基于脫鉤理論和LMDI模型安徽省用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的定量研究

童國(guó)平，陳 巖

（南京林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，南京210037）

1 引言

2014年第二屆中國(guó)水安全會(huì)議公布的數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)人均水資源量為1 718 m3，僅為世界人均水平的1/4，接近國(guó)際公認(rèn)的1 700 m3的缺水警戒線，有40%以上的人口生活在缺水地區(qū)，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。水危機(jī)日益突出，水資源已經(jīng)成為制約我國(guó)資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依賴水資源的使用，對(duì)用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系進(jìn)行研究分析，可以了解水資源和經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，通過轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式或有效利用水資源等途徑來實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展和保護(hù)水資源。

長(zhǎng)期以來，受持續(xù)人口壓力、經(jīng)濟(jì)開發(fā)和社會(huì)發(fā)展等因素影響，造成我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)退化嚴(yán)重。其中，水資源環(huán)境需要尤其受到關(guān)注。如今十九大報(bào)告提出必須踐行綠水青山就是金山銀山的生態(tài)發(fā)展理念，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)保護(hù)環(huán)境、愛護(hù)環(huán)境就是在創(chuàng)造財(cái)富[1]。水是生命之源，加強(qiáng)水資源保護(hù)和提高水資源承載力能夠有效推動(dòng)生態(tài)化進(jìn)程[2]。為了有效衡量社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素和水資源要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，可采用物理學(xué)領(lǐng)域中的脫鉤概念，即脫鉤[3](Decoupling)主要用于體現(xiàn)物質(zhì)消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間依賴程度的變化。在資源與環(huán)境領(lǐng)域，脫鉤通常被解釋為打破經(jīng)濟(jì)與資源消耗或環(huán)境壓力之間的耦合關(guān)系。從定義來看，脫鉤可分為絕對(duì)脫鉤和相對(duì)脫鉤，絕對(duì)脫鉤是指保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)物質(zhì)消耗穩(wěn)定甚至下降，相對(duì)脫鉤是指物質(zhì)消耗為正的速度但小于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度[4]。脫鉤分析方法主要有脫鉤因子法[5-6]、Vehmas脫鉤指數(shù)法[7-8]、Tapio彈性脫鉤法[9]、IPAT方程[10]、差分回歸系數(shù)法[11]。一方面，大量的研究通過這些研究方法來分析全國(guó)和不同省份[12]、地區(qū)水資源量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，了解社會(huì)生活對(duì)資源的消費(fèi)的影響力度，另一方面，有學(xué)者從水足跡視角來識(shí)別區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源造成的壓力和水資源的利用狀況[13]，也有具體從不同行業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等角度分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源資源消耗以及環(huán)境壓力之間的脫鉤關(guān)系。

目前脫鉤分析的研究深度和廣度已經(jīng)不斷提高，但還需要進(jìn)一步改進(jìn)：第一，現(xiàn)有研究大多是運(yùn)用不同的分析方法來研究全國(guó)或者某個(gè)區(qū)域的脫鉤狀態(tài)，若對(duì)進(jìn)一步細(xì)化至省級(jí)范圍，有利于對(duì)小區(qū)域的用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的脫鉤狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)；第二，現(xiàn)有研究多以經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值和資源消耗兩個(gè)指標(biāo)得到脫鉤狀態(tài)并進(jìn)行后續(xù)分析和評(píng)價(jià)，所涉及的變量太少，不能夠準(zhǔn)確判斷經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源消耗之間的內(nèi)在聯(lián)系；第三，現(xiàn)有研究主要定量分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源消耗之間的脫鉤狀況和階段，對(duì)脫鉤狀態(tài)形成的原因有待進(jìn)一步深化，這有助于為水資源保護(hù)提供指導(dǎo)建議。

安徽屬于我國(guó)中東部經(jīng)濟(jì)區(qū)，地跨長(zhǎng)江、淮河和新安江三大流域。季風(fēng)氣候，夏季多雨，降水有著明顯的季節(jié)變化特征。安徽省是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)區(qū)之一，主要農(nóng)產(chǎn)品為水稻、小麥、棉花和油菜等，淡水漁業(yè)也較發(fā)達(dá)，水資源對(duì)安徽省區(qū)域的發(fā)展有至關(guān)重要的作用。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展水資源利用不當(dāng)，導(dǎo)致安徽省的水資源水體富營(yíng)養(yǎng)化引起水污染嚴(yán)重，水質(zhì)問題間接導(dǎo)致水質(zhì)性缺水問題，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源之間的矛盾嚴(yán)重危害著人們的生產(chǎn)安全和生命健康。因此，現(xiàn)階段對(duì)安徽省水資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析，有利于客觀反映安徽省用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的現(xiàn)狀，為今后制定改善水資源利用的政策提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展。因此，本文以安徽省為研究對(duì)象，利用脫鉤分析方法對(duì)其用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，并利用因素分解模型對(duì)用水量變化的影響因素進(jìn)行分解和分析，具體分為人口效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和水資源利用效率效應(yīng)，了解各因素對(duì)用水量變化的具體影響。

