基于DEA的貴州省水資源利用效率評(píng)價(jià)

陳勇杰　張朝瓊

（貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院貴州貴陽(yáng)550001）

基于DEA的貴州省水資源利用效率評(píng)價(jià)

陳勇杰張朝瓊*

（貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院貴州貴陽(yáng)550001）

良好的水資源利用效率有利于緩解貴州省“工程性”缺水突出的問(wèn)題。采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，選取萬(wàn)元GDP取水量、萬(wàn)元工業(yè)增加值取水量、人均日生活用水量、人均日綜合用水量和單位水固定資產(chǎn)投資作為投入指標(biāo)，GDP作為產(chǎn)出指標(biāo)，對(duì)貴州省9個(gè)州市2010年和2013年的水資源利用效率進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，貴州省整體水資源利用效率屬中等水平，貴陽(yáng)市、遵義市和畢節(jié)市的水資源利用效率相對(duì)較高；加大技術(shù)投入，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升節(jié)水意識(shí)是提高貴州省水資源利用效率的有效途徑。

DEA；喀斯特；水資源利用效率

水資源是國(guó)家或區(qū)域綜合實(shí)力的重要組成部分。經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)和人口基數(shù)大的現(xiàn)狀決定了我國(guó)水資源供需發(fā)展態(tài)勢(shì)將會(huì)在長(zhǎng)時(shí)期里處于緊缺狀態(tài)。國(guó)外學(xué)者從農(nóng)業(yè)水資源、工業(yè)水資源和城市水資源三個(gè)方面分別對(duì)其利用效率進(jìn)行了研究，并指出了提高用水效率的相應(yīng)關(guān)鍵［1］。國(guó)內(nèi)對(duì)于水資源利用效率的研究大多致力于農(nóng)業(yè)用水效率問(wèn)題［2］，研究層面以城市、省級(jí)或者全國(guó)為主，研究方法以數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，DEA）居多［3-6］。本文采用DEA模型對(duì)貴州省9個(gè)州市2010年和2013年水資源利用效率進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，為貴州省更加科學(xué)高效的利用水資源提供建議。

1　研究區(qū)域概況

貴州省地處中國(guó)西南喀斯特腹地，位于東經(jīng)103°36′-109°35′、北緯24°37′～29°13′之間。全省土地總面積17.62×104km2，其喀斯特出露面積達(dá)10.89×104km2，占土地總面積的61.9%，居全國(guó)首位。根據(jù)2013年《貴州省水資源公報(bào)》顯示，貴州省2013年水資源總量為759.44×108m3，平均每平方公里產(chǎn)水量43.11×104m3，人均水資源量2168m3。貴州省水資源總量雖然相對(duì)豐富，但受喀斯特地貌發(fā)育的影響，開發(fā)利用難度大，“工程性”缺水突出，在一定程度上限制了該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2　研究方法和指標(biāo)數(shù)據(jù)

2.1數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）

DEA是一種線形規(guī)劃模型，表示為產(chǎn)出對(duì)投入的比率，由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家CharnesA、CooperW和RhodesE于1978年率先提出［8］。它可以用線性規(guī)劃方法來(lái)判斷決策單元（DMU）間的相對(duì)有效性，常用于處理具有相同性質(zhì)的部門進(jìn)行多投入產(chǎn)出的效率比較問(wèn)題。

假設(shè)某個(gè)系統(tǒng)中有L個(gè)決策單元DMU，其中每個(gè)DMU有m個(gè)投入指標(biāo)（xm1，xm2，…，xmj）和s個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)（ym1，ym2，…ymj），其DEA模型為：

式中，θ為效率評(píng)價(jià)指數(shù)；∈為非阿基米德無(wú)窮小量；S-（S-≥O）為松弛變量；S+（S+≥0）為剩余變量；λj（λj≥0）為各部門投入和產(chǎn)出的權(quán)向量。

2.2指標(biāo)數(shù)據(jù)

基于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文所研究的區(qū)域是貴州省9個(gè)州市。選取各州（市）萬(wàn)元GDP取水量（m3）、萬(wàn)元工業(yè)增加值取水量（m3）、人均日生活用水量（升）、人均日綜合用水量（升）和單位水固定資產(chǎn)投資（元/m3）作為投入指標(biāo)，地區(qū)生產(chǎn)總值作為產(chǎn)出指標(biāo)，對(duì)貴州省水資源利用效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2011-2014年《貴州省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

3　評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

3.1水資源利用效率DEA評(píng)價(jià)結(jié)果

運(yùn)用DEAP2.1軟件，選取貴州省2010和2013年的數(shù)據(jù)，對(duì)各市（州）水資源利用效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到DEA評(píng)價(jià)結(jié)果（表1）。

（1）從綜合效率的角度看，貴州省2010年和2013年的平均綜合效率分別為0.689和0.641，屬中等水平。貴陽(yáng)、遵義和畢節(jié)3個(gè)市的水資源利用效率達(dá)到了DEA有效。其它6個(gè)州市除六盤水市以外，水資源利用效率都處于偏低水平，2010年和2013年的平均值分別為0.459和0.386，呈下降趨勢(shì)。

