經(jīng)濟發(fā)展對工業(yè)用水量的影響研究——基于我國東中西部面板數(shù)據(jù)的實證檢驗

王 璇

(廣西師范大學經(jīng)濟管理學院，廣西桂林 541006)

一、文獻綜述

水資源被認為是21世紀最緊缺的資源。由于地球表層的淡水供給是有限的，而且很多地方已經(jīng)開發(fā)殆盡，因此控制節(jié)約水資源成為必然選擇。盡管工業(yè)用水只占目前全球水提取量的23%，但它是全世界增長最快的淡水用戶，而中國正處于高速的工業(yè)化階段，在三種需水類型(生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水)之中，工業(yè)用水更備受關(guān)注，工業(yè)用水量是指企業(yè)生產(chǎn)過程中使用的各種水量之和，隨著工業(yè)總產(chǎn)值增長速度的加快，按照工業(yè)總產(chǎn)值乘以單位產(chǎn)值耗水量的工業(yè)需水量預測模式，即使考慮單位產(chǎn)值耗水量的大幅降低，預測的工業(yè)需水量也將大幅增長。如果未來的趨勢正如預測所述，工業(yè)需水量的成倍增加將導致空間上非常集中的工業(yè)用水以及城市生活用水更加困難[1－2]。影響工業(yè)用水量的因素包括生產(chǎn)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)水技術(shù)以及管理方式等。現(xiàn)有的理論認為，隨著經(jīng)濟發(fā)展，工業(yè)用水量會持續(xù)上升，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、節(jié)水技術(shù)的引進等因素會使得工業(yè)用水量下降，提高水資源的使用效率。工業(yè)用水量的研究引起了學者和社會的重視。在中國工業(yè)化和城市化加速發(fā)展的過程中，工業(yè)用水量的拐點何時到來，是否利用政策來影響拐點都是值得關(guān)注的。

基于西蒙－庫茲涅茨經(jīng)濟收入差距庫茲涅茨曲線(KC)影響，1995年，美國經(jīng)濟學家Grossman和Krueger在一篇影響深遠的文獻中提出大多數(shù)環(huán)境污染物質(zhì)的變動趨勢與人均國民收入水平的變動趨勢間也呈現(xiàn)倒U形關(guān)系，即環(huán)境庫茲涅茨曲 線 (EKC)[3－4]。隨 后 Stem(1998)，Ekins(1997)，D.Bnjyn和 Heints(1998)，Stagl(1999)以及Dinda(2004)等驗證了環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟增長之間這一關(guān)系。針對工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長的庫茨涅茨曲線，對發(fā)達國家和地區(qū)工業(yè)用水量的研究得出經(jīng)濟合作與發(fā)展組織的24個成員國，除了水資源開發(fā)利用率很低(2%以下)的加拿大、冰島和挪威、產(chǎn)業(yè)升級較為滯后的韓國以及資料系列太短(最新的資料只到1980年)難以作出判斷的比利時、希臘和愛爾蘭總共7個國家之外，其余17個國家在20世紀90年代以前都經(jīng)歷了工業(yè)用水量(指淡水取用量，下同)達到高峰并轉(zhuǎn)而下降的過程。韓國、臺灣、香港、新加坡等新興工業(yè)化國家、地區(qū)在20世紀90年代后期也出現(xiàn)了工業(yè)用水減少的現(xiàn)象?？梢姡I(yè)用水在上升到一定階段后可能停止增長甚至轉(zhuǎn)而下降，這是一種很普遍的現(xiàn)象[5]。侯培強(2008)剖析上海市經(jīng)濟增長與用水量的演變規(guī)律，結(jié)果表明:上海市經(jīng)濟增長與用水量之間的關(guān)系不符合一般的環(huán)境庫茲涅茨曲線特征，重新建立了曲線模型，通過模型計量分析，人均總用水量、人均農(nóng)業(yè)用水量、人均生活用水量與人均GDP曲線均為“U+倒U”形，而人均工業(yè)用水量人均GDP曲線為“倒U+U”形[6]。賈紹鳳(2010)探討發(fā)達國家工業(yè)用水的經(jīng)驗表明:較高的環(huán)境保護要求是工業(yè)用水減少的宏觀社會背景，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級則是工業(yè)用水實現(xiàn)零增長的直接原因。第二產(chǎn)業(yè)所占的GDP比重和就業(yè)比重的開始降低是工業(yè)用水減少的前奏，第二產(chǎn)業(yè)比重的明顯降低——其實質(zhì)是高耗水的重化工行業(yè)規(guī)模的絕對萎縮——幾乎是工業(yè)用水停止增長的充分條件。發(fā)達國家工業(yè)用水隨經(jīng)濟發(fā)展的變化存在著一個由上升轉(zhuǎn)而下降的轉(zhuǎn)折點[7]。因此，工業(yè)用水隨收入增長的變動趨勢可以用庫茲涅茨曲線形式來表示。

