经济增长、产业结构与工业用水

毕雪华

摘 要：基于2003—2010年省际面板数据，分别研究经济增长、产业结构与工业用水的关系，结果表明：（1）经济增长与工业用水呈现倒“U”型关系形态，只有北京、天津和上海跨过拐点，取得经济增长与工业用水下降的“双赢”，产业结构与工业用水存在正相关关系；（2）综合考虑两者对工业用水的影响，与单独考虑经济增长和产业结构因素相比，产业结构因素会延缓工业用水下降时点的到来，而经济增长会弱化产业结构因素对工业用水增加的压力；（3）环境保护要求、工业内部结构、区域间产业转移和“虚拟水战略”也是工业用水下降的影响因素。

关键词：经济增长；产业结构；工业用水；倒“U”；“两难”困境

中图分类号：F12 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）22-0005-04

前言

水是生命之源、生产之要、生态之基，人多水少、水资源时空分布不均是中国的基本国情和水情。当前中国水资源面临的形势十分严峻，水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。工业用水将成为用水量增长最快的部分，未来十年工业用水量要比十年前增长一倍多[1]，2011年，中国工业用水量1 461.8亿m3，比2010年增加14.5亿m3，占总用水量的比重为23.9%，万元工业增加值（当年价）为78 m3，与世界发达国家存在较大的差距。为了降低工业用水量和提高工业用水效率，2012年国务院文件《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》中明确提出：“到2015年，万元工业增加值用水量比2010年下降30%以上，到2020年，万元工业增加值用水量降低到65立方米以下，到2030年用水效率达到或接近世界先进水平，万元工业增加值用水量（以2000年不变价计，下同）降低到40立方米以下。”工业用水量的减少和效率的提高，对缓解中国水资源压力具有重要的作用，同时，对工业用水的相关研究也具有重要的意义。

不乏对工业用水的相关研究，例如，对工业用水量的预测：在对国内外工业用水比较分析的基础上，对中国未来工业用水增长态势进行了趋势展望，按照流域分类预测中国未来工业用水量，同时提出保持工业经济持续发展的水资源利用对策与政策[2]，采用经济预测理论，分别采用“成长”曲线模型和全对数逆函数曲线模型对城市工业用水量进行预测[3]；对工业用水未来发展趋势及其影响因素的分析：从中国用水实际、供水价格上升趋势、经济增长方式的转变、日益严重的环境立法和中国水资源本身的限制五个方面，分析得到目前中国的工业用水已经将近顶峰，何时达到顶峰[4]；对经济增长与工业用水之间的均衡性研究：基于VAR模型，通过对变量平稳性检验和协整分析，广义脉冲响应和预测方差分解分析，对中国经济增长与水资源利用的长期均衡关系及其动态性进行实证分析，得到经济增长与工业用水之间存在长期的均衡关系，GDP的增加导致工业用水的增加，工业用水量对GDP的方差方差分解平均贡献度仅为0.428%，几乎可以忽略[5]；工业用水对经济增长的作用分析：将工业用水纳入C-D函数，分析工业用水的边际效益及产值弹性等[6]。

本文的研究重点是影响工业用水变化的因素分析，有学者阐述了经济增长与工业用水之间的关系，通过发达国家的经验数据研究发现，工业用水在经济增长到一定时期，会出现拐点，工业用水会出现停止增加和下降的态势[7]，或许可以利用库兹涅次倒“U”型曲线来描述工业用水与经济增长的关系[8]，中国工业用水量与经济增长之间是否存在倒“U”型曲线关系？如果存在这一形态，那拐点应该何时出现？

