基于脱钩理论和LMDI模型安徽省用水量和经济发展关系的定量研究

童国平，陈 岩

（南京林业大学 经济管理学院，南京210037）

1 引言

2014年第二届中国水安全会议公布的数据显示：我国人均水资源量为1 718 m3，仅为世界人均水平的1/4，接近国际公认的1 700 m3的缺水警戒线，有40%以上的人口生活在缺水地区，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。水危机日益突出，水资源已经成为制约我国资源可持续发展的关键因素。社会经济的发展依赖水资源的使用，对用水量和经济发展之间的关系进行研究分析，可以了解水资源和经济之间的协调发展状况，通过转变经济发展方式或有效利用水资源等途径来实现绿色发展和保护水资源。

长期以来，受持续人口压力、经济开发和社会发展等因素影响，造成我国生态系统退化严重。其中，水资源环境需要尤其受到关注。如今十九大报告提出必须践行绿水青山就是金山银山的生态发展理念，在经济发展的同时保护环境、爱护环境就是在创造财富[1]。水是生命之源，加强水资源保护和提高水资源承载力能够有效推动生态化进程[2]。为了有效衡量社会经济要素和水资源要素之间的内在联系，可采用物理学领域中的脱钩概念，即脱钩[3](Decoupling)主要用于体现物质消耗与经济增长之间依赖程度的变化。在资源与环境领域，脱钩通常被解释为打破经济与资源消耗或环境压力之间的耦合关系。从定义来看，脱钩可分为绝对脱钩和相对脱钩，绝对脱钩是指保持经济增长的同时物质消耗稳定甚至下降，相对脱钩是指物质消耗为正的速度但小于经济发展速度[4]。脱钩分析方法主要有脱钩因子法[5-6]、Vehmas脱钩指数法[7-8]、Tapio弹性脱钩法[9]、IPAT方程[10]、差分回归系数法[11]。一方面，大量的研究通过这些研究方法来分析全国和不同省份[12]、地区水资源量和社会经济发展之间的关系，了解社会生活对资源的消费的影响力度，另一方面，有学者从水足迹视角来识别区域经济发展对水资源造成的压力和水资源的利用状况[13]，也有具体从不同行业、工业、农业等角度分析经济发展和能源资源消耗以及环境压力之间的脱钩关系。

目前脱钩分析的研究深度和广度已经不断提高，但还需要进一步改进：第一，现有研究大多是运用不同的分析方法来研究全国或者某个区域的脱钩状态，若对进一步细化至省级范围，有利于对小区域的用水量和经济发展之间的脱钩状态进行评价；第二，现有研究多以经济生产总值和资源消耗两个指标得到脱钩状态并进行后续分析和评价，所涉及的变量太少，不能够准确判断经济发展和资源消耗之间的内在联系；第三，现有研究主要定量分析经济发展与资源消耗之间的脱钩状况和阶段，对脱钩状态形成的原因有待进一步深化，这有助于为水资源保护提供指导建议。

安徽属于我国中东部经济区，地跨长江、淮河和新安江三大流域。季风气候，夏季多雨，降水有着明显的季节变化特征。安徽省是我国重要的农业区之一，主要农产品为水稻、小麦、棉花和油菜等，淡水渔业也较发达，水资源对安徽省区域的发展有至关重要的作用。但是，随着经济的发展，人口的增长和社会发展水资源利用不当，导致安徽省的水资源水体富营养化引起水污染严重，水质问题间接导致水质性缺水问题，经济发展和水资源之间的矛盾严重危害着人们的生产安全和生命健康。因此，现阶段对安徽省水资源和经济发展之间的关系进行评价和分析，有利于客观反映安徽省用水量和经济发展之间的现状，为今后制定改善水资源利用的政策提供依据，实现水资源的可持续发展。因此，本文以安徽省为研究对象，利用脱钩分析方法对其用水量和经济发展的脱钩状态进行分析和评价，并利用因素分解模型对用水量变化的影响因素进行分解和分析，具体分为人口效应、经济发展效应、产业结构效应和水资源利用效率效应，了解各因素对用水量变化的具体影响。

2 研究方法

2.1 Tapio脱钩弹性法

将脱钩表达用水量与经济增长之间的关系时，它是指阻断用水量与经济增长之间的相互影响关系：即在经济发展的初期，经济增长很大程度上依赖于水资源的消耗，但当经济发展方式逐渐优化，经济逐步走向成熟时，两者之间的相互依赖关系逐渐减弱，当用水量达到顶峰之后，用水量与经济规模呈现出反向变化的特征，即用水量和经济之间的脱钩关系一般是经历由未脱钩—相对脱钩—绝对脱钩状态的时间变化过程。