目前，我國學者對于工業(yè)用水量的研究主要集中在工業(yè)用水量的影響因子等方面。賈紹鳳(2003)從北京市全部工業(yè)萬元產(chǎn)值平均用水量和企業(yè)用水定額兩個層次，分析了北京市水價上漲對工業(yè)用水定額下降的影響，并分析了用不同價格表示的工業(yè)產(chǎn)值和水價對工業(yè)用水定額、工業(yè)用水價格彈性的影響[8]。劉寶勤等(2003)在分析北京市工、農(nóng)業(yè)和生活用水等在結(jié)構(gòu)上的變化及其規(guī)律的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡明了造成這種變化的主要驅(qū)動力因子[9]。周長青等(2006)指出用水計劃對限制企業(yè)的用水有明顯的作用;提高水價也有明顯促進企業(yè)節(jié)水的效應(yīng)[10]。蘇文利[11]和佟長福[12]分別利用灰色預測和增長比率對城市用水量和工業(yè)用水量進行預測。

國內(nèi)外學者對工業(yè)用水量的研究作出了重大貢獻，然而到目前為止，在可查閱的國內(nèi)外文獻中，幾乎還沒有學者把空間和計量的因素引入模型中進行分析，而采用面板數(shù)據(jù)分析的就更少，從而忽略了空間不穩(wěn)定性有可能造成的結(jié)論失真。面板數(shù)據(jù)模型融合了計量和空間因素，較之截面和時間序列數(shù)據(jù)模型在作計量分析時具有獨特優(yōu)勢。他首先突破了總量研究同質(zhì)性界定，其次增加了截面樣本所不具有的垂直維度信息和時間序列樣本所不具有的水平橫截面信息，樣本解釋能力更強，研究結(jié)果更有說服力。本文根據(jù)國內(nèi)外學者研究的成果，運用面板數(shù)據(jù)的混合回歸來研究我國東中西部工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系，檢驗在長期上工業(yè)用水量庫茨涅茨關(guān)系是否存在，進而分析我國工業(yè)用水量與人均GDP之間的變化關(guān)系。

二、實證研究方法

(一)模型和數(shù)據(jù)的選擇

一般環(huán)境庫茨涅茨(EKC)模型形式為:

(1)式中，E為環(huán)境污染指標，Y為經(jīng)濟增長指標，通常用人均GDP表示。

根據(jù)一般的EKC模型，建立我國人均工業(yè)用水量(IWCP)與人均GDP(PGDP)的計量模型，見式(2)，并且參考侯培強[6]上海市水資源與經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律的模型。

式(2)中，工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間包括以下七種關(guān)系:(1)β1=β2=β3=0工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間沒有關(guān)系;(2)β1＞0，β2=β3=0，工業(yè)用水量隨經(jīng)濟增長的增加而線性增加;(3)β1＜0，β2= β3=0，工業(yè)用水量隨經(jīng)濟增長的增加而線性減少;(4)β1＞ 0，β2＜ 0，β3=0工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間呈倒U型關(guān)系，轉(zhuǎn)折點為PGDP=－β1/β2;(5) β1＞ 0，β2＞ 0，β3=0 ，工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間呈U型關(guān)系;(6)β1＞0，β2＞0，β3＞0，工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間呈N型關(guān)系;(7)β1＞0，β2＞0，β3＜0，工業(yè)用水量與經(jīng)濟增長之間呈U型加倒U型關(guān)系(或者稱倒N型關(guān)系)。EKC形狀不僅具有時序維度特征，也具有截面維度特征，對截面觀察值和時間序列觀測值結(jié)合起來的面板數(shù)據(jù)進行分析和比較，不僅可以增加數(shù)據(jù)自由度，還可以通過截面間信息比較，使得研究更加深入。

(二)數(shù)據(jù)來源及說明

擬使用我國31個省市自治區(qū)(臺灣、香港和澳門地區(qū)由于數(shù)據(jù)獲取原因未包括在內(nèi))的1997——2010年的面板數(shù)據(jù)作為實證數(shù)據(jù)(434個樣本點)。分別為東部沿海發(fā)達地區(qū)、中部(包括黑龍江、吉林)次發(fā)達地區(qū)、西部欠發(fā)達地區(qū)三個地區(qū)。東部發(fā)達地區(qū)包括北京、上海、山東、福建、河北、廣東、浙江、江蘇、天津、遼寧10省市。河北省在經(jīng)濟上受天津、北京的高度輻射，而且環(huán)渤海經(jīng)濟帶的構(gòu)建使得京津冀一體化程度日益明顯，由于與京津之間的高度分工聯(lián)系，我們將河北納入東部發(fā)達地區(qū)。次發(fā)達地區(qū)包括中部、東北(除遼寧外)、西北的一些較發(fā)達省份，包括湖北、湖南、江西、安徽、吉林、黑龍江、陜西、山西、四川、重慶、河南11省市;欠發(fā)達地區(qū)主要指西部地區(qū)，包括廣西、貴州、云南、海南、寧夏、青海、甘肅、新疆、西藏以及內(nèi)蒙古10省市區(qū)。所有數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》(1998——2011年)、中經(jīng)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫和中國水網(wǎng)等。通過計算可以獲得模型中要考察的變量，分別為人均工業(yè)用水量(IWCP)，單位為立方米/人，人均GDP(PGDP)，單位為元/人。

