Statystyczna analiza długookresowych tendencji zużycia wody w polskich miastach w sektorze gospodarstw domowych

Transkrypt

1 Barbara Batóg, Jacek Batóg Uniwersytet Szczeciński Statystyczna analiza długookresowych tendencji zużycia wody w polskich miastach w sektorze gospodarstw domowych Wstęp Nie ulega wątpliwości, że jednym z podstawowych, a być może najważniejszym czynnikiem zarówno w procesie gospodarowania, jak i funkcjonowaniu gospodarstw domowych jest woda. Czynnik ten, a zwłaszcza jego zasoby i dotyczące go wzorce gospodarowania decydują często o poziomie i strukturze produkcji dóbr i usług oraz jakości życia i poziomie bezpieczeństwa społeczeństwa. Ograniczone zasoby wody, a zwłaszcza niezadowalający bilans między zasobami i popytem na wodę, będący w wielu krajach i regionach wynikiem nadmiernej eksploatacji wody oraz niskiego poziomu opadów, powodują konieczność racjonalnego gospodarowania tym zasobem naturalnym 1. Działania podejmowane w tym zakresie spowodowały drastyczny spadek zużycia wody w gospodarce, a zwłaszcza w sektorze gospodarstw domowych. Oprócz zmian zachodzących w zakresie stosowanych technologii i technik nawadniania, konstrukcji domów, wprowadzania obiegów zamkniętych, istotny wpływ na zmniejszanie się popytu na wodę miał znaczący wzrost cen tego czynnika, zmiana konstrukcji taryf, wprowadzenie liczników oraz zmiany klimatu i wzorców konsumpcji. Warto jednocześnie zauważyć, że silnemu spadkowi popytu na wodę w polskiej gospodarce o 6% latach (w przemyśle o 5,1%, a w ramach eksploatacji sieci wodociągowej, w tym głównie na potrzeby gospodarstw domowych aż o 18,7% 3 ) towarzyszyło zwiększenie się długości sieci wodociągowej o 45,5%. Jednym z czynników, który o tym zadecydował była znacząca redukcja strat w sieci i instalacjach wodno- 1 Zob. Water resources across Europe confronting water scarcity and drought, EEA Report No. /009, European Environment Agency. Wyniki ankiety przeprowadzonej w 10 krajach europejskich wskazały na znacząco niższy poziom popytu na wodę w przypadku gospodarstw domowych posiadających liczniki wody. Zużywały one 5% mniej wody niż gospodarstwa, w których stosowany był ryczałt (zob. Grafton R. Q. i inni, Determinants of residential water consumption: evidence and analysis from a 10-country household survey, Water Resources Research, vol. 47, No. W08537, ). 3 Wzrost poboru wody wystąpił wyłącznie w rolnictwie i leśnictwie i wyniósł w tym okresie 10,3%.

