中国城镇化与经济增长及用水变化的时空耦合关系，本文主要内容关键词为：经济增长论文,用水论文,中国论文,化与论文,城镇论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
修订日期：2014-06-24 DOI：10.11821/dlxb201412006 1 引言 城镇化是指农村人口不断向城镇转移，第二、三产业不断向城镇集聚，从而使城镇数量增加，城镇人口、经济、建设用地、社会消费等的规模不断扩大的过程，一般包括人口城镇化、经济城镇化、空间城镇化和社会城镇化等过程[1]。其中，人口城镇化是其最基本和最核心的内涵，它直接推动经济城镇化过程并引发了空间城镇化和社会城镇化过程，进而使各种城镇化过程交互耦合在一起。国内外地理学、经济学、人口学和社会学等各个领域的学者都对城镇化进行了广泛而深入的研究[2]。尤其是进入新世纪以来，随着人口和经济规模逐渐接近或超过水资源承载力，中国城镇化、经济增长与水资源可持续利用关系的研究也成为热点。部分学者认为，城镇化是经济增长的引擎和主要推力[3]，城镇化与经济增长带来的水资源需求增长是导致水危机的主要原因[4-5]，而且水危机的严重性可能超过了耕地减少带来的危机[6]。而部分学者认为，城镇化不一定是经济发展的直接动力源[7]，城市或大城市的增长可能会降低农村或中小城镇的增长[8]；同时，通过城镇化发展阶段与水资源开发利用阶段的关系以及用水与经济发展的关系研究[9-11]，揭示了用水零增长规律，一定程度上减轻了人们对水危机的担忧。在中国，从改革开放初期的1980年到2011年，人口城镇化水平由19.4%提高到51.3%，非农经济占GDP的比重从69.9%提高到90.0%，GDP由4.5×10[11]元增加到83.1×10[11]元(1980年价)，社会经济用水总量由4437×10[8]m[3]增加到5965×10[8]m[3]。相关统计分析表明：城镇化水平与经济发展水平呈对数曲线关系[12]，用水总量与经济发展水平呈幂函数关系[13]，城镇化水平与用水总量呈对数增长关系[14]。但相关机理研究表明：城镇化对水资源系统具有胁迫和优化的双重作用，水资源利用对城镇化也具有支撑和约束的双重功效，二者并不一定是正向关系[15]。而且，许多国家和地区的实践表明：即使城镇化水平不再提高甚至下降，经济同样可以继续增长；即使城镇化水平和经济总量以较快速度增长，用水总量也可缓慢增长或负增长。此外，部分典型研究区的测算表明：人口—经济城镇化水平的提高可能抑制用水总量增长[16-17]。可见，城镇化、经济增长、用水增长之间不一定是必然的因果关系。在中国快速城镇化阶段，城镇化对经济与用水增长的贡献究竟是正是负？正负贡献究竟有多大？在中国不同时空范围内变动规律是否一致？诸如此类问题，亟需科学解答。为此，本文构建了城镇化驱动经济与用水增长的完全分解模型，定量测度了1997-2011年全国以及31个省级行政区(不包括港、澳、台)城镇化对经济与用水增长的驱动效应，旨在从全国和省际层面，定量揭示城镇化过程与经济增长及用水变化的关系，为科学认识水资源利用的驱动因素及变动机制提供依据。 2 研究方法与数据来源 2.1 城镇化驱动经济与用水增长的完全分解模型 完全和非完全分解模型都是确定驱动因素的重要方法，其具体算法均有多种[18]。其中，完全分解模型是一种完全消除残差影响的因素分解方法，已在能源、生态环境、水资源领域得到了一定范围的应用[16-21]。鲍超在借鉴上述模型原理的基础上，引用Sun提出的无残差项因素分解模型[19]，构建了城镇化驱动用水变化的完全分解模型，以张掖市为例，将人口增长、人口城镇化(人口结构变动过程)、经济增长、经济城镇化(经济结构变动过程)等作为水资源利用的影响因素进行了分解[16]。但在该模型中，仅将人口和经济城镇化作为两个独立过程，分别测算了人口和经济城镇化对用水总量变化的直接影响。实际上，人口和经济城镇化是一个交互耦合的综合过程，除直接影响用水总量变化外，还通过影响经济增长、用水效率变化对用水总量产生间接影响。因此，对该模型进一步改进如下： 将经济总量(E)的变化看作是人口规模(P)、人口城乡结构(以城镇和农村人口分别占总人口的比例
