经济增长与水资源消耗的脱钩实现路径研究

李丽丽，陈雯雯，李东风

（1.浙江水利水电学院，浙江 杭州 310018； 2.河海大学 商学院，江苏 南京 211100）

水资源是人类社会赖以生存和发展的重要战略资源，在经济社会发展过程中起到基础性作用［1］，但当前水资源短缺问题已成为制约全球经济可持续发展的主要瓶颈。 我国是全球主要水资源贫困国家之一，人均占有量仅为世界平均水平的1／4，水资源承载压力日益突出［2］。 然而，在严峻的水资源供需形势下，我国仍然存在粗放型用水现象，节水设施落后和节水内生动力不足等问题较为显著。 尽管近年来颁布实施的节水条例、法律法规以及在水资源调配与管理方面的巨大投入在一定程度上缓解了区域性水资源紧张问题，但经济增长对水资源的过度依赖依然是威胁我国水安全的重要因素［3］。

对于经济增长与水资源消耗之间的关系，学界已有较多研究：一方面，经济社会发展伴随的人口集聚和生产扩张增加了区域水资源消耗需求［4］；另一方面，随着水资源要素供给增速放缓，其对经济增长的阻尼约束日渐显现［5］。 近些年来，经济增长与水资源节约的协同方案研究成为热点，耦合协调度模型是此类研究常用的量化分析工具之一［6］，而相比耦合协调度模型的静态分析，脱钩理论在揭示经济发展与环境压力之间的动态关系方面更具优势［7］。 吴丹［8］利用脱钩理论实证分析了我国经济增长对水资源消耗的脱钩状况，Zhang 等［9］从水足迹视角分析了我国西北地区水资源利用与经济发展之间的脱钩状况，Zhu 等［10］、姜明栋等［11］分别对经济增长与农业用水、工业用水等不同行业用水的脱钩状况进行了分析。

通过梳理已有文献发现，学界对经济增长与水资源消耗动态变化和脱钩关系的研究多数仍停留在对脱钩状态进行描述，鲜有对两者脱钩关系驱动因素进行探讨。 西北五省（区）是我国水资源最为匮乏的地区之一，探寻西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩路径，不仅有助于缓解当地尖锐的人水矛盾，而且对全国其他地区可持续发展具有借鉴意义。 基于此，笔者首先利用Tapio 指数分析了2004—2018 年西北五省（区）的脱钩类型与时空演变特征；然后，从要素投入视角构建C－D 生产函数拓展组合分解模型，量化分析区域经济增长与水资源消耗的脱钩贡献因素；最后，将西北五省（区）与全国整体的脱钩类型及其驱动贡献进行比较，提出经济增长与水资源消耗的脱钩实现路径，以期为相关政策的制定提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法1.1.1 脱钩模型

脱钩理论由经济合作与发展组织（OECD）提出，最早用于讨论农业发展政策，后逐步扩展应用到环境经济学领域，用以揭示经济发展与环境压力之间的动态关系［12］。 Tapio［13］为了消除原模型基期选择误差的限制，提出了脱钩弹性模型。 基于Tapio 的思路，本文构建经济增长与水资源消耗脱钩程度模型：

式中：σ为经济增长与水资源消耗之间的脱钩弹性系数；W为水资源消耗量；变量上角标0、t分别表示基期和第t期。

依据脱钩弹性系数以及水资源消耗和经济增长的变化率，可将脱钩状态划分为8 种类型，见表1。

表1 Tapio 脱钩类型判别标准

1.1.2 C－D 生产函数拓展的组合分解模型

已有研究对水资源消耗驱动因素的分解多以Kaya 恒等式为基础展开：

式中：Wt为第t期的总用水量；为第t期第i个省（区）第j个产业的用水量；为第t期第i个省（区）第j个产业的实际产值；为第t期第i个省（区）的经济产出；WVt ij为第t期第i个省（区）第j个产业用水量与产值之比（用水强度），为第t期第i个省（区）第j个产业产值占全省经济产出的比例（产业结构），。

C－D 生产函数描述了各要素投入与产出之间的关系，能够较好地反映实际生产情形，被广泛应用于经济数据分析。 为了更直观地描述投资对水资源消耗的影响，本文在传统分解模型的基础上引入C－D 生产函数，构建体现要素投入的组合分解模型：

式中：At为索洛余值，表示无法以资本和劳动力贡献衡量的经济增长，被广泛用于测算和评价技术进步与制度环境对经济增长的贡献［14－15］；Kt、Lt分别为资本投入和劳动力投入；α、β分别为资本弹性和劳动力弹性；（Kt）α和（Lt）β分别为资本和劳动力的产出份额。

Ang［16］提出的对数平均迪氏指数（LMDI）分解法具有易分解、无残差等优势［17］，在资源环境领域被广泛运用。 本研究采用LMDI 分解法将水资源消耗按5个驱动因素进行分解：

