辽河流域水环境影响要素贡献度分析研究

邢晶尧

(辽宁省沈阳水文局，辽宁 沈阳 110043)

当前，流域生态水环境是社会关注的热点问题[1-2]，区域水环境与经济发展水平之间的矛盾也越来越为紧张，环境库兹涅兹曲线正是基于这一缘由进行的理论假设，多个学者的研究表明环境库兹涅兹曲线符合废水与经济GDP之间的曲线关系[3-6]。近些年来，有学者对传统环境库兹涅兹曲线进行改进，增加区域社会发展水平因素，使得改进后的环境库兹涅兹曲线在水环境影响要素里考虑更为全面，改进的环境库兹涅兹曲线也在国内一些流域的水环境影响要素中得到具体应用[7-9]，但是还未在辽河中进行相关应用。辽河为辽宁省第一大河，其流域生态水环境保护对于区域发展十分重要，为此文章引入改进的环境库兹涅兹曲线(EKC曲线)，对辽河流域影响要素的贡献度进行定量分析。

1 改进EKC曲线原理

传统EKC曲线假定废水排污量(C)，区域经济收入(Y)与水资源耗水量(E)之间存在一定的联系，相关方程为：

C=a0+a1Y+a2Y+a3E+ε

(1)

式中，a0，a1，a2，a3—分别表示为相关方程变量系数；ε—变量误差。

考虑到社会发展水平对区域水环境的重要影响，改进的EKC曲线综合考虑传统方程的三个要素外，增加区域社会发展水平HDI作为假定废水排污量的指标，其计算方程为：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E+a4·MAN+a5·HDI+ε

(2)

式中，其他变量同式(1)中的变量含义；MAN—区域的生产附加值；HDI—区域社会发展水平系数。

为对改进EKC曲线进行检验，采用简单计量经济方法论进行曲线的面板单位根检验，检验方程为：

(3)

式中，Wi,t—转换向量；ΔX—统计量；i—统计量个数；j—转换向量的个数；k—转换向量的总数；t—时间维度；β—备选假设条件；ξ—检验方差的白噪声干扰。

在进行面板单位根检验时，需要进行统计检验量λ的构造，构造方程为：

(4)

式中，σ—检验方差；w′—转化变量；N—统计量的个数；A′—转化变量矩阵。其他变量同式(4)中变量含义。

假定方程的回归系数有效，其ADF检验方程表达式为：

注：Δ表示为一阶差分格式值；BRETIUNG表示无效假设检验数据源；LLG和LPS表示为平稳假设检验。

(5)

式中，r—回归方程的自相关系数；v—回归方程的自变量。

在进行面板单根检验后，还需要对面板根进行协整检验分析，其分析方程为：

(6)

式中，Wit及Xj,it—分别表示为不同水平的一阶自积。该方程基于维度方法，包括面板v，R，PP，ADF的统计量。

2 实例研究

2.1 辽河流域概况

辽河为辽宁省境内第一大河，流域总面积达到21.9×104km2，据2000年相关数据统计，流域内总人口约为3500万人，农业耕地总面积约为480万hm2，GDP生产总值高达4000亿元，是我国重要的钢铁、农业生产基地，区域社会经济发展水平较高。由于工业化快速发展，辽河流域水环境遭到一定程度的影响，综合污染指数一直较高。经过“十五”期间流域的生态环境保护，辽河流域的水生态环境逐步好转。为重点剖析区域社会经济发展对水环境的影响，结合改进的EKC曲线对辽河的水环境影响因素进行贡献度的分析。

2.2 改进EKC曲线的单根检验结果

结合面板单根检验方法对改进的EKC曲线的单根进行检验测试，结果见表1。

从表1中可以看出，无效假设和IPS平稳假设检验的一阶差分格式值在各要素检验值都要小于均值的检验值，而LLG平稳假设检验一阶差分格式值均大于均值，可见在LLG平稳假设检验下改进的EKC曲线检验较为平稳。

2.3 改进EKC曲线的协整检验结果

在单根检验的基础上，结合协整检验方法对改进EKC曲线进行数据的协整检验，检验结果见表2。

表2 各曲线面板数据协整统计结果

从各统计尺度检验结果可看出，两种曲线下区域经济GDP和区域社会发展水平HDI之间均存在倒U型的关系，相比传统EKC曲线，改进EKC曲线检验统计结果都有所减小。这主要是因为改进的EKC曲线，综合考虑区域社会发展水平后，影响因素的增多，使得其检验统计结果及概率值的分布都有所缩减，也进一步表明改进的EKC曲线相比于传统EKC曲线结果要更为合理。

2.4 基于改进EKC曲线的水环境影响因素统计结果

在EKC曲线检验的基础上，结合改进的EKC曲线对不同影响要素的贡献度进行分析，分析结果见表3和表4。

表3 采用改进EKC曲线的基于不同面板数据源的统计结果(C作为变量)

表4 采用改进EKC曲线的基于不同面板数据源的统计结果(GS作为变量)

对于假定废水排污量C作为变量而言，各变量的面板估计系数分别为2.1257，-0.295，0.825，0.345，0.083以及1.487，表明人均排污量与区域人均GDP之间的弹性尺度为2.1257-0.295Y，人均水资源消耗量增加1%，区域排污量将增加0.825%；贸易开放度提高1%，排污量将增加0.345%；生产附加值增长1%，污水排放量将增加0.083%；区域发展水平MHDI增加1%，人均排污量将增加1.487%。而对于假定区域宏观可持续经济度GS作为变量后，各变量的面板估计系数分别为1.745，-0.897，1.035，0.187，0.059，-0.0348及-7.125，表明社会发展水平增加1%，区域排污量将增加1.745%；贸易开放度提高1%，排污量将增加1.035%；生产附加值增长1%，污水排放量将增加0.187%；区域MAN增加1%，人均排污量将增加0.059%。

3 结论

(1)辽河流域人均水资源消耗量增加1%，区域排污量将增加0.825%，贸易开放度提高1%，排污量将增加0.345%，生产附加值增长1%，污水排放量将增加0.083%，区域发展水平MHDI增加1%，人均排污量将增加1.487%。

(2)水环境治理和保护是综合工程，在水环境承载能力范围内，应重点关注社会发展水平以及人均水资源消耗量对辽河流域环境库兹涅兹曲线形状及内在机理的影响。