表示)和人均GDP(以城镇和农村人均地区生产总值
表示)这三种因素共同作用的结果，即经济总量的变化可分解为人口规模效应
、人口结构效应
和人均经济效率效应
等三种不同的驱动效应：
假设基期指标(第0年)用上标0表示，第t年指标用上标t表示，则基期和第t年经济总量可分别用
和E表示，t年间经济总量变化ΔE(ΔP，ΔS及ΔI同理)为：
根据上述原理，人均经济效率(I)的完全分解可用下式表达(相当于P恒等于1)：
同理，可将用水总量(W)的变化看作是经济规模(E)、城乡经济结构(以城镇和农村GDP分别占GDP的比例
表示)和用水经济效率(以城镇和农村万元GDP用水
表示)这三种因素共同作用的结果，即用水总量变化ΔW可分解为经济规模效应(
)、经济结构效应(
)和用水经济效率效应(
)；万元GDP用水的变化ΔEI也可分解为直接的技术效率效应(
)和间接的结构效应(
)；由于经济城镇化带来用水经济效率变化进而间接带来的用水变化效应记为
；由于经济城镇化直接和间接带来的用水变化记为
之和)。各变量的计算方法及原理同公式(1)-(13)。
图1 城镇化影响经济总量与用水总量变化的基本路径 Fig.1 Schematic diagram of the impact of urbanization on economic growth and water use change 从人口—经济城镇化的综合角度来看，城镇化过程导致用水总量变化(记为ΔWU)的途径有三种(图1)：一是由于经济城镇化直接带来的用水变化效应(
)；二是由于经济城镇化带来用水经济效率变化进而间接带来的用水变化效应(
)；三是由于人口城镇化直接和间接带来的经济总量变化(
)进而导致的用水变化效应(记为
，也可细分为直接和间接两种效应)。其中：
本文采用上述模型进行效应分解时，均按年份变动间距为1进行分解，然后综合。 2.2 基础数据来源及说明 城镇化驱动经济与用水增长的完全分解模型需要“人口总量、城镇人口、农村人口、经济总量、城镇GDP、农村GDP、用水总量、城镇用水、农村用水”等9个变量作为基础数据。全国以及31个省级行政区的这些数据可以从历年《中国统计年鉴》和《中国水资源公报》上直接或间接获取。由于《中国水资源公报》从1997年开始统一编制，而且中国基本上从1996年开始进入城镇化快速发展阶段[22]，为了兼顾数据的可获得性以及研究时段的典型性，选取1997-2011年为研究时段。 在人口数据方面，由于《中国统计年鉴》提供的数据(含前后6次人口普查数据)在地区之间和时间前后上的可比性均较差[23]，沈建法采用基于双轨城市化概念模式的区域方法，对全国及31个省级行政区1982-2000年的总人口和城镇人口进行了修正[24]。方创琳等在此基础上继续将该数据系列延长到2005年，并给出了预测未来全国及31个省级行政区城乡人口增长的Logistic模型的相关参数[22]。为了使人口统计数据不仅在时间上而且在空间上具有较强的可比性，本文所需的1997-2005年的人口数据直接采用方创琳等修正的数据，2006-2011年的人口数据采用方创琳等利用Logistic模型模拟的数据。 在经济数据方面，根据历年《中国统计年鉴》提供的全国及31个省级行政区第一、二、三产业增加值与上年相比的增长速度，将1997-2011年第一、二、三产业增加值统一换算成1997年价格，然后求和得到GDP。鉴于分城乡实体地域的经济总量较难获取，城镇GDP以换算后的第二、三产业增加值之和代替，农村GDP以换算后的第一产业增加值代替。 在用水数据方面，根据历年《中国水资源公报》，用水总量一般按农田灌溉、林牧渔畜、农村居民生活、工业、城镇公共、城镇居民生活6类用户进行统计(本文不计人为措施供给的城镇和农村生态环境用水)，前3项计为农村用水，后3项计为城镇用水。 3 结果分析
