李文杰，于凇凌，杜洪波，萬 宇，戴佳伶

(1.重慶交通大學(xué)，國家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué)，水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074)

河流航運(yùn)是腹地區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體[1-3]，其規(guī)劃建設(shè)的關(guān)鍵核心問題之一即是航運(yùn)需求預(yù)測。研究河流航運(yùn)需求變化隨腹地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的變化規(guī)律，對航運(yùn)需求預(yù)測具有重大意義，可支撐航道規(guī)劃建設(shè)，促進(jìn)航運(yùn)綜合效益發(fā)揮。

針對河流航運(yùn)與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，相關(guān)學(xué)者從航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、投資收益、物流管理等方面分析了內(nèi)河航運(yùn)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系[4-7]，總體認(rèn)為區(qū)域經(jīng)濟(jì)對航運(yùn)發(fā)展有重要拉動作用，航運(yùn)也有力地支撐了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另有學(xué)者在航運(yùn)需求預(yù)測方面，采用投入產(chǎn)出法、回歸分析法、彈性系數(shù)法等，以GDP為主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，分析貨運(yùn)量與腹地GDP之間的關(guān)系[8-10]。對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，個(gè)別研究考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化構(gòu)建船閘貨運(yùn)量預(yù)測模型[11]，也有研究分析了綜合交通運(yùn)輸需求與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系[12-14]，但對河流航運(yùn)需求與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整關(guān)系的研究還不夠深入?？傮w來看，現(xiàn)有研究大多重點(diǎn)關(guān)注河流航運(yùn)需求與GDP的關(guān)系，而對于航運(yùn)需求變化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相關(guān)性的認(rèn)識還不足。

本文旨在基于世界典型河流長江、萊茵河、密西西比河干線貨運(yùn)量以及腹地GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)，研究河流貨運(yùn)量與GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的相關(guān)關(guān)系，探討經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整對貨運(yùn)量變化的影響，以期為河流航運(yùn)需求預(yù)測提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來源及方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文主要搜集世界典型黃金航道長江、萊茵河、密西西比河的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1)長江：長江是中國航運(yùn)最發(fā)達(dá)的河流，全長2 838 km。其干線貨運(yùn)量及分貨類占比數(shù)據(jù)來源于中華人民共和國交通運(yùn)輸部；長江干流腹地選擇為長江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省市，腹地GDP和三次產(chǎn)業(yè)增加值來源于中國國家統(tǒng)計(jì)局[15]。時(shí)間序列為1955—2020年。

2)萊茵河：萊茵河是西歐第一大河，全長1 320 km。其干線貨運(yùn)量及分貨類占比數(shù)據(jù)來源于萊茵河管委會；萊茵河干流腹地選擇其流經(jīng)的瑞士、列支敦士登、奧地利、法國、德國、荷蘭，腹地的GDP和三次產(chǎn)業(yè)增加值來源于世界銀行。時(shí)間序列為1953—2019年。

3)密西西比河：密西西比河是北美洲流程最長、流域面積最廣、水量最大的河流，全長3 780 km。其干線貨運(yùn)量及分貨類占比數(shù)據(jù)來源于美國陸軍工程兵團(tuán)；干流腹地選擇為美國，腹地的GDP和三次產(chǎn)業(yè)增加值來源于世界銀行。時(shí)間序列為1940—2019年。

1.2 研究方法

1)貨運(yùn)強(qiáng)度?？紤]到長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)量不同，經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段也存在差異，為將不同河流的貨運(yùn)量和GDP統(tǒng)一到同一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行研究，引入貨運(yùn)強(qiáng)度指標(biāo)，將貨運(yùn)量與GDP之比定義為貨運(yùn)強(qiáng)度，表征單位GDP產(chǎn)生的貨運(yùn)量。

2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)。為衡量一個(gè)國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，反映發(fā)展過程中的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整程度，引入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)，其定義為第三產(chǎn)業(yè)增加值與第一和第二產(chǎn)業(yè)增加值之和的比值。

根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的變化將經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整劃分為3個(gè)階段：在工業(yè)化和城市化初級階段，第一產(chǎn)業(yè)占比最大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)較小；進(jìn)入工業(yè)化和城市化中期階段，第一產(chǎn)業(yè)占比下降，第二、三產(chǎn)業(yè)占比上升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)逐漸增大；工業(yè)和城市化后期階段，第三產(chǎn)業(yè)占比較高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)較大。

