经济发展对工业用水量的影响研究——基于我国东中西部面板数据的实证检验

王 璇

(广西师范大学经济管理学院，广西桂林 541006)

一、文献综述

水资源被认为是21世纪最紧缺的资源。由于地球表层的淡水供给是有限的，而且很多地方已经开发殆尽，因此控制节约水资源成为必然选择。尽管工业用水只占目前全球水提取量的23%，但它是全世界增长最快的淡水用户，而中国正处于高速的工业化阶段，在三种需水类型(生活用水、工业用水和农业用水)之中，工业用水更备受关注，工业用水量是指企业生产过程中使用的各种水量之和，随着工业总产值增长速度的加快，按照工业总产值乘以单位产值耗水量的工业需水量预测模式，即使考虑单位产值耗水量的大幅降低，预测的工业需水量也将大幅增长。如果未来的趋势正如预测所述，工业需水量的成倍增加将导致空间上非常集中的工业用水以及城市生活用水更加困难[1－2]。影响工业用水量的因素包括生产水平、产业结构、节水技术以及管理方式等。现有的理论认为，随着经济发展，工业用水量会持续上升，而产业结构的优化、节水技术的引进等因素会使得工业用水量下降，提高水资源的使用效率。工业用水量的研究引起了学者和社会的重视。在中国工业化和城市化加速发展的过程中，工业用水量的拐点何时到来，是否利用政策来影响拐点都是值得关注的。

基于西蒙－库兹涅茨经济收入差距库兹涅茨曲线(KC)影响，1995年，美国经济学家Grossman和Krueger在一篇影响深远的文献中提出大多数环境污染物质的变动趋势与人均国民收入水平的变动趋势间也呈现倒U形关系，即环境库兹涅茨曲 线 (EKC)[3－4]。随 后 Stem(1998)，Ekins(1997)，D.Bnjyn和 Heints(1998)，Stagl(1999)以及Dinda(2004)等验证了环境质量与经济增长之间这一关系。针对工业用水量与经济增长的库茨涅茨曲线，对发达国家和地区工业用水量的研究得出经济合作与发展组织的24个成员国，除了水资源开发利用率很低(2%以下)的加拿大、冰岛和挪威、产业升级较为滞后的韩国以及资料系列太短(最新的资料只到1980年)难以作出判断的比利时、希腊和爱尔兰总共7个国家之外，其余17个国家在20世纪90年代以前都经历了工业用水量(指淡水取用量，下同)达到高峰并转而下降的过程。韩国、台湾、香港、新加坡等新兴工业化国家、地区在20世纪90年代后期也出现了工业用水减少的现象。可见，工业用水在上升到一定阶段后可能停止增长甚至转而下降，这是一种很普遍的现象[5]。侯培强(2008)剖析上海市经济增长与用水量的演变规律，结果表明:上海市经济增长与用水量之间的关系不符合一般的环境库兹涅茨曲线特征，重新建立了曲线模型，通过模型计量分析，人均总用水量、人均农业用水量、人均生活用水量与人均GDP曲线均为“U+倒U”形，而人均工业用水量人均GDP曲线为“倒U+U”形[6]。贾绍凤(2010)探讨发达国家工业用水的经验表明:较高的环境保护要求是工业用水减少的宏观社会背景，产业结构升级则是工业用水实现零增长的直接原因。第二产业所占的GDP比重和就业比重的开始降低是工业用水减少的前奏，第二产业比重的明显降低——其实质是高耗水的重化工行业规模的绝对萎缩——几乎是工业用水停止增长的充分条件。发达国家工业用水随经济发展的变化存在着一个由上升转而下降的转折点[7]。因此，工业用水随收入增长的变动趋势可以用库兹涅茨曲线形式来表示。

目前，我国学者对于工业用水量的研究主要集中在工业用水量的影响因子等方面。贾绍凤(2003)从北京市全部工业万元产值平均用水量和企业用水定额两个层次，分析了北京市水价上涨对工业用水定额下降的影响，并分析了用不同价格表示的工业产值和水价对工业用水定额、工业用水价格弹性的影响[8]。刘宝勤等(2003)在分析北京市工、农业和生活用水等在结构上的变化及其规律的基础上，系统阐明了造成这种变化的主要驱动力因子[9]。周长青等(2006)指出用水计划对限制企业的用水有明显的作用;提高水价也有明显促进企业节水的效应[10]。苏文利[11]和佟长福[12]分别利用灰色预测和增长比率对城市用水量和工业用水量进行预测。