3.1 中国人口城镇化与经济增长的时空耦合关系分析 3.1.1 全国人口城镇化对经济增长的拉动效应及动态变化 从表1可知，中国的经济总量历年均呈增加态势(ΔE均为正值)，而且从1997-2007年，GDP比上年的增量(ΔE)也呈逐年增加的趋势，但2008年后略有起伏。1997-2011年，中国GDP共增加了20.385×
元(年均增长9.85%)，其中：由于人口规模效应(
)增加1.491×
元，贡献率为7.3%；由于人均经济效率效应(
)增加15.330×
元，贡献率为75.2%；由于人口城镇化的直接效应(
)增加3.564×
元，贡献率为17.5%；说明人均经济效率的提高是中国经济持续增长的最重要原因，而人口城乡结构变化及人口增长是相对次要的原因。 由于人口城镇化还能通过提高人均经济效率间接地促进经济增长，因此对中国1997-2011年人均经济效率也进行了因子分解。结果表明(表1)，中国人均经济效率也呈逐年增加态势(ΔI均为正值)，由1997年的6106元/人增加到2011年的20452元/人，共增加了14346元/人(年均增长9.02%)，其中：由于直接的技术效率效应
曾加11637元/人，贡献率为81.1%；由于人口城镇化效应
增加2709元/人，贡献率为18.9%。这样，可计算出人口城镇化带来人均经济效率变化进而间接带来的经济变化效应(
)为2.872×
元，则人口城镇化综合拉动经济增长(
)6.436×
元，综合贡献率为31.6%。从历年动态变化来看，由人口增长引起的经济增长变化相对较小，但其贡献率的起伏相对较大；而人均经济效率效应的绝对量变化较大，但其贡献率绝大多数年份在70%～75%之间；人口城镇化对经济增长的直接贡献率主要在15%～20%之间，综合贡献率长期稳定在30%左右。总体来看，人口城镇化对中国经济增长具有一定的拉动作用，但这种作用不宜过分夸大，因为扣除人口增长影响外，中国经济增长仍60%以上依赖于生产效率的提高。 3.1.2 分省人口城镇化对经济增长拉动效应的空间差异 从图2可知，从1997-2011年，中国31个省级行政区导致经济增长的人口规模效应(
)、人口结构效应(
)、人均经济效率效应(
)以及导致人均经济效率变化的直接技术效率效应(
)、间接结构效应(
)等均为正值，而且各省区也基本上是
的贡献率基本在75%以上，
的贡献率基本在10%以上，
的贡献率基本在10%以下甚至更低)，
的贡献率基本在80%以上，
的贡献率基本在20%以下甚至更低)，说明各省区人口增长、人口城乡结构变化以及人均经济效率提高对经济增长总体上都具有正向的拉动作用，而且人均经济效率提高对经济增长的贡献最大。同时可知，人口城镇化对经济增长的综合拉动效应(
)的贡献率主要集中在20%～30%左右，说明各省区人口城镇化对经济增长均具有推动作用，但都次于效率效应，是相对次要的原因。
图2 中国分省人口城镇化对经济增长的拉动效应及空间分异 Fig.2 Driving effects of population urbanization on economic growth by province in China 另一方面，人口城镇化对经济增长以及人均经济效率的拉动效应也存在着明显的空间差异。从图2a可知，由于中国东部地区大部分省级行政区城镇化和经济发展的基础较好，在经济总量大、速度快以及城镇化速度快的综合影响下，近十数年来人口城镇化拉动经济增长的绝对量也较大；中部地区次之；西部地区普遍较小。当然，东部地区也有部分特别的省级行政区，如北京、天津、上海、海南等，或者由于经济总量偏小，或者已步入城镇化成熟发展阶段(城镇化水平极高并缓慢增长甚至负增长)，导致人口城镇化拉动经济增长的绝对量和贡献率均较小。此外，从图2b可知，人口城镇化对人均经济效率的拉动效应也存在着类似的空间分异规律。 3.1.3 分省人口城镇化对经济增长拉动效应的动态变化 中国31个省级行政区人口城镇化对经济增长的综合拉动作用在时间上的动态变化也不尽一致(表2)。由于北京、天津、上海已步入城镇化成熟发展阶段，或者由于部分省级行政区(如辽宁、吉林、贵州、青海、宁夏、新疆)在极个别年份总人口增长过快或城镇人口增长较慢，导致城镇化水平出现负增长，因此偶尔出现人口城镇化对经济增长的综合贡献率为负值的情形，导致综合贡献率在时间上出现正负性质的变化。但总体而言，由于中国31个省级行政区在1997-2011年都处于城镇化加速发展阶段或成熟阶段，城镇化速度一般都没有出现大起大落的情形，同时由于经济总量也持续稳定增长，导致综合贡献率以正值为主，而且在时间上的变化也相对稳定。此外，由于各省级行政区经济总量不断增大，导致人口城镇化拉动经济增长的绝对量总体上呈增长趋势。 3.2 中国人口—经济城镇化过程与用水变化的时空耦合关系分析