2 kanalizacyjnych. W przeszłości poziom tych strat, związanych również z nielegalnym poborem wody, był w niektórych krajach rzeczywiście bardzo wysoki 4. Powodowało to nie tylko nadmierną eksploatację istniejących zasobów, lecz przyczyniało się do wzrostu kosztów energii i zużycia urządzeń i środków stosowanych przy produkcji i uzdatnianiu wody oraz zmniejszonego ciśnienia w sieci wodociągowej, które mogło prowadzić do zanieczyszczenia dostarczanej wody. Instytucje specjalizujące się w badaniach dotyczących gospodarowania wodą wskazują, że w zakresie obniżania poziomu zapotrzebowania na wodę istnieją jeszcze znaczące rezerwy. Według Ecologic Institute sektory charakteryzujące się największym popytem na wodę: sektor publiczny z uwzględnieniem gospodarstw domowych (udział 0%), rolnictwo (udział 33%), przemysł i turystyka odznaczają się znacznym potencjałem redukcji zużycia wody (Dworak T. i inni, EU water saving potential, European Commission report, Brussels 007). Szacunki wykonane przez KE sugerują możliwość zmniejszenia globalnego zużycia wody nawet o 40% (Communication from the Commission, Europe 00 A strategy for smart, sustainable and inclusive growth, Brussels 010, COM(010) 00 final). W ostatnich latach prowadzonych było na poziomie Unii Europejskiej wiele badań dotyczących nie tylko identyfikacji sektorów o najwyższym poziomie konsumpcji wody, lecz przede wszystkim określenia obszarów niepełnego funkcjonowania stosowanych instrumentów mających zapewnić racjonalne i efektywne wykorzystanie zasobów wody (EC, 007a), analizy kosztów i dochodów stosowanych w tym zakresie środków (EC, 007c) oraz systemów zarządzania produkcją i dostarczaniem wody, jak również rozwiązań stosowanych w celu oszczędnego zużywania wody (EC, 009 i ) 5. Należy jednak tu zaznaczyć, że negatywne zjawiska związane z niskimi zasobami wody nie dotyczą wszystkich krajów i regionów. Na przykład w krajach Unii Europejskiej zróżnicowanie tych zasobów w przeliczeniu na 1 mieszkańca jest stosunkowo wysokie (zob. Rysunek 1) 6. W Finlandii zasoby te wynosiły w 009 roku 41,68 tys. m 3, podczas gdy na Malcie kształtowały się na poziomie 4 Obecnie straty z tytułu nieszczelności wynoszą szacowane są na około 5 m 3 /dzień/km sieci (European Benchmarking Co-operation Learning from international best practices, 010 Water and Wastewater Benchmark, EBC, ). 5 Również w innych krajach prowadzone są w tym zakresie badania, a nawet tworzone nowatorskie rozwiązania. Przykładem może być między innymi system zarządzania gospodarką wodną w Murray Darling Basin (Australia), gdzie wprowadzono rynek handlu prawami do konsumpcji wody na cele nawadniania w rolnictwie. System ten pozwala dokonywać racjonalnej alokacji oraz skutecznie zwiększa skłonność do stosowania wodooszczędnych innowacji (Young M. D., Environmental effectiveness and economic efficiency of water use in agriculture, the experience of and lessons from the Australian water reform programme, Report Sustainable management of water resources in agriculture prepared for the OECD study, 010). 6 Zróżnicowanie regionalne zasobów wody w niektórych krajach europejskich (Francja, Hiszpania, Wielka Brytania) również kształtuje się na wysokim poziomie (zob. Towards efficient use of water resources in Europe, EEA Report 1/01, European Environment Agency, Copenhagen, s.40).

3 36 m 3 (przeciętny poziom był równy 10,45 m 3 na 1 mieszkańca, a współczynnik zmienności losowej wnosił 108%) Finlandia Szwecja Estonia Łotwa Irlandia Słowenia Litwa Austria Grecja Bułgaria Portugalia Hiszpania Francja Rumunia Dania Słowacja Węgry Czechy Polska Włochy W. Brytania Luksemburg Cypr Niemcy Belgia Holandia Malta Rys. 1. Zasoby wody w krajach Unii Europejskiej w 009 roku (m 3 /1 mieszkańca) Źródło: Eurostat, LTAA. 1. Hipoteza badawcza i główne cele badania Sektorem, w którym odnotowany został najwyższy spadek zużycia wody jest sektor gospodarstw domowych. Przeprowadzone w ramach niniejszego badania analizy poświęcone zostaną więc analizie tendencji w zakresie popytu na wodę zgłaszanego przez polskie gospodarstwa domowe. Przy czym próbę badawczą stanowić będą tylko gospodarstwa domowe funkcjonujące w największych polskich miastach. Weryfikowana hipoteza badawcza zakłada, że w procesie konsumpcji wody przez sektor gospodarstw domowych w największych polskich miastach obserwujemy nie tylko spadek popytu na wodę, lecz również wyrównywanie się (zbieżność) poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca. Jeżeli nie będą istniały podstawy do odrzucenia powyższej hipotezy to pozwoliłoby to obliczać znacznie bardziej efektywne (dokładne i trafne) prognozy zapotrzebowania na wodę. Prognozy te mogłyby wówczas stanowić wartościową podstawę do formułowania strategii nie tylko w zakresie funkcjonowania i rozwoju indywidualnych zakładów wodno-kanalizacyjnych, lecz również w skali całego kraju. Podstawowymi celami badania jest natomiast analiza kształtowania się tendencji w zakresie popytu gospodarstw domowych na wodę w największych polskich miastach, ocena

