基于LMDI模型的四川省生產(chǎn)用水變化驅(qū)動效應(yīng)分析

楊會龍

(四川省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，成都，610072)

1 引言

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，生活、生產(chǎn)和生態(tài)均離不開水的基礎(chǔ)支撐。四川省年生產(chǎn)用水量占總用水比重在80%以上，生產(chǎn)用水變化趨勢直接決定總用水量變化趨勢。

為了全面深入地分析四川省生產(chǎn)用水量變化的內(nèi)在機制，定量分析各驅(qū)動因素對生產(chǎn)用水量變化的貢獻值，本文基于擴展的Kaya恒等式將四川省生產(chǎn)用水驅(qū)動效應(yīng)分解為經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用水水平和人口規(guī)模4類，采用既能解決殘差較大、不能處理零值問題，又能解決總體分解效果不一致問題的對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解法(LMDI)量化分析不同因素的驅(qū)動效應(yīng)，并利用自然間斷點分級法對不同因子驅(qū)動效應(yīng)進行空間分析。分析結(jié)果對正確理解四川省經(jīng)濟社會發(fā)展與生產(chǎn)用水變化之間的關(guān)系具有一定參考意義。

2 分析方法及資料來源

2.1 Kaya恒等式的擴展

Kaya恒等式是由日本教授Yoichi Kaya在1990年提出的一種測算碳排放量的方法。本文基于Kaya恒等式理念[1]構(gòu)建四川省生產(chǎn)用水的Kaya恒等式擴展模型，將影響生產(chǎn)用水量變化的因素分解為經(jīng)濟水平效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、用水效率效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)。

(1)

式中：W為生產(chǎn)用水量；Wi為第i產(chǎn)業(yè)用水量；GDPi為第i產(chǎn)業(yè)的GDP；P為常住人口數(shù)；g為人均GDP；Gi為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；Hi為第i產(chǎn)業(yè)萬元產(chǎn)值用水量。

2.2 LMDI分解模式

LMDI分解模式是由Ang等人提出，主要用于分析能源強度變化[2]。LMDI分解模式有加法模式和乘法模式[3]，加法分解模式的分解結(jié)果能夠較好地表現(xiàn)各影響因素對生產(chǎn)用水量變化的絕對貢獻量，而乘法分解模式的分解結(jié)果則可以表現(xiàn)各影響因素對生產(chǎn)用水量變化的相對貢獻量。

2.2.1 生產(chǎn)用水量的LMDI加法分解模式

生產(chǎn)用水量的變化主要受經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用水水平和人口規(guī)模影響，因此生產(chǎn)用水量的LMDI加法分解模式可表示如下：

△W=Wt-W0
=△Wg+△WG+△WH+△WP

(2)

式中：△W表示生產(chǎn)用水量的變化量，其值為各因素效應(yīng)之和；△Wg表示基于加法分解的經(jīng)濟水平效應(yīng)，反應(yīng)經(jīng)濟水平發(fā)展對生產(chǎn)用水量變化的影響；△WG表示基于加法分解的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對生產(chǎn)用水量變化的影響；△WH表示基于加法分解的用水水平效應(yīng)，反應(yīng)用水水平變化對生產(chǎn)用水量變化的影響；△WP表示基于加法分解的人口規(guī)模效應(yīng)，反應(yīng)人口規(guī)模變化對生產(chǎn)用水量變化的影響。各因素的生產(chǎn)需水效應(yīng)計算公式如下：

(3)

(4)

(5)

(6)

若因素效應(yīng)值大于0，為增量效應(yīng)；若因素效應(yīng)值小于0，則為減量效應(yīng)。因素效應(yīng)值的絕對值越大代表增量或減量效應(yīng)越明顯，因素效應(yīng)值若等于0，代表該因素變化對生產(chǎn)用水量變化沒有明顯影響。

2.2.2 生產(chǎn)用水量的LMDI乘法分解模式

乘法分解模式下，生產(chǎn)用水量LMDI分解模式如下：

D△t=Wt/W0=Dg·DG·DH·DP

(7)

式中：D△t為第t年與基準年生產(chǎn)用水量的比值，值等于各因素的效應(yīng)之積，表示基于乘法分解的總效應(yīng)；Dg表示基于乘法分解的經(jīng)濟水平效應(yīng)；DG表示基于乘法分解的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)；DH表示基于乘法分解的用水水平效應(yīng)；DP表示基于乘法分解的人口規(guī)模效應(yīng)。各因素效應(yīng)計算公式分別如下：