3.2.1 全国人口—经济城镇化过程对用水总量与万元GDP用水的减量效应 1997-2011年，中国用水总量增加了429×
，其中：由于经济规模效应
增加7399×
，由于用水经济效率效应
减少4081×
，由于经济城镇化的直接效应
少2888×
；由于经济城镇化使用水效率提高间接减少用水1641×
，由于经济城镇化的综合效应减少用水4530×
，由于人口城镇化拉动经济增长进而增加用水2352×
，亦即人口—经济城镇化共减少用水总量2177×
(表3)。而且，无论是用水总量比上年增加(ΔW＞0)还是减少的年份，经济城镇化直接、间接带来的用水变化效应及二者之和所表征的综合效应
、
、
)均为负值，说明经济城镇化由于优化了产业结构并提高了用水效率，一直起着抑制全国用水总量增加的作用。由于人口城镇化和经济城镇化互相推动，因此可认为人口—经济城镇化过程对用水总量具有减量效应。但另一方面，中国人口城镇化促进了经济增长，导致
历年均为正值，说明人口—经济城镇化过程对用水总量同时具有增量效应。综合来看，中国人口—经济城镇化对用水总量变化具有减量效应(ΔWU历年均为负值)，城镇化推动的人口和经济结构优化及其所带来的用水效率提高是抑制中国用水快速增长的重要原因。
中国万元GDP用水之所以逐年下降(ΔEI均为负值)，归功于直接的技术效率效应
和间接的经济城镇化效应
均为负值，说明经济城镇化具有提高用水效率的作用。总体来看，中国1997-2011年万元GDP用水减少了529.2
/万元，其中：由于直接的技术效率效应减少310.6
/万元，贡献率为58.7%；由于经济城镇化效应减少218.7
/万元，贡献率为41.3%。从时间上看，中国万元GDP用水的下降速度以及经济城镇化减少万元GDP的贡献率相对来说都较稳定，说明城镇化是提高用水效率的重要途径。 3.2.2 分省人口—经济城镇化过程对用水变化驱动效应的空间差异 1997-2011年，除北京、天津、河北、辽宁、浙江、河南、广西、宁夏用水总量总体负增长外，其他省级行政区均为正增长，而且经济规模效应
均为正值，用水经济效率效应
、经济城镇化的直接效应
均为负值，与全国存在着类似的规律。 从经济城镇化的直接减量效应
来看，中国东中部的人口和经济大省且处于城镇化加速阶段的，减少用水一般在100～200亿
之间；而中西部人口和经济总量较小的及东部已进入城镇化成熟阶段的省区，减少用水一般在100亿
以下；减少用水最多的是江苏、新疆、广东，均在200亿
以上；减少用水最少的是海南、天津、北京等10个省区，均在50亿
以下(图3a)。但经济城镇化对万元GDP用水的减量效应
却有所不同，中西部用水经济效率本身较低且城镇化速度较快的省级行政区减量效应较大，亦即通过城镇化提高用水效率进而减少用水总量的作用越大，如西藏、宁夏、新疆、内蒙古、青海的万元GDP用水减少均在500
/万元以上；而上海、天津、北京、重庆、辽宁、海南，进一步提高用水经济效率的潜力有限，均在50
/万元以下(图3b)。 另一方面，中国31个省级行政区通过城镇化拉动经济增长进而增加用水总量的经济规模效应
在空间分布上也不尽一致(图3c)。一般来说，人口和经济总量较大、城镇化速度较快且万元GDP用水较大的省级行政区，由于城镇化拉动的经济增量较大且消耗的用水较多，最终导致
较大。中国东部的大部分省级行政区虽然城镇化拉动的经济增量较大，但万元GDP用水较低，导致
与中西部相比并不突出。但总体而言，东中部城镇化的经济规模效应
较大，西部以及北京、天津、上海的