2 研究方法

2.1 Tapio脫鉤彈性法

將脫鉤表達(dá)用水量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系時(shí)，它是指阻斷用水量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的相互影響關(guān)系：即在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)很大程度上依賴于水資源的消耗，但當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式逐漸優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)逐步走向成熟時(shí)，兩者之間的相互依賴關(guān)系逐漸減弱，當(dāng)用水量達(dá)到頂峰之后，用水量與經(jīng)濟(jì)規(guī)模呈現(xiàn)出反向變化的特征，即用水量和經(jīng)濟(jì)之間的脫鉤關(guān)系一般是經(jīng)歷由未脫鉤—相對(duì)脫鉤—絕對(duì)脫鉤狀態(tài)的時(shí)間變化過程。

Tapio脫鉤彈性方法是利用地區(qū)用水量和地區(qū)生產(chǎn)總值兩個(gè)指標(biāo)來研究水資源利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的脫鉤狀況和動(dòng)態(tài)變化的，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式（1）中：e為脫鉤彈性指數(shù)，ΔW和ΔGDP分別表示用水量增加值和地區(qū)生產(chǎn)總值增加值，Wt和Wt-1分別表示時(shí)間t和t-1的用水量，GDPt和GDPt-1分別表示時(shí)間t和t-1的地區(qū)生產(chǎn)總值。參照已有文獻(xiàn)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將脫鉤彈性指數(shù)劃分為八類，如圖1。

當(dāng)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)增長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，主要脫鉤狀態(tài)有強(qiáng)脫鉤、弱脫鉤、擴(kuò)張連接和擴(kuò)張性負(fù)脫鉤。其中，強(qiáng)脫鉤是最理想的脫鉤狀態(tài)，即經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)與用水量消耗出現(xiàn)反方向的變化規(guī)律，用水量實(shí)現(xiàn)了零增長(zhǎng)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r；而弱脫鉤和擴(kuò)張性負(fù)脫鉤一般出現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初中期，用水量的大量消耗給予經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，相比之下弱脫鉤較為理想。

當(dāng)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)短暫衰退時(shí)，主要脫鉤狀態(tài)有強(qiáng)負(fù)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、衰退連接和衰退性脫鉤。其中，強(qiáng)負(fù)脫鉤是經(jīng)濟(jì)下滑的同時(shí)用水量卻在不斷增加，它是一種最不理想的脫鉤狀態(tài)；而弱負(fù)脫鉤和衰退性脫鉤為經(jīng)濟(jì)變化率和用水量變化率以相同方向變化，其中，弱負(fù)脫鉤狀況稍優(yōu)于衰退性脫鉤狀況。

圖1 脫鉤狀態(tài)分類

2.2 用水量影響因素分解模型構(gòu)建

結(jié)合我國(guó)用水量影響因素相關(guān)文獻(xiàn)的具體研究成果，本文選取人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和水資源利用效率為影響安徽省水資源利用的主要因素。利用LMDI模型構(gòu)建用水量與人口因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素、水資源效率因素的恒等式，進(jìn)行因素分解與分析，模型構(gòu)建如下：

式（2）中：W代表總用水量（農(nóng)業(yè)用水量+工業(yè)用水量），i=1為農(nóng)業(yè)相關(guān)的因素，i=2為工業(yè)相關(guān)的因素，P代表常住人口，G代表GDP，Gi代表第i種產(chǎn)業(yè)的增加值，（G1為農(nóng)業(yè)增加值，G2為工業(yè)增加值）。另外，a代表人均GDP，bi代表農(nóng)業(yè)和工業(yè)增加值占GDP的比重，ci代表農(nóng)業(yè)和工業(yè)的單位GDP用水量。由此可知，用水量受到人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水效率因素的影響，并把該四種因素的影響力定義為人口效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和水資源利用效應(yīng)，分別用ΔWp、ΔWa、ΔWb、ΔWc表示，用ΔW表示用水量的綜合效益，得到公式（3）—（8）如下：