4 czy obserwujemy spowolnienie tempa spadku zapotrzebowania na wodę, próba klasyfikacji badanych obiektów (miast) ze względu na podobieństwo tendencji i determinant (poziom wynagrodzeń, wielkość miasta, odsetek ludności korzystającej z sieci wodociągowej) zużycia wody, a przede wszystkim zbadanie konwergencji poziomów konsumpcji wody na 1 mieszkańca w sektorze gospodarstw domowych w największych polskich miastach.. Stosowane metody badawcze Analiza kształtowania się zużycia wody przeprowadzona zostanie za pomocą modeli szeregów czasowych, natomiast w badaniu zbieżności poziomów konsumpcji wody per capita wykorzystane zostaną modele i miary stosowane w klasycznej analizie konwergencji dochodowej. Należą do nich modele konwergencji absolutnej i warunkowej typu β, jak również miary konwergencji typu σ. Ze względu na stosunkowo liczną literaturę na ten temat poniżej zamieszczony został wyłącznie model pozwalający określić czy w badanym zjawisku występuje konwergencja o charakterze warunkowym 7 : 1 YiT ln Yi j X T Y 0 1 ln 0 i0 j Y it wartość badanej zmiennej w okresie T, Y 0 wartość badanej zmiennej w okresie początkowym, T j it j it, (1) X zmienne reprezentujące zjawiska wpływające na zmiany popytu na wodę. it Ponieważ modele absolutnej i warunkowej konwergencji nie umożliwiają analizy zmian szybkości konwergencji zachodzących w badanym okresie zastosowano podejście krańcowej konwergencji poziomej, która umożliwia ocenę wpływu długości zakresu czasowego próby na szybkość zbieżności typu β. Koncepcja ta opiera się na wykorzystywaniu standardowego równania konwergencji dla zróżnicowanych wariantów przedziałów czasowych próby poprzez modyfikację polegającą na zmianie roku przyjętego za rok bazowy. Wyróżnić tu można dwa odmienne podejścia: postępujące i wsteczne. W przypadku podejścia postępującego badany okres rozszerzany jest przy ustalonym roku początkowym. Mierzony jest w ten sposób wpływ ostatnich lat na uzyskiwaną szybkość konwergencji. W podejściu wstecznym zakres czasowy próby skracany jest przy roku końcowym uznanym za rok 7 Szerzej o rodzajach konwergencji w zakresie zjawisk ekonomicznych i społecznych oraz stosowanych narzędziach badawczych traktuje praca (Batóg, 010).