库兹涅次倒“U”曲线最早被用于描述经济增长与收入分配的关系，在经济发展早期，经济增长会加剧收入不平等，但是当经济增长突破某一特定的“转折点”，收入分配便变得平等[9]，随后出现环境库兹涅次曲线，很多学者对库兹涅次曲线进行改进和实证分析[10～14]。经济增长与工业用水之间是否呈现这种关系形态呢？借用Munasinghe的理论[15]，在经济发展的早期阶段，节约保护水资源的可觉边际收益太小，以至于无法放弃经济增长所带来的巨大收益，由于水资源越来越稀缺以及水危机的出现，相对于物质产品的日益丰富，与水资源稀缺性相比，物质产品与服务的边际效用递减，于是节约保护水资源受到重视，所以经济增长与工业用水之间的关系研究将会受到广泛关注。

除了经济增长因素之外，产业结构也是一个重要的影响因素，根据发达国家和一些新兴国家和地区的发展经验，随着第二产业逐渐被第三产业所取代，第二产业经济比重和就业比重的下降，工业用水也会进入减少的阶段[4]，而第三产业的用水量明显少于第二产业，用水从效率低的转向效率高的产业，相反，工业用水量会增加。

从很多相关研究来看，工业用水的影响因素分析主要着重于定性分析，定量分析研究很少；同时，研究对象大都是省份截面数据或是时间序列数据，而面板数据的利用比较少。本文基于2003—2010年的省际面板数据，将经济增长和产业结构作为影响因素，分析两者与工业用水之间的关系。

一、模型选择与数据来源

（一）模型选择

本文选择面板数据模型，研究经济增长、产业结构与工业用水之间的关系，前文已经指出，有学者指出经济增长与工业用水的关系可以用库兹涅次倒“U”曲线表示，为了验证这一观点，于是模型设定如下：

（二）数据来源

本文选取的数据均根据历年《中国统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》整理、计算得到。数据为2003—2010年中国31个省份的省际数据，其中被解释变量是工业用水量，解释变量为人均GDP、人均GDP的平方项（用人均GDP表示经济增长比GDP更加合理）和产业结构，为了统计数据口径的一致性，在此消除价格因素，人均GDP指标根据2003年的不变价格进行调整，产业结构指标用工业产值占GDP比重表示，旨在说明工业产值的变化趋势，与工业用水密切相关，由于没有历年的工业产值的价格指数，所以根据2003年第二产业产值不变价格进行调整。endprint

二、实证研究

本文采用的是面板数据模型，根据对截距项和解释变量参数的不同限制，将面板数据模型分类为混合回归模型、变截距模型和变系数模型，中国31个省份的社会经济状况差距比较大，区域特征明显，希望截距项能反映个体特征，因此采用变截距模型，冗余变量似然比检验同时也拒绝了“模型估计参数都为0，而采用混合回归模型”的原假设，考虑到解释变量与随机扰动项之间存在相关性，同时Hausman检验也认为固定效应模型要优于随机效应模型，所以本文采用变截距固定效应模型，所以将模型模型（2）中的C为均值截距项，在各个截面方程中都是相同的，Ci*为截面个体截距项，在各个截面方程中是不相同的，反映截面成员对均值截距项的偏离，并且对均值的偏离之和为零，即∑Ci=0。

由于31个省份的截面存在较大差距，可能使得随机误差项存在截面异方差性，从而使得普通最小二乘法（OLS）在模型估计时失效，为此采用截面加权的GLS（Cross-section weights）估计方法。为了分别考虑经济增长和产业结构对工业用水的影响而建立三个模型：M1、M2和M3。 估计结果中，由于DW统计量值过低，分别为0.8138、0.8825和0.8006，说明残差序列存在明显的自相关，因此需要进行修正。克服自相关存在很多方法，如差分法和Cochrane-Orcutt迭代法[16]，本文采用逐步加入被解释变量的滞后期AR项作为解释变量消除自相关，修正后的模型的DW统计量值分别为1.8603、2.0383和1.9575，从统计上已经消除了自相关性，估计结果（见下页表1）。