式中：ΔWt为水资源消耗总效应（变化量）；为用水强度效应；为产业结构效应；为索洛余值效应；为资本投入效应；为劳动力投入效应。

以用水强度效应为例，其对水资源消耗的驱动效应为

其他驱动因素的分解公式以此类推。

1.1.3 脱钩贡献指数

为了测算西北五省（区）各驱动因素在经济增长与水资源消耗脱钩过程中的贡献程度，本文在C－D 生产函数嵌入的组合分解模型基础上构造了脱钩贡献指数。 由于资本投入是中国经济增长的主要因素［18］，且实证结果证实资本要素一直抑制着与水资源消耗的脱钩，因此参考Wang 等［19］的研究，将资本投入视为主要经济活动，不将其作为经济增长与水资源消耗脱钩的贡献来源。 剔除资本投入后，各因素变化对脱钩的绝对贡献可表示为

当资本投入效应为正时，可以通过以下公式得出总脱钩贡献指数：

式中：εt为总脱钩贡献指数和分别为用水强度、产业结构、索洛余值与劳动力投入的脱钩贡献指数。

1.2 数据来源及处理

数据来源于《中国统计年鉴》《中国水利统计年鉴》和各省（区）统计年鉴。 为保证数据的可比性，以2000 年为基期对经济类指标进行平减处理，其中资本投入以资本存量表征，采用永续盘存法计算，以9.6%的资本折旧率进行测算；劳动力投入以劳动年龄人口数量表征。

2 结果与分析

2.1 西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩状态分析

基于西北五省（区）2004—2018 年的相关数据，计算得出经济增长与水资源消耗的脱钩弹性系数，并根据水资源消耗总量以及地区生产总值的变化情况得到相应的脱钩类型，结果见图1、表2。 从总体上看，研究期内西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩类型均为弱脱钩或强脱钩，且呈现由弱脱钩向强脱钩转变的良性趋势。 从时间演变看，2004—2010 年，西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩弹性系数呈波动减小态势，即经济增长对水资源消耗的依赖程度逐步降低；2011—2012 年，西北五省（区）的脱钩弹性系数明显增大，原因是政府大规模基础设施建设投资拉动了耗水行业的发展，严峻的经济形势下政府一定程度上减小了对耗水行业的管控力度；2013—2018年，西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩弹性系数呈减小趋势，并自2014 年起稳定在强脱钩类型。究其原因：一方面，2013 年前后中国经济增长步入强调发展质量的新阶段，“三条红线”“水十条”等水资源管理制度相继出台，生态环境约束成为考核各级政府的重要指标，在很大程度上促进了我国整体经济增长与水资源消耗的脱钩进程；另一方面，随着西部大开发战略的深入实施及“一带一路”倡议在西北地区的广泛响应，西北五省（区）的高耗水落后产能逐步被淘汰，新旧动能转换和产业结构优化进一步推动了西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩。

表2 西北五省（区）的脱钩弹性系数变化趋势

图1 2004—2018 年西北五省（区）的脱钩弹性系数变化趋势

西北五省（区）整体脱钩程度较为理想，但省（区）之间存在明显差异。 研究期内，陕西省的脱钩弹性系数波动明显，且多数时期处于弱脱钩状态。 究其原因：一方面，陕西省为我国重要能源化工基地，高耗水、高排放产业占比较大；另一方面，陕西省在西北五省（区）中最具经济活力，服务业的快速发展以及人口集聚带动了生活用水的增加。 甘肃省2013 年之前弱脱钩与强脱钩交替，2014 年之后脱钩弹性系数持续减小并稳定保持强脱钩。 原因是“十二五”期间甘肃省落实“节水优先”治水思路，加强了对重点行业的取水定额管理，严格控制高耗水、低效率行业的发展，节水型社会建设成效显著。 相对而言，青海省在研究期内脱钩弹性系数波动较大、脱钩状态不稳定，可能与其在节水政策的落实过程中仅注重实现短期目标而缺乏系统考量，不利于节水减排目标的长效全面落实有关。 宁夏2005 年成为我国首个节水型社会建设试点省（区），率先探索出“农业综合节水—水权有偿转换—工业高效用水”的水资源管理模式，因而在研究期初就实现了脱钩弹性系数的持续减小，并由扩张负脱钩转为强脱钩，水资源优化配置效果显著；但在研究时段中后期，宁夏处于强脱钩和弱脱钩交替出现的状态，反映出其节水效果缺乏稳定性与长期性。 新疆2004—2010 年长期稳定在弱脱钩类型，但2011 年前后其第一产业比重回升、水资源消耗量增大，经济增长与水资源消耗脱钩程度转变为连接；2012 年之后，随着经济结构优化、产业质量提升，新疆的粗放型经济发展方式逐渐改善，水资源利用效率得到提高，经济增长与水资源消耗达到了强脱钩类型。