5 bazowy. Dokonujemy w ten sposób pomiaru wpływu początkowych lat na szybkość zjawiska konwergencji dochodowej Uzyskane wyniki Analizę kształtowania się tendencji w zakresie zużycia wody w sektorze gospodarstw domowych przeprowadzono na podstawie danych charakteryzujących to zjawisko w 64 największych polskich miastach na prawach powiatu. Źródłem danych była Baza Danych Lokalnych Głównego Urzędu Statystycznego 9. Dwa podstawowe wnioski, które można sformułować na podstawie tych danych to silny spadek popytu na wodę obserwowany w okresie 1995-, wyrażany zarówno w ujęciu zużycia ogółem (Rysunek ), jak i w przeliczeniu na 1 mieszkańca (Rysunek 3) Łódź Piotrków Trybunalski Skierniewice Płock Ostrołęka Siedlce Radom Krakó Nowy Sącz Tarnów Bielsko-Biała Bytom Piekary Śląskie Częstochowa Gliwice Zabrze Chorzów Katowice Mysłowice Ruda Siemianowice Śląskie Świętochłowice Jastrzębie-Zdrój Rybni Żory Dąbrowa Górnicza Jaworzno Sosno Tychy Biała Podlaska Chełm Zamoś Lublin Krosno Przemyśl Rzesz Tarnobrzeg Białystok Łomża Suwał Kielce Gorzów Wielkopolski Zielona Góra Kalisz Konin Leszno Poznań Kosza Szczecin Świnoujście Jelenia Góra Legnic Wrocław Opole Bydgoszcz Toruń Grudziądz Włocławek Słupsk Gdańs Gdynia Sopot Elbląg Olszty Rys.. Zużycie wody ogółem w gospodarstwach domowych w miastach na prawach powiatu (1995-, tys. m 3 ) Źródło: BDL GUS. 8 Batóg J.: Krańcowa pozioma konwergencja realna. W: Mikroekonometria w teorii i praktyce, red. B. Batóg, I. Markowicz, Uniwersytet Szczeciński, Studia i Rozprawy T. (DCCCLXIX) 795, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Szczecin, s Informacje zawarte w BDL GUS weryfikowane były w uzasadnionych przypadkach w wybranych zakładach wodociągowo-kanalizacyjnych.

6 Łódź Piotrków Trybunalski Skierniewice Płock Ostrołęka Siedlce Radom Kraków Nowy Sącz Tarnów Bielsko-Biała Bytom Piekary Śląskie Częstochowa Gliwice Zabrze Chorzów Katowice Mysłowice Ruda Ślą Siemianowice Śląskie Świętochłowice Jastrzębie-Zdrój Rybnik Żory Dąbrowa Górnicza Jaworzno Sosnowi Tychy Biała Podlaska Chełm Zamość Lublin Krosno Przemyśl Rzeszów Tarnobrzeg Białystok Łomża Suwałki Kielce Gorzów Wielkopolski Zielona Góra Kalisz Konin Leszno Poznań Koszalin Szczecin Świnoujście Jelenia Góra Legnica Wrocław Opole Bydgoszcz Toruń Grudziądz Włocławek Słupsk Gdańsk Gdynia Sopot Elbląg Olsztyn Rys. 3. Zużycie wody na 1 mieszkańca w gospodarstwach domowych w miastach na prawach powiatu (1995-, m 3 ) Źródło: BDL GUS. Widoczne jest jednocześnie zjawisko wyrównywania się poziomów zużycia wody, szczególnie w przypadku zużycia per capita. Prawidłowość tę potwierdza kształtowanie się wartości średniej i odchylenia standardowego oraz przebieg trendu logarytmicznego zaprezentowane na rysunku średnia średnia - odchylenie standardowe średnia + odchylenie standardowe minimum maksimum trend logarytmiczny Rys. 4. Zużycie wody na 1 mieszkańca w gospodarstwach domowych w miastach na prawach powiatu (1995-, m 3 ) Źródło: obliczenia własne na podstawie danych BDL GUS.

7 Model trendu logarytmicznego przeciętnego zużycia wody na 1 mieszkańca po oszacowaniu przyjmuje następującą postać: yt 6408, 1013ln, t, R 0,99. () (1178), ( 39, 41) Na podstawie modelu () obliczone zostały prognozy przeciętnego zużycia wody na 1 mieszkańca w sektorze gospodarstw domowych dla lat (Tabela 1). Tabela 1. Prognozy (01-016, m 3 /1 m) Rok Prognoza (m 3 ) Względny błąd predykcji (%) 01 34,81, ,6, ,74, ,5, ,78,71 Źródło: obliczenia własne. Uzyskane wyniki prognozowania charakteryzują się stosunkowo niskimi błędami predykcji i wskazują na utrzymywanie się w kolejnych latach malejącej tendencji w zakresie zgłaszanego zapotrzebowania na wodę przez miejskie gospodarstwa domowe. Wniosek ten może stanowić istotną przesłankę do aktualizacji strategii zakładów wodociągowokanalizacyjnych ze względu na przewidywany spadek przychodów z tytułu sprzedaży wody i odprowadzania ścieków (przy stałych, a nawet rosnących cenach za te usługi). Może być również pomocny przy podejmowaniu decyzji co do poziomu zdolności przerobowych nowobudowanych oczyszczalni ścieków. Zjawisku spadku popytu na wodę towarzyszy prawidłowość polegająca na wyrównywaniu się poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca w grupie badanych obiektów w ujęciu konwergencji typu σ (Rysunek 5). Przy czym zjawisko to było znacznie bardziej widoczne do roku 00. Potwierdzeniem tego stwierdzenia są wyniki estymacji modeli (3) i (4) reprezentujących trendy odchylenia standardowego logarytmów zużycia wody per capita.

