基于LMDI的區(qū)域因素與水資源消耗強(qiáng)度變化關(guān)系的研究

葉 凱,章恒全,張陳俊

(河海大學(xué) 商學(xué)院,江蘇 南京 211100)

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基于LMDI的區(qū)域因素與水資源消耗強(qiáng)度變化關(guān)系的研究

葉 凱,章恒全,張陳俊

(河海大學(xué) 商學(xué)院,江蘇 南京 211100)

摘要：基于改進(jìn)的LMDI模型,考慮區(qū)域因素對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的影響,對(duì)我國(guó)“十一五”期間水資源消耗強(qiáng)度的變化進(jìn)行了分解分析。結(jié)果表明:技術(shù)進(jìn)步是水資源消耗強(qiáng)度下降的主要影響因素,而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和區(qū)域經(jīng)濟(jì)相對(duì)規(guī)模變化未能促進(jìn)水資源消耗強(qiáng)度的下降;東、中、西部地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度的變化存在差異,東部地區(qū)對(duì)全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度下降貢獻(xiàn)最大;含區(qū)域因素模型與未含區(qū)域因素模型相比,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)分別相差0.96和2.33 m3/萬(wàn)元。因此,各地區(qū)要進(jìn)一步關(guān)注技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和地區(qū)之間相互支持。

關(guān)鍵詞：水資源消耗;區(qū)域因素;分解效應(yīng); LMDI模型

自黨的十八大以來(lái),以習(xí)近平同志為總書記的黨中央高度重視水資源問(wèn)題,明確提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的水治理新思路。最近,《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》明確提出了“實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度,以水定產(chǎn)，以水定城,建設(shè)節(jié)水型社會(huì)”。用水效率是節(jié)水型社會(huì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的重要組成部分,因此對(duì)其開展研究,對(duì)建設(shè)節(jié)水型社會(huì)具有重要的意義。許多學(xué)者在這方面進(jìn)行了相關(guān)研究，例如：賈紹鳳等[1]利用庫(kù)茲涅茨曲線研究了工業(yè)用水與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系,認(rèn)為工業(yè)用水下降的直接原因是部門用水效率的提高和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整；陳素景等[2]認(rèn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)引起水資源利用效率的提高,并且發(fā)現(xiàn)用水效率呈現(xiàn)冪指數(shù)衰減,同時(shí),各地區(qū)的用水效率存在較大的差異；李世祥等[3]通過(guò)實(shí)證研究發(fā)現(xiàn),我國(guó)中西部地區(qū)水資源利用效率收斂趨勢(shì)明顯,而東部地區(qū)不存在收斂趨勢(shì),東部地區(qū)的用水效率明顯高于中西部地區(qū)的,區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異是引起區(qū)域用水效率差異的主要原因。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化影響因素的相關(guān)研究甚少,而指數(shù)分解法(IDA)是這類研究最常用的方法,該方法主要被應(yīng)用于能源消耗[4-6]和污染物排放[7-9]的影響因素分析。以能源消耗強(qiáng)度變化的影響因素分解分析為例,將能源消耗強(qiáng)度變化分解為結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強(qiáng)度效應(yīng),分別反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度對(duì)能源消耗強(qiáng)度變化的影響;以此為鑒,不妨將水資源消耗強(qiáng)度變化分解為結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強(qiáng)度效應(yīng),分別反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度對(duì)水資源消耗強(qiáng)度的影響?，F(xiàn)有的分解分析都沒有考慮區(qū)域因素的影響,現(xiàn)今欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展占全國(guó)經(jīng)濟(jì)的比重在不斷上升,但是其自身用水效率較低,使得水資源消耗強(qiáng)度下降存在很大的不確定性。

水資源是重要的自然資源,尤其對(duì)缺水國(guó)家和地區(qū)而言,水資源正在取代石油成為能源短缺的主要因素。然而對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的影響因素分解分析鮮有學(xué)者關(guān)注。本文采用改進(jìn)的LMDI方法,考慮區(qū)域因素對(duì)我國(guó)水資源消耗強(qiáng)度變化的影響,首先構(gòu)建含區(qū)域因素的分解模型,再利用“十一五”期間的數(shù)據(jù),利用含區(qū)域因素模型和未含區(qū)域因素模型分別分解分析水資源消耗強(qiáng)度變化的影響因素,并比較分解結(jié)果,最后得到結(jié)論并提出了相應(yīng)的政策建議。

