城市用水与经济发展:政策的影响——基于27个国家的实证分析

赵津津

(浙江财经大学中国政府管制研究院,浙江 杭州 310018)



城市用水与经济发展:政策的影响
——基于27个国家的实证分析

赵津津

(浙江财经大学中国政府管制研究院,浙江 杭州 310018)

揭示城市人均用水和经济社会发展的长期关系,分析政策因素对于城市人均用水量的影响。基于面板数据回归模型,考察27个国家在1960—2010年的城市用水情况,发现城市人均用水与经济发展存在着N型关系,即随着经济发展,城市人均用水量经历先增后减的过程,当经济发展达到较高水平,城市用水趋于稳定,且略有增加，这一关系吻合库兹涅茨曲线的形态,因此被命名为水的库兹涅茨曲线。区分水的效率政策和水的效能政策2种不同的政策,发现水的效率政策对于降低城市人均用水量效果更为直接显著,而水的效能政策则需要一定时间的实施使其发挥效果。政府可通过合理配置不同的政策实现水资源的优化利用,从而实现可持续发展。

水的库兹涅茨曲线;城市用水;政策

19～20世纪,经济发展、人口激增和生活品质的大幅提升在很大程度上改变了人们的用水模式。当前,水资源已成为许多地区经济社会发展的一个制约条件,这一现象在发展中国家尤其突出。1900—1995年,全世界的用水量增长了6倍,这一数字是同一时期人口增长率的2倍以上。学者们发现经济活动是用水的主要决定因素[1],通过研究一些地区的用水量与经济发展的长期关系,人们发现用水量和经济发展存在着正相关[2]。在19世纪80年代初期,欧洲和北美的用水量都达到了峰值,之后,则进入递减阶段,尽管他们的经济仍然在不断增长。这一发现对于发展中国家有着深远的意义。很多发展中国家都处于经济高速增长的阶段,对于水资源的需求巨大,这不仅对当地的环境提出严峻挑战,也给政府带来沉重的财政负担。如果可以准确地判断用水量的变化趋势,了解政策对用水量的影响,就可以通过政策干预,减少不必要的财政投入,可持续利用水资源。

基于27个国家40 a的面板数据,深入考察了城市用水与经济发展的关系,发现城市人均用水量与人均GDP存在着N型关系,随着经济发展先增加后减少、最后趋于平稳。这一过程吻合了文献中的库兹涅茨曲线的特性[3-4],因此被命名为水的库兹涅茨曲线。笔者着重分析了政策因素对于城市人均用水量的影响,发现政策对城市人均用水量有着积极的作用,通过政策干预,城市用水曲线可以得到优化,从而实现在经济发展的同时可持续地利用水资源。

1 文献综述

1.1 城市用水和环境库兹涅茨曲线

环境库兹涅茨曲线描述了不同的环境指标与经济发展之间的关系,即在发展初期,经济的发展会造成环境的恶化和资源的枯竭,但当经济发展达到一定水平后,这一趋势将会逆转,即经济发展将会改善环境。

经济增长通过3个途径影响环境质量:规模效应、产业构成效应和技术效应。规模效应是指随着一个国家经济的发展,其产业规模会不断扩大,对资源的需求和污染物的排放也会不断增多。产业构成效应指一个国家的经济发展伴随着产业构成的不断变化,由以农业为主的经济模式过渡到以工业为主,再到以第三产业为主的经济模式。不同产业对于资源的需求强度和污染物的排放强度均有所不同。通常,第一产业向第二产业过渡将带来污染物排放量和资源消耗量的增加,而第二产业过渡到第三产业时,污染物排放量和资源消耗量将逐步减少。技术效应指的是随着技术的革新,资源利用率将会提高,并向更加清洁的方向发展。Heerink等[5]通过研究指出,不同的激励措施和政策会对3个效应由谁作为主导起着决定性的影响。

