西部水电资源开发对县域产业结构的影响

李丹 贺昌政 刘玉峰

(1.四川大学公共管理学院，四川 成都 610065;2.四川大学商学院，四川 成都 610065)

西部大开发的十年，我国在注重保护西部生态屏障的同时，水力资源也得到了积极有序的开发。西部地区资源富集，水电以其绿色、清洁的优势为我国优化能源结构、减缓碳排放压力以及支持东中部能源需要而得到优先发展。西部地区可开发水能资源约占全国的77%，而开发程度仅为11%。尤以金沙江、大渡河、雅砻江为代表的三大流域是最大的水电富集区，同时也是我国贫困人口众多、少数民族集聚、经济发展落后及生态环境极其脆弱的地区。随着水利水电开发进程的深入，流域自然、生态、经济、社会、人文环境等将发生变化。然而由于当前生态补偿机制、资源补偿机制、利益共享机制等的缺失，西部资源所在地面临着经济增长方式转变、产业结构优化等问题，这直接关系到我国全面建成小康社会战略目标的实现。

以往的研究表明水电建设投资对区域经济发展、基础设施完善、第三产业发展等有正向促进作用［1，2，11，13］，但目前大多偏重于比较宏观的经济社会影响的定性分析，针对西部水利水电资源开发对县域产业结构影响的定量研究还较为缺少。因此，本文旨在通过细致的实证分析，以县域经济为分析单元，运用GMDH和ARCH组合预测模型，揭示西部开发十年来，水利水电开发建设对县域经济增长及产业结构所带来的动态影响及其规律，并进一步预测了未来五年电站运营期对县域产业结构的影响，有针对性提出西部水资源开发中地方经济发展可能存在的问题，为西部县域经济发展方式转变提供政策依据。

1 相关研究综述与本文研究思路

国内外学者从不同层次讨论了水利水电建设投资对地方经济的影响作用，主要运用了投入产出法、生产函数法及计量经济学方法等。第一，从公共投资、固定资产投资层次探讨了其对经济的影响。Metin等使用了向量自回归模型，证明了土耳其的区域公共投资有利于增加制造业产值［4］。Piotr认为应该使用生产函数法、区域函数法以及成本函数法分别对公共投资的产出弹性、公共投资的溢出效应和影子价格进行测量，多方面考察公共投资对经济的影响［5］。耿修林论证了固定资产投资对于产业结构变动的推动作用［8］。何一鸣等利用马尔科夫转移概率矩阵，分析了西部大开发以来，四川省县域产业结构的时空动态演变，即产业结构整体上有所提升，但区域发展仍不平衡［9］。

第二，从水利水电建设投资分析其对经济发展的影响。Isserman和Rephann运用准试验控制群方法，分析了水利大坝建设对农村经济方面所产生的影响［3］。Clark和Robinson运用投入产出方法，分析了电站大坝建设所带来的间接影响，即由于基础设施的完善，从而促进了第三产业的发展［2］。Curtis Bohlen和 Lynne Y.Lewis利用 GIS技术，测算了水电大坝建设增加了地区资产值［6］。Garyfallos Arabatzis和Dimitris Myronidis分析了小水电站对区域经济发展的影响以及其社会接受程度［7］。郭卫林等以塔林西水电站为例，分析了水电工程建设的综合效益，包括发电、防洪、供水及促进区域经济发展［10］。杨杰锋以云南省三江干流水电开发为例，论证了电站建设期可以促进区域基础设施建设、相关产业发展，增加地方财政收入和就业机会［11］。方春阳等运用投入产出法分析了水电投资对社会总产值、相关行业以及就业的正面影响［13］。

综上可知，目前关于水电开发对区域经济影响的研究关注面较为广泛，但还缺少水电资源开发对县域产业结构影响的动态分析，本文将瀑布沟电站建设分成三个阶段，动态揭示从电站建设到运营，对当地经济与产业结构的影响，并找出其变动特征。