2 貨運(yùn)量與GDP的相關(guān)關(guān)系

2.1 貨運(yùn)量和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特征

長江、萊茵河、密西西比河干線貨運(yùn)量隨時(shí)間的演變見圖1。長江干線貨運(yùn)量由1955年的0.09億t持續(xù)增長至2020年的30.6億t，年均增長率為11.9%，其中2020年貨運(yùn)量增長率為4.4%；密西西比河干線貨運(yùn)量由1940年的0.3億t增長至1999年的4.53億t，此后貨運(yùn)量均保持在4.3億t左右，年均增長率為2%，其中2019年貨運(yùn)量增長率為1.2%；萊茵河干線貨運(yùn)量由1953年的0.1億t增長至1990年的2.029億t，此后貨運(yùn)量在2億t上下浮動，年均增長率為0.8%，2019年貨運(yùn)量增長率為-0.6%。

圖1 長江、萊茵河、密西西比河干線貨運(yùn)量變化

長江、萊茵河、密西西比河腹地GDP和三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比變化見圖2。結(jié)果表明，3條河流腹地GDP大幅增加；2015年長江第三產(chǎn)業(yè)首次超過第二產(chǎn)業(yè)占比后產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸向三、二、一方向調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)比重有明顯提升，2020年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比為7:39:54；萊茵河、密西西比河腹地第三產(chǎn)業(yè)占比在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)達(dá)到65%以上，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整處于較高階段，2019年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比分別為1:23:76和1:18:81。

圖2 長江、萊茵河、密西西比河腹地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化

2.2 貨運(yùn)量變化與GDP的關(guān)系

利用貨運(yùn)量與GDP的關(guān)系進(jìn)行航運(yùn)需求預(yù)測是最常用的預(yù)測方法。長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)量與腹地GDP關(guān)系見圖3。長江貨運(yùn)量隨著GDP增大而顯著增加，正相關(guān)關(guān)系明顯；萊茵河和密西西比河貨運(yùn)量隨著GDP增大先逐漸增加后保持相對穩(wěn)定，此時(shí)貨運(yùn)量變化與腹地GDP的變化趨勢不同步。由此可得，當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度后，貨運(yùn)量與GDP的相關(guān)關(guān)系減弱。

圖3 長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)量與GDP的關(guān)系

彈性系數(shù)法也是河流航運(yùn)需求預(yù)測的典型方法之一。將貨運(yùn)量和GDP兩個(gè)指標(biāo)增速的比值定義為彈性系數(shù)，長江、萊茵河、密西西比河彈性系數(shù)與GDP的關(guān)系見圖4。彈性系數(shù)隨時(shí)間變化逐漸下降，彈性系數(shù)隨著GDP大幅增加先快速下降后波動變化并趨于穩(wěn)定，表明彈性系數(shù)與GDP相關(guān)性也隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展而減弱。如密西西比河在1962年之前，GDP從1 014億美元增加至6 051億美元，彈性系數(shù)快速下降至0.4左右，此后80%左右的彈性系數(shù)在-0.3～0.3之間趨于穩(wěn)定。

圖4 長江、萊茵河、密西西比河彈性系數(shù)變化

總體來看，貨運(yùn)量和彈性系數(shù)與GDP的相關(guān)性均隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整而減弱，故利用以上2種方法進(jìn)行航運(yùn)需求預(yù)測時(shí)效果可能不佳。

3 貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)相關(guān)關(guān)系

3.1 貨運(yùn)量變化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)關(guān)系

基于長江、萊茵河、密西西比河現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，計(jì)算可得3條河流產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)(圖5)。長江、萊茵河、密西西比河產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)呈增長趨勢，2020年長江產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)為1.17，腹地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整處于工業(yè)化中期；2019年萊茵河和密西西比河產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)分別為3.22和4.26，腹地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整均處于工業(yè)化后期。

圖5 長江、萊茵河、密西西比河產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)變化

貨運(yùn)量增長率和彈性系數(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)關(guān)系分別見圖6、7。可見貨運(yùn)量增長率和彈性系數(shù)隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的增加先下降后波動變化趨于穩(wěn)定，導(dǎo)致二者與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)相關(guān)性均較差。此外，萊茵河、密西西比河腹地經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)入工業(yè)化后期，第三產(chǎn)業(yè)占比大于70%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)超過2.3，貨運(yùn)量增長速率圍繞零波動，貨運(yùn)量相對穩(wěn)定。長江干線經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)正在優(yōu)化調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)增長到54%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)在1.2左右，貨運(yùn)量增長速率在5%左右，貨運(yùn)量顯著增加。據(jù)此可初步推斷，當(dāng)長江經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整至工業(yè)化后期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)增長超過2.3后，貨運(yùn)量增長率逐漸趨于0，貨運(yùn)量將保持穩(wěn)定。

