基于环境库兹涅兹曲线的浑河流域水环境影响要素探讨

任海青

(辽宁省丹东水文局，辽宁 丹东 118000)

0 前 言

流域水环境是流域综合治理和保护的重点关注区域，近些年来，随着流域水生态文明建设，水环境成为社会公众和学者关注的热点区域[1]。对水环境影响因素进行分析是加强水环境保护的重要措施[2]。国内对水环境影响因素研究起步较晚，2000年开始，对于水环境变化影响因素的研究逐步开始，但传统方法大都缺乏定量分析的手段，大都以定性分析为主[3]。从2005年开始环境库兹涅兹曲线在国内一些流域水环境影响因素定量分析中逐步得到应用，应用成果表明环境库兹涅兹曲线可对水环境影响的因素进行有效分离，以影响度对各影响因素进行定量分析。环境库兹涅兹曲线在辽宁地区还未得到相关应用，为此文章以浑河流域为研究实例，定量探讨浑河流域水环境影响因素，研究成果对于浑河流域环境保护具有重要的参考意义。

1 环境库兹涅兹曲线原理

废水排污量(C)，区域经济收入(Y)与水资源耗水量(E)按照环境库兹涅兹曲线假定存在一定的相关性，回归方程为：

C=a0+a1Y+a2Y+a3E+ε

(1)

式中：a0、a1、a2、a3为回归系数；ε为回归方程误差。

区域水环境受社会发展水平综合影响，为此环境库兹涅兹曲线假定废水排污量作为社会发展水平HDI：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E+
a4·MAN+a5·HDI+ε

(2)

式中：MAN为生产附加值；HDI为社会发展水平系数。

面板单位根检验采用简单计量经济方法进行检验：

(3)

式中：Wi,t为变换向量；△X为统计变量；i为统计单元数；j为变换单元数目；在进行单根检验时，需要建立统计检验量：

(4)

式中：σ为方差检验值；w′为变量转化值；N为统计单元总数；A′为变量转换矩阵。回归系数的检验方程为：

(5)

式中：r为方程自相关系数；v为回归变量。对单根进行协整检验：

(6)

式中：Wit及Xj,it为不同变量的一阶自积。

2 浑河水环境影响因素分析

2.1 浑河概况

浑河流域面积28260km2，河流长度495km，河流平均比降0.420‰，多年平均年降水量742.3mm，多年平均年径流深220.9mm，多年平均年蒸发量677-822mm，流域平均宽度为46.9km，河道弯曲系数为1.7，河流形状系数为0.09，河网密度为0.3。流域面积10km2以上一级支流54条，二级支流条173条，三级支流222条，四级支流118条，五级支流14条。流域面积>5000km2的河流有1条，1000-5000km2的河流6条，100-1000km2的河流63条，50-100km2的河流65条，10-50km2的河流446条；平原水网区3个，平原河流72条。

2.2 单根检验结果

对各水环境影响因素进行单根检验，检验结果如表1所示。

从分析结果可看出，一阶差分格式下IPS平稳假设检验和无效假设均低于平均检验值，一阶差分格式下的LLG平稳假设检验高于平均检验值，因此环境库兹涅兹曲线的LLG平稳检验值通过单根检验。

2.3 协整检验结果

对环境库兹涅兹曲线的变量指标进行协整检验，检验结果如表2所示。

表2 环境库兹涅兹曲线水环境指标影响协整检验结果

从统计检验结果可看出，区域经济GDP和区域社会发展水平HD在传统检验和协整曲线下呈现倒U型变化关系，相比于传统检验方式，协整检验方式下的检验值低于传统检验值。这主要是因为环境库兹涅兹曲线考虑的水环境影响因子较多，使得检验统计概率有所减小，也说明环境库兹涅兹曲线相比于传统检验方式，检验结果更为合理[4-6]。

2.4 浑河流域水环境影响因素分析

在各水环境指标检验的基础上，结合环境库兹涅兹曲线对浑河流域各水环境影响指标进行定量分析，分析结果如表3和表4所示。

表3 以废水排污量指标为变量的分析结果

表4 以宏观经济可持续度为变量的分析结果

环境库兹涅兹曲线以废水排污量作为变量指标进行分析下，各指标回归系数表明区域人均GDP与排污量之间的弹性尺度在0.3以下，区域排污率递增0.72%、水资源人均消耗比例以及贸易开放度将递增1%，而排污人均比例将达到1.352%。而见浑河流域宏观经济可持续度作为变量指标进行环境库兹涅兹曲线分析时，为指标回归系数在1.625--7.234之间，表明区域排污率增加1%的前提下，社会发展水平以及经济贸易开发度见分别增加1%，排污量以及生产附加值比例将分别提高1.042%和0.85%，污水排放量以及排污量的递增比例将超高1%[7-9]。

3 研究结论

1)浑河流域区域经济GDP和区域社会发展水平HD在传统检验和协整曲线下呈现倒U型变化关系，相比于传统检验方式，环境库兹涅兹曲线下各水环境影响协整检验值低于传统检验值[10-12]。

2)浑河流域宏观经济可持续度作为变量指标进行环境库兹涅兹曲线分析时，为指标回归系数在1.625--7.234之间，表明区域排污率增加1%的前提下，社会发展水平以及经济贸易开发度见分别增加1%，排污量以及生产附加值比例将分别提高1.042%和0.85%，污水排放量以及排污量的递增比例将超高1%[13-14]。