本文研究思路如下:受县域经济数据的限制，投入产出法难以适用，而其他方法又不能准确反映水电开发对产业结构的影响，因此本文尝试引入了GMDH和ARCH两种预测方法进行组合预测。由于瀑布沟水电站的建设始于2001年，因此以2001年为分水岭(之前为没有瀑电投资情况下的历史数据)，我们利用汉源县1978－2000年GDP历史数据进行预测，得出在没有瀑布沟电站投资的情况下，2001－2011年10年间的GDP预测增长值和增长率。该预测值反映的是:在没有水电投资的前提下，汉源县经济按历史趋势发展所得到的预测数据，该预测值已包含了除水电投资以外的其它因素，如劳动力、技术进步、产业政策和对外贸易等诸因素的影响。然后，将经济预测值与2001－2011年同期实际值进行对比，从而确定水电投资对当地经济和产业结构的影响程度。这时，实际值与预测值的差异就反映了有瀑电投资前提下的经济数据(实际值)，与假设不存在水电投资而得到的经济预测值之间的差异，这里将其看成为水电建设投资对经济的拉动效应。最后，基于1978－2011年的实际经济数据预测了未来五年(2012－2016年)的产业结构变动情况。

2 研究区域概况与研究方法

2.1 研究区域概况

大渡河是长江流域岷江水系的最大支流，是国家规划的十二大水电基地之一。流域主要履盖四川省两个少数民族自治州及雅安地区，属于典型的西部欠发达地区。大渡河干流水电资源开发已持续数十年时间，共设置了29个梯级电站，其中瀑布沟水电站是国家“十五”重点建设项目和西部大开发标志性工程，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合效益的特大型水利水电枢纽工程，总装机容量360万kW·h，年发电量145.85亿度，水库面积84 km2，安置移民10万余人，该电站从2001年筹建至2011年投入运营，静态总投资169亿元，对所在地县域经济社会发展的影响巨大。四川汉源县是电站企业注册所在地，也是受瀑布沟电站建设影响最大的地区，涉及移民搬迁8万余人，淹没土地13万余亩，占全县耕地面积的40%。为具体反映电站建设不同阶段对汉源县经济的影响，本文将瀑布沟电站建设分为筹建期(2001－2004年)、建设期(2005－2010年)和运营期(2011年以后)三个阶段。

2.2 研究方法

2.2.1 GMDH 模型

GMDH(Group Method of Data Handling)即数据分组处理方法，是自组织理论中的重要技术。自组织理论是基于神经网络和计算机科学的迅速发展而产生和发展起来的。该思想首先由乌克兰控制论学者A.G.Ivakhnenko在1967年提出，并在Mueller J.A.等很多科学家的协作下得以不断发展，如今已成为一个有效而实用的数据挖掘工具。自组织建模的过程实质上是确定系统最优复杂度模型的过程。它处理的对象为若干输入变量，一个或多个输出变量构成的变量间关系待定的一个封闭系统。通过各输入变量相互结合产生众多候选模型集，利用外准则选出若干项最优模型，再将其结合，由此得到再下一代。如此不断重复，直到新产生的模型不比上一代更加优秀为止，则倒数第二代中的最优模型就是我们寻找的最优复杂度模型。GMDH是自组织数据挖掘的核心技术，它在数据采集方面的一个突出优点在于对数据样本区间一般不作特殊要求。与传统的回归分析方法相比，GMDH算法在小样本区间上能较好地进行系统的拟合预测工作，其基本步骤包括:

(1)将样本集W分为训练集A(training set)、测试集B(testing set)(W=A+B)。

(2)建立输入变量和输出变量之间的一般函数关系。一般使用Kolmogorov-Gabor多项式参考函数，通常也称此多项式为K-G多项式:

(3)选择一个外准则作为一个目标函数。GMDH算法允许众多选择准则，为不同系统确定各自的复杂性，如最小偏差准则。

(4)计算选择准则(外准则)值，选择满足外准则的传递函数作为最优模型继续构建网络，直到最后模型结构不能再改善，从而得到最优复杂度模型。

2.2.2 ARCH 模型

ARCH(Autoregressive conditional heteroskedasticity model)模型即自回归条件异方差模型，1982年由计量经济学家恩格尔(Engle，R.)提出。ARCH模型通常用于对主体模型的随机扰动进行建模，它能够有效的提取残差中的信息，被广泛的应用于经济学的各个领域，尤其是在金融时间序列分析中。因此ARCH模型在经济预测中也取得了良好的效果，其模型建立步骤包括:

(1)建立时间序列数据。

(2)对序列做 ARCH效应的 LM检验，只有存在ARCH效应时才能继续建立相应的ARCH模型;如果序列存在高阶ARCH效应，即存在GARCH效应，则可以建立GARCH模型。

(3)通过试验进行ARCH模型定阶和参数估计。

(4)根据AIC及SC准则，并配合方差表达式参数是否满足平稳性条件及残差独立性检验，通过比较选择较适宜的模型。

对于四川省汉源县GDP的预测属于小样本区间预测，由此引入GMDH自回归建模方法，其优势在于能够在小样本区间上较好地进行系统的拟合预测工作。而ARCH模型常用于对主体模型的随机扰动进行建模，它能够有效的提取残差中的信息。为了全面分析汉源县经济的发展趋势，本文选择了模拟和预测效果比较好的两种模型——GMDH自回归模型和ARCH模型进行预测。为提高预测精度，将利用上述两种模型的预测结果建立最优线性组合预测模型。

3 水电开发对汉源县产业结构影响的模型分析

3.1 数据来源和实验设计

本文以四川省汉源县为研究单元，选择1978－2011年该县主要经济数据，分析瀑布沟水电站筹建、建设及运营期县域产业结构的变化。众所周知，投资、消费和出口是影响经济发展的三大要素，而本文的研究区域地处西部落后地区，出口产值很小，因此本研究初始，首先利用道格拉斯函数分析了投资、消费与汉源县GDP增长的关系，结果表明投资与汉源县GDP增长有很强的正相关性。2001－2010年，汉源县水电投资占全社会固定资产投资平均比例高达68.9%，由此可知，汉源县的全社会固定资产投资主要来自水电投资。

本文的数据来自《汉源县统计年鉴》(1978－2011年)，主要变量为第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值以及国内生产总值(按现价计算)，产业结构是指三大产业分别占GDP的比重。

本文所使用的GMDH模型在软件KnowledgeMiner5.0中实现，ARCH模型在软件eviews6.0中实现。实验步骤设计如下:

(1)将已有总产值数据分为训练集(1978－2006年)和验证集(2007－2011年)，使用软件KnowledgeMiner5.0建立GMDH模型，确定GMDH模型中的参数。

(2)将已有总产值数据分为训练集(1978－2006年)和验证集(2007－2011)，使用软件eviews6.0建立ARCH模型，确定ARCH模型的参数。

(3)利用线性回归拟合上述两个模型的预测结果，从而得到两个模型预测结果的权重，建立混合模型。

(4)由于瀑布沟水电站是从2001年开始筹建，所以分别利用1978－2000年的统计数据，使用建好的GMDH模型和ARCH模型预测出在没有水电站建设情况下的经济发展值，使用混合模型的权重确定最终的预测值(分析结果见表1)。

(5)重复上述1－4步骤得到第一、二、三产业增加值，于是就得到了在不考虑瀑电投资建设情况下，汉源县近十年经济发展数据的预测值(结果见表1)。

(6)根据已有的经济发展真实数据与预测数据进行对比分析(详见表1)，可以得到瀑电建设筹建期(2001－2004年)、建设期(2005－2010年)和运营期(2011年)三个阶段对当地经济增长与产业结构所带来的不同影响。