一些非经济因素也对库兹涅茨曲线的形成产生影响,如气候、地域特性、人口、相关政策等,其中政策因素备受关注[6]。Panayotou[7]采用合同的强制实行和官僚效率作为政策指标来评测政策对库兹涅茨曲线的影响,发现高效能的政策在曲线的低收入区间可以显著地减少环境退化,在高收入区间则可以加快环境的改善。Dasgupta等[8]认为政策对于库兹涅兹曲线有着重要的积极作用,尤其是在拐点后,好政策的实施可以有效降低污染物或减少资源的消耗。Hettige等[9]则发现严格的环境政策对环境质量的提高有着重要的作用。Magnani[10]则认为环境库兹涅茨曲线无法自发出现,其出现的原因主要是公众对环境保护的支持,其中最主要的因素就是政策的实施。Yandle等[11]通过检索相关文献指出,政策的实施可以尽早结束经济发展对环境的负面影响,使其正向关系在较低的国民人均收入值出现。

目前,在关于环境库兹涅茨曲线的文献中讨论自然资源和经济发展关系的研究相对较少[12],以集中研究森林破坏的问题为主[13-14],只有少量研究关注其他资源,如能源和水资源[15-17]。姬生才等[18]通过对环境库兹涅茨曲线在水资源领域的应用现状进行分析,认为其能较好地刻画用水量与经济发展之间的协调关系,但在具体应用及理论方法层面还存在一定的不足,需要更加深入研究。基于美国国家水资源数据,Rock[19]验证了水的库兹涅茨曲线的存在,但其研究所采用的数据不具有连续性,因此结果难免有所偏差。Gleick[20]发现人均用水量和人均收入存在倒U型关系,高效率和高效能的水资源管理对人均水资源的消耗可以起到很好的控制和减少作用,但其研究采用简单的散布图法,定量上不够严谨。基于六大洲的9 a水耗量估算数据,Cole[16]验证了水的库兹涅茨曲线的存在,但其研究采用的数据为估算数据,结果难免有所偏差。Yoo[21]采用1973—2001年韩国的时间序列数据证明了水的库兹涅茨曲线的存在。基于检验UNESCO数据库中65个国家在1960、1970、1980、1990、1995、2000和2008的相关数据,Duarte等[22]同样证明了水的库兹涅兹曲线的存在,认为好的制度有利于人均用水量的减少。我国学者在这一领域的研究主要是基于城市层面和省际层面的分析。郑慧祥子等[23]通过分析我国2004—2013年省际用水量和经济增长数据,发现我国用水量与人均GDP之间呈U型+倒U型的曲线。章渊等[24]基于1998—2014年省际面板数据模型,发现用水量与经济增长的关系具有多种形态,主要取决于地区和时间段的选择,具体呈现单调递增、U型、倒U型、N型和倒N型5种形态。张陈俊等[25]在利用1998—2012年中国省际面板数据进行整体和分组检验用水量与经济增长的关系时,同样发现两者关系具有多种表现形态,倒U型形态普遍存在。

1.2 现代城市水管理和相关政策

自20世纪80年代末开始,效率管理被引入城市水管理体系中,成为重要策略。其核心思想是取水量最小化,最大化水的利用率,同时减少污水中的污染物,循环使用水资源[26]。基于水的效率管理,现代城市水管理被认为是目前最优的城市水管理体系,其核心是把城市水系统看作自然水系统中的一个人工分支子系统,这一子系统的运行必须是高效率的,同时也应该对自然水系统无任何负面影响,即高效能的。具体来讲,就是在高效率管理的目标下达到零排放[26]。图1展示了现代城市水管理系统的结构,其中包括城市水循环和营养物循环2个子系统,水通过这2个子系统被不断循环利用。基于现代城市水管理体系,界定了2种不同的水政策,即水的效率政策和水的效能政策。效率政策的设计和实施主要是为了提高城市水系统的整体效率。而效能政策则是用于提高城市水系统的效能,即最小化其对于外部环境的负面影响。