用η表示各因素的貢獻(xiàn)率，具體公式如下：

3 安徽省用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤狀態(tài)和影響因素研究結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文研究了安徽省總用水量和GDP之間的脫鉤狀態(tài)和對(duì)用水量的影響因素進(jìn)行分解分析，其中總用水量、農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量數(shù)據(jù)來源于《安徽省水資源公報(bào)》（2016—2015年），安徽省GDP、農(nóng)業(yè)增加值、農(nóng)業(yè)增加值、人均GDP、單位GDP用水量、人口數(shù)據(jù)來源于《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》（2007—2016年），為了使GDP數(shù)據(jù)具有可比性，以2005年為基期，剔除了通貨膨脹等因素的影響。

3.2 安徽省用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤關(guān)系計(jì)算結(jié)果與分析

利用Tapio脫鉤彈性方法對(duì)安徽省用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的彈性指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并得到各年的脫鉤狀態(tài)，如表1所示。

表1 安徽省用水量和GDP的脫鉤評(píng)價(jià)結(jié)果

由表1可知，安徽省在2006—2015年用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)經(jīng)歷了四種情況：擴(kuò)張性負(fù)脫鉤、擴(kuò)張連接、弱脫鉤、強(qiáng)脫鉤，分別占研究期的10%、10%、50%和30%，強(qiáng)弱脫鉤狀態(tài)達(dá)到80%左右，總體脫鉤狀況一般。首先，2006—2008年的脫鉤狀態(tài)不穩(wěn)定，經(jīng)歷了三種脫鉤情形，該時(shí)間段脫鉤狀況較差。由圖2可知，2006和2008年的用水量變化率大于GDP變化率，其中2006年的用水量和GDP變化率均大于0且彈性值大于1.2，導(dǎo)致出現(xiàn)擴(kuò)張性負(fù)脫鉤狀態(tài)；2008年安徽省水資源沒有得到合理利用，導(dǎo)致用水量變化率到達(dá)14.8%，彈性值在0.8～1.2之間，出現(xiàn)擴(kuò)張連接狀態(tài)。其次，2009—2011年的脫鉤狀態(tài)保持為弱脫鉤，用水量變化率逐漸小于GDP增長(zhǎng)率，彈性值大于0，脫鉤狀況比上一時(shí)期稍有改善。最后，2012—2015年的脫鉤狀態(tài)為強(qiáng)弱脫鉤交替，強(qiáng)脫鉤的出現(xiàn)表明水資源利用方式進(jìn)一步改善：用水量變化率為負(fù)值，經(jīng)濟(jì)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)用水量的下降。所以，安徽省的水資源利用經(jīng)歷了較差脫鉤—弱脫鉤—強(qiáng)弱脫鉤交替的變化過程，脫鉤狀況隨時(shí)間逐漸改善。

3.3 安徽省用水量影響因素結(jié)果分析

本文利用LMDI因素分解模型估計(jì)用水量變化，影響因素分為人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和水資源利用效率，其中人口效應(yīng)是指人口數(shù)量增減對(duì)用水量的影響，經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)是指經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模對(duì)用水量的影響，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)是指工農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)用水量的影響，水資源利用效應(yīng)是指通過發(fā)展技術(shù)對(duì)用水效率產(chǎn)生作用轉(zhuǎn)而影響用水量。采用環(huán)比法得到安徽省2006-2015年的四大因素的貢獻(xiàn)率，效應(yīng)的正方向貢獻(xiàn)率或貢獻(xiàn)率為正值表示該因素會(huì)增加水資源消耗，效應(yīng)的負(fù)方向貢獻(xiàn)率或貢獻(xiàn)率為負(fù)值表示該因素抑制了用水量。

圖3通過把安徽省的用水量及其驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行組合聯(lián)系，得到四大效應(yīng)對(duì)用水量的貢獻(xiàn)率差異。其中人口效應(yīng)的貢獻(xiàn)率小于10%且變化幅度很??；經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)的貢獻(xiàn)率為正值（除2014年），大小在23%～48%之間，總體波動(dòng)下降；產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)效應(yīng)的貢獻(xiàn)率為正值（除2014年），大小在20%～49%，總體波動(dòng)下降；除2014和2015年，水資源利用效應(yīng)的貢獻(xiàn)率為負(fù)值，大小在6%～55%之間，總體波動(dòng)上升。所以，安徽省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素主要導(dǎo)致了用水量的增加，但是經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)逐漸減小，水資源利用效率因素抑制了用水量且該效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，人口對(duì)用水量的影響很小。