3.2 水电开发对县域经济总体影响的定量分析

根据本文研究思路，从表1得到的预测结果，可以计算出GDP实际值与预测值之间的差值，即由于水电投资拉动所产生的GDP增量。由图1可知，经济产值在水电投资的作用下呈非连续性增长。随着水电投资的加大和投资的后置效应，其对总产值的拉动作用也不断增大，仅电站运营期一年(2011年)的产值拉动达到20多亿元，增长率也提高了24%。其中，水电投资对第二产业的拉动效应最大，筹建期平均每年拉动产值8743.81万元，建设期平均每年拉动产值52304.96万元，运营期拉动产值153578.55万元。从图2还可以看出，2005年实际增加值比预测值低10个百分点，是因为当年工矿企业开始停产搬迁，导致总产值明显下降。其次是水电投资对第三产业的拉动作用，筹建期平均每年拉动产值7046.63万元，建设期平均每年拉动产值49938.79万元，运营期拉动产值67577.73万元。与工业与服务业相比，水电投资对于第一产业的拉动最小。

产业结构方面，与电站建设周期相匹配，各产业呈非均衡发展。在电站筹建期，各产业比重的实际值和预测值基本持平，变化很小;在建设期，第一产业比重较预测值下降了9个百分点，可见农业发展受到明显的负面影响。与此同时，第二产业与第三产业占比则分别上升了3个和6个百分点;进入运营期，第一产业比重下降了23个百分点，第二产业上升了21个百分点，第三产业上升了4个百分点，产业结构变化明显，由2001年的38∶30∶32变成为2011年的23∶50∶27，工业突跳成为主导产业。根据预测结果，如果没有瀑电投资建设，2011年时三产结构为48∶29∶23，农业仍然是主导产业。由此可知，水电资源开发促使县域经济与产业结构发生了根本性变革，由农业主导型变为工业主导型。

表1 汉源县2001－2011年各产业GDP真实值与预测值比较Tab.1 2001－2011 Comparisons of GDP real value and predicted value of the industries in Hanyuan

图1 汉源县(2001－2011年)GDP实际值与预测值对比Fig.1 The actual value of GDP compared with the predicted values in Hanyuan(2001－2011)

图2 汉源县(2001－2011年)第一产业占比实际值与预测值对比Fig.2 Comparison of the actual value and the predicted value of the primary industry proportion in Hanyuan(2001－2011)

3.3 水电开发对第一产业的影响分析

从图2可以看出，水电开发投资对于农业具有负面影响。农业在2008－2010年连续三年实际增长率低于预测值;而其他年份的实际增速基本和预测值持平，在筹建期，第一产业比重基本不变;在建设期和运营期，由于大量耕地淹没、农村移民搬迁等原因，农业生产呈现负增长。此外，由于工业产值大幅增加，故农业产值占比大幅下降，但客观上有利于产业结构优化和城镇化进程。

3.4 水电开发对第二产业的影响分析

从图3可以看出，水电投资在2001－2011年(2005年除外)对第二产业的拉动作用持续增加。在筹建期，第二产业比重基本保持不变，但在建设期和运营期，尤其是经过2005年的急剧下降后，自2006年开始随着水电投资的不断加大以及新县城的开工建设，第二产业比重持续增加。进入运营期后，水电产值计入当地工业增加值，第二产业增长迅猛。电站建设投入水泥、钢材、施工机械、输变电设备等物资，相当部分需要在当地采购，引起上述产品的需求增加，进而拉动上游生产部门增加，最终形成县域经济结构中工业产值跨越式增长，整体经济发生结构变革。

图3 汉源县(2001－2011年)第二产业占比实际值与预测值对比Fig.3 Comparison of the actual value and the predicted value of the secondary industry proportion in Hanyuan(2001－2011)

图4 汉源县(2001－2011年)第三产业比例现实值与预测值对比Fig.4 Comparison of the actual value and the predicted value of the third industry proportion in Hanyuan(2001－2011)

