（政治经济学专业论文）陕西城镇居民生活用水需求函数经验研究.pdf

西北大学学位论文知识产权声明书 y 舀3 3 4 3 3 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和 借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同 时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：俯锢 跏。 年j 月砖h 指导教师签名：缝至 押年j 月，；日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西 北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 抖铂 护“ 年s 月巧日 摘要 本文在总结国内外水需求函数研究文献长处与缺陷的基础上，对经验分析中所 采用居民生活用水需求函数提出指导思想、需求函数形式、计量工具三个方面的改 进，即研究需求函数必须从经济学的角度理解需求、选取适当的需求函数形式构建 模型以便获得效用理论的支持、采用最能充分挖掘样本数据特征的计量模型。按照 这样的指导思想，以人均日生活用水量为被解释变量，以居民生活用水价格、人均 可支配收入、用水人口、生活用水总量、降水量、人均日生活用水量一阶滞后、年 份虚拟变量为解释变量，采用陕西省西安、铜川、宝鸡、咸阳、渭南、汉中、安康、 商洛、延安、榆林十个城市1 9 9 5 年2 0 0 4 年的面板数据作为样本数据，建立了陕西 城镇居民生活用水需求函数的对数线性面板数据模型。此前的文献或是采用时间序 列模型，或是采用横截面模型。经过较为严密地经验分析，获得在统计上显著的参 数估计值，对唯一未能通过显著性检验的参数进行了严格的讨论。估计结果显示， 居民生活用水的需求价格弹性为一0 2 3 9 0 8 2 ，尽管缺乏弹性，但相对于其他需求管理 工具，价格在抑制需求上依然是一个有效的工具；人口弹性和生活用水总量弹性估 计值为一1 0 2 1 3 8 1 利0 3 6 5 2 6 5 ，说明在水资源总量有限的情况下，用水人口越多，人 均水资源占有量就越少；其他解释变量影响程度相对较小。采用2 0 0 2 年2 0 0 3 年西 安数据进行跨时独立横截面分析，得到需求收入弹性为0 3 4 9 6 5 4 ，可以作为全省及 各市需求收入弹性的参考。 关键词：需求函数居民牛活用水面板数据模型 需求价格弹性需求收入弹性陕西 a b s t r a c t t h e r eh a v eb e e nn u m e r o u ss t u d i e se x a m i n i n gt h ew a t e rd e m a n df u n c t i o n h o w e v e r , m o s to ft h e mf a l i e dt oc o n s t r u c t u r et h e i rm o d e lb a s e do nt h ee c o n o m i c v i e wo fw a t e rd e m a n da n dt h e yc a l c u l a t e dt h ew a t e rd e m a n de l a s t i c i t yb e t w e e n t w op o i n t se v e nt h o u g ht h el a t e s ts t u d i e sp e r f o r m e dt h e i re m p i r i c a la n a l y s e su s i n g t h et i m es e r i e sm o d e io rc r o s ss e c t i o nm o d e la p p r o a c h w i t ht h e f u l l y u n d e r s t a n d i n go ft h e s el i m i t a t i o n s ，t h i sp a p e ri n d i c a t e st h a te m p i r i c a la n a l y s e s m u s tb a s e do nt h ee c o n o m i cv i e wo fw a t e rd e m a n d ，c h o o s ea p p r o p r i a t ef o r mo f w a t e rd e m a n df u n c t i o n ，a n du s ep r o p e re c o n o m e t r i cm e t h o d 1 na c c o r d a n c ew i t h t h e s ei d e a s ，t h i ss t u d ye x a m i n et h ew a t e rd e m a n df u n c t i o nb ye s t i m a t i n gag r o u p o fe l a s t i c i t i