2.2 西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩贡献分析

为进一步分析西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩实现机制，依据前述脱钩贡献模型，探讨用水强度、产业结构、劳动力投入效应对脱钩的贡献，结果见图2。 研究期内西北五省（区）的总脱钩贡献指数2012 年最小，原因是用水强度效应和产业结构效应的脱钩贡献指数均较小。 2012 年后西北五省（区）的总脱钩贡献指数均大于1，即处于强脱钩状态。 在4 个贡献因素中，用水强度效应是脱钩的主要贡献因素，即用水强度下降是经济增长与水资源消耗实现脱钩的核心驱动力。 随着“两型（资源节约型、环境友好型）社会”建设的持续推进，技术进步逐步成为节水的主要推动力。 西北五省（区）积极发展高效节水技术并运用先进节水设备，有效提高了区域用水效率，推动了经济增长与水资源消耗的脱钩进程。 相比用水强度，产业结构效应的脱钩贡献指数波动明显，甚至在少数年份没有实现脱钩，反而驱动水资源消耗量增大。 究其原因：一方面，虽然西北五省（区）近年来产业结构升级成效显著，但其整体经济体量偏小、发展质量不高，依旧存在以资源消耗为代价实现经济增长的现象；另一方面，地方政府在水资源政策落实的过程中存在短期行为，产业用水监管不到位，从而导致产业结构调整对脱钩的贡献缺乏稳定性。 相比其他因素，劳动力投入效应与索洛余值效应对西北五省（区）经济增长与水资源消耗实现脱钩的影响较弱。

图2 2004—2018 年西北五省（区）的总脱钩贡献指数变化趋势

2004—2018年西北五省（区）经济增长与水资源消耗的总脱钩贡献指数分布情况见图3，可以看出，各效应的脱钩贡献空间分布存在显著省际差异。 陕西和青海两省在研究期内均以弱脱钩贡献和强脱钩贡献为主，用水强度效应对脱钩的贡献均最大且总体呈下降趋势，而索洛余值效应的脱钩贡献指数逐渐增大。 其中：陕西的脱钩贡献指数较为稳定，说明各效应对实现脱钩的贡献与资本投入对水资源的消耗基本抵消；青海的脱钩贡献指数在研究期初波动较大，随后趋于稳定。 甘肃和新疆的4 个效应逐步由弱脱钩贡献转变为强脱钩贡献，且均于研究期末达到较理想状态。

图3 2004—2018 年西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩贡献分布

2.3 西北五省（区）和全国的经济增长与水资源消耗关系比较

虽然西北五省（区）整体经济增长与水资源消耗的脱钩类型在研究期内呈现从弱脱钩向强脱钩转变的良好趋势，但依然存在部分省（区）水资源消耗量上升、脱钩弹性指数波动较大等问题。 将2004—2018 年西北五省（区）经济增长与水资源消耗脱钩类型和全国的情况进行比较（见表3）可知，多数年份西北五省（区）的脱钩类型优于全国总体情况。 2013 年以前，两者的脱钩类型相近，但西北五省（区）在个别年份出现了强脱钩；2013 年之后，虽然两者都为强脱钩，但西北五省（区）的脱钩进程更快。 进一步对比分析两者的驱动贡献因素可知，虽然用水强度效应和产业结构效应都是主要的驱动贡献因素，但西北五省（区）相较于全国在产业结构调整方面的表现更佳（见图4），这可能得益于“一带一路”倡议对西北五省（区）新旧动能转换带来的机遇。 研究表明，产业结构调整是实现水资源可持续发展的重要途径［20］，但相比西北五省（区），近年来我国整体产业结构效应的脱钩贡献并不理想，应进一步注重调整产业结构，提高行业用水效率，以水定产，严控高耗水作物种植，发展绿色节水产业，发挥产业结构效应对脱钩实现的长效驱动作用。

图4 西北五省（区）经济增长与水资源消耗的脱钩贡献因素和全国的情况比较

表3 2004—2018 年西北五省（区）脱钩弹性系数与脱钩类型和全国的情况比较

3 结语

（1）从时空演变特征看，2004—2018 年西北五省（区）经济增长与水资源消耗为脱钩类型，且呈现从弱脱钩向强脱钩转变的良好趋势，但部分地区仍存在水资源消耗量上升、脱钩弹性指数波动较大的问题。 建议进一步完善水资源管理制度、强化节水约束性指标管理，落实水资源消耗总量与强度的双控行动，支持先进节水技术发展与高效灌溉农田建设，协同推进经济发展与水资源节约集约利用。

（2）从脱钩贡献因素看，用水强度效应下降是经济增长与水资源消耗实现脱钩的核心驱动力；产业结构效应的脱钩贡献次之，但时序波动明显，甚至在少数年份没有实现脱钩；劳动力投入效应与索洛余值效应在研究期内对脱钩的影响较小。 因此，要进一步重视用水强度效应的脱钩贡献，支持先进节水技术发展与高效灌溉农田建设，提高水资源利用效率。

（3）与全国整体相比，西北五省（区）的脱钩类型在多数年份表现更优，这主要得益于产业结构效应的脱钩贡献。 产业结构调整是实现水资源可持续发展的重要途径，应进一步注重调整产业结构，提高行业用水效率，以水定产，严控高耗水作物种植，发展绿色节水产业，发挥产业结构效应对脱钩实现的长效驱动作用。