图1 现代城市水管理系统

2 分析方法

采用面板数据回归模型对27个国家的城市人均用水、经济发展和政策的关系进行回归分析。第一个模型首先验证了水的库兹涅茨曲线的存在。第二个模型则进一步探讨政策因素对城市人均用水量的影响。

(1)

wt=γ0+γIYt+γfFt+γsSt+γCCt+γtGt+γhHt+

(2)

表1 变量名称和定义

表2 变量的统计描述

注:表中各个变量所显示的数值为原变量的对数值。

3 数 据

该研究所使用的面板数据包括27国家1960—2010年的数据。这27个国家中包括3个发展中国家(墨西哥、土耳其和中国),以及24个发达国家(美国、加拿大、英国、爱尔兰、丹麦、芬兰、挪威、瑞典、瑞士、荷兰、德国、比利时、卢森堡、法国、意大利、西班牙、葡萄牙、希腊、冰岛、奥地利、澳大利亚、新西兰、日本和韩国)。人均GDP数据来源于世界银行数据库；人口、城市地区人口和外资直接投资数据来自UNCTAD数据库；产业构成数据来源于OECD数据库；专利数据来源于欧盟专利局、美国专利商标局和日本专利局；城市人均水资源消费量来源于Eurostat数据库、OECD数据库、各个国家的环保局和供水协会；气候信息来源于各个国家的气象部门；家庭人口数据来源于各个国家的统计局；政策变量来源于Eurostat数据库、各国环境主管部门、统计局和水务公司。

4 分 析

表3汇总了基于模型(1)和模型(2)的回归结果。笔者在分析中对异方差性进行了控制,并对模型进行了Hausman检验,随机效应模型在所有回归中被拒绝。此外,笔者还考察了变量的相关性,结果显示变量之间存在适度的相关性。

表3的(1)列给出了模型(1)的回归结果。结果显示人均GDP变量的系数为正值,统计显著性在1%水平。人均GDP平方项的系数为负值,统计显著性水平在5%。人均GDP的立方项的系数为正值,统计显著性在10%水平。这一结果有力地支持了水的库兹涅茨曲线的存在,即城市人均用水量与人均GDP存在N型曲线关系。表3的(2)～(5)列给出了基于模型(2)的回归结果。笔者分别检验了水的效率政策和水的效能政策对城市人均用水量的影响。在(2)列中首先回归了水的效率政策变量,其系数为负值,统计显著性在1%水平。这一结果显示了效率政策的实施可以降低城市人均用水量。第(3)列给出了以污水处理率作为水的效能政策变量的回归分析结果。污水处理率变量的系数为正值,这一结果可能是由于政策实施时间相对较短,其作用仍未显现造成的,为了进一步考察这一点,笔者在回归中加入了污水处理率的平方项进行进一步分析。当污水处理率的一次方项和二次方项同时被控制时,可以看到其一次方的系数为正值,而其平方项的系数则为负值,统计显著性都在1%水平。第(4)列给出了以污泥回收利用率作为效能政策变量的回归结果,污泥回收利用率的系数为正值,而其平方项的系数则为负值,统计显著性都在5%水平。这一结果表明，水的效能政策需要一定时间的实施使其发挥作用。遗憾的是,当用水和污水污染治理的公共投入作为效能政策变量进行回归时,没有观测到相同的结果。这可能是由于较短的观测周期造成的。回归结果显示水的效率政策和水的效能政策对城市人均用水量有着显著的积极影响。恰当的政策设计和实施可以降低城市人均用水量,即降低水的库兹涅茨曲线的峰值,并使其出现在人均收入较低的水平。