由圖3可知，安徽省四大效應(yīng)的正方向貢獻(xiàn)率一直大于負(fù)方向貢獻(xiàn)率，導(dǎo)致其用水量表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，但是部分年份的用水量比上一年有所減少。具體說來，2007年的用水量下降了9.82億m3，主要是經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)的正方向貢獻(xiàn)率比上一年下降了20%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的正方向貢獻(xiàn)率比上一年下降了17%，水資源利用效應(yīng)由上一年的正值轉(zhuǎn)為負(fù)值，其貢獻(xiàn)率達(dá)到40%，這得益于安徽省在2007年節(jié)水型社會(huì)建設(shè)動(dòng)員工作已經(jīng)全面展開，節(jié)水技術(shù)已較為成熟，單位GDP用水量逐漸下降，用水效率顯著提高，實(shí)現(xiàn)用水量的下降；2008—2009年，安徽省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)的正方向貢獻(xiàn)率逐漸增大，而水資源利用效應(yīng)的負(fù)方向貢獻(xiàn)率卻下降，使得這段時(shí)間安徽省的用水量有一個(gè)較大的提高；2010—2013年用水量基本保持穩(wěn)定，由于不同效應(yīng)的貢獻(xiàn)率變化小且正負(fù)方向的貢獻(xiàn)率相互疊加；2014年人口效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的貢獻(xiàn)率變?yōu)樨?fù)值，而水資源利用效應(yīng)的貢獻(xiàn)率為正值，說明2014年水資源利用效率的降低浪費(fèi)了用水量，而人口因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素的共同作用，最終導(dǎo)致用水量出現(xiàn)低谷；2015年的用水量再次出現(xiàn)小幅上升，原因是安徽省的四大效應(yīng)的貢獻(xiàn)率都為正值，四個(gè)因素共同導(dǎo)致了用水量的增加。

圖3 安徽省用水量影響因素貢獻(xiàn)率

基于LMDI模型的水資源影響因素分析結(jié)果表明，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和水資源利用效率是最主要的影響因素，經(jīng)濟(jì)水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)起正方向作用，而利用效率起負(fù)方向作用。從一方面說明，當(dāng)前安徽省穩(wěn)定快速增長(zhǎng)的同時(shí)，需要大量的水資源支撐，所以安徽省需要大力發(fā)展資源節(jié)約型經(jīng)濟(jì)，鼓勵(lì)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以擺脫水資源的限制；同時(shí)，安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理也導(dǎo)致了用水量的不合理增加，安徽省以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，農(nóng)業(yè)用水一直占據(jù)總用水量的60%左右，所以安徽省急需進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，降低農(nóng)業(yè)用水，努力提高工業(yè)用水和第三產(chǎn)業(yè)的用水，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得以改善；另一方面，安徽省的水資源利用效率還處于一個(gè)比較低的水平，人們的節(jié)水意識(shí)有待提高，生活和生產(chǎn)中的浪費(fèi)經(jīng)常出現(xiàn)等，所以安徽省應(yīng)重點(diǎn)提高用水效率，積極響應(yīng)國(guó)家和地方政策法規(guī)，嚴(yán)格遵守用水制度，保護(hù)和珍惜水資源，也要鼓勵(lì)人才發(fā)展高端節(jié)水技術(shù)和器具，可以從農(nóng)業(yè)灌溉入手等。

4 結(jié)論

安徽省2006—2015年的用水量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)經(jīng)歷了四種情況：擴(kuò)張性負(fù)脫鉤、擴(kuò)張連接、弱脫鉤、強(qiáng)脫鉤，分別占研究期的10%、10%、50%和30%，強(qiáng)弱脫鉤狀態(tài)達(dá)到80%左右，總體脫鉤狀況一般。同時(shí)，水資源利用經(jīng)歷了較差脫鉤—弱脫鉤—強(qiáng)弱脫鉤交替的變化過程，脫鉤狀況隨時(shí)間逐漸改善。本文利用LMDI因素分解模型估計(jì)用水量變化，影響因素分為人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和水資源利用效率。其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素主要導(dǎo)致了用水量的增加，水資源利用效率因素抑制了用水量，人口對(duì)用水量的影響很小。所以，①需要大力發(fā)展資源節(jié)約型經(jīng)濟(jì)，鼓勵(lì)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；②進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，降低農(nóng)業(yè)用水，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得以改善；③重點(diǎn)提高用水效率，積極響應(yīng)國(guó)家和地方政策法規(guī)，保護(hù)和珍惜水資源，鼓勵(lì)人才發(fā)展高端節(jié)水技術(shù)和器具等。