三、工業(yè)用水量與經(jīng)濟發(fā)展的實證研究與結(jié)論分析

根據(jù)模型(2)，運用混合最小二乘估計(Pooled Least Square，PLS)，考慮到序列相關(guān)和異方差相關(guān)問題，采用了截面加權(quán)(cross－section weights)、時期加權(quán)(period weights)等不同權(quán)重。通過Eviews 6.0得出實證結(jié)果，如表1。

表1 人均工業(yè)用水量影響因素面板數(shù)據(jù)回歸結(jié)果

模型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ中調(diào)整后的R2均達到75%以 上，模型擬合得較好，模型Ⅰ，Ⅲ的DW值在2左右，不存在序列相關(guān)。模型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ中各變量的參數(shù)均通過了1%的顯著性水平檢驗。

可見模型Ⅰ擬合結(jié)果為:IWCP=－565.274+0.08PGDP－2.9E－06PGDP2+3.3E－11PGDP3

模型Ⅱ擬合結(jié)果為:IWCP=－88.905+0.036PGDP－3.3E－06PGDP2+9.8E－11PGDP3

圖1 東部地區(qū)人均GDP與人均工業(yè)用水量的關(guān)系

模型Ⅲ擬合結(jié)果為:IWCP=－295.549+0.085PGDP－7E－06PGDP2+1.9E－10PGDP2

根據(jù)模型擬合的結(jié)果畫出我國東中西部人均工業(yè)用水量隨人均GDP變化的關(guān)系圖。見圖1、2和3。

圖2 中部地區(qū)人均GDP與人均工業(yè)用水量的關(guān)系

圖3 西部地區(qū)人均GDP與人均工業(yè)用水量之間的關(guān)系

根據(jù)擬合結(jié)果，從理論的角度得出東部地區(qū)人均工業(yè)用水量隨人均GDP的變化存在兩個轉(zhuǎn)折點，分別為模型Ⅰ中，東部地區(qū)人均工業(yè)用水量隨人均 GDP的變化存在兩個轉(zhuǎn)折點，分別為22 222元/人、36 364元/人;在模型Ⅱ中，中部地區(qū)人均工業(yè)用水量隨人均GDP的變化存在兩個轉(zhuǎn)折點，分別為9 343元/人、13 106元/人 ;在模型Ⅲ中，西部地區(qū)人均工業(yè)用水量隨人均GDP的變化存在兩個轉(zhuǎn)折點，分別為10 980元/人、13 582元/人。東部地區(qū)工業(yè)用水量下降所對應(yīng)的人均GDP比東西部地區(qū)所對應(yīng)的人均GDP要高，這可能是由于工業(yè)主要集中在東部地區(qū)。

研究結(jié)果表明，我國東中部地區(qū)人均工業(yè)用水量與人均GDP的模擬結(jié)果并不符合典型的倒“U”型庫茨涅茨曲線。東部地區(qū)的人均工業(yè)用水量為“倒U+U”型。中西部地區(qū)的人均工業(yè)用水量雖然比東部地區(qū)人均工業(yè)用水量要低，但是中西部地區(qū)人均工業(yè)用水量隨人均GDP的變化并不樂觀，雖然達到第一個拐點后，人均工業(yè)用水量有所下降，隨后仍然在不斷上升。

四、建議與措施

分析我國東中西部工業(yè)用水量庫茨涅茨曲線的拐點，并不是被動地等待這一拐點的到來，同時也需要認識到工業(yè)用水量的下降并非隨著收入水平的上升而自動的變化。收入水平是影響工業(yè)用水量的關(guān)鍵因素，而國家或地區(qū)的環(huán)境政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、環(huán)境投資以及社會公眾的環(huán)保意識也在很大程度上影響著工業(yè)用水量以及用水效率。環(huán)境庫茨涅茨曲線為工業(yè)用水量在收入水平達到一定程度會下降提供了理論支柱，然而我們不能麻木套用這一分析工具，還要從其他角度考慮降低工業(yè)用水量的措施。

(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級。促進從資源密集型產(chǎn)業(yè)向低耗水的知識密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，如信息產(chǎn)業(yè)、微電子、生物工程和新材料，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的改變降低用水量的需求。

(2)提高工業(yè)用水循環(huán)利用水平。引入先進的技術(shù)，可以提高工業(yè)用水的使用效率，降低單位產(chǎn)出的水消耗量，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不變的情況下，降低工業(yè)用水量。

(3)建立健全各地區(qū)的水價制度。在市場經(jīng)濟的背景下，充分發(fā)揮價格機制的作用，使得經(jīng)濟主體由于價格刺激和約束機制降低工業(yè)用水量，使得單位GDP用水量下降。

(4)增強公眾的節(jié)水意識。制度節(jié)水戰(zhàn)略，將節(jié)水思想貫穿到生活中去，構(gòu)建新型的節(jié)水型社會，提高水的利用效率。

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