1模型構(gòu)建

指數(shù)分解分析主要被應(yīng)用于能源需求變化和污染排放變化的影響因素分析,也被應(yīng)用于水資源領(lǐng)域,該方法得到了不斷的發(fā)展與完善。Ang B W[10]將指數(shù)分解法劃分為拉式指數(shù)分解法(Methods linked to Laspeyres index)與迪式指數(shù)分解法(Methods linked to Divisia index),并且各自包括若干種分解方法。但是在實(shí)際研究中,到底采用哪種方法更加適合,不同的學(xué)者有著不同的觀點(diǎn)。Ang B W， et al.[10-12]認(rèn)為對(duì)數(shù)均值迪式指數(shù)分解法(Logarithmic Mean Divisia Index,即LMDI)是最優(yōu)的方法。該方法包括加法模型與乘法模型,其乘法分解結(jié)果具有加法特性,乘法分解結(jié)果與加法分解結(jié)果可以相互轉(zhuǎn)化,不存在殘差項(xiàng)?？紤]到分解結(jié)果解釋的難易程度,本文選擇改進(jìn)的LMDI加法模型,即完全分解的LMDI加法模型。

改進(jìn)的LMDI加法模型如下:

(1)

式(1)中：I為總用水強(qiáng)度;Q為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值;Qij為第i個(gè)地區(qū)第j次產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值;Wij為第i個(gè)地區(qū)第j次產(chǎn)業(yè)的用水量;Si為第i個(gè)地區(qū)產(chǎn)值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重;Sij為第i個(gè)地區(qū)第j次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占第i個(gè)地區(qū)總產(chǎn)值的比重;Iij為第i個(gè)地區(qū)第j次產(chǎn)業(yè)的用水強(qiáng)度。

限于篇幅,此處省去詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程,假定時(shí)間從時(shí)刻T-1變化到時(shí)刻T,根據(jù)對(duì)數(shù)均值權(quán)數(shù)函數(shù)等推導(dǎo)出的結(jié)果如下:

(2)

(3)

(4)

(5)

上述公式中:wij為權(quán)數(shù),并且wij=Si·Sij·Iij； △Itot表示總用水強(qiáng)度的變化;△Ireg表示區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)模相對(duì)變化引起水資源消耗強(qiáng)度的變化,反映了各地區(qū)經(jīng)濟(jì)規(guī)模在全國(guó)的地位變化對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)程度;△Istr表示區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整引起水資源消耗強(qiáng)度的變化,反映了區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)程度;△Iint表示區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度變化引起水資源消耗強(qiáng)度的變化,反映了技術(shù)進(jìn)步對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)程度。

如果不考慮區(qū)域因素,則LMDI加法模型為:

(6)

式(6)中：I為總用水強(qiáng)度;Sj為第j次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重;Ij為第j次產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度。

推導(dǎo)出的結(jié)果如下:

(7)

其中:

(8)

(9)

上式中△Istr和△Iint的含義與考慮區(qū)域因素的LMDI模型相同,分別反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)程度。

2實(shí)證分析

2.1數(shù)據(jù)說(shuō)明

本文所用數(shù)據(jù)根據(jù)歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)水資源公報(bào)》整理計(jì)算而得。其中,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值指標(biāo)按照三次產(chǎn)業(yè)進(jìn)行劃分；年鑒公報(bào)中沒有將用水量指標(biāo)按照三次產(chǎn)業(yè)進(jìn)行劃分,而是劃分為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水(2003年開始統(tǒng)計(jì)生態(tài)用水),為了便于研究,統(tǒng)一口徑后將用水量指標(biāo)按照三次產(chǎn)業(yè)口徑進(jìn)行整合,農(nóng)業(yè)用水為第一產(chǎn)業(yè)用水,工業(yè)用水為第二產(chǎn)業(yè)用水,生活用水與生態(tài)用水合并為第三產(chǎn)業(yè)用水；用水強(qiáng)度指標(biāo)由用水量指標(biāo)除以產(chǎn)值指標(biāo)得到(單位為m3/萬(wàn)元)。為了統(tǒng)一口徑,消除價(jià)格因素的影響,以2006年為基期，即以2006年為100對(duì)三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值進(jìn)行調(diào)整。

2.2含區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化的因素分解

本文基于2006～2010年即“十一五”規(guī)劃期間的數(shù)據(jù),利用模型中的公式(1)～公式(5),進(jìn)行了含有區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化的因素分解。為了更好地反映我國(guó)水資源消耗強(qiáng)度變化的區(qū)域特征,按照三分法,將我國(guó)31個(gè)省(市、區(qū))劃分為東、中、西部三個(gè)地區(qū),分組情況如表1所示。