e so fd e m a n dw i t hap a n e ld a t as e to f10c i t i e si ns h a n n x ip r o v i n c e t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yi st oe v a l u a t et h ew a t e rd e m a n df u n c t i o ni ns h a n n x i p r o v i n c ea n dg i v eas o l i db a s eo fw a t e rc o n s e r v a t i o n i nt h ee m p i r i c a la n a l y s i s ， p e rc a p i t ad a i l yc o n s u m p t i o no ft a pw a t e rf o r r e s i d e n t i a lu s ei st r e a t e da s d e p e n d e n tv a d a b l e 。w a t e rp r i c e ，d i s p o s a b l ei n c o m e ，n u m b e ro fr e s i d e n t s ，t o t a l w a t e rc o n s u m p t i o nf o rr e s i d e n t s ，p r e c i p i t a t i o n ，p e rc a p i t ad a i l yc o n s u m p t i o no f w a t e ro fl a s ty e a r , y e a r2 0 0 1d u m m yv a r i a b l ei st r e a t e da sv a r i a b l e t om y k n o w l e d g e ，t h i si st h ef i r s ts t u d yo fu s i n gt h ep a n e ld a t am o d e lt oe s t i m a t et h e w a t e rd e m a n df u n c t i o n p r e v i o u ss t u d i e su s e dt i m es e r i e sm o d e io rc r o s ss e c t i o n m o d e l t h er e s u l ts h o w sm o s to fp a r a m e t e r sp a s tt - t e s ta n das t r i c td i s c u s s i o nh a s b e e nd o w n p r i c ee l a s t i c i t yo fd e m a n di sa b o u t - 0 2 3 9 0 8 2 ，s u g g e s t i n gt h a tp r i c i n g p o l i c i e sc a nb eap o t e n t i a li n s t r u m e n tf o rw a t e r c o n s e r v a t i o n n u m b e ro fr e s i d e n t s e l a s t i c i t yo fd e m a n di s - 1 0 2 1 3 8 t o t a lw a t e rc o n s u m p t i o ne l a s t i c i t yo fd e m a n di s 0 3 6 5 2 6 5 f u t h e rt h ee s t i m a t e di n c o m ee l a s t i c i t yo fd e m a n du s i n gc r o s ss e c t i o n i nx l a ni sa b o u t03 4 9 6 5 4 。 k e y w o r d s ：d e m a n df u n c t i o n ；w a t e rf o rr e s i d e n t i a lu s e ；p a n e ld a t am o d e l ；p r i c e e l a s t i c i t yo fd e m a n d ；i n c o m ee l a s t i c i t yo fd e m a n d ；s h a n n x i 1 导论 1 1 选题背景与意义 众所周知，水资源是人类生存不可或缺的宝贵资源，是国民经济可持续发展的 重要资源基础。在全球范围内，随着工业化进程的加快，水资源越来越成为稀缺资 源，水资源的供求矛盾日益加剧，水资源短缺越来越成为制约经济社会发展的重要 因素。目前，淡水资源的质量和供给的保障已经成为衡量一个国家可持续发展能力 的重要指标，体现于联合国可持续发展委员会、联合国统计局、世界银行等国际机 构和各国研究部门所建立的可持续发展评价指标体系中。 