区域间虚拟水贸易社会网络分析与区域用水优化模拟调控研究

It is the key issue that the virtual water flow of inter-province and the virtual water consumption of provinces are optimized, the water use efficiency is improved, the mismatch of spatial distribution of water resources is eased, and the social economic development is adaptive to the strictest water management institution in China. The proposal focuses on the social network analysis of virtual water flow of inter-provinces and the virtual water consumption of provinces. Firstly, the input-output extended tables with water use are compiled, the virtual water calculation model of inter-provinces is built, and the social network analysis is developed. Secondly, the optimization model of water use considering the inflow and outflow, the export and import, and local consumption of virtual water is built. Finally, the integrate model and method of the input-output extended tables, the calculation of virtual water, social network analysis and the optimization of water use are formed. It is the theoretical and methodological support that the strictest water resources management institution is implemented, the industrial strategies is programmed, and the distribution cases of water resources and trade policies are established.

优化调控区域间虚拟水贸易流向和区域虚拟水消费、提高用水效率与效益、改善水资源空间分配不均，保障经济社会发展与最严格水资源管理制度相适应，成为当前在实施最严格水资源管理制度背景下中国区域经济社会发展所普遍面临与亟待解答的关键科学问题。本研究以中国区域间虚拟水贸易与区域用水调控为研究对象，编制考虑用水的区域间投入产出扩展表，建立区域间虚拟水贸易量计算模型，并运用投入产出和社会网络分析构建区域间虚拟水贸易网络模型；考虑虚拟水流入和流出、进口和出口、本地虚拟水消费，构建多区域用水优化模型；集成上述区域间虚拟水社会网络分析模型与区域用水优化模型，构建集区域间投入产出扩展表编制、虚拟水量计算、虚拟水网络分析与区域用水模拟优化调控于一体的理论、方法和应用模式体系，为中国区域落实最严格水资源管理制度、规划产业发展战略、制定水资源配置方案和进出口贸易政策提供理论和方法支撑。

水资源是国民经济的重要基础资源和不可或缺的生产要素，它嵌入到的商品生产和消费的各个环节。商品的生产和消费驱动水资源需求增加和水环境变差，如何控制国家和区域用水量的增加和水环境恶化？从区域层面，我们不仅需要摸清楚区域的生产和消费对水资源需求增加和水环境恶化的影响，而且需要从区域间挖掘驱动水资源增加和水环境恶化的区域之间商品流动所蕴含的水资源和水环境。虚拟水与虚拟水贸易理论为中国解决水资源短缺问题提供了一条新思路。. 本项目编制了考虑用水的区域间投入产出扩展表，计算了区域间虚拟水贸易量，并运用社会网络分析模型揭示了区域间虚拟水贸易网络特征和虚拟水转移规律。构建了中国粮食省际间贸易的空间均衡模型，建立了以2015年为基准的基准方案、化肥投入变化情景方案、人均收入变化情景方案、流通费用下降情景方案，揭示了满足社会剩余最大的省际粮食贸易规律。分别以运输成本和机会成本最小为目标函数对区域间粮食虚拟水贸易格局进行优化。研究发现虚拟水贸易网络是联系相对紧密的小世界网络，点入度和点出度的累计分布均符合幂律分布，工业和农业虚拟水在虚拟水贸易网络中占核心地位，具有资源优势或者经济优势的省区市在虚拟水贸易网络占据主导地位。进一步发现通过“北粮南运”和“南工业品北运”虚拟水贸易实现了区域间水资源在行业间的再分配。针对粮食区域间贸易存在的利益失衡问题从供给、需求与流通三方面的情景模拟，实现了追求粮食供求平衡基础上的净社会收益更大的社会均衡和区域之间利益共享、分工协作的区域之间均衡。粮食虚拟水贸易中，北方向南方输出约680.12亿立方米的虚拟水，这在很大程度上与南水北调形成了互补，通过实体水与虚拟水结合的方式实现了区域水资源的配置，说明粮食贸易不仅受水的影响，而且受土地等其他资源禀赋的影响。研究结果为区域落实最严格水资源管理制度、规划产业发展战略和制定水资源配置方案提供理论和方法支撑。