Tapio脱钩弹性方法是利用地区用水量和地区生产总值两个指标来研究水资源利用和经济发展之间的脱钩状况和动态变化的，其数学表达式如下：

式（1）中：e为脱钩弹性指数，ΔW和ΔGDP分别表示用水量增加值和地区生产总值增加值，Wt和Wt-1分别表示时间t和t-1的用水量，GDPt和GDPt-1分别表示时间t和t-1的地区生产总值。参照已有文献的划分标准，可将脱钩弹性指数划分为八类，如图1。

当经济呈现增长状态时，主要脱钩状态有强脱钩、弱脱钩、扩张连接和扩张性负脱钩。其中，强脱钩是最理想的脱钩状态，即经济的发展已经与用水量消耗出现反方向的变化规律，用水量实现了零增长的可持续发展状况；而弱脱钩和扩张性负脱钩一般出现在经济发展的初中期，用水量的大量消耗给予经济发展的动力，相比之下弱脱钩较为理想。

当经济出现短暂衰退时，主要脱钩状态有强负脱钩、弱负脱钩、衰退连接和衰退性脱钩。其中，强负脱钩是经济下滑的同时用水量却在不断增加，它是一种最不理想的脱钩状态；而弱负脱钩和衰退性脱钩为经济变化率和用水量变化率以相同方向变化，其中，弱负脱钩状况稍优于衰退性脱钩状况。

图1 脱钩状态分类

2.2 用水量影响因素分解模型构建

结合我国用水量影响因素相关文献的具体研究成果，本文选取人口、经济发展水平、产业结构和水资源利用效率为影响安徽省水资源利用的主要因素。利用LMDI模型构建用水量与人口因素、经济发展因素、产业结构因素、水资源效率因素的恒等式，进行因素分解与分析，模型构建如下：

式（2）中：W代表总用水量（农业用水量+工业用水量），i=1为农业相关的因素，i=2为工业相关的因素，P代表常住人口，G代表GDP，Gi代表第i种产业的增加值，（G1为农业增加值，G2为工业增加值）。另外，a代表人均GDP，bi代表农业和工业增加值占GDP的比重，ci代表农业和工业的单位GDP用水量。由此可知，用水量受到人口、经济发展水平、产业结构和用水效率因素的影响，并把该四种因素的影响力定义为人口效应、经济水平效应、产业结构效应和水资源利用效应，分别用ΔWp、ΔWa、ΔWb、ΔWc表示，用ΔW表示用水量的综合效益，得到公式（3）—（8）如下：

用η表示各因素的贡献率，具体公式如下：

3 安徽省用水量和经济发展脱钩状态和影响因素研究结果分析

3.1 数据来源与处理

本文研究了安徽省总用水量和GDP之间的脱钩状态和对用水量的影响因素进行分解分析，其中总用水量、农业用水量、工业用水量数据来源于《安徽省水资源公报》（2016—2015年），安徽省GDP、农业增加值、农业增加值、人均GDP、单位GDP用水量、人口数据来源于《安徽省统计年鉴》（2007—2016年），为了使GDP数据具有可比性，以2005年为基期，剔除了通货膨胀等因素的影响。

3.2 安徽省用水量和经济发展脱钩关系计算结果与分析

利用Tapio脱钩弹性方法对安徽省用水量和经济发展之间的弹性指数进行计算，并得到各年的脱钩状态，如表1所示。

表1 安徽省用水量和GDP的脱钩评价结果

由表1可知，安徽省在2006—2015年用水量和经济发展的脱钩状态经历了四种情况：扩张性负脱钩、扩张连接、弱脱钩、强脱钩，分别占研究期的10%、10%、50%和30%，强弱脱钩状态达到80%左右，总体脱钩状况一般。首先，2006—2008年的脱钩状态不稳定，经历了三种脱钩情形，该时间段脱钩状况较差。由图2可知，2006和2008年的用水量变化率大于GDP变化率，其中2006年的用水量和GDP变化率均大于0且弹性值大于1.2，导致出现扩张性负脱钩状态；2008年安徽省水资源没有得到合理利用，导致用水量变化率到达14.8%，弹性值在0.8～1.2之间，出现扩张连接状态。其次，2009—2011年的脱钩状态保持为弱脱钩，用水量变化率逐渐小于GDP增长率，弹性值大于0，脱钩状况比上一时期稍有改善。最后，2012—2015年的脱钩状态为强弱脱钩交替，强脱钩的出现表明水资源利用方式进一步改善：用水量变化率为负值，经济保持稳定增长的同时实现用水量的下降。所以，安徽省的水资源利用经历了较差脱钩—弱脱钩—强弱脱钩交替的变化过程，脱钩状况随时间逐渐改善。

