遼河流域水環境影響要素貢獻度分析研究

邢晶堯

(遼寧省沈陽水文局，遼寧 沈陽 110043)

當前，流域生態水環境是社會關注的熱點問題[1-2]，區域水環境與經濟發展水平之間的矛盾也越來越為緊張，環境庫茲涅茲曲線正是基于這一緣由進行的理論假設，多個學者的研究表明環境庫茲涅茲曲線符合廢水與經濟GDP之間的曲線關系[3-6]。近些年來，有學者對傳統環境庫茲涅茲曲線進行改進，增加區域社會發展水平因素，使得改進后的環境庫茲涅茲曲線在水環境影響要素里考慮更為全面，改進的環境庫茲涅茲曲線也在國內一些流域的水環境影響要素中得到具體應用[7-9]，但是還未在遼河中進行相關應用。遼河為遼寧省第一大河，其流域生態水環境保護對于區域發展十分重要，為此文章引入改進的環境庫茲涅茲曲線(EKC曲線)，對遼河流域影響要素的貢獻度進行定量分析。

1 改進EKC曲線原理

傳統EKC曲線假定廢水排污量(C)，區域經濟收入(Y)與水資源耗水量(E)之間存在一定的聯系，相關方程為：

C=a0+a1Y+a2Y+a3E+ε

(1)

式中，a0，a1，a2，a3—分別表示為相關方程變量系數；ε—變量誤差。

考慮到社會發展水平對區域水環境的重要影響，改進的EKC曲線綜合考慮傳統方程的三個要素外，增加區域社會發展水平HDI作為假定廢水排污量的指標，其計算方程為：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E+a4·MAN+a5·HDI+ε

(2)

式中，其他變量同式(1)中的變量含義；MAN—區域的生產附加值；HDI—區域社會發展水平系數。

為對改進EKC曲線進行檢驗，采用簡單計量經濟方法論進行曲線的面板單位根檢驗，檢驗方程為：

(3)

式中，Wi,t—轉換向量；ΔX—統計量；i—統計量個數；j—轉換向量的個數；k—轉換向量的總數；t—時間維度；β—備選假設條件；ξ—檢驗方差的白噪聲干擾。

在進行面板單位根檢驗時，需要進行統計檢驗量λ的構造，構造方程為：

(4)

式中，σ—檢驗方差；w′—轉化變量；N—統計量的個數；A′—轉化變量矩陣。其他變量同式(4)中變量含義。

假定方程的回歸系數有效，其ADF檢驗方程表達式為：

注：Δ表示為一階差分格式值；BRETIUNG表示無效假設檢驗數據源；LLG和LPS表示為平穩假設檢驗。

(5)

式中，r—回歸方程的自相關系數；v—回歸方程的自變量。

在進行面板單根檢驗后，還需要對面板根進行協整檢驗分析，其分析方程為：

(6)

式中，Wit及Xj,it—分別表示為不同水平的一階自積。該方程基于維度方法，包括面板v，R，PP，ADF的統計量。

2 實例研究

2.1 遼河流域概況

遼河為遼寧省境內第一大河，流域總面積達到21.9×104km2，據2000年相關數據統計，流域內總人口約為3500萬人，農業耕地總面積約為480萬hm2，GDP生產總值高達4000億元，是我國重要的鋼鐵、農業生產基地，區域社會經濟發展水平較高。由于工業化快速發展，遼河流域水環境遭到一定程度的影響，綜合污染指數一直較高。經過“十五”期間流域的生態環境保護，遼河流域的水生態環境逐步好轉。為重點剖析區域社會經濟發展對水環境的影響，結合改進的EKC曲線對遼河的水環境影響因素進行貢獻度的分析。

2.2 改進EKC曲線的單根檢驗結果

結合面板單根檢驗方法對改進的EKC曲線的單根進行檢驗測試，結果見表1。

從表1中可以看出，無效假設和IPS平穩假設檢驗的一階差分格式值在各要素檢驗值都要小于均值的檢驗值，而LLG平穩假設檢驗一階差分格式值均大于均值，可見在LLG平穩假設檢驗下改進的EKC曲線檢驗較為平穩。

2.3 改進EKC曲線的協整檢驗結果

在單根檢驗的基礎上，結合協整檢驗方法對改進EKC曲線進行數據的協整檢驗，檢驗結果見表2。

表2 各曲線面板數據協整統計結果

從各統計尺度檢驗結果可看出，兩種曲線下區域經濟GDP和區域社會發展水平HDI之間均存在倒U型的關系，相比傳統EKC曲線，改進EKC曲線檢驗統計結果都有所減小。這主要是因為改進的EKC曲線，綜合考慮區域社會發展水平后，影響因素的增多，使得其檢驗統計結果及概率值的分布都有所縮減，也進一步表明改進的EKC曲線相比于傳統EKC曲線結果要更為合理。

2.4 基于改進EKC曲線的水環境影響因素統計結果

在EKC曲線檢驗的基礎上，結合改進的EKC曲線對不同影響要素的貢獻度進行分析，分析結果見表3和表4。

表3 采用改進EKC曲線的基于不同面板數據源的統計結果(C作為變量)

表4 采用改進EKC曲線的基于不同面板數據源的統計結果(GS作為變量)

對于假定廢水排污量C作為變量而言，各變量的面板估計系數分別為2.1257，-0.295，0.825，0.345，0.083以及1.487，表明人均排污量與區域人均GDP之間的彈性尺度為2.1257-0.295Y，人均水資源消耗量增加1%，區域排污量將增加0.825%；貿易開放度提高1%，排污量將增加0.345%；生產附加值增長1%，污水排放量將增加0.083%；區域發展水平MHDI增加1%，人均排污量將增加1.487%。而對于假定區域宏觀可持續經濟度GS作為變量后，各變量的面板估計系數分別為1.745，-0.897，1.035，0.187，0.059，-0.0348及-7.125，表明社會發展水平增加1%，區域排污量將增加1.745%；貿易開放度提高1%，排污量將增加1.035%；生產附加值增長1%，污水排放量將增加0.187%；區域MAN增加1%，人均排污量將增加0.059%。

3 結論

(1)遼河流域人均水資源消耗量增加1%，區域排污量將增加0.825%，貿易開放度提高1%，排污量將增加0.345%，生產附加值增長1%，污水排放量將增加0.083%，區域發展水平MHDI增加1%，人均排污量將增加1.487%。

(2)水環境治理和保護是綜合工程，在水環境承載能力范圍內，應重點關注社會發展水平以及人均水資源消耗量對遼河流域環境庫茲涅茲曲線形狀及內在機理的影響。