在中国，随着人口和工业的持续增长，需水量的增长已经大大超过了可供水量， 水资源短缺同样成为目前亟待解决的一个严重问题，尤其是在增长速度较快的一些 地区。以陕西省境内渭河流域为例，人均占有水量仅有4 7 0 立方米，低于国际公认的 绝对缺水线，而且近2 0 年来，由于水资源开发利用强度不断加大，加上渭河入境水 量和水源逐年减少等因素，渭河入黄水量9 0 年代平均仅有4 3 4 亿立方米，比2 0 世纪 8 0 年代减少4 3 2 亿立方米，为满足流域内人口猛增和工农业经济规模扩大，以及城 市化水平加快的需要，只有继续加大水资源开发利用强度，在2 0 0 0 年，各类水利工 程实际供水总量5 1 0 1 亿立方米，流域内水资源开发强度超过5 0 ，尤其是地下水开 采率高达8 0 。简言之，水资源短缺已经成为影响区域粮食安全、经济发展、社会 安定和生态环境改善的首要制约因素之一。 这是一个全新的问题，是半个世纪前难以预料的。随着水资源短缺目趋严重， 社会各界已经认识到必须对传统的常规水资源管理手段进行全面革新，才有可能满 足2 1 世纪可持续发展的需要。因此，深入研究如何解决水资源短缺问题是重大的现 实课题，既具有瑚论价值，又具有实践意义。 解决水资源供求矛盾的思路有两种：一是技术创新，二是制度创新。所谓技术创 新就是利用技术于段通过开辟新的水源、污水净化、海水淡化等方式增加供给。但 多年来的实践证明，这种思路并4 i 能从根本上解决问题，往往出现的情况是各地区 各部门从部门利益、地区利益出发，依据当地发展规划，计算水资源的供求缺口， 最终导致水资源越开发越不够用。相比较而言，制度创新不是继续去寻找新增水源 来满足超额需求，而是在现有条件下进行合理规划，通过对水资源使用制度的改进， 激励不同层次的用水户提高资源使用效率，有效配置稀缺的水资源，进而增加社会 福利。地球上可供开发利用的水资源总量是有限的，要从根本上解决水资源短缺问 题就必须将研究重心从技术创新向技术创新和制度创新并重上转移，通过技术创新 增加供给，通过制度创新控制需求。从现阶段来看，尤其要重视水资源的需求分析 和制度创新，通过制度创新提高水资源配置效率并带动节水技术水平的提高。 在制度创新内部，又可以分为两个层面，宏观层面的水权制度创新，微观层面 的需求管理。依照现代水法的一般规定，水权是指直接从江河、湖泊或者地下取用 水资源的组织和个人通过行政许可或合同方式取得的水资源使用权( 贺骥，2 0 0 5 ) 。 水权制度创新并不是改变水资源所有权，而是建立可交易的使用权，在清晰界定产 权基础上，通过水权交易达到水资源有效配置。关于水权制度的研究，国外学者的 研究主要集中在对水权的内涵、水市场的优点、有效水市场的条件以及交易成本和 外部性等几个方面的探讨上；国内学者主要集中在对水权的界定、水权制度的建立 以及水权市场实旌等方面的研究上。需求管理的目标在于使用各类需求管理策略影 响用水户的用水行为，激励其更为有效并且可持续的用水，最终达到合意的水需求 量。这不仅包括引导消费者改变低效率的用水方式、减少非基本负荷需求用水量， 也包括拉动目前用水量明显低于合意标准的消费者提高用水量。本文作者参加了陕 西省科学技术发展计划项目渭河流域综合治理战略研究( 课题编号：2 0 0 3 k 1 2 一g 5 ) 、 国家软科学研究计划项目渭河流域综合治理战略研究( 课题编号：2 0 0 4 1 ) g s 3 d 0 2 6 ) ， 其中子课题渭河流域综合治理的制度分析及社会经济可持续发展战略研究报告 对水权制度进行了较为深入的研究，认为任何区域水资源总量都是有限的，可供交 易的水权也是有限的，如果不从源头上控制超额需求，通过水权交易获得的水资源 同样无法支持低效率的用水方式，宏观问题必须注重其微观基础，引导用水户合理 用水，而需求管弹的目标正在于此。 需求管理分为结构策略和非结构策略两种方式。结构策略包括节水龙头、节水 淋浴器等日用节水设备，喷灌、滴灌等节水灌溉系统，饩网控制与渗漏检测系统等； 非结构策略包括促进用水户改变用水行为的经济于段和法律下段，建立促进丰同应激 励机制发挥作用的制度和政策环境。根据w a l s k i ，r i c h a r d s ，m c c a l l ，d e b s h m o r g a n ( 1 9 8 5 ) 的研究，在各类需求管理策略中，价格工具最为有效。有关消费者的基本理 论也指出，消费者面临的基本问题是在预算约束下选择产品和劳务的消费水平使得 效用函数最大化，其中一个关键性因素就是价格，在城镇水需求研究中就是水价。 但价格这一因素在过去几十年中未得到应有的重视。例如在许多国家所实行的水资 源政策和管理方法都是建立在将水资源看作免费资源和可再生资源的基础上，导致 这些政策未能在提高经济效率上有所贡献，以至于这些国家在今天面l 晦水资源缺乏 和需求日益增长的沉重压力。因此许多国家开始审视他们的水资源政策和管理方法， 实施促进节水的政策和管理计划，特别是水价调整计划，希望能够改变其消费模式。 ( a b uq d a i s ，a 1n a s s a y ，2 0 0 1 ) 陕西省是一个水资源短缺的省份，如何充分利用现有水资源，缓解水资源短缺 对社会经济发展的瓶颈制约作用，已成为社会各界日益关注的问题。