表3 回归结果

注:括号中的数据是稳健的标准差;***代表统计显著性在1%水平;**代表统计显著性在5%水平;*代表统计显著性在10%水平。

图2 中国水的库兹涅茨曲线

通过描绘每个国家城市人均用水量和人均GDP的曲线,可以看到每个国家水的库兹涅茨曲线峰值出现在不同的人均GDP值上,从几千美金到几万美金不等,这主要是由于不同因素协同作用造成的,如产业构成因素、技术变化因素、经济规模因素、政策因素等。发达国家的拐点主要出现在几万美金的区间上。如果以发达国家作为范例,发展中国家的经济发展水平还没有达到万元级别,因此观测不到其水的库兹涅兹曲线的峰值。然而,对于样本中的3个发展中国家,均观测到了其峰值,即水的库兹涅茨曲线的拐点,其中中国的水的库兹涅茨曲线拐点所对应的人均GDP最低。图2给出了中国1960—2010年水的库兹涅茨曲线,其城市人均用水峰值出现在1989年,其对应的GDP值为人均1 527.76元,这一值远低于欧美国家用水峰值对应的人均GDP值。发达国家采用政策干预用水始于20世纪70年代,即发现水的库兹涅茨曲线拐点的存在后,因此政策的作用主要是优化拐点右侧的曲线,改变曲线斜率,提高用水效率。对于发展中国家而言,水的库兹涅茨曲线的存在为政府在发展初期即对用水进行政策干预，从而为实现水资源的可持续利用提供理论基础。中国结合自身水资源空间时间分布不均、相对短缺的特点,因地因时地设计并实施了一系列的水政策,推进节水减排工作,这些政策的实施有效地优化了我国水的库兹涅茨曲线,降低了峰值,使曲线的拐点出现在GDP相对较低的发展阶段,从而更好地保护和高效利用水资源。墨西哥和土耳其水的库兹涅茨曲线同样印证了这一点,由于政策干预的差异和自身水资源的特点,这2个国家的拐点对应的人均GDP值均高于中国。当前,我国水的库兹涅茨曲线已处于拐点右侧的递减阶段,因此,政府应该及时调整制定适合当前发展阶段的政策,加速城市人均用水量下降的速度,降低经济发展对于水环境造成的压力,从而实现水资源的可持续利用。

5 结 论

通过对27个国家1960—2010年面板数据进行回归分析,发现城市人均用水与人均GDP存在N型关系,即城市人均用水量随着经济发展先增加后减少,最后趋于平稳。这一关系吻合了文献中库兹涅茨曲线的特性,因此被命名为水的库兹涅茨曲线。在观测的27个国家中,3个发展中国家表现优异,其水的库兹涅茨曲线拐点均出现在较早的发展阶段,其中以中国的表现最为突出,其拐点出现对应的人均GDP值为1 527.76元。进一步发现政策因素对水的库兹涅茨曲线有着正向积极的影响,降低曲线的峰值,同时使曲线的拐点出现在GDP相对较低的发展阶段。水的效率政策对于降低人均用水量效果更为直接显著,水的效能政策则需要一定时间的实施使其发挥作用。我国已在相关领域制定实施了一系列的政策,并取得了不错的成绩,使我国水的库兹涅茨曲线已经处于拐点右侧,即随着经济的发展人均用水量不断减少。然而,我国有限的水资源仍然承受着经济高速发展和人口快速增加的双重压力。因此,加速城市人均用水量下降的速度,降低经济发展对于水环境造成的压力至关重要。水的库兹涅茨曲线为政府调整制定合理的阶段性相关政策提供了有力的理论支持,政府可以通过设计合理的水的效率政策和水的效能政策组合来优化水资源利用,对城市用水进行正向干预,从而更好地管理和利用有限的水资源,实现地区的可持续发展。

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国家水体污染控制与治理科技重大专项(2011ZX 07401-001-02)

赵津津(1983—),女,天津人,助理研究员,博士,主要从事环境管理和水管理研究。E-mail:jinjinzhao@zufe.edu.cn

10.3880/j.issn.1003-9511.2016.05.001

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1003-9511(2016)05-0001-05

2016-04-13编辑:方宇彤)