基于環(huán)境庫茲涅茲曲線的渾河流域水環(huán)境影響要素探討

任海青

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

0 前 言

流域水環(huán)境是流域綜合治理和保護(hù)的重點關(guān)注區(qū)域，近些年來，隨著流域水生態(tài)文明建設(shè)，水環(huán)境成為社會公眾和學(xué)者關(guān)注的熱點區(qū)域[1]。對水環(huán)境影響因素進(jìn)行分析是加強水環(huán)境保護(hù)的重要措施[2]。國內(nèi)對水環(huán)境影響因素研究起步較晚，2000年開始，對于水環(huán)境變化影響因素的研究逐步開始，但傳統(tǒng)方法大都缺乏定量分析的手段，大都以定性分析為主[3]。從2005年開始環(huán)境庫茲涅茲曲線在國內(nèi)一些流域水環(huán)境影響因素定量分析中逐步得到應(yīng)用，應(yīng)用成果表明環(huán)境庫茲涅茲曲線可對水環(huán)境影響的因素進(jìn)行有效分離，以影響度對各影響因素進(jìn)行定量分析。環(huán)境庫茲涅茲曲線在遼寧地區(qū)還未得到相關(guān)應(yīng)用，為此文章以渾河流域為研究實例，定量探討渾河流域水環(huán)境影響因素，研究成果對于渾河流域環(huán)境保護(hù)具有重要的參考意義。

1 環(huán)境庫茲涅茲曲線原理

廢水排污量(C)，區(qū)域經(jīng)濟(jì)收入(Y)與水資源耗水量(E)按照環(huán)境庫茲涅茲曲線假定存在一定的相關(guān)性，回歸方程為：

C=a0+a1Y+a2Y+a3E+ε

(1)

式中：a0、a1、a2、a3為回歸系數(shù)；ε為回歸方程誤差。

區(qū)域水環(huán)境受社會發(fā)展水平綜合影響，為此環(huán)境庫茲涅茲曲線假定廢水排污量作為社會發(fā)展水平HDI：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E+
a4·MAN+a5·HDI+ε

(2)

式中：MAN為生產(chǎn)附加值；HDI為社會發(fā)展水平系數(shù)。

面板單位根檢驗采用簡單計量經(jīng)濟(jì)方法進(jìn)行檢驗：

(3)

式中：Wi,t為變換向量；△X為統(tǒng)計變量；i為統(tǒng)計單元數(shù)；j為變換單元數(shù)目；在進(jìn)行單根檢驗時，需要建立統(tǒng)計檢驗量：

(4)

式中：σ為方差檢驗值；w′為變量轉(zhuǎn)化值；N為統(tǒng)計單元總數(shù)；A′為變量轉(zhuǎn)換矩陣?；貧w系數(shù)的檢驗方程為：

(5)

式中：r為方程自相關(guān)系數(shù)；v為回歸變量。對單根進(jìn)行協(xié)整檢驗：

(6)

式中：Wit及Xj,it為不同變量的一階自積。

2 渾河水環(huán)境影響因素分析

2.1 渾河概況

渾河流域面積28260km2，河流長度495km，河流平均比降0.420‰，多年平均年降水量742.3mm，多年平均年徑流深220.9mm，多年平均年蒸發(fā)量677-822mm，流域平均寬度為46.9km，河道彎曲系數(shù)為1.7，河流形狀系數(shù)為0.09，河網(wǎng)密度為0.3。流域面積10km2以上一級支流54條，二級支流條173條，三級支流222條，四級支流118條，五級支流14條。流域面積>5000km2的河流有1條，1000-5000km2的河流6條，100-1000km2的河流63條，50-100km2的河流65條，10-50km2的河流446條；平原水網(wǎng)區(qū)3個，平原河流72條。