8 Rys. 5. Odchylenie standardowe zużycia wody na 1 mieszkańca w gospodarstwach domowych w mnpp (1995-, m 3 ) Źródło: obliczenia własne S( ln yt ) 0, 40-0, 009t, R 0,93, (3) ( 47, 43) ( 8, 91) S( ln yt ) 0166, - 0, 004t, R 0,96. (4) ( 97, 41) ( 1318, ) Szczegółowych informacji o kształtowaniu się zbieżności poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca dostarcza model konwergencji absolutnej typu β zaprezentowany poniżej: 1 yit ln 0146, - 0, 045lnYi0, T yi0 (8, 63) ( 10, 61) 7,81% T 8,87 1 R 0,65 (5) Otrzymane oceny parametrów strukturalnych modelu (5) pozwalają stwierdzić występowanie silnej konwergencji zużycia wody w sektorze gospodarstw domowych w największych polskich miastach. Przy zachowaniu dotychczasowych tendencji w tym zakresie połowa okresu konwergencji powinna zostać osiągnięta już po upływie niespełna 9 lat. Ten interesujący wniosek to istotna przesłanka, która może być wykorzystana w tworzeniu strategii rozwoju w zakresie kształtowania się popytu na wodę nie tylko w przypadku poszczególnych miast, lecz również w skali całego kraju. Zaobserwowane zjawisko skutkować może również uzyskiwaniem bardziej trafnych prognoz zużycia wody przez sektor gospodarstw domowych. Warto jednak zauważyć, że proces zbieżności poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca nie przebiegał równomiernie w czasie. Wskazywały już na to wyniki estymacji modeli (3) i (4), a ostateczne potwierdzenie tej prawidłowości znajdujemy dzięki

9 zastosowaniu krańcowej zbieżności poziomej w podejściu postępującym. Rezultaty wykonanych obliczeń przedstawione zostały w Tabeli oraz na rysunku 6. Tabela. Wyniki obliczania krańcowej zbieżności poziomej (podejście postępujące) Okres Beta T 1/ T /3 T 9/ ,078 8,9 14,1 8, ,075 9, 14,6 9, ,068 10, 16, 3, ,065 10,6 16,9 33, ,06 11, 17,7 35, ,056 1,4 19,6 39, ,053 13,1 0,7 41,5 00-0,043 16,3 5,8 51, ,037 18,5 9,3 58, ,038 18,3 9,0 57,9 Źródło: obliczenia własne Rys. 6. Połowa okresu konwergencji T1/ w latach (krańcowa zbieżność pozioma - podejście postępujące) Źródło: obliczenia własne. Jak widać pomijanie kolejnych wcześniejszych lat, pozwala zauważyć zmniejszanie się szybkości konwergencji, co oznacza, że proces zbieżności poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca w kolejnych latach ulegał spowolnieniu. Spowodowane to zostało zapewne spadkiem siły wpływu różnych czynników charakteryzujących poziom popytu na wodę, takich na przykład jak cena wody oraz samym charakterem zjawiska konsumpcji wody przez gospodarstwa domowe, które nie są w stanie znacząco zmniejszać zużycia wody w nieskończoność. Połowa okresu zbieżności wydłużyła się z 8,9 dla pełnego okresu do 18,5 lat dla okresu Warto podkreślić, że identyczne wnioski pozwalają sformułować rezultaty obliczeń otrzymane za pomocą podejścia wstecznego. W dalszej części badania wykorzystano model konwergencji warunkowej (1). Na jego podstawie nie stwierdzono istotnego związku poziomu zużycia wody na 1 mieszkańca z liczbą mieszkańców (wielkością) miasta, poziomem dochodów mierzonym przeciętnym

