利用空间数据，集成了一整套密云水库流域生态-水文-经济数据库。首先，研究遴选了水资源“农转非”相关主体，测算了水资源利用效率，刻画了各主体之间的交互机制，基于要素替代、农户行为和外部性等理论，构建“政策引入-政策的环境及经济影响-政策可持续性评价及改进”分析框架，探究了“稻改旱”政策的资源环境效应及其对农户收入影响，构建了水资源多智能主体系统模型。其次，探究编制了流域尺度嵌入水资源要素的投入产出表，改进可计算一般均衡分析模型生产函数，构建流域上下游的水-经济社会系统模型。最后，研究进一步解析水资源多智能主体系统模型与水-经济社会系统模型间的参数传导与交互机制，构建微观与宏观效应耦合的“生态-经济-社会”系统需水管理模型。 “稻改旱”政策下农户作物结构改变，农业劳动力投入减少，氮元素的地表径流流失率降低。基于调研数据的计量模型评估发现，农业种植行为调整对农户有增收效应，对农业收入有负向影响，对农户家庭工资性收入和财产性收入发挥了正效应，并且存在异质效应，政策对中等收入农户家庭组影响更大。下游城市系统用水研究表面表明，2002-2012年北京市528个社会经济产业部门用水效率提升导致其直接用水系数和完全用水系数呈下降趋势，然而，在产业部门规模扩张驱动下完全用水量呈上升趋势。产品最终需求增长的消耗拉动规模扩张效应是产业用水增长的主要因素，经济系统效率效应对产业用水变化的贡献相对较小。产业技术进步是降低产业用水的最主要因素，产业转型发展通过结构效应发挥了其对用水量减少抑制作用。研究从经济效率、环境效应和社会效益三个维度评价了政策的可持续性，政策的可持续性较为乐观，政策成本有效性较高，并且，政策增收效应表明政策的经济可持续性也较好。重视政策节水效果，促进劳动力非农就业途径拓宽、增加农户主体收入多元化，建立动态补偿调整机制，优化政策管理调控，是改善政策成效、促进经济发展以及推动“稻改旱”政策可持续推进有效举措。