中国跨区域水资源利用的多维转移分析框架构建与空间优化策略研究

《Journal of Hydrology》：Potential effects of hydraulic gradient regulation through cascade low-head dams in a large floodplain lake in China

本研究针对中国水资源利用(WRU)存在的南北空间失衡问题，创新性地提出多维水资源转移(MDWT)分析框架，整合多区域投入产出模型(MRIO)、假设提取法(HEM)、结构路径分析(SPA)和莫兰指数，将水资源划分为刚性用水(INW)、改善用水(IMW)和可持续用水(SW)三类治理要素，系统解析了31个省级行政区的水资源利用强度特征、转移链路、传输路径与空间集聚规律，为跨流域协调和水权交易政策提供了科学依据。

　　

在中国广袤的国土上，水资源分布呈现着惊人的空间失衡：水资源丰富的南方地区拥有全国80%以上的水量，而北方地区虽承载着近半人口和耕地，水资源量却不足20%。这种"南丰北缺"的格局与快速经济发展的需求形成了尖锐矛盾。随着经济增长带来的用水需求持续上升，水资源供给却受限于自然条件和成本约束，使得区域水资源管理面临严峻挑战。更值得注意的是，现有评估体系存在覆盖范围有限、未能系统考虑区域经济发展和产业关联等问题，迫切需要一个科学可靠的多维综合评价框架来解析水资源利用特征。

为了破解这一难题，澳门科技大学商学院的研究团队在《Journal of Hydrology》上发表了一项开创性研究，构建了全新的"多维水资源转移(MDWT)分析框架"，系统剖析了中国大陆31个省级行政区的水资源利用特征和跨区域转移规律。

研究团队采用了四种核心分析方法：多区域投入产出模型(MRIO)用于分析区域经济联系和依赖关系；假设提取法(HEM)评估省份间水资源转移联系；结构路径分析(SPA)解析省份间水资源传输路径；莫兰指数(Moran’s Index)评估水资源利用的空间集聚特征。数据来源包括CEADs网站的多区域投入产出数据(2012、2015、2017年)以及《中国统计年鉴》和《水资源公报》中的农业、工业、生活和生态用水数据。

研究人员首先将水资源利用划分为三类治理要素：刚性用水(INW，人类活动和牲畜消耗的水资源)、改善用水(IMW，农业和工业生产用水)和可持续用水(SW，维持生态功能所需的水资源)。基于这一分类，研究团队从四个维度展开了深入分析。

水资源利用强度特征分析

研究发现中国各省份的水资源利用强度存在显著差异。西藏(XZ)和广西(GX)由于基础设施不发达、供水管网覆盖率低、漏水率高，以及节水技术推广不足，表现出较高的刚性用水完全强度。新疆(XJ)因种植棉花、水果等耗水作物，灌溉方式粗放，加上重能源产业的需求和工业用水重复利用率低，显示出最高的改善用水完全强度。内蒙古(NMG)则因其脆弱的干旱半干旱生态系统、持续的生态退化压力以及近年来大规模的生态修复工程需求，具有最高的可持续用水完全强度。

水资源转移联系特征

通过假设提取法分析，研究发现中国北部和西北部内陆地区(如内蒙古、青海)是水资源的净流出区，这些地区主要以能源、石化、冶炼和钢铁等重工业为主。而东部和南部沿海地区由于经济规模大、省份发展先进、技术能力强，是对水资源需求最高的地区。浙江(ZJ)、广东(GD)和上海(SH)的刚性用水净流入量最高，表明这些地区的发展依赖其他区域的刚性用水输入。

水资源传输路径分析

结构路径分析揭示了水资源在省际贸易中的主要传输场景。在大多数中国省份中，刚性用水在省际贸易中呈现持续流入趋势，经济发达、人口密集的省份如广东、上海、江苏表现出显著的流入特征。新疆和黑龙江(HLJ)作为重要的农业和工业基地，在改善用水方面表现出较高的传输量，主要向江苏和广东输出改善用水。内蒙古则因其自然和区域特征，可持续用水高于其他地区，在省际贸易中表现出明显的流出态势。

水资源空间集聚特征

莫兰指数测试揭示了一个重要现象：各省份的刚性用水在整个研究期间存在显著的正空间相关性，表现出非随机的空间分布和空间集聚特征。大多数省份在2012、2015和2017年落入"高-高"(HH)和"低-低"(LL)类别，进一步证实了正空间相关性。东部城市主要位于第一象限，而中部和西部城市主要占据第三象限，表明东部地区的刚性用水水平普遍高于其他地区。

研究结论表明，中国大陆地区的水资源利用和转移体现了区域经济发展模式和分工特征，呈现出从内陆地区(相对稀缺但承担重要生产和生态功能)向沿海地区(经济发达、需求旺盛)流动的模式。这种模式既反映了资源禀赋的差异，也揭示了区域间经济发展的不平衡。

这项研究的重要意义在于为水资源管理提供了系统性的分析框架和科学依据。基于研究发现，研究人员提出了多项政策建议：建立跨流域水资源利用协同管理机制，制定省际用水标准；针对西部与东部地区的不平衡状况，制定生态脆弱地区用水动态调整机制；推动各省市产业结构调整，如广西升级高耗水产业，西藏发展节水型特色产业；根据省际水资源流动的不断变化，动态调整水资源管理政策和监管措施。

该研究不仅为理解中国区域水资源利用特征提供了多维度的分析工具，也为实现水资源空间优化配置、促进区域协调发展提供了科学支撑。MDWT分析框架的创新性应用，为未来水资源管理政策的制定和实施提供了重要参考，有助于推动中国实现水资源的可持续利用与区域经济的协调发展。