西安过去是北 方严重缺水的城市之。1 9 9 5 年，令人心悸的水荒让西安饱受缺水之痛。其后，黑 河、石头河水库的水引入西安才解了燃眉之急。但仅仅开源并不够，还要节流，自 2 0 0 3 年起陕西省各市已经按照按省政府批转的省计委等七部门关于加快推进我省 城市供水价格改革的指导意见，分三步逐步提高全省各市水价。具体分步调整的 水平目标为：第一步：2 0 0 3 年全省自来水供水企业总体做到保本经营，具体意见是： 自来水用户负担平均每立方米提高0 4 5 元。第二步：2 0 0 4 年按照全省自来水供水企 业大部分实现保本微利经营，自来水用户负担平均每立方米提高0 5 0 元。第二步： 2 0 0 5 年按照全省自来水供水企业大部分实现合理计费、合理盈利，自来水用户负担 平均每立方米提高0 5 5 元。但完成水价改革并不是一件轻而易举的事情，正如 m o n a s i n g h e ( 1 9 9 2 ) 指出，有效的水价政策应考虑以下几方面： 在不同经济部门之间和各经济部门内部实现水资源的合理配置； 要兼顾公平，考虑消费者特别是低收入者的支付能力； 保证供水企业在提供服务时有合理的利润； 对特定地区给予发展补贴； 特定地区或部分居民的政治稳定。 这蝗要求很难同时满足，需要权衡利弊，最终是一个折衷的选择。要想做到统 筹兼顾，即实现节约用水、保护水资源的目标，又考虑消费者支付能力，价格政策 应该建立在对水需求函数、需求价格弹性和不同经济部门用水边际产出真实可靠的 经验分析的基础上。但到目前为止，国内有关水需求函数和相关问题的文献非常有 限，针对各个地区的研究就更少，学术研究滞后于实践的需要。因此，在充分认识 这些问题的情况下，本文通过较为先进的经验分析方法构建陕西城镇居民生活用水 需求函数，获得一些相关的参数，可以为国内相关研究提供参考，同时也可以为陕 西省水资源规划和管理提供定量的决策参考。 上述问题的提出过程也是论文选题的逐渐收敛过程，这一过程大致可以用图1 来表示： 水资源短缺 技术创新 制度创新 罗黼黼鹧爹黼淄霹 罗蝌鞫溯张磐穹蘸鬻 “ 。 一 j t 水价工具 水需求函数 图1 选题的收敛过程 f i g 1w h y c h o o s et h i ss u b i e c t 1 2 国内外相关研究综述 1 2 1 国外经验分析 h o w e 和c h a r l e s ( 1 9 6 8 ) 将居民水需求分为二个部分研究：基本负荷需求、夏季 平均喷洒需求和最大日喷洒需求，结果表明这三部分都受水费的影响，水价与需求 量关系密切。s c h l e t t e i t t k e m p ( 1 9 9 i ) 认为饮用水等牛活必须用水的需求价格弹性较 小，而其他用水如洗车、娱乐等用水的需求价格弹性较大。 h o g a r t y 和m a c k a y ( 1 9 7 5 ) 的分析认为在短期，水需求对价格变化的反应不大， 用水的减少是长期的，但居民生活用水对价格大幅上升十分敏感。 g a l l a g e r 和r o b i n s o n ( 1 9 7 7 ) 指出尽管需求价格弹性很小，但从长期来看，价格 变动将改变用水习惯。例女i a g t h e 和b i l l i n g s ( 1 9 8 0 ) 的模型分析表明在长期需求价 格弹性能达到一0 2 6 6 一0 7 0 5 ，但短期只有一0 1 7 9 一0 3 5 8 。m a r t i n 和t h o m a s ( 1 9 8 6 ) 对澳大利亚和美国的4 个城市以及科威特的用水分析显示，生活用水的长期需求价格 弹性大约为一0 5 ，价格工具的潜力是巨大的。c a m e r o n 和w r i g h t ( 1 9 9 0 ) 使用离散选 择模型的分析指出，尽管在短期需求价格弹性较小，水价的明显变化可能只影响居 民生活用水发生较小的变化，但随着时间的推移，居民生活用水将存在一个负反馈 的过程，使现有的用水设备不再消耗大量的水，于是产生比短期大的中长期需求弹 性。 近年来亦有许多文献对水价调整的短期效应进行分析，如对西班牙首都巴塞罗 那的研究指出，自引入水表实际读数计费制度并实行较高费率的三级阶梯式计量水 价后，7 5 的样本减少了用水量，平均减少1 6 9 ( m a y e r s ，1 9 9 6 ) 。对英国m a l v e r n 的类似研究表明引入水表实际读数计费制度后用水量平均减少6 ( t w o r t ，l a w ， c r o w l e y r a t n y a k ，1 9 9 4 ) 。在希腊雅典，水价提升后三、四个月内用水量平均减 少1 7 2 5 ( b r i a s s o u l i s ，1 9 9 5 ) 。a g t h e 和b i l l i n g s ( 1 9 9 6 ) 的分析显示，当每 立方米的边际水价提高1 美元时，使用节水龙头和节水淋浴器的比例将分别增n 4 6 和3 1 。a b uo d a i s 和a 1n a s s a y ( 2 0 0 1 ) 对阿拉伯联合酋长国首都阿布扎比的分析 显示水价提升后7 3 的样本减少了用水量，平均减少2 8 8 ，点弹性为一0 1 。 