国内外学者对工业用水量的研究作出了重大贡献，然而到目前为止，在可查阅的国内外文献中，几乎还没有学者把空间和计量的因素引入模型中进行分析，而采用面板数据分析的就更少，从而忽略了空间不稳定性有可能造成的结论失真。面板数据模型融合了计量和空间因素，较之截面和时间序列数据模型在作计量分析时具有独特优势。他首先突破了总量研究同质性界定，其次增加了截面样本所不具有的垂直维度信息和时间序列样本所不具有的水平横截面信息，样本解释能力更强，研究结果更有说服力。本文根据国内外学者研究的成果，运用面板数据的混合回归来研究我国东中西部工业用水量与经济增长之间的关系，检验在长期上工业用水量库茨涅茨关系是否存在，进而分析我国工业用水量与人均GDP之间的变化关系。

二、实证研究方法

(一)模型和数据的选择

一般环境库茨涅茨(EKC)模型形式为:

(1)式中，E为环境污染指标，Y为经济增长指标，通常用人均GDP表示。

根据一般的EKC模型，建立我国人均工业用水量(IWCP)与人均GDP(PGDP)的计量模型，见式(2)，并且参考侯培强[6]上海市水资源与经济发展规律的模型。

式(2)中，工业用水量与经济增长之间包括以下七种关系:(1)β1=β2=β3=0工业用水量与经济增长之间没有关系;(2)β1＞0，β2=β3=0，工业用水量随经济增长的增加而线性增加;(3)β1＜0，β2= β3=0，工业用水量随经济增长的增加而线性减少;(4)β1＞ 0，β2＜ 0，β3=0工业用水量与经济增长之间呈倒U型关系，转折点为PGDP=－β1/β2;(5) β1＞ 0，β2＞ 0，β3=0 ，工业用水量与经济增长之间呈U型关系;(6)β1＞0，β2＞0，β3＞0，工业用水量与经济增长之间呈N型关系;(7)β1＞0，β2＞0，β3＜0，工业用水量与经济增长之间呈U型加倒U型关系(或者称倒N型关系)。EKC形状不仅具有时序维度特征，也具有截面维度特征，对截面观察值和时间序列观测值结合起来的面板数据进行分析和比较，不仅可以增加数据自由度，还可以通过截面间信息比较，使得研究更加深入。

(二)数据来源及说明

拟使用我国31个省市自治区(台湾、香港和澳门地区由于数据获取原因未包括在内)的1997——2010年的面板数据作为实证数据(434个样本点)。分别为东部沿海发达地区、中部(包括黑龙江、吉林)次发达地区、西部欠发达地区三个地区。东部发达地区包括北京、上海、山东、福建、河北、广东、浙江、江苏、天津、辽宁10省市。河北省在经济上受天津、北京的高度辐射，而且环渤海经济带的构建使得京津冀一体化程度日益明显，由于与京津之间的高度分工联系，我们将河北纳入东部发达地区。次发达地区包括中部、东北(除辽宁外)、西北的一些较发达省份，包括湖北、湖南、江西、安徽、吉林、黑龙江、陕西、山西、四川、重庆、河南11省市;欠发达地区主要指西部地区，包括广西、贵州、云南、海南、宁夏、青海、甘肃、新疆、西藏以及内蒙古10省市区。所有数据来源于《中国统计年鉴》(1998——2011年)、中经网数据库和中国水网等。通过计算可以获得模型中要考察的变量，分别为人均工业用水量(IWCP)，单位为立方米/人，人均GDP(PGDP)，单位为元/人。

三、工业用水量与经济发展的实证研究与结论分析

根据模型(2)，运用混合最小二乘估计(Pooled Least Square，PLS)，考虑到序列相关和异方差相关问题，采用了截面加权(cross－section weights)、时期加权(period weights)等不同权重。通过Eviews 6.0得出实证结果，如表1。