根据实地调研，当地原有工业中以采矿业占比最大，采矿业属于高耗能产业，长期以来受到电力短缺的制约。由于电站建设，淹没库区79家工矿企业，2005年是工矿企业大规模停工迁建的一年，因此当年工业产值实际增长率比预测值低了43个百分点，故在工业经济整体跳跃攀升过程中，2005年是一个例外。经规模整合、技术升级后，工矿企业合并为36家，配套2个工业园区，从而实现了工业集中入园，有利于工业布局的优化。但是采矿业高耗能、污染大、生态破坏强等痼疾并未得到根除，急需进行工业结构调整与技术升级。

3.5 水电开发对第三产业的影响分析

由图4可以看出，在电站建设十年中，第三产业呈平稳缓慢增长。在筹建期，第三产业比重实际值与预测值基本持平;进入建设期后，随着大量人流、物流的涌入，对生活服务业产生了更大的需求，同时金融服务等行业也得到发展，第三产业占比明显增加。电站建成运营后，当地第三产业发展出现一定回落，为当地居民增收、就业与创业等也带来一定困难。故急需利用水坝资源，与当地人文景观相结合，推进休闲旅游业的大力发展，从而增加服务业比重，实现产业结构进一步优化。目前，库区道路等基础设施条件较好，成都至西昌高速公路业已开通，将该县到成都的行车时间从6小时缩减为2.5小时以内，为县域旅游业发展带来了良好机遇。但由于基础设施建设欠帐太多，用于旅游业基础设施发展所需的资金缺口很大，中高端服务业设施与服务业人才匮乏等原因，提升县域旅游产业从而提升服务业，推动县域产业结构的改善，尚有待给力。

表2 汉源县2012－2016年各产业GDP预测值(万元)Tab.2 2012－2016 predicted value of the industries in Hanyuan

3.6 2012－2016年产业结构预测

为进一步反映瀑布沟水电站建成运营后对汉源县经济与产业结构的长期影响，本文使用上述组合模型，以1987－2011年的现实经济数据为基础，预测了2012－2016年汉源县经济发展的总体情况及产业结构的变化情况(表2)。由表2可以看出，在未来五年内，汉源县GDP将持续性增长，工业产值占比持续上升，超过50%以上，农业和服务业产值份额持续降低，需要进一步依托水电产业优势来优化产业结构，提升经济发展的质量。

4 结论与政策启示

通过实证研究可知，西部水电资源的开发对于促进当地县域经济跨越式发展、加速固定资本形成、改善基础设施建设、推进产业结构战略调整、优化工业布局、增加城镇人口等具有变革性影响，使西部欠发达地区从以传统农业为主导进入以工业特别是水电产业为主导的阶段，但同时也体现了西部经济发展对当地自然资源的强依赖性与产业发展的单一性。如何以水电产业优势带动其它产业的发展，特别是提高第三产业占比，从而推动县域经济发展进入到更高阶段，是摆在地方政府面前的战略问题。

第一，建立与完善资源开发中的利益补偿机制，体现向西部倾斜及向资源地县域财政倾斜的导向，落实各种补偿资金的来源渠道，保障经济补偿的公平性与有效性。

第二，高度重视当地农业、农村与农村移民发展问题，农业既是弱质产业，也是受到负面影响的产业，应加强县域农业发展规划，提高农业科技投入，因地制宜，充分利用流域的光热资源，打造绿色农业、高科技农业，促进农业现代化、科技化与产业化。同时，要加大农民的转业培训，稳妥有序地组织农民向非农产业转移，实现农业和农民的可持续发展。

第三，建立流域各县与水电资源受益地方的利益联动与帮扶机制，政府牵头，同时发挥各类社会组织优势，以科技帮扶与人才培养帮扶为核心，以不断弥补当地科技与人才两大要素的缺失，从而增强西部县域经济发展内生能力。

第四，注重县域经济增长与民生建设的协调性，不断加大民生建设投入，完善地方基础设施，提高公共服务的广度与深度，进而提升经济发展的等级。工业应以提高科技水平，减少环境污染为治理方向;大力加强以旅游业为重点的第三产业建设，努力与当地自然生态环境与传统民俗文化相结合，打造县域特色小镇，不断提高服务业在县域经济中的份额，推进经济增长方式的转变。

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