(8)

(9)

(10)

(11)

式(8)-(11)中的qti計算式如下：

(12)

若因素效應(yīng)值大于1，為增量效應(yīng)；若因素效應(yīng)值小于1，則為減量效應(yīng)。與1的偏離程度越大代表增量或減量效應(yīng)越明顯，因素效應(yīng)值若等于1，代表該因素變化對生產(chǎn)用水量變化沒有明顯影響。

2.3 資料來源

本文所采用2008-2018年的用水量等數(shù)據(jù)來源于《四川省水資源公報》，相應(yīng)年份的人口、地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)等數(shù)據(jù)來源于歷年的《四川統(tǒng)計年鑒》。為消除價格因素的影響，將歷年GDP統(tǒng)一換算為2008年可比價格。

3 生產(chǎn)用水變化驅(qū)動效應(yīng)分析

3.1 三次產(chǎn)業(yè)用水變化分析

汶川地震后的10年，四川省社會經(jīng)濟平穩(wěn)健康發(fā)展，2018年末常住人口達到8341萬人，年均增長率0.23%，GDP達到35538億元，年均增長率10%，三次產(chǎn)業(yè)增加值結(jié)構(gòu)由2008年的17.9∶47.9∶34.2調(diào)整為2018年的9.5∶58.6∶31.9。全省總用水量呈平緩增長趨勢，從2008年的208億m3增加到2018年259億m3，年均增長率2.2%，生產(chǎn)用水量占總用水量的80%以上，生產(chǎn)用水量年均增長率1.47%，其中第一產(chǎn)業(yè)用水量年均增長率2.73%；第二產(chǎn)業(yè)用水量年均遞減率2.5%；第三產(chǎn)業(yè)用水量年均增長率10.2%。三產(chǎn)用水結(jié)構(gòu)由2008年的65.5∶32.8∶1.7調(diào)整為74.1∶22.1∶3.9。

圖1 四川省2008-2018年生產(chǎn)用水量變化曲線

經(jīng)分析，第一產(chǎn)業(yè)用水比例提升是由于四川省近10年來水利工程建設(shè)成績斐然，灌溉面積大幅增加，全省耕地有效灌面由2008年的240.47萬hm2增加到2018年的293.27萬hm2，灌溉用水量增加較多；第二產(chǎn)業(yè)用水比例降低主要是由于技術(shù)進步導(dǎo)致生產(chǎn)工藝改進，節(jié)水水平提高，用水效率大幅提高，萬元二產(chǎn)增加值用水量由2008年的98m3下降到2018年的22m3；隨著城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進，以服務(wù)業(yè)為代表的第三產(chǎn)業(yè)近10年發(fā)展迅猛，第三產(chǎn)業(yè)用水比例有所提升。

3.2 基于LMDI的驅(qū)動效應(yīng)分析

對四川省2008-2018年生產(chǎn)用水量變化驅(qū)動效應(yīng)分別進行基于LMDI的加法分解和乘法分解，結(jié)果見表1和表2。

表1 基于LMDI加法分解模式的四川省2008-2018年生產(chǎn)用水量變化效應(yīng)分解 單位：億m3

表2 基于LMDI乘法分解模式的四川省2008-2018年生產(chǎn)用水量變化效應(yīng)分解 單位：億m3

由表1和表2可知，2008-2018年，四川省生產(chǎn)用水量增加了28.76億m3，其中經(jīng)濟水平效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、用水水平效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)分別為207.72億m3、-76.52億m3、-107.58億m3和5.14億m3?；贚MDI加法分解模式和乘法分解模式的分析結(jié)論一致：經(jīng)濟水平效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)是導(dǎo)致四川省生產(chǎn)用水量增加的驅(qū)動因素，經(jīng)濟水平效應(yīng)對生產(chǎn)用水量增加的貢獻程度大于人口規(guī)模效應(yīng)貢獻程度；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和用水水平效應(yīng)是導(dǎo)致四川省生產(chǎn)用水量降低的驅(qū)動因素，用水水平效應(yīng)對生產(chǎn)用水量減少的貢獻程度大于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻程度。

