新型城鎮(zhèn)化視角下的江蘇省水資源利用效率研究

張鳳澤,宋 敏,鄧益斌

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211000)

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新型城鎮(zhèn)化視角下的江蘇省水資源利用效率研究

張鳳澤,宋 敏,鄧益斌

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211000)

隨著新型城鎮(zhèn)化的推進,水資源不足、水環(huán)境污染問題日益突出。以江蘇省為例,構(gòu)建超對數(shù)函數(shù)模型,運用SFA測算江蘇省水資源利用效率,選取人口城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化指標(biāo)來表示城鎮(zhèn)化水平,基于 STIRPAT 模型分析江蘇省水資源利用效率與新型城鎮(zhèn)化的關(guān)系。結(jié)果表明:①三大地區(qū)水資源利用效率為蘇中最高,蘇南最低,蘇北居中;②人口城鎮(zhèn)化水平對江蘇水資源利用效率影響最大;③社會城鎮(zhèn)化水平與水資源利用效率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,各區(qū)域的產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化水平對水資源利用效率影響差別較大。

新型城鎮(zhèn)化;水資源利用效率;人口城鎮(zhèn)化;社會城鎮(zhèn)化；產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化；江蘇省

隨著我國城市化和工業(yè)化的推進,水資源、水環(huán)境承載力不足的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。城鎮(zhèn)化過程中,人口城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化越來越明顯,并帶來了不同程度的水資源短缺和水環(huán)境污染。為此,中央政府針對性提出“強化水資源節(jié)約保護工作”。在水資源總量既定、城鎮(zhèn)化增速加快的形勢下,水資源利用效率成為關(guān)鍵問題。

學(xué)者們關(guān)于水資源利用效率的測度研究大都從多投入-多產(chǎn)出角度采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)方法。趙良仕等[1]用DEA測算了中國的省際水資源利用效率,認(rèn)為水資源利用效率具有空間性及空間溢出效應(yīng)。趙晨等[2]運用DEA中的CCR模型和BCC模型對江蘇省的水資源利用效率進行了評價,認(rèn)為江蘇省水資源利用效率整體呈緩慢上升趨勢。夏蓮等[3]從農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化背景研究了農(nóng)戶水資源利用效率。馬海良等[4]從城鎮(zhèn)化進程角度,采取用水效率指標(biāo),探討中國城鎮(zhèn)化率與全國用水總量、水資源利用效率與用水結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,結(jié)果認(rèn)為城鎮(zhèn)化率的提高使得我國水資源利用效率得到有效改善。錢文婧等[5]也從不同角度研究了水資源利用效率。

通過以上分析可以看出,已有文獻對水資源利用效率的測算大都使用非參數(shù)方法,筆者將定義基于水資源投入的謝潑德方向距離函數(shù),構(gòu)建超對數(shù)函數(shù)形式,運用SFA來測算江蘇省水資源利用效率,以克服傳統(tǒng)的利用效率中要求所投入各種要素按相同比例縮減,可能會存在短板效應(yīng)和存在統(tǒng)計噪聲的缺點。同時本文選取人口城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化指標(biāo)來表示新型城鎮(zhèn)化的程度,很好地擬合了STIRPAT模型的原始含義。

1 模型、指標(biāo)及數(shù)據(jù)選取

1.1 水資源利用效率模型與數(shù)據(jù)

1.1.1 實證模型

首先對某個地區(qū)的經(jīng)濟做出如下假定:如果該經(jīng)濟的投入要素為勞動(L)、資本(K)、水資源(W),并且生產(chǎn)單一產(chǎn)品(Y),那么其生產(chǎn)技術(shù)為T={(L,K,W,Y)|(L,K,W)生產(chǎn)得到Y(jié)}。集合T為有界閉集且投入產(chǎn)出滿足強可處置性。

參考Zhou等[6]提出的基于能源投入的謝潑德方向距離函數(shù),筆者定義了如下基于水資源投入的謝潑德方向距離函數(shù):

(1)

由式(1)以及生產(chǎn)技術(shù)的強可處置性,可以得到以下兩個性質(zhì):(1)DE(L,K,W,Y)≥1;(2)基于水資源投入的方向性距離函數(shù)DE(L,K,W,Y)是水資源投入(W)的線性齊次函數(shù)。

與傳統(tǒng)相比,這一基于水資源投入的方向性距離函數(shù)反映的是在現(xiàn)行技術(shù)條件下該地區(qū)保持勞動力、資本投入和產(chǎn)出不變時水資源使用的最大可縮減比例,可以反映更真實的水資源利用效率。若1/DE(L,K,W,Y)的值等于1,實際的水資源投入量等于最優(yōu)投入量,生產(chǎn)中所消耗的水資源是有效的;1/DE(L,K,W,Y)的值越小,表明實際生產(chǎn)越偏離最優(yōu)水資源投入,水資源投入就越無效。這里定義1/DE(L,K,W,Y)為水資源利用效率WEI,即WEI=1/DE(L,K,W,Y)。

本文參照文獻[7],選擇下列超對數(shù)函數(shù):

(2)

(3)