10 miesięcznym wynagrodzeniem brutto, jak również odsetkiem ludności korzystającej z sieci wodociągowej. 4. Wnioski W gospodarstwach domowych największych polskich miast obserwowany jest w okresie ostatnich 0 lat znaczący spadek zużycia wody zarówno w ujęciu bezwzględnym, jak i na 1 mieszkańca, w tym drugim przypadku z 6,54 m 3 w 1995 roku do 36,0 m 3 w roku, czyli o 4,1%. Aczkolwiek tempo tego spadku znacząco się zmniejszyło od 003 roku to obliczone prognozy wskazują na utrzymywanie się w najbliższym okresie malejącego zapotrzebowania na wodę w sektorze gospodarstw domowych w miastach. Drugą prawidłowością widoczną w kształtowaniu się tego zjawiska jest wyrównywanie się poziomów zużycia wody per capita w grupie badanych miast. Wniosek ten potwierdzają zarówno miary konwergencji typu σ jak i modele konwergencji typu β. Wykorzystana koncepcja krańcowej konwergencji poziomej wskazuje jednak na spadek szybkości tej zbieżności. Rezultaty analizy czynników determinujących poziom zużycia wody nie potwierdziły związku między wybranymi cechami charakteryzującymi zarówno badane miasta (liczba ludności) jak i gospodarstwa domowe (poziom dochodów), a wielkością popytu na wodę. Można więc stwierdzić, że zjawisko zmniejszającego się zużycia wody jest w tym przypadku spowodowane innymi czynnikami, a przede wszystkim wzrostem cen dostaw wody. Potwierdzenie tej hipotezy wymaga jednak dodatkowych badań prowadzonych odrębnie dla każdego miasta. Literatura Water resources across Europe confronting water scarcity and drought, EEA Report No. /009, European Environment Agency. Grafton R. Q. i inni, Determinants of residential water consumption: evidence and analysis from a 10-country household survey, Water Resources Research, vol. 47, no. W08537,. European Benchmarking Co-operation Learning from international best practices, 010 Water and Wastewater Benchmark, EBC,. Dworak T. i inni, EU water saving potential, European Commission report, Brussels 007. Communication from the Commission, Europe 00 A strategy for smart, sustainable and inclusive growth, Brussels 010, COM(010) 00 final. Young M. D., Environmental effectiveness and economic efficiency of water use in agriculture, the experience of and lessons from the Australian water reform programme, Report Sustainable management of water resources in agriculture prepared for the OECD study, 010.

11 Towards efficient use of water resources in Europe, EEA Report 1/01, European Environment Agency, Copenhagen. Batóg J.: Konwergencja dochodowa w krajach Unii Europejskiej. Analiza ekonometryczna. Uniwersytet Szczeciński, Rozprawy i Studia T. (DCCCLIV) 780, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Szczecin 010. Batóg J.: Krańcowa pozioma konwergencja realna. //W: Mikroekonometria w teorii i praktyce, red. B. Batóg, I. Markowicz, Uniwersytet Szczeciński, Studia i Rozprawy T. (DCCCLXIX) 795, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Szczecin, s.1-8. EC, 007a, Water scarcity and droughts, In-depth assessment Second interim report, June 007, European Commission, Brussels. EC, 007c, Commission staff working document, Accompanying document to the Communication Addressing the challenge of water scarcity and droughts in the European Union - Impact Assessment ( accessed. EC, 009, Second follow-up report to the Communication on water scarcity and droughts in the European Union, COM(007)414 final. EC,, Third follow up report to the Communication on water scarcity and droughts in the European Union, COM(007)414 final.