基于庫茲涅茲曲線原理對水環境指標進行協整檢驗探析

杜曉麗

(渤海工程項目管理有限公司，遼寧 朝陽 122000)

0 前 言

流域水環境是流域綜合治理和保護的重點關注區域，近些年來，隨著流域水生態文明建設，水環境成為社會公眾和學者關注的熱點區域[1]。對水環境影響因素進行分析是加強水環境保護的重要措施[2]。國內對水環境影響因素研究起步較晚，自2000年，對水環境變化影響因素的研究逐步開始，但傳統方法大都缺乏定量分析的手段，大都以定性分析為主[3]。從2005年開始環境庫茲涅茲曲線在國內一些流域水環境影響因素定量分析中逐步得到應用[4]-[15]，應用成果表明環境庫茲涅茲曲線可對水環境影響的因素進行有效分離，以影響度對各影響因素進行定量分析。環境庫茲涅茲曲線在遼寧地區還未得到相關應用，為此文章以渾河流域為研究實例，定量探討渾河流域水環境影響因素，研究成果對于渾河流域環境保護具有參考意義。

1 環境庫茲涅茲曲線原理

廢水排污量(C)，區域經濟收入(Y)與水資源耗水量(E)按照環境庫茲涅茲曲線假定存在一定的相關性，回歸方程為：

C=a0+a1Y+a2Y+a3E+ε

(1)

式中：a0、a1、a2、a3為回歸系數；ε為回歸方程誤差。

區域水環境受社會發展水平綜合影響，為此環境庫茲涅茲曲線假定廢水排污量作為社會發展水平HDI：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E
+a4×MAN+a5×HDI+ε

(2)

式中：MAN為生產附加值；HDI為社會發展水平系數。

面板單位根檢驗采用簡單計量經濟方法進行檢驗：

(3)

式中：Wi,t為變換向量；△X為統計變量；i為統計單元數；j為變換單元數目；在進行單根檢驗時，需要建立統計檢驗量：

(4)

式中：σ為方差檢驗值；w′為變量轉化值；N為統計單元總數；A′為變量轉換矩陣。回歸系數的檢驗方程為：

(5)

式中：r為方程自相關系數；v為回歸變量。對單根進行協整檢驗：

(6)

式中：Wit及Xj,it為不同變量的一階自積。

2 渾河水環境影響因素分析

2.1 渾河概況

渾河流域面積28260km2，河流長度495km，河流平均比降0.420‰，多年平均年降水量742.3mm，多年平均年徑流深220.9mm，多年平均年蒸發量677-822mm，流域平均寬度為46.9km，河道彎曲系數為1.7，河流形狀系數為0.09，河網密度為0.3。流域面積10km2以上一級支流54條，二級支流條173條，三級支流222條，四級支流118條，五級支流14條。流域面積大于5000km2的河流有1條，1000-5000km2的河流6條，100-1000km2的河流63條，50-100km2的河流65條，10-50km2的河流446條；平原水網區3個，平原河流72條。

2.2 單根檢驗結果

對各水環境影響因素進行單根檢驗，檢驗結果如表1所示。

表1 環境庫茲涅茲曲線水環境指標影響單根檢驗結果

從分析結果可看出，一階差分格式下IPS平穩假設檢驗和無效假設均低于平均檢驗值，一階差分格式下的LLG平穩假設檢驗高于平均檢驗值，因此環境庫茲涅茲曲線的LLG平穩檢驗值通過單根檢驗。

2.3 協整檢驗結果

對環境庫茲涅茲曲線的變量指標進行協整檢驗，檢驗結果如表2所示。

表2 環境庫茲涅茲曲線水環境指標影響協整檢驗結果

從統計檢驗結果可看出，區域經濟GDP和區域社會發展水平HD在傳統檢驗和協整曲線下呈現倒U型變化關系，相比于傳統檢驗方式，協整檢驗方式下的檢驗值低于傳統檢驗值。這主要是因為環境庫茲涅茲曲線考慮的水環境影響因子較多，使得檢驗統計概率有所減小，也說明環境庫茲涅茲曲線相比于傳統檢驗方式，檢驗結果更為合理。

2.4 渾河流域水環境影響因素分析

在各水環境指標檢驗的基礎上，結合環境庫茲涅茲曲線對渾河流域各水環境影響指標進行定量分析，分析結果如表3和表4所示。

表3 以廢水排污量指標為變量的分析結果

表4 以宏觀經濟可持續度為變量的分析結果

環境庫茲涅茲曲線以廢水排污量作為變量指標進行分析下，各指標回歸系數表明區域人均GDP與排污量之間的彈性尺度在0.3以下，區域排污率遞增0.72%、水資源人均消耗比例以及貿易開放度將遞增1%，而排污人均比例將達到1.352%。而見渾河流域宏觀經濟可持續度作為變量指標進行環境庫茲涅茲曲線分析時，為指標回歸系數在1.625--7.234之間，表明區域排污率增加1%的前提下，社會發展水平以及經濟貿易開發度見分別增加1%，排污量以及生產附加值比例將分別提高1.042%和0.85%，污水排放量以及排污量的遞增比例將超高1%。

3 結 論

1)渾河流域區域經濟GDP和區域社會發展水平HD在傳統檢驗和協整曲線下呈現倒U型變化關系，相比于傳統檢驗方式，環境庫茲涅茲曲線下各水環境影響協整檢驗值低于傳統檢驗值。

2)渾河流域宏觀經濟可持續度作為變量指標進行環境庫茲涅茲曲線分析時，為指標回歸系數在1.625--7.234之間，表明區域排污率增加1%的前提下，社會發展水平以及經濟貿易開發度見分別增加1%，排污量以及生產附加值比例將分別提高1.042%和0.85%，污水排放量以及排污量的遞增比例將超高1%。