圖6 貨運(yùn)量增長率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)變化

圖7 彈性系數(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)變化

3.2 貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系

基于現(xiàn)有貨運(yùn)量和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算可得3條河流的貨運(yùn)強(qiáng)度(圖8)。長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度呈下降趨勢，2020年長江貨運(yùn)強(qiáng)度為4.24萬t/億美元；2019年萊茵河和密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度分別為0.22萬t/億美元和0.18萬t/億美元。

圖8 長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度變化

貨運(yùn)強(qiáng)度與三次產(chǎn)業(yè)比重關(guān)系見圖9。長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度與三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系比較一致，表現(xiàn)為3條河流貨運(yùn)強(qiáng)度與第一、二產(chǎn)業(yè)成正相關(guān)，與第三產(chǎn)業(yè)呈負(fù)相關(guān)。

圖9 長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度與三次產(chǎn)業(yè)比重關(guān)系

貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)相關(guān)關(guān)系見圖10?？梢缘贸?，3條河流貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)關(guān)系特征為：貨運(yùn)強(qiáng)度隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的增加而下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)較小時(shí)貨運(yùn)強(qiáng)度急速下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)較大后則緩慢下降。如1953—1973年間萊茵河產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)從0.7增加到1.2，貨運(yùn)強(qiáng)度從12.7萬t/億美元急速下降到2萬t/億美元；1973—1993年間經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)向更高層次優(yōu)化調(diào)整，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)增加到2.3，貨運(yùn)強(qiáng)度緩慢下降到0.5萬t/億美元左右。此后貨運(yùn)強(qiáng)度一直保持下降趨勢直至2019年的0.22萬t/億美元。

圖10 貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)關(guān)系

由長江航運(yùn)發(fā)展歷史可知，20世紀(jì)40年代前后，長江航道處于自然原始狀態(tài)，直到1984年，長江干線航道開始系統(tǒng)建設(shè)，到90年代，長江干線航道實(shí)現(xiàn)航道標(biāo)準(zhǔn)化，干線通航條件全面改善。考慮到航道在自然狀態(tài)時(shí)運(yùn)輸能力有限，此時(shí)的貨運(yùn)量不能全面反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，因此篩除長江1990年之前的貨運(yùn)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對河流貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)變化進(jìn)行分析，結(jié)果如圖11所示。

圖11 貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)定量關(guān)系

長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)相關(guān)性較高。因此，利用貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)相關(guān)關(guān)系，可進(jìn)行河流航運(yùn)需求預(yù)測工作，并且在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選取時(shí)也可考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的影響。

4 結(jié)論

1)河流航運(yùn)需求主要由第一和第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)，宏觀上表現(xiàn)出與GDP的正相關(guān)性，但經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整到一定程度后相關(guān)性減弱，彈性系數(shù)與GDP相關(guān)性也逐漸減弱。相較GDP與貨運(yùn)量和彈性系數(shù)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)與貨運(yùn)強(qiáng)度的相關(guān)性較好。因此，利用貨運(yùn)量或彈性系數(shù)等與GDP關(guān)系進(jìn)行航運(yùn)需求預(yù)測時(shí)將引入經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的誤差。

2)長江、萊茵河、密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度呈下降趨勢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)呈增長趨勢。2020年長江貨運(yùn)強(qiáng)度為4.24萬t/億美元，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)為1.17；2019年萊茵河和密西西比河貨運(yùn)強(qiáng)度分別為0.22萬t/億美元和0.18萬噸/億美元，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)分別為3.22和4.26。貨運(yùn)強(qiáng)度隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的增加而下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)較小時(shí)貨運(yùn)強(qiáng)度急速下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)較大后則緩慢下降。

3)引入貨運(yùn)強(qiáng)度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)，相較彈性系數(shù)和貨運(yùn)量增長率，貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的相關(guān)性較好，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)超過2.3后，貨運(yùn)量增速趨于穩(wěn)定。預(yù)期可采用貨運(yùn)強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行河流航運(yùn)需求預(yù)測，采用其他方法預(yù)測時(shí)也應(yīng)在選取經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響。