基于DEA模型的廣東省用水效率研究

摘 要：本文利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法計算了廣東省各城市生活用水效率、生產(chǎn)用水效率和總用水效率，并對不同地區(qū)的DEA投影調(diào)整結(jié)果進(jìn)行了分析，并分析了不同地區(qū)用水效率差異的因素，給廣東省水資源管理戰(zhàn)略制定提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；用水效率；回歸分析方法；影響因素

中圖分類號： TV213 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160332034

引言

廣東省人均水資源擁有量較低，加之廣東省水資源時空分布不均，水污染嚴(yán)重、海平面上升和咸潮入侵等問題，使得廣東省水資源供需矛盾日益突出。用水效率的評價有助于發(fā)現(xiàn)用水中存在的不合理、低效率等問題，抓住用水效率低下的源頭，從根本上改善水資源利用狀況，提高用水效率。

目前，用水效率的評價指標(biāo)體系還在發(fā)展和完善當(dāng)中。陳素景等（2007）采用人均水資源消耗量和萬元產(chǎn)值水資源消耗量等指標(biāo)，分析了不同時段各省區(qū)的節(jié)水潛力[1]；王樹鵬等（2011）結(jié)合開展的區(qū)域和行業(yè)用水效率考核指標(biāo)體系，從定性和定量2方面構(gòu)建了云南省的區(qū)域、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和居民生活用水效率評價指標(biāo)體系[2]。現(xiàn)有的研究成果所采用的評價指標(biāo)體系相對單一不夠全面，大多數(shù)評價體系都很少涉及生態(tài)環(huán)境等水資源可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來源

1.1 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA，Data Envelop Analysis）是著名運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Copper在1978年提出的基于相對效率的多投入多產(chǎn)出分析法。DEA是使用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型來評價具有多投入和多產(chǎn)出的“部門”或“單位”間的相對有效性[3]。應(yīng)用DEA模型通常是對一組給定的決策單元，確定一組投入產(chǎn)出的評價指標(biāo)，求出給定決策單元的有效性系數(shù)，據(jù)此來評價各決策單元的優(yōu)劣。

1.2 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

1.2.1 指標(biāo)選取

資源作為一種自然資源，它必須和其他的生產(chǎn)要素結(jié)合起來才能帶來真正的產(chǎn)出，因此在研究用水效率時必須采用多輸入模型。用水量必然是一個輸入指標(biāo)，但由于水資源利用的部門不同；資本投入也是生產(chǎn)活動中的一個重要因素，因此將固定資產(chǎn)投資作為一個輸入指標(biāo)；勞動力是經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的最基本的生產(chǎn)要素，因此將從業(yè)人員數(shù)量作為一個輸入指標(biāo)