3.3 安徽省用水量影响因素结果分析

本文利用LMDI因素分解模型估计用水量变化，影响因素分为人口、经济发展水平、产业结构和水资源利用效率，其中人口效应是指人口数量增减对用水量的影响，经济水平效应是指经济发展规模对用水量的影响，产业结构效应是指工农业产业结构对用水量的影响，水资源利用效应是指通过发展技术对用水效率产生作用转而影响用水量。采用环比法得到安徽省2006-2015年的四大因素的贡献率，效应的正方向贡献率或贡献率为正值表示该因素会增加水资源消耗，效应的负方向贡献率或贡献率为负值表示该因素抑制了用水量。

图3通过把安徽省的用水量及其驱动力进行组合联系，得到四大效应对用水量的贡献率差异。其中人口效应的贡献率小于10%且变化幅度很小；经济水平效应的贡献率为正值（除2014年），大小在23%～48%之间，总体波动下降；产业机构效应的贡献率为正值（除2014年），大小在20%～49%，总体波动下降；除2014和2015年，水资源利用效应的贡献率为负值，大小在6%～55%之间，总体波动上升。所以，安徽省的经济发展因素和产业结构因素主要导致了用水量的增加，但是经济水平效应和产业结构效应逐渐减小，水资源利用效率因素抑制了用水量且该效应逐渐增强，人口对用水量的影响很小。

由图3可知，安徽省四大效应的正方向贡献率一直大于负方向贡献率，导致其用水量表现为上升趋势，但是部分年份的用水量比上一年有所减少。具体说来，2007年的用水量下降了9.82亿m3，主要是经济水平效应的正方向贡献率比上一年下降了20%，产业结构效应的正方向贡献率比上一年下降了17%，水资源利用效应由上一年的正值转为负值，其贡献率达到40%，这得益于安徽省在2007年节水型社会建设动员工作已经全面展开，节水技术已较为成熟，单位GDP用水量逐渐下降，用水效率显著提高，实现用水量的下降；2008—2009年，安徽省的产业结构效应和经济水平效应的正方向贡献率逐渐增大，而水资源利用效应的负方向贡献率却下降，使得这段时间安徽省的用水量有一个较大的提高；2010—2013年用水量基本保持稳定，由于不同效应的贡献率变化小且正负方向的贡献率相互叠加；2014年人口效应、经济水平效应、产业结构效应的贡献率变为负值，而水资源利用效应的贡献率为正值，说明2014年水资源利用效率的降低浪费了用水量，而人口因素、经济发展和产业结构因素的共同作用，最终导致用水量出现低谷；2015年的用水量再次出现小幅上升，原因是安徽省的四大效应的贡献率都为正值，四个因素共同导致了用水量的增加。

图3 安徽省用水量影响因素贡献率

基于LMDI模型的水资源影响因素分析结果表明，经济发展水平、产业结构和水资源利用效率是最主要的影响因素，经济水平和产业结构起正方向作用，而利用效率起负方向作用。从一方面说明，当前安徽省稳定快速增长的同时，需要大量的水资源支撑，所以安徽省需要大力发展资源节约型经济，鼓励第三产业的发展可以摆脱水资源的限制；同时，安徽省产业结构的不合理也导致了用水量的不合理增加，安徽省以农业生产为主，农业用水一直占据总用水量的60%左右，所以安徽省急需进行产业结构的转变，降低农业用水，努力提高工业用水和第三产业的用水，使产业结构得以改善；另一方面，安徽省的水资源利用效率还处于一个比较低的水平，人们的节水意识有待提高，生活和生产中的浪费经常出现等，所以安徽省应重点提高用水效率，积极响应国家和地方政策法规，严格遵守用水制度，保护和珍惜水资源，也要鼓励人才发展高端节水技术和器具，可以从农业灌溉入手等。

4 结论

安徽省2006—2015年的用水量和经济发展的脱钩状态经历了四种情况：扩张性负脱钩、扩张连接、弱脱钩、强脱钩，分别占研究期的10%、10%、50%和30%，强弱脱钩状态达到80%左右，总体脱钩状况一般。同时，水资源利用经历了较差脱钩—弱脱钩—强弱脱钩交替的变化过程，脱钩状况随时间逐渐改善。本文利用LMDI因素分解模型估计用水量变化，影响因素分为人口、经济发展水平、产业结构和水资源利用效率。其中经济发展因素和产业结构因素主要导致了用水量的增加，水资源利用效率因素抑制了用水量，人口对用水量的影响很小。所以，①需要大力发展资源节约型经济，鼓励第三产业的发展；②进行产业结构的转变，降低农业用水，使产业结构得以改善；③重点提高用水效率，积极响应国家和地方政策法规，保护和珍惜水资源，鼓励人才发展高端节水技术和器具等。