表1 人均工业用水量影响因素面板数据回归结果

模型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ中调整后的R2均达到75%以 上，模型拟合得较好，模型Ⅰ，Ⅲ的DW值在2左右，不存在序列相关。模型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ中各变量的参数均通过了1%的显著性水平检验。

可见模型Ⅰ拟合结果为:IWCP=－565.274+0.08PGDP－2.9E－06PGDP2+3.3E－11PGDP3

模型Ⅱ拟合结果为:IWCP=－88.905+0.036PGDP－3.3E－06PGDP2+9.8E－11PGDP3

图1 东部地区人均GDP与人均工业用水量的关系

模型Ⅲ拟合结果为:IWCP=－295.549+0.085PGDP－7E－06PGDP2+1.9E－10PGDP2

根据模型拟合的结果画出我国东中西部人均工业用水量随人均GDP变化的关系图。见图1、2和3。

图2 中部地区人均GDP与人均工业用水量的关系

图3 西部地区人均GDP与人均工业用水量之间的关系

根据拟合结果，从理论的角度得出东部地区人均工业用水量随人均GDP的变化存在两个转折点，分别为模型Ⅰ中，东部地区人均工业用水量随人均 GDP的变化存在两个转折点，分别为22 222元/人、36 364元/人;在模型Ⅱ中，中部地区人均工业用水量随人均GDP的变化存在两个转折点，分别为9 343元/人、13 106元/人 ;在模型Ⅲ中，西部地区人均工业用水量随人均GDP的变化存在两个转折点，分别为10 980元/人、13 582元/人。东部地区工业用水量下降所对应的人均GDP比东西部地区所对应的人均GDP要高，这可能是由于工业主要集中在东部地区。

研究结果表明，我国东中部地区人均工业用水量与人均GDP的模拟结果并不符合典型的倒“U”型库茨涅茨曲线。东部地区的人均工业用水量为“倒U+U”型。中西部地区的人均工业用水量虽然比东部地区人均工业用水量要低，但是中西部地区人均工业用水量随人均GDP的变化并不乐观，虽然达到第一个拐点后，人均工业用水量有所下降，随后仍然在不断上升。

四、建议与措施

分析我国东中西部工业用水量库茨涅茨曲线的拐点，并不是被动地等待这一拐点的到来，同时也需要认识到工业用水量的下降并非随着收入水平的上升而自动的变化。收入水平是影响工业用水量的关键因素，而国家或地区的环境政策、产业结构、技术水平、环境投资以及社会公众的环保意识也在很大程度上影响着工业用水量以及用水效率。环境库茨涅茨曲线为工业用水量在收入水平达到一定程度会下降提供了理论支柱，然而我们不能麻木套用这一分析工具，还要从其他角度考虑降低工业用水量的措施。

(1)产业结构优化升级。促进从资源密集型产业向低耗水的知识密集型产业转化，如信息产业、微电子、生物工程和新材料，通过产业结构和能源结构的改变降低用水量的需求。

(2)提高工业用水循环利用水平。引入先进的技术，可以提高工业用水的使用效率，降低单位产出的水消耗量，在产业结构不变的情况下，降低工业用水量。

(3)建立健全各地区的水价制度。在市场经济的背景下，充分发挥价格机制的作用，使得经济主体由于价格刺激和约束机制降低工业用水量，使得单位GDP用水量下降。

(4)增强公众的节水意识。制度节水战略，将节水思想贯穿到生活中去，构建新型的节水型社会，提高水的利用效率。

[1]金凤君.华北平原城市用水问题研究[J].地理科学进展，2000，19(1):17 ～24.

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[6]侯培强，任 珺，赵乃妮，王朝旭，寇永纲.上海市用水量与经济发展的关系研究[J].环境科学与管理，2008，(2).

[7]贾绍凤.工业用水零增长的条件分析——发达国家的经验[J].地理科学进展，2001，(1).

[8]贾绍凤，张士锋.北京市水价上升的工业用水效应分析[J].水利学报，2003，(4).

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[12]佟长福，史海滨，李和平，李玉伟，吴 妍.鄂尔多斯市工业用水变化趋势和需水量预测研究[J].干旱区资源与环境，2011，(1).