3.3 驅(qū)動效應(yīng)空間分析

根據(jù)資源條件、地理區(qū)位和發(fā)展?jié)摿?，四川省被劃分為成都平原?jīng)濟區(qū)(含成都、德陽、綿陽、樂山、眉山、資陽、遂寧、雅安8市)、川南經(jīng)濟區(qū)(含自貢、瀘州、內(nèi)江、宜賓4市)、川東北經(jīng)濟區(qū)(含廣元、南充、廣安、達州和巴中5市)、攀西經(jīng)濟區(qū)(含攀枝花市和涼山州)和川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)(含甘孜州和阿壩州)等五大經(jīng)濟區(qū)。對全省21個地級市(州)2008-2018年的生產(chǎn)用水量變化進行基于LMDI加法模式分解，根據(jù)分解的各效應(yīng)值利用自然間斷點分級法將21個市(州)對全省生產(chǎn)用水量變化驅(qū)動按照強、中、弱在空間上進行分級。分級結(jié)果見圖2。

由圖2可知，無論是經(jīng)濟水平效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、用水水平效應(yīng)還是人口規(guī)模效應(yīng)，省會成都市對全省生產(chǎn)用水量變化均為強驅(qū)動；對全省生產(chǎn)用水量變化的中驅(qū)動分區(qū)主要分布在成都平原經(jīng)濟區(qū)、攀西經(jīng)濟區(qū)的涼山州和川南經(jīng)濟區(qū)的宜賓市；弱驅(qū)動分區(qū)主要分布在川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)和川東北經(jīng)濟區(qū)、攀西經(jīng)濟區(qū)的攀枝花市以及川南經(jīng)濟區(qū)大部分區(qū)域。

圖2 四川省生產(chǎn)用水量變化驅(qū)動效應(yīng)強度空間分布

四川省五大經(jīng)濟區(qū)發(fā)展定位不同，經(jīng)濟水平、人口規(guī)模和生產(chǎn)用水差異較大，經(jīng)濟、人口和生產(chǎn)用水均主要分布在成都平原經(jīng)濟區(qū)。以2018年為例，經(jīng)濟規(guī)模上，全省經(jīng)濟發(fā)展的“龍頭”成都平原經(jīng)濟區(qū)占全省58.5%，川南經(jīng)濟區(qū)占比17.3%，川東北經(jīng)濟區(qū)占比15.7%，攀西經(jīng)濟區(qū)占比7.3%，以綠色發(fā)展改善生態(tài)為基調(diào)的川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)占比1.2%；人口規(guī)模上，成都平原經(jīng)濟區(qū)占全省45.8%，川南經(jīng)濟區(qū)占比18.6%，川東北經(jīng)濟區(qū)占比25.6%，攀西經(jīng)濟區(qū)占比7.4%，川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)占比2.6%；生產(chǎn)用水量，成都平原經(jīng)濟區(qū)占全省55.0%，川南經(jīng)濟區(qū)占比15.6%，川東北經(jīng)濟區(qū)占比16.8%，攀西經(jīng)濟區(qū)占比10.9%，川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)占比1.7%。由此可以看出，影響四川省生產(chǎn)用水量變化的各驅(qū)動效應(yīng)的強弱空間分布與區(qū)域經(jīng)濟水平和人口規(guī)模等因素密切相關(guān)，強、中驅(qū)動主要分布在成都平原經(jīng)濟區(qū)，弱驅(qū)動分區(qū)主要分布在川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)和川東北經(jīng)濟區(qū)。

4 結(jié)論

(1)經(jīng)濟水平效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)是導(dǎo)致四川省生產(chǎn)用水量增加的因素，經(jīng)濟水平效應(yīng)對生產(chǎn)用水量增加的貢獻程度大于人口規(guī)模效應(yīng)貢獻程度；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和用水水平效應(yīng)是導(dǎo)致四川省生產(chǎn)用水量降低的因素，用水水平效應(yīng)對生產(chǎn)用水量減少的貢獻程度大于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻程度。

(2)影響四川省生產(chǎn)用水量變化的各驅(qū)動效應(yīng)的強弱空間分布與區(qū)域經(jīng)濟水平和人口規(guī)模等因素密切相關(guān)，強、中驅(qū)動主要分布在成都平原經(jīng)濟區(qū)，弱驅(qū)動分區(qū)主要分布在川西北生態(tài)經(jīng)濟區(qū)和川東北經(jīng)濟區(qū)。