1 9 9 1 年世界发展报告对发展中国家水需求弹性作了估算，人均收入弹性为 0 3 0 ，价格弹性为一0 2 5 。( 世界银行，1 9 9 1 ) m a r t i n 和k u l a k o w s h i ( 1 9 9 1 ) 对美国亚利桑那州图森( t u c s o n ) 的长序列分析表 明，尽管部分地区的需求价格弹性在一0 2 6 一0 7 0 之间，似整体来看图森的水需求 是无弹性的，利用水价和用水量的年度时间序列未能得出一个稳定一致的函数关系。 人均收入提高和人口变化对水价上升所能发挥的作用有罩要影响，在人均收入日益 增加的情况下，若没有显著的实际价格上升，不可能降低人均用水量，人口变化也 对递增水价的调节作用产牛明显影响。图桑的经验表明，为了控制用水量的进一步 上升，水价必须随着通货膨胀率以及人均收入增长率而上升。 根据日本国土厅的全国资料分析，人均家庭用水量与个人消费支出和水价之间 有如下关系： l n q = 一o 4 0 8 7 5 + 0 9 9 2 9 1 n c 一0 1 2 5 4 7 l n 尸 其中q 为有收入家庭的用水量除以用水人口而得到的有收入家庭人均用水量， c 为实际个人消费，以平均国民收入为基础，1 9 7 0 年为基期，p 为水的相对价格， 用自来水价格指数和消费物价指数的比值表示，1 9 7 0 年为基期。设定日本个人消费 支出占收入的比例为6 0 ，则估计出的函数表明，日本城市牛活用水需求的价格弹 性为一0 1 2 5 4 7 ，收入弹性为0 5 9 5 7 ，0 9 9 2 9 6 0 = 0 5 9 5 7 ，水价增长1 0 ，用水量 减少1 2 5 4 7 ，人均收入增长1 0 ，用水量增长5 9 5 7 ，人均收入和水价同步增长 1 0 ，用水量增长4 7 0 2 3 ，表明生活水平提高、消费支出增长，是用水量增长的 主导原因。( 转引自刘岚芳，王英，2 0 0 1 ) w e b e r ( 1 9 8 9 ) 指出价格变动对高收入家庭的水需求量影响不大，但对低收入家 庭有一定影响。d u b e 和z a a g ( 2 0 0 3 ) 对津巴布韦城市马斯温戈的研究指出高收入家庭 月用水量为5 9 立方米，低收入家庭月用水量为2 0 立方米，最贫穷家庭月用水量仅1 2 立方米，但由于水价制度不合理，高收入家庭水费支出占家庭收入比例为3 ，而最 贫穷家庭水费支出占家庭收入比例达1 0 ，远远超过世界银行建议的基本生活用水 水费支出占家庭收入比例不超过5 的标准。事实上，文献中甚至可以看到水费支出 占家庭收入比例高达2 0 的案例( w o r l db a n kw a t e rd e m a n dr e s e a r c ht e a m ，1 9 9 3 ) 。 1 2 ，2 国内经验分析 目前国内有关水价与需求量的关系的文献非常少，特别是对需求函数和需求弹 性系数的经验研究。由于缺乏精确的用水量数据、价格数据以及收入数据，几乎没 有文献进行经验研究，在部分已有研究中分析方法也较为陈旧，例如早期研究使用 的都是点弹性公式。由于相关文献过少，本文搜集了就本文作者能力所限所有对居 民生活用水、农业用水、工业用水需求函数进行研究的文献，按研究方法综述如卜- 。 采用点弹性公式的文献有： 胡连起，张悦( 1 9 9 9 ) 使用点弹性公式认为水价从0 5 元立方米上升n 4 元立方 米，价格弹性将从一0 1 8 变化到一0 6 4 ，依据平均月收入1 5 5 0 元计算1 9 9 7 年收入弹性 范围从一0 7 7 到一0 6 9 。 胡浩( 2 0 0 2 ) 对陕西关中地区农业用水、工业用水、居民生活用水与水价的关系 进行了研究，但该文未能深入到水需求函数，文中需求价格弹性由点弹性公式获得， 可信度不高。 采用横截面模型的文献有： 沈大军，杨小柳，王浩，汪党献和马静( 1 9 9 9 ) 使用全国4 8 6 个建制市1 9 9 6 年截面 数据拟合全国及6 个区域的城镇居民家庭生活需水函数，其中全国模型的估计结果如 下： l l l q 一- 1 3 3 0 9 0 3 2 9 2 1 1 1 p + 0 5 6 2 8 1 n w + 1 0 2 0 5 i n n 其中q 为城镇居民家庭生活用水量，p 为居民生活用水价格，为职工平均工 资，为用水人口。由模型可知价格弹性、收入弹性和人口弹性分别为一0 3 2 9 2 ， 0 5 6 2 8 ，1 0 2 0 5 。但在6 个区域模型中，p 的t 检验值仅在长江中下游模型通过显著 性检验，所得到价格弹性的可信度很低。总体来看，在1 9 9 6 年前后对我国城镇居民 家庭生活用水变动影响最大的是用水人口的增加，职工工资的增长也将导致居民家 庭人均生活用水量的一定增长，但价格提高对需求量增长的抑制作用并不是很明显。 沈大军，王浩，杨小柳和李青( 2 0 0 0 ) 将水资源作为生产要素，建立考虑水资源 投入的生产函数，使用北京市1 9 9 6 年3 9 个工业行业全部独立核算工业企业的统计数 据，得出如下结果： y ：47 2 8 9 k o3 ”6 l 0 4 7 ”w o ”8 8 其中l ，行业产出，k 为资本，l 为劳动，用水量，但的t 检验值1 5 8 2 1 较 低。