模型M1中，人均GDP和人均GDP的平方项的系数分别为0.000380和-2.91E-09，并且都是在1%的水平上显著，说明工业用水与人均GDP之间呈现出倒“U”型关系形态，工业用水随着经济增长而增加，但是当经济增长到某一拐点处时，会随着经济增长而下降。为了进一步得到当前各省份的工业用水与人均GDP的关系现状，计算得到倒“U”曲线的拐点值为65 292元（以2003年为不变价格），2010年的人均GDP超过这一拐点的地区为北京、天津和上海，说明随着经济增长，工业用水会逐渐下降，取得经济增长与工业用水下降的“双赢”。而剩下的28个省份都未跨过拐点，工业用水随着经济增长会逐渐增加，从而处于经济增长与工业用水下降的“两难”困境，如何在发展经济的同时减少工业用水，将是这些省份面临的巨大挑战！

模型M2中，产业结构（工业产值占GDP比重）的系数为0.1282，并且在1%的水平上显著，AR项也是显著的，说明工业产值所占GDP比重与工业用水呈正相关关系，工业产值所占比重的上升，会带来工业用水的增加，与理论分析的预期是一致的。中国经济发展取得巨大成就，服务业产值和比重在逐渐增加，但是工业的发展对地区经济的发展还是发挥着重要的作用。

模型M3中，人均GDP、人均GDP平方项、产业结构和AR（1）项的系数都是显著的，模型拟合效果也很好，R2达到0.9969，系数的符号和模型M1、M2是一致的，工业用水与人均GDP之间还是符合倒“U”型关系形态，与模型M1相比较，在加入产业结构因素之后，拐点处的值增加为70 739元（以2003年为不变价格），大于M1的拐点值，说明工业产值占GDP比重的上升会延缓工业用水下降时点的到来，跨过拐点的地区仍然为北京、天津和上海3个省份，剩下的28个省份处于曲线的上升段，随着经济增长和工业产值占GDP 比重的上升，工业用水会增加，工业用水的下降将面临严峻挑战。与模型M2相比较，在加入经济增长因素之后，工业产值所占GDP比重的系数从0.1282降低到0.0791，说明对工业用水的影响降低，经济增长在一定程度上弱化了工业产值所占GDP比重上升对工业用水量增加的压力。

该文选择经济增长和产业结构作为工业用水的影响因素，除此之外，影响工业用水的因素还有很多，没有加入模型中。例如，环境保护要求，随着人民群众生活质量的提高，对环境保护要求更高，相关的法律法规对企业排污具有严格的限制，从而迫使企业减少用水量，当然，严格的环境保护要求也会降低工业用水量；工业内部结构变化，水价的提高和用水定额的压力，单位产值耗水量大的产业会逐渐被单位产值耗水量少的产业所取代，用水效率得以提高，从而工业用水量也会减少；区域间产业转移，高耗水行业从发达国家转移到不发达国家，发达地区转移到不发达地区，都会引起区域间工业用水量的变化，同时“虚拟水战略”即缺水国家或地区通过贸易方式从富水地区购买水密集产品，也是工业用水减少的一条途径。

结论与政策建议

本文利用中国2003—2010年31个省份的面板数据，分析经济增长、产业结构与工业用水之间的关系，为了分别考虑经济增长和产业结构对工业用水的影响，本文估计了三个模型，并对模型进行自相关性修正，得到如下结论：

第一，经济增长与工业用水之间存在倒“U”型关系形态，人均GDP小于65 292元时，工业用水会随着人均GDP的增长而增加，一旦人均GDP突破65 292元时，工业用水就会随着人均GDP的增长而下降，在2010年，只有北京、天津和上海突破这一拐点，取得了经济增长与工业用水下降的“双赢”，剩下的28个省份均处于曲线的上升段，工业用水随着人均GDP的增长而增加，处于经济增长与工业用水下降的“两难”困境。产业结构与工业用水是正相关关系，产业结构（工业产值所占GDP比重）上升，会引起工业用水的增加。