表2顯示了含區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化的分解因素效應(yīng)及其貢獻(xiàn)率。在2006～2010年期間,我國(guó)水資源消耗強(qiáng)度累計(jì)下降了26.64 m3/萬(wàn)元,其中技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)累計(jì)達(dá)到-54.02 m3/萬(wàn)元,占總效應(yīng)的比重為202.78%,對(duì)水資源消耗強(qiáng)度的下降起到正向促進(jìn)作用,是水資源消耗強(qiáng)度下降的主要影響因素；而區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)都是正值,兩者累計(jì)達(dá)到27.38 m3/萬(wàn)元,占總效應(yīng)絕對(duì)值的比重為102.78%,對(duì)水資源消耗強(qiáng)度的下降起到負(fù)向阻礙作用,其中區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)的負(fù)向作用弱于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的。

東、中、西部三個(gè)地區(qū)的水資源消耗強(qiáng)度都是累計(jì)下降的,只是下降幅度存在差異,東部下降最多,西部次之,中部下降最少；促進(jìn)下降的原因存在很大的相似性,即技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)是水資源消耗強(qiáng)度下降的主要影響因素,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整起到負(fù)向阻礙作用,東、中部地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)相似,西部地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)值最大。中、西部地區(qū)的區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)是正值,而東部地區(qū)的是負(fù)值,說(shuō)明中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)占全國(guó)經(jīng)濟(jì)的比重有所上升,而東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)占全國(guó)經(jīng)濟(jì)的比重有所下降,由于全國(guó)整體用水效率比較低,所以引起區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)的變化。

從3個(gè)地區(qū)對(duì)全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)程度來(lái)看,東部地區(qū)對(duì)全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)最大,貢獻(xiàn)率(地區(qū)總效應(yīng)/全國(guó)總效應(yīng)×100%)達(dá)到47%；西部次之；中部最小。西部地區(qū)的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)最大,東部次之,中部最小,但這并不能說(shuō)明西部地區(qū)技術(shù)比東部地區(qū)先進(jìn)；雖然3個(gè)地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度的下降都是由技術(shù)進(jìn)步引起的,但是影響機(jī)制存在差異性,東部地區(qū)主要由技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致水資源消耗強(qiáng)度下降,而西部地區(qū)由于初始水資源消耗強(qiáng)度比較大,因此微小的技術(shù)進(jìn)步都會(huì)引起較大的水資源消耗強(qiáng)度下降。

圖1顯示了含區(qū)域因素的全國(guó)及東、中、西部地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度變化的分解因素效應(yīng),從中可以清楚地看出各個(gè)地區(qū)的總效應(yīng)和分效應(yīng)情況。

注：限于文章篇幅,此處只計(jì)算LMDI加法模型分解因素效應(yīng)及其貢獻(xiàn)率,并沒有計(jì)算LMDI乘法模型的分解結(jié)果。下同。

2.3未含區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化的因素分解

表3顯示了未含區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化分解因素效應(yīng)及其貢獻(xiàn)率。利用模型中的公式(6)～公式(9)計(jì)算得到：2006～2010年全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度累計(jì)下降26.64 m3/萬(wàn)元,與含區(qū)域因素的情況一致,其中技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)累計(jì)達(dá)到-51.69 m3/萬(wàn)元,占總效應(yīng)的比重為194.03%,是水資源消耗強(qiáng)度下降的主要影響因素；而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)是正值,累計(jì)達(dá)到25.05 m3/萬(wàn)元,占總效應(yīng)絕對(duì)值的比重為94.03%,對(duì)水資源消耗強(qiáng)度的下降起到負(fù)向作用。東、中、西部三個(gè)地區(qū)的水資源消耗強(qiáng)度都累計(jì)下降,并且都是由技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)的正向作用大于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的負(fù)向作用所導(dǎo)致。

由于沒有考慮區(qū)域因素,所以各地區(qū)的分項(xiàng)效應(yīng)之和并不等于總效應(yīng),沒有辦法獲得各地區(qū)的效應(yīng)占全國(guó)總效應(yīng)的比重。西部地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度下降幅度最大,中部次之,東部最小,這與技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)完全一致；然而東部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)為正值且最小,由此可以看出東部地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整更加有利于水資源消耗強(qiáng)度的下降。

圖2顯示了未含區(qū)域因素的全國(guó)及東、中、西部地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度變化的分解因素效應(yīng),從中可以清楚地看出各地區(qū)的總效應(yīng)和分效應(yīng)情況。