將式(3)帶回式(2)中,得式(4):

(4)

其中,uit=lnDW(Lit,Kit,Wit,Yit)≥0,反映地區(qū)i在第t年生產(chǎn)過程中水資源利用的無效率。假設(shè)uit服從特定的分布,式(4)就是典型的SFA模型。

運用Frontier 4.1軟件對方程(4)進行估計,可以得到各個地區(qū)每年水資源利用效率值。

1.1.2 變量與數(shù)據(jù)來源

對2004—2014年江蘇省13個地級市水資源利用效率進行測算。投入產(chǎn)出變量如下:

a. 經(jīng)濟產(chǎn)出(Y),以實際GDP來表示。利用各個地級市的GDP及生產(chǎn)總值指數(shù)計算得到GDP平減指數(shù),以1996年的價格作為基期對名義GDP進行縮減得到實際GDP。

b. 水資源投入(W)。用各市的水資源消耗量作為水資源投入,使用供水總量減去居民生活用水量得到具體的水資源投入量。

c. 勞動力投入(L)。各地級市的勞動力投入計算公式如下:

(當(dāng)年年末單位從業(yè)人數(shù)+上一年年末單位從業(yè)人數(shù))/2

d. 資本存量投入(K)。本文使用“永續(xù)盤存法”計算實際資本存量,由于宿遷和淮安在1996年才正式設(shè)市,所以本文選擇1996為基年來估計各地區(qū)資本存量。基于目前比較認(rèn)可的結(jié)論,選取9.6%作為固定資產(chǎn)折舊率。數(shù)據(jù)來源于《江蘇統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及江蘇省各地級市統(tǒng)計年鑒。

1.2 IPAT模型構(gòu)建與指標(biāo)選取

1.2.1 模型構(gòu)建

經(jīng)典IPAT模型:

(5)

式中：I為因變量,可以是環(huán)境壓力、能源消耗以及環(huán)境影響狀況等變量；P為人口因素；A為富裕程度；T為技術(shù)水平。

該模型最早由20世紀(jì)70年代美國經(jīng)濟學(xué)家Holdren等[9]提出,當(dāng)時主要用于研究人類活動對環(huán)境變化的影響。Rose等[10]在IPAT模型基礎(chǔ)上提出STIRPAT模型:

I=aPbAcTde

(6)

式中:a為該模型的系數(shù);b、c、d分別為各驅(qū)動力指數(shù);e為誤差值。

該模型可以通過對人口、富裕程度和技術(shù)水平等因素進行回歸分析,得出各驅(qū)動力對環(huán)境的影響。

1.2.2 指標(biāo)選取

選取江蘇省水資源利用效率(I)作為STIRPAT模型的因變量,用人口城鎮(zhèn)化(P)、社會城鎮(zhèn)化(A)、產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化(T)等變量作為自變量將STIRPAT模型擴展,為了弱化指標(biāo)數(shù)據(jù)的異方差性,在擴展模型兩邊取對數(shù),得到的線性回歸模型如下:

(7)

式中:i為地區(qū);t為年份;α0,α1,α2,α3,α4分別為待估參數(shù)。

江蘇省水資源利用效率采用下一節(jié)實證測算出的結(jié)果,人口城鎮(zhèn)化用戶籍人口城鎮(zhèn)化水平來表示,由城鎮(zhèn)人口數(shù)除以總?cè)丝谟嬎愕贸?社會城鎮(zhèn)化指標(biāo)用人均可支配收入表示;產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化用第二、第三產(chǎn)業(yè)占比來表示。數(shù)據(jù)來源于《江蘇統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及江蘇省各市統(tǒng)計年鑒。

2 實證分析

2.1 效率評價結(jié)果

以式(4)為估計方程,利用Frontier4.1軟件對該方程進行回歸,參數(shù)估計結(jié)果為

ln(1/Wit)=0.513 5+0.526 4lnKit+0.327 0lnLit+

(-0.355 8)lnYit+0.295 1lnKitlnLit+

0.193 2lnKitlnYit+(-0.404 8)lnLitlnYit

(8)

(3.28) (34.92) (1.87) (-1.72) (1.78) (2.37) (-6.48)

(0.823 4) (0.024 6) (0.157 4) (0.174 9) (0.0429) (0.064 5) (0.038 2)

擬合優(yōu)度檢驗結(jié)果為0.999 1,表明該模型擬合度較好;F檢驗值為1 387.34,Prob值為0.000 0,說明函數(shù)關(guān)系成立;corr(ui,X)=0(assumed),Prob>chi2=0.000 0,表示解釋變量與隨機誤差項之間不存在序列相關(guān)關(guān)系。此模型通過了各項參數(shù)檢驗,可以進行下一步分析。基于Frontier4.1軟件測算的江蘇省水資源利用效率結(jié)果如表1。