（2）從純技術(shù)效率角度看，貴州省水資源利用的技術(shù)效率要高于其綜合效率，2010年和2013年都有6個(gè)州市達(dá)到技術(shù)有效，其平均技術(shù)效率達(dá)到了最優(yōu)水平的98%以上。

（3）從規(guī)模效率的角度看，貴州省2010年和2013年的平均規(guī)模效率分別為0.698和0.648，貴陽(yáng)、遵義和畢節(jié)3個(gè)市的規(guī)模效率不變，其余6個(gè)州市為規(guī)模遞增，呈微弱下降趨勢(shì)。

表1　貴州省各州市水資源利用效率值

由表2可見，要提高貴州省的水資源利用效率，主要是在一定程度上減少萬(wàn)元工業(yè)增加值取水量、人均日綜合用水量和單位水固定資產(chǎn)投資；六盤水市、安順市、銅仁市、黔西南州、黔南州和黔東南州通過(guò)減少投入要素，可以達(dá)到同等的產(chǎn)出。

表2　貴州省各州市投入產(chǎn)出松弛變量

3.2評(píng)價(jià)結(jié)果分析

第1組：水資源利用效率為1，達(dá)到DEA有效，包含貴陽(yáng)市、遵義市和畢節(jié)市。這些地區(qū)均處于喀斯特地貌大面積出露區(qū)，“工程性”缺水嚴(yán)重，水資源短缺問(wèn)題突出，居民節(jié)水意識(shí)強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式正以投人為主的規(guī)模型向高效集約型轉(zhuǎn)變。其規(guī)模收益不變，說(shuō)明在生產(chǎn)規(guī)模不變的情況下，加大技術(shù)投入是提高水資源利用率的主要手段。因此第1組州市的工作重點(diǎn)可以放在大力發(fā)展先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和喀斯特地貌生態(tài)治理技術(shù)上。

第2組：水資源利用效率為0.7～1，僅包含相對(duì)較高的六盤水市。該地區(qū)用水效率良好，相較于貴陽(yáng)市、遵義市和畢節(jié)市而言，其所受到喀斯特地貌的影響較小，水資源消耗過(guò)多是影響該地區(qū)利用效率的主要原因。因此，六盤水市可通過(guò)提升居民節(jié)水意識(shí)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等手段，實(shí)現(xiàn)水資源的高效、合理利用。

第3組：水資源利用效率為0～0.7，急需優(yōu)化調(diào)整的地區(qū)，包括安順市、銅仁市、黔西南州、黔南州和黔東南州。其大部分州市處于受喀斯特地貌影響較小的地區(qū)，相對(duì)而言自身水資源較為豐富，節(jié)水意識(shí)的缺乏，是地區(qū)水資源利用效率偏低的主要原因。大力提高全民節(jié)水意識(shí)，建立科學(xué)的水資源管理體系，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，引進(jìn)高效節(jié)水技術(shù)是提升這類地區(qū)水資源利用效率的有效方法。

4　結(jié)語(yǔ)

貴州省受喀斯特發(fā)育的影響，“工程性”缺水嚴(yán)重，提升水資源利用效率，有利于該地區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，由于技術(shù)方面的改善和進(jìn)步，近年來(lái)貴州省的水資源利用效率發(fā)展良好，這說(shuō)明要想長(zhǎng)久保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)，科學(xué)技術(shù)的投入是必要的。但貴州省總體水資源利用效率不高，達(dá)到DEA有效的州市僅占33%。另外，達(dá)到DEA有效的州市都屬于受喀斯特地貌影響嚴(yán)重的區(qū)域，說(shuō)明一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境與該地區(qū)的水資源利用效率可能存聯(lián)系。由于數(shù)據(jù)的獲取難度大，本文以2010年和2013年兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)貴州省的水資源利用效率進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，樣本容量小，無(wú)法全面反映其長(zhǎng)期的演變過(guò)程，得出的結(jié)果具有一定的局限性。

［1］Fuller B W.Surprising cooperation despite apparently irreconcilable differences：agricultural water use efficiency and called.Environmental Science&Policy，2009，12（6SI）：663-673.

［2］李道亮，丁娟娟，傅澤田，等.農(nóng)業(yè)資源綜合利用效率的評(píng)價(jià)方法及案例分析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，4（2）：19-22.

［3］趙晨，王遠(yuǎn)，谷學(xué)明，等.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的江蘇省水資源利用效率［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，3（5）：1636-1637.

［4］廖虎昌，董毅明.基于DEA和Malmquist指數(shù)的西部12省水資源利用效率研究［J］.資源科學(xué)，2011，33（2）：273-279.

［5］姜博騫，劉欣.基于DEA—Malmquist的環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)水資源利用效率評(píng)價(jià)［J］.資源與環(huán)境，2015，31（1）：49-51.

［6］郭騰云，徐勇，王志強(qiáng).基于DEA的中國(guó)特大城市資源效率及其變化［J］.地理學(xué)報(bào)，2009，64（4）：408-416.

［7］Charne SA，CooperW W，RhodesE.Measuring the efficiency of decision making units［J］.European Journal of Operational Research，1978，2：429-444.

張朝瓊，教授，從事土地資源管理研究。

陳勇杰（1992—），男，湖南邵陽(yáng)人，在讀研究生。研究方向：環(huán)境保護(hù)與生態(tài)治理。