2.2 單根檢驗結(jié)果

對各水環(huán)境影響因素進(jìn)行單根檢驗，檢驗結(jié)果如表1所示。

從分析結(jié)果可看出，一階差分格式下IPS平穩(wěn)假設(shè)檢驗和無效假設(shè)均低于平均檢驗值，一階差分格式下的LLG平穩(wěn)假設(shè)檢驗高于平均檢驗值，因此環(huán)境庫茲涅茲曲線的LLG平穩(wěn)檢驗值通過單根檢驗。

2.3 協(xié)整檢驗結(jié)果

對環(huán)境庫茲涅茲曲線的變量指標(biāo)進(jìn)行協(xié)整檢驗，檢驗結(jié)果如表2所示。

表2 環(huán)境庫茲涅茲曲線水環(huán)境指標(biāo)影響協(xié)整檢驗結(jié)果

從統(tǒng)計檢驗結(jié)果可看出，區(qū)域經(jīng)濟(jì)GDP和區(qū)域社會發(fā)展水平HD在傳統(tǒng)檢驗和協(xié)整曲線下呈現(xiàn)倒U型變化關(guān)系，相比于傳統(tǒng)檢驗方式，協(xié)整檢驗方式下的檢驗值低于傳統(tǒng)檢驗值。這主要是因為環(huán)境庫茲涅茲曲線考慮的水環(huán)境影響因子較多，使得檢驗統(tǒng)計概率有所減小，也說明環(huán)境庫茲涅茲曲線相比于傳統(tǒng)檢驗方式，檢驗結(jié)果更為合理[4-6]。

2.4 渾河流域水環(huán)境影響因素分析

在各水環(huán)境指標(biāo)檢驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境庫茲涅茲曲線對渾河流域各水環(huán)境影響指標(biāo)進(jìn)行定量分析，分析結(jié)果如表3和表4所示。

表3 以廢水排污量指標(biāo)為變量的分析結(jié)果

表4 以宏觀經(jīng)濟(jì)可持續(xù)度為變量的分析結(jié)果

環(huán)境庫茲涅茲曲線以廢水排污量作為變量指標(biāo)進(jìn)行分析下，各指標(biāo)回歸系數(shù)表明區(qū)域人均GDP與排污量之間的彈性尺度在0.3以下，區(qū)域排污率遞增0.72%、水資源人均消耗比例以及貿(mào)易開放度將遞增1%，而排污人均比例將達(dá)到1.352%。而見渾河流域宏觀經(jīng)濟(jì)可持續(xù)度作為變量指標(biāo)進(jìn)行環(huán)境庫茲涅茲曲線分析時，為指標(biāo)回歸系數(shù)在1.625--7.234之間，表明區(qū)域排污率增加1%的前提下，社會發(fā)展水平以及經(jīng)濟(jì)貿(mào)易開發(fā)度見分別增加1%，排污量以及生產(chǎn)附加值比例將分別提高1.042%和0.85%，污水排放量以及排污量的遞增比例將超高1%[7-9]。

3 研究結(jié)論

1)渾河流域區(qū)域經(jīng)濟(jì)GDP和區(qū)域社會發(fā)展水平HD在傳統(tǒng)檢驗和協(xié)整曲線下呈現(xiàn)倒U型變化關(guān)系，相比于傳統(tǒng)檢驗方式，環(huán)境庫茲涅茲曲線下各水環(huán)境影響協(xié)整檢驗值低于傳統(tǒng)檢驗值[10-12]。

2)渾河流域宏觀經(jīng)濟(jì)可持續(xù)度作為變量指標(biāo)進(jìn)行環(huán)境庫茲涅茲曲線分析時，為指標(biāo)回歸系數(shù)在1.625--7.234之間，表明區(qū)域排污率增加1%的前提下，社會發(fā)展水平以及經(jīng)濟(jì)貿(mào)易開發(fā)度見分別增加1%，排污量以及生產(chǎn)附加值比例將分別提高1.042%和0.85%，污水排放量以及排污量的遞增比例將超高1%[13-14]。