较小。 综合来看，除重庆市城镇化的综合驱动效应ΔWU略大于0外，中国其他省级行政区城镇化的经济规模效应带来的用水增加，均小于城镇化直接和间接带来的用水减少，最终导致ΔWU均为负值(图3d)，说明人口和产业向城镇集聚的城镇化过程，只要注重产业结构优化和用水效率提高，不仅不会增加用水总量，反而会促进用水减少。 3.2.3 分省人口—经济城镇化过程对用水变化驱动效应的动态变化 中国31个省级行政区城镇化对用水变化的综合驱动效应动态变化也不尽一致(表4)。由于部分省级行政区在个别年份农业发展较好或第二、三产业发展较慢，导致经济城镇化水平出现负增长；或者经济城镇化水平虽正增长，但其通过城镇化优化产业结构和提高用水效率而减少的用水量，低于其通过城镇化扩大社会经济规模而增加的用水量；因此偶尔出现人口—经济城镇化对用水增长的综合贡献为正值的情形，导致综合驱动效应在时间上出现正负性质的变化。但总体而言，由于中国31个省级行政区在1997-2011年都处于城镇化加速发展的阶段或成熟阶段，城镇化速度一般都没有出现大起大落的情形；同时，由于人口—经济城镇化速度较快的年份，其对用水变化的增量效应和减量效应的绝对值都会加大，最终正负有所抵消，导致综合驱动效应以负值为主，而且在时间上的变化相对稳定。
图3 中国分省人口—经济城镇化对用水变化的驱动效应及空间分异 Fig.3 Driving effects of population and economic urbanization on water use change by province in China 4 结论与讨论 (1)城镇化能通过优化人口城乡结构和提高人均经济效率来直接或间接地促进经济增长，但这种作用不宜过分夸大。1997-2011年，中国城镇化对经济增长的直接贡献率主要在15%～20%之间，综合贡献率长期稳定在30%左右，扣除人口增长影响外，中国经济增长仍60%以上依赖于生产效率的提高。因此，在中国积极推进新型城镇化战略进程中，应适当弱化“城镇化是经济增长主要动力”的理念，而应更全面地关注城镇化在促进社会进步和提高资源环境效率方面的内涵，同时更多关注如何通过生产技术进步和效率提高促进经济持续稳定增长。 (2)城镇化是驱动用水变化的双刃剑。1997-2011年，中国城镇化通过拉动经济增长增加用水2352×
，但通过优化产业结构和提高用水经济效率减少用水4530×
，最终使用水减少2177×
。总体来看，中国人口—经济城镇化过程对用水总量和万元GDP用水都具有明显的减量效应，是提高中国用水效率、抑制用水快速增长的重要途径之一(另一途径是提高直接的技术效率效应，共减少用水2440×
)，并非中国用水增长的原因；中国用水总量之所以增加429×
，是因为人口和经济规模效应共增加用水5046×
(已扣除城镇化带来的经济规模效应)。 (3)中国31个省级行政区的城镇化与经济增长及用水变化的关系基本与全国类似，而且在时空变化上也具有一定的规律性。总体来看，中国东中部的人口和经济大省且处于城镇化加速阶段的，城镇化拉动经济增长的绝对量较大，由此造成的用水增量效应也较大，而且呈逐年增长趋势；但它们通过优化产业结构和提高用水经济效率而减少的用水同样也多；最终表现为城镇化对用水的综合驱动以减量效应为主，而且在时间上的变化相对稳定，在空间上的差异相对缩小。
(4)虽然城镇化有助于减少全国及绝大多数省级行政区的用水总量，但从本文研究可知：由于城镇化会带来人口和产业向城镇建成区或城市群地区迅速积聚，对这些特定区域而言，由于人口和经济城镇化水平都很高甚至接近100%，其经济增长和用水变化主要由人口—经济规模以及直接的技术效率效应决定，但技术进步在较短时间范围内是有限的，因此城镇化一般会导致城镇建成区或城市群地区用水较快增长，亦即城镇化会导致局部地区(如城镇建成区、城市群地区)的缺水危机。因此，当务之急，要在城镇化减少全国(或较大范围区域)用水以及区域用水缓慢增长甚至负增长的背景下，尽快建立水资源在城乡之间(或城镇化水平较高与较低地区之间)的顺畅流转与合理补偿机制[25]。
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