2.4有、無(wú)區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化分解結(jié)果的比較

表4和圖3顯示了有、無(wú)區(qū)域因素的我國(guó)水資源消耗強(qiáng)度變化因素分解結(jié)果的比較,兩種模型的總效應(yīng)是一致的,在2006～2010年期間,水資源消耗強(qiáng)度累計(jì)下降26.64 m3/萬(wàn)元,含區(qū)域因素的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)分別比不含區(qū)域因素的對(duì)應(yīng)效應(yīng)小2.33和0.96 m3/萬(wàn)元,正好等于區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)的差異。含區(qū)域因素模型增加了技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)對(duì)水資源消耗強(qiáng)度下降的促進(jìn)作用,同時(shí)弱化了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的阻礙作用。

表4有、無(wú)區(qū)域因素的水資源消耗強(qiáng)度變化分解結(jié)果的比較

注：基于表2和表3整理得到；此處只比較全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度變化的分解結(jié)果,并沒有比較東、中、西部地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度。

3結(jié)論及政策建議

本文基于改進(jìn)的LMDI模型(即不僅考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步對(duì)水資源消耗強(qiáng)度變化的影響,還考慮區(qū)域結(jié)構(gòu)因素的影響)，對(duì)我國(guó)“十一五”期間水資源消耗強(qiáng)度的變化進(jìn)行了分解分析,同時(shí)比較了有、無(wú)區(qū)域因素模型分解結(jié)果的差異性,得到如下結(jié)論：

第一,在含區(qū)域因素的模型中,技術(shù)進(jìn)步是全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度下降的主要影響因素,而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)模的相對(duì)變化對(duì)水資源消耗強(qiáng)度的下降起到負(fù)向作用；東、中、西部地區(qū)的水資源消耗強(qiáng)度下降存在差異,但都是由技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)的正向作用大于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)與區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)的負(fù)向作用所致,其中東部地區(qū)對(duì)全國(guó)水資源消耗強(qiáng)度下降影響最大。

第二,在未含區(qū)域因素的模型中,技術(shù)進(jìn)步同樣是水資源消耗強(qiáng)度下降的主要影響因素,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整沒有促進(jìn)水資源消耗強(qiáng)度的下降,其中西部地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度下降最大,與技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)一致,但是東部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整更加有利于水資源消耗強(qiáng)度的下降。

第三,含區(qū)域因素模型與未含區(qū)域因素模型相比,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)分別相差0.96和2.33 m3/萬(wàn)元；通過(guò)含區(qū)域因素模型分解分析,能夠得到各個(gè)地區(qū)水資源消耗強(qiáng)度變化對(duì)全國(guó)的貢獻(xiàn)程度,即各地區(qū)的效應(yīng)加總等于全國(guó)的效應(yīng)。

基于以上分析,我們提出如下政策建議:(1)各地區(qū)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí),要進(jìn)一步關(guān)注技術(shù)進(jìn)步,形成創(chuàng)新的良好環(huán)境,降低水資源消耗強(qiáng)度,尤其是中、西部欠發(fā)達(dá)地區(qū);(2)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化,水資源消耗強(qiáng)度大的部門向水資源消耗強(qiáng)度小的部門轉(zhuǎn)移,也是降低水資源消耗強(qiáng)度的重要途徑;(3)各地區(qū)應(yīng)通力合作,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)要加強(qiáng)對(duì)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)在資金、技術(shù)、人才和管理等方面的對(duì)口支持,以提高欠發(fā)達(dá)地區(qū)的用水效率,促進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Research on Relationship between Regional Factors and Water Resource Consumption Intensity Variation Based on LMDI

YE Kai, ZHANG Heng-quan, ZHANG Chen-jun

(College of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China)

Abstract：Considering the regional factors influence on water resources consumption intensity change, the water resources consumption intensity change during China’s “Eleventh Five-Year” was analyzed based on the improved LMDI model. The results showed that the technological progress was the main factor of water consumption intensity decreased, while the industrial restructuring and changes in the relative size of the regional economy failed to promote water consumption intensity decreased. There existed differences in water resources consumption intensity change between eastern, central and western regions, and the eastern region contributed most to the decrease of national water consumption intensity. Compared with the model of excluding regional factors, the industrial structure effect and technological innovation effect calculated by the model excluding regional factors were less than 0.96 and 2.33 m3/104Yuan. Therefore, the regions should further focus on technological progress, industrial restructuring and the support among different regions.

Key words：Water resource consumption; Regional factors; Decomposition effect; LMDI model

收稿日期：2015-12-25

作者簡(jiǎn)介：葉凱(1989─),男,湖北黃岡人,碩士,主要研究方向?yàn)楣こ添?xiàng)目管理與水資源經(jīng)濟(jì)學(xué)。

中圖分類號(hào)：F323.213

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)05-0095-05