表1 2004—2014年江蘇省分地區(qū)水資源利用效率值

從表1中可以看出,蘇南地區(qū)水資源利用效率平均值為0.655,為三大地區(qū)中最低,其中南京市歷年平均水資源利用效率最低,為0.473,但其值在逐年平穩(wěn)上升,與蘇南地區(qū)整體水資源利用效率增長趨勢較為接近。蘇州市平均水資源利用效率為最高,達(dá)到0.775的水平。無錫市水資源利用效率較高,且其年度波動較小。常州市與鎮(zhèn)江市在較為低下的效率起始水平上逐年穩(wěn)步增長;蘇中地區(qū)平均水資源利用效率最高為0.785,說明相對而言蘇中在已有投入水平下實現(xiàn)了水資源利用效率的最大化,且其水資源利用效率在逐年增加,其中泰州市最高為0.823,揚州市最低為0.737;蘇北地區(qū)平均水資源利用效率略低于蘇中地區(qū),整體水平較高,其中鹽城市水資源利用效率最高為0.847,且為13個地級市中最高。連云港效率水平最低,在0.7以下水平,其余都處于0.7～0.8之間,水資源利用效率較高。

從圖1中可以看出,三大地區(qū)水資源利用效率為蘇中最高,蘇南最低,蘇北居中,整體效率水平均在逐年提高。其中蘇南地區(qū)起點較低,但其增長較快,已逐漸接近其他地區(qū)水平,蘇中地區(qū)一直穩(wěn)步增長,蘇北地區(qū)2006年水資源利用效率由0.767下降為0.728,下降幅度較大,其余年份基本平穩(wěn)地增長。

圖1 江蘇省三大區(qū)域2004—2014年水資源利用效率變化趨勢

2.2 基于STIRPAT模型的分析

首先，利用Eviews 6.0對江蘇省水資源利用效率、人口城鎮(zhèn)化、社會城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化進行單位根檢驗(LCC檢驗和Fisher-ADF檢驗)。檢驗結(jié)果表明，除社會城鎮(zhèn)化外均存在單位根,因而需要對其一階差分值進行單位根檢驗,結(jié)果在5%的顯著性水平下通過了檢驗。其次，進行協(xié)整檢驗,表2顯示Panel ADF-Statistic、Group ADF-Statistic和ADF均通過了顯著性檢驗。Hausman檢驗選擇了固定效應(yīng),由于樣本期間較短,本文假定相同區(qū)域水資源利用效率基本一致,因而選擇不變系數(shù)模型建立模型進行估計,結(jié)果見表3。

表2 江蘇省2004—2014面板數(shù)據(jù)協(xié)整檢驗結(jié)果

表3 江蘇省水資源利用效率與新型城鎮(zhèn)化關(guān)系的回歸分析

注:***、**、*分別為1%、5%、10%的顯著性水平,系數(shù)下方的括號內(nèi)為t值。

從表3可以看出,人口城鎮(zhèn)化水平對江蘇水資源利用效率的影響最大。全省、蘇南、蘇中的水資源利用效率與人口城鎮(zhèn)化水平呈U型關(guān)系,即水資源利用效率隨人口城鎮(zhèn)化水平的提高表現(xiàn)出先下降再上升的趨勢,蘇北則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系且不顯著;社會城鎮(zhèn)化水平與水資源利用效率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但蘇中和蘇北未通過顯著性檢驗;各區(qū)域的產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化水平對水資源利用效率影響差別較大。全省、蘇南、蘇北的關(guān)系為正相關(guān),蘇中則為負(fù)相關(guān),蘇南沒有通過顯著性檢驗。根據(jù)二、三產(chǎn)業(yè)的比重以及江蘇省水資源利用效率結(jié)果可以看出,南京、無錫、常州、蘇州產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化水平高,蘇北由于企業(yè)數(shù)量少、經(jīng)濟發(fā)展落后,其產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化水平較低。產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化在空間的分布不均導(dǎo)致其對江蘇省水資源利用效率影響的差異。

3 結(jié) 語

傳統(tǒng)研究運用非參數(shù)的DEA方法進行測算,忽略了統(tǒng)計噪聲的影響,筆者定義了基于水資源投入的謝潑德方向距離函數(shù),利用參數(shù)法測度了江蘇省2004—2014年的水資源利用效率,并選取新型城鎮(zhèn)化指標(biāo),借助STIRPAT模型分析新型城鎮(zhèn)化對江蘇水資源利用效率的影響,得到以下結(jié)論:三大地區(qū)水資源利用效率為蘇中最高,蘇南最低,蘇北居中,其中蘇南水資源利用效率在快速提高;人口城鎮(zhèn)化水平對江蘇水資源利用效率的影響最大,全省、蘇南、蘇中水資源利用效率與人口城鎮(zhèn)化水平呈U型關(guān)系,蘇北地區(qū)水資源利用效率與人口城鎮(zhèn)化水平呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;社會城鎮(zhèn)化水平與水資源利用效率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,各區(qū)域的產(chǎn)業(yè)城鎮(zhèn)化水平對水資源利用效率影響差別較大。

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教育部人文社會科學(xué)研究規(guī)劃基金(15YJA790052)

張鳳澤(1993—),女,山西五臺人,碩士研究生,主要從事金融工程與投資管理研究。E-mail:931048063@qq.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2016.05.004

F062. 1

A

1003-9511(2016)05-0014-04

2016-03-02 編輯：陳玉國)