第二，综合考虑经济增长与产业结构对工业用水的影响时，经济增长与工业用水也是呈现倒“U”型关系形态，不过拐点值增加为70 739元，即在人均GDP小于70 739元时，工业用水随着经济增长而增加，跨过这一拐点时，工业用水会随着经济增长增长而下降，2010年取得经济增长与工业用水下降“双赢”的省份还是北京、天津和上海，与单独考虑经济增长因素相比，工业产值所占比重的上升会延缓工业用水下降时点的到来；工业用水与产业结构呈现正相关关系，不过系数减小，与单独考虑产业结构因素相比，经济增长弱化了工业产值所占GDP比重上升对工业用水增加的压力。endprint

第三，除了经济增长和产业结构因素之外，对工业用水产生影响的因素还有很多，环境保护要求、工业内部结构、区域间的产业转移和“虚拟水战略”都是不可忽视的影响因素。

基于以上分析，得出以下政策建议：第一，发展经济与工业用水下降并举，走出经济增长与工业用水上升的“两难”困境，取得“双赢”，企业要采取相关节水技术研究，提高工业用水重复利用率，政府要更加严格环境保护要求，减少企业的排污；第二，努力调整产业结构，大力发展低耗水工业行业以及服务业行业，提高用水效率；第三，区域间产业转移和“虚拟水战略”也是减少工业用水的有效途径。

参考文献：

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[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）：51-59.

[8] 贾绍凤，张士锋，杨红，等.工业用水与经济发展的关系—用水库兹涅次曲线[J].自然资源学报，2004，（3）：279-284.

[9] Kuznets S.Economic Growth and Income Inequality [J].The American Economic Review，1955，45（1）：1-28.

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[14] 李惠娟，龙如银.资源型城市环境库兹涅次曲线研究—基于面板数据的实证分析[J].自然资源学报，2013，（1）：19-27.

[15] Munasinghe Mohan.Is environmental degradation an inevitable consequence of economic growth：Tunneling through the environmental

Kuznets Curve [J].Ecological Economics，1999，29（1）：89-109.

[16] 沈坤荣，蒋锐.中国城市化对经济增长影响机制的实证研究[J].统计研究，2007，（6）：9-15.

[责任编辑 吴高君]endprint

第三，除了经济增长和产业结构因素之外，对工业用水产生影响的因素还有很多，环境保护要求、工业内部结构、区域间的产业转移和“虚拟水战略”都是不可忽视的影响因素。

基于以上分析，得出以下政策建议：第一，发展经济与工业用水下降并举，走出经济增长与工业用水上升的“两难”困境，取得“双赢”，企业要采取相关节水技术研究，提高工业用水重复利用率，政府要更加严格环境保护要求，减少企业的排污；第二，努力调整产业结构，大力发展低耗水工业行业以及服务业行业，提高用水效率；第三，区域间产业转移和“虚拟水战略”也是减少工业用水的有效途径。

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[15] Munasinghe Mohan.Is environmental degradation an inevitable consequence of economic growth：Tunneling through the environmental

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[16] 沈坤荣，蒋锐.中国城市化对经济增长影响机制的实证研究[J].统计研究，2007，（6）：9-15.

[责任编辑 吴高君]endprint

第三，除了经济增长和产业结构因素之外，对工业用水产生影响的因素还有很多，环境保护要求、工业内部结构、区域间的产业转移和“虚拟水战略”都是不可忽视的影响因素。

基于以上分析，得出以下政策建议：第一，发展经济与工业用水下降并举，走出经济增长与工业用水上升的“两难”困境，取得“双赢”，企业要采取相关节水技术研究，提高工业用水重复利用率，政府要更加严格环境保护要求，减少企业的排污；第二，努力调整产业结构，大力发展低耗水工业行业以及服务业行业，提高用水效率；第三，区域间产业转移和“虚拟水战略”也是减少工业用水的有效途径。

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