根据上式计算的北京市工业用水边际收益显示，工业用水的边际收益变化在 l - l l 1 2 2 5 2 元立方米之间，最大的为服装及其它纤维制品制造业，最小的为 黑色金属冶炼及压延制造业，全部工业行业平均为3 5 6 元立方米，大用水行业的 用水边际收益明显小于小用水行业的边际收益。 采用时问序列模型的文献有： 北京经济信息中心( 2 0 0 0 ) ，刘岚芳，王英( 2 0 0 1 ) 在北京市水的合理价格及实 施策略研究中，使用1 9 8 0 1 9 9 9 年时间序列得出以下估计结果： l n q = c 一0 1 6 4 i n p + 0 3 8 8 1 n 1 其中q 为人均用水量，p 为实际居民用水价格，为城镇居民人均可支配收入， p 、，的t 检验值分别为2 4 6 3 3 、一3 3 3 1 ，但d w 值仅o 4 1 表明残差可能存在正相 关。从结果来看，北京市城市居民生活用水的收入弹性与世界银行的结果比较相近， 表明北京市水需求收入弹性具有明显的发展中国家大城市的特点。价格弹性与日本 的结果比较接近，居民对水价调整的敏感程度要弱于其他发展中国家大城市。北京 居民牛活用水量在1 9 8 0 1 9 9 9 年增加的主要原因是人均收入增长带来的生活水平提 高，调整居民生活用水价格对水需求的增长也能起到一定的抑制作用，但并不显著， 还不足以抑制水需求绝对量的增长。 裴源生，方玲，罗琳( 2 0 0 3 ) 使用1 9 9 1 - 2 0 0 0 年黄河流域宁夏青铜峡灌区、陕西 宝鸡峡灌区、陕西东雷抽黄灌区和河南人民胜利渠灌区四个灌区的时间序列得出以 下计量结果： l n q = 6 5 6 0 1 3 1 i n p l n q = 1 1 4 4 0 3 5 i n p 一0 3 7 i n r l q = 8 8 6 0 5 7 i n p l l l q = 7 5 6 0 7 2 i n p 其中q 为农业用水量，p 为农业用水价格，r 为灌区降水量，模型均通过了回 归系数的显著性检验( t 检验) 和回归方程的显著性检验( f 检验) 。 1 3 研究工具与方法 在水需求函数研究中丰要有两种研究方法：第种是应用微观经济学理论和数 理经济学方法进行研究，构建水需求函数的数理模型，例如b a b b i t t ，d o n a l d 和 c 1 e a s b y ( 1 9 6 2 ) ，w a l s k i ，r i c h a r d s ，m c c a l l ，d e b u m o r g a n ( 1 9 8 5 ) ，t w o r t ，l a w ， c r o w l e y 和r a t n y a k ( 1 9 9 4 ) 所作的研究工作。第一二种是应用计量经济学的方法进行研 究，一般称为经验研究或经验分析( e m p i r i c a ja n a l y s i s ) 。首先将已有的需求函数 数理模型作为原始模型，根据研究需要选择适当的函数形式并引入随机扰动项建立 经济计量模型，然后利用精制处理的数据对经济计量模型进行参数估计，最终获得 的是利用经济计量技术精制后的数据估计的经济计量模型，并以此为基础进行结构 分析、预测和政策评估( 因特里格特，博德金，萧政，2 0 0 4 ) 。采用这种方法可以获 得针对不同国家和地区水需求函数较为精确的估计结果，为水资源规划和管理提供 重要依据，从上一节对国内外相关文献的综述可以看到，大部分文献都是采用这种 方法进行研究的，本文也采用这种方法。 就具体计量方法而言，本文在总结国内外水需求函数研究文献的长处与缺陷基 础上，采用了面板数据模型和动态计量思路进行研究。面板数据模型能够同时反映 研究对象在时间和截面单元两个方向上的变化规律及不同时间、不同单元的特性， 使研究更加深入，为研究者针对不同个体问行为差异建模提供极大的灵活性，同时 减少多重共线性带来的影响。动态计量的思路是首先建立能够代表数据生成过程 ( d g p ) 的自回归分布滞后模型( a d l ) ，然后对a d l 中包含的变量进行单整和协整 检验，进行逐步回归剔除明显不显著的变量，并将简化后的模型写成误差修正模型 的形式，即得到了包含变量问长期稳定关系的简单的模型。动态计量更多地依赖于 数据和数据生成过程，从而减少了对先验经济理论的依赖( 李子奈，叶阿忠，2 0 0 0 ) 。 将这两种方法结合，可以最大限度利用现有的数据，深入研究居民生活用水需求函 数。 1 4 研究思路和结构安排 按用水部门分类，城镇用水量可以分为生产运营用水、公共服务用水、居民生 活用水二大类，图2 展示了2 0 0 4 年陕西省各市这三类用水的用水量。从图中我们可以 看到，居民生活用水在总用水量中占有较大的比例，因此本文选择城镇居民生活用 水进行经验研究这一选题是有代表性的，能够在一定程度上反映陕西城镇水需求状 况。 具体研究思路是：首先以已有文献中采用的居民牛活用水需求函数为起点，研 究在经验分析中所采用水需求函数的形式、特征并提出改进，然后选择最适于本研 究的计量模型，进而对陕西城镇居民生活用水需求函数进行经验分析，最后根据分 析结果提出建议。 资料来源：2 0 0 5 年陕西统计年鉴。 图2 2 0 0 4 年陕西城市用水情况 f i g 2t a pw a t e rs u p p l yi ns h a n n x i ( 2 帅4 ) 本文结构安排如下： 第一章是“导论”。首先从“水资源短缺制度创新需求管理价格 工具水需求函数”这一不断收敛的线索来回答为什么要研究陕西省城镇居民生 活用水需求函数，其次对国内外有关水需求函数的丰要文献进行简要回顾，并指出 已有文献在研究这一问题时存在的缺陷，接下来介绍了本文所使用的研究工具和方 法，最后对论文的研究思路、结构安排和创新点进行简介。 第二章是“理论框架”。首先回顾已有文献中采用的居民生活用水需求函数形 式，在此基础上提出指导思想、需求函数形式、计量工具三个方面的改进：对水需 求概念进行讨论指出相关研究应建立在经济学指导思想上，对经验分析中所使用的 水需求函数形式进行讨论并选择对数需求函数形式，比较面板数据模型相对于时间 序列模型和横截面模型在政策分析q 1 的优势并建议采用面板数据模型的分析方法。 1 4 最后介绍动态计量方法的主要思想并比较其相对于传统建模方法的优势。 第三章是“经验分析”。首先对经验分析中使用的样本数据及处理方法进行了 说明，然后对样本数据进行描述性统计，并根据理论和实践需要确定需求函数形式。 接下来给出估计结果和对各参数估计值的解释。由于需求收入弹性参数估计值未能 通过显著性检验，对可能导致这一问题的原因进行了严格的讨论。最后采用替代方 法重新估计需求收入弹性。 第四章是“结论与肩示”。本章对论文研究成果进行了总结，并提出今后的研 究方向。 1 5 本文创新之处 由于国内有关水需求函数的理论研究尚处于起步阶段，因此论文在研究工具和 方法上具有一定的创新性和探索性。 第一，相对于已有文献，本文扩展在经验分析中所使用的水需求函数形式，并 采用更适于政策分析的面板数据模型。 第二，已有文献的研究结论在统计上有明显缺陷，各参数在统计上不具有显著 性，而本文在经验分析中所获得的各参数通过了显著性检验，模型显示出较高的精 确度，对唯一未能通过显著性检验的参数进行了严格的讨论。 第三，就本文作者所知，这是首次采用较为严谨的经验分析方法对陕西城镇居 民生活用水需求函数进行研究。 2 理论框架 2 1 水需求 研究水需求函数( w a t e rd e m a n df u n c t i o n ) ，首先要明确什么是水需求( w a t e r d e m a n d ) ，这一概念看起来很明确，实际并非如此，不同的学者对其有不同的理解， 具体来说有三种主要的观点( h o e k s t r a ，1 9 9 8 ) ： 第一种观点将水需求看作某种必须满足的需要。这种观点的基本前提是人类活 动必然产生对一定量水的需要，因此在给定人口增长、经济发展的情况下对水的需 要也应增长，这个需要或者可以满足或者无法满足，基于对人口、工业、农业未来 增长的规划可以预测未来的水需求。这种观点常见于工程技术人员，他们认为一旦 某个地区对水的需要被确定，并且该需要在未来持续存在，如果现有水资源无法满 足这一需要，那么就应当研究新增水源的可获得性。 第二种观点认为只有满足人类基本生存需要的水才是必需的。这种观点将人类 活动所用的水区分为两类，一类是满足人类生存和环境存续最低需要的水，一类是 用于提供额外产品和服务所需使用的水，认为满足最低需要的水独立于消费者的经 济和社会地位，从理论上不受其他因素的影响，因此凡是超过最低需要水量对水额 外的要求都是用于满足人类享受和政治目的的奢侈品。持这种观点的学者指出经济 目的和政治优先权是影响部门间水资源分配的重要因素，并引用在全球范围内大型 灌溉工程大多都是由政府计划的、公共供水工程的运行资金超过半数来自公共部门 等实例证明。 第二种观点是经济学的观点，需求取决价格、收入及其他进入需求函数的变量。 需求指有效需求，消费者有用水意愿并且具有支付能力。根据局部均衡或一般均衡 理论，在完全竞争市场条件下，水需求和水供给将会自动达到均衡。当水资源更为 稀缺时，需求曲线移动，水价上升，需求量减少，激励开发更有效的技术。这要求 能够根据供求调节的水价、正常运行的市场经济、促进相应激励机制发挥作用的制 度和政策环境，1 ：i _ l 很多国家将水资源看作免费资源和可再牛资源，以致这些国家的 供水： 程从经济上来讲效二钙很低。 明确了水需求，也就可以明确什么是缺水( w a t e rs h o r t a g e ) ，有三种主要的观 点( 刘昌明等，1 9 9 6 ) ：第一种观点是从气候学的角度理解缺水。其思想可以表达为： d = p 一厶，其中以为年缺水量，p 为年降水量，e 0 为年蒸发量。这个公式从气候 学角度解释了一些地区存在的人与生态系统共享用水，彼此竞争而引发的资源型缺 水或刚性缺水。第二种观点是从工程角度理解缺水，可以表达为d 。= 一彬。其中 彤为需水量，彬为供水量。这个公式可以用来解释由于水资源供求差额而出现的 三种缺水：设施型缺水、管理型缺水和水质型缺水。第三种观点是经济学的观点。 当用水的边际成本小于边际收益但用水需求仍然得不到满足，因为水资源制约无法 实现收益最大化时，就存在经济型缺水。 显然本文所理解的水需求和缺水，正是经济学观点的水需求和缺水。 2 z 水需求函数 b a b b i t t ，d o n a l d 和c l e a s b y ( 1 9 6 2 ) 提出如下函数关系： c = 2 1 - 1 0 1 0 9 q 其中c 是成本，单位为美元1 0 0 0 立方英尺，q 是以l o o o 自n 仑计算的年用水量 的比率。 w a l s k i ，r i c h a r d s ，m c c a l l ，d e b 和m o r g a n ( 1 9 8 5 ) 构建了一个模型用于评估各 类节水策略的效果，当使用价格工具作为节水策略进行评价时，节约用水的比例和 水价、水需求价格弹性有如下关系： r = 1 0 一昱) 。 其中r 为水价从e 调整到己时的节水比率，置为调整前水价，为调整后水价， e 为需求价格弹性。 尽管他们没有给出通过水价调整最终可能达到的潜在节水比率，但他们指出相 对于别的需求管理策略，例如节水设备、公共教育，价格工具的作用更为明显，这 说明相当数量的消费者对价格工具的反应明显强于对其他需求管理策略的反应。 t w o r t ，l a w ，c r o w e y 和r a t n y a k ( 1 9 9 4 ) 建议采用如下函数关系： q = k p 8 其中q 为水价为p 时的人均用水量，p 为水价，k 为常数，e 为需求价格弹性。 在此基础上，考虑水需求的收入弹性，可得： q = k p 。1 ，。2 其中，为人均收入，d 为水需求的价格弹性，e 2 为水需求的收入弹性。 以上是在文献中较为常用的水需求函数形式，由于这样构造的水需求函数形式 比较简单，数据容易获得，在模型检验上采用传统的计量经济学模型建模理论，得 到了广泛的应用。 但这些需求函数形式的缺点也很明显，概括起来有三点： 首先，这些模型在应用中容易导致技术思维方式，分析水价与需求量的关系时 更多考虑供给而不是需求，关注的是如何使需水量与供水计划相符，没有深入分析 消费者的用水行为并从中获取水需求函数的相关信息，未考虑用户在涨价过程中的 反应，很容易导致实践应用中的偏差。 第二，这些模型中所涉及的需求价格弹性和需求收入弹性两个关键值应通过经 验分析估计获得，但在应用中往往是由点弹性公式获得，然后立即以此为基础推算 价格上涨比例和相应节水比例，忽略了需求弹性自身的变化。 第三，基于这些模型的已有文献在经验分析中采用的是时间序列模型或横截面 模型，只能分别对研究对象某一截面单元在不同时间的数据或不同截面单元在同一 时间的数据进行分析，不能充分利用样本信息，从而更为有效的研究居民生活用水 行为。 针对这三方面的问题，下面分别进行讨论。 2 3 思维方式的缺陷 本文所理解的水需求和缺水，是经济学观点的水需求和缺水。但是令人遗憾的 是部分已有文献并不支持这样的观点，而是沿用工程技术的思维方式，陷入第一种 观点水需求的误区。以l d a u g l a st a n e s 和r o b e r tr l e e 提出函数关系为例，其推 导过程如下： 根据需求价格弹性 e 。d q p d pa 对其进行数学变换并对其积分 谔= e 警 得到水需求函数 a = k p ( k 为常数) 进行适当处理，可以得到 d 1 q 22 q 1 ( 吾) 。 其中q 1 为调整价格前用水量，q 2 为调整价格后用水量，写为调整前水价，最为 调整后水价，e 为需求价格弹性，公式在假定需求函数不变的条件下适用。但在部 分已有文献中，需求函数本身可能发牛的变化经常被忽视，文献作者往往在给出某 地区现行水价、现行用水量之后，为了完成预定的节水目标，直接给定一个需求价 格弹性，并在此基础上推算调整后水价和调整价格后用水量，部分文献还将需求价 格弹性误认为供给价格弹性。 从计划的角度使用水需求函数预测价格调整后用水量的变化本来无可厚非，但 问题在于水价调整中可能有许多不同的因素在作用，水需求函数本身也会发生变化， 而不像自然科学中的函数那样具有绝对的精确性，因此最终的结果是不确定的。假 想如下案例，假定自来水公司要提高服务质量提高水质，那么需求曲线会向右 移动，在价格不变的情况下，需求量会增加，但为了实现这一变革，自来水公司要 求价格首先上涨以便购置相应的设备，上涨幅度取决于现有价格水平和水质提升幅 度，如果这样的变革真的出现，无论最终水质如何变化，变革前对变革后用水量的 变化都只能是猜测，因为变革后的水需求函数是未知的( w h i t t i n g t o n ，1 9 9 8 ) 。 2 4 模型形式的缺陷 消费者要解决的基本问题是：在给定的预算约束下，选择产品和劳务的消费水 平使得效用函数最大化。( 因特里格特，博德金，萧政，2 0 0 4 ) m a x u o ) s 2 p z ， 求解这一规划，可以解出马歇尔需求函数t = f ( p ，j ) 。 给定p ，、，固定不变，可得通常所见的需求曲线 耳= ( 只，f ，i ) ，i - ， 给定p 固定不变，可得恩格尔曲线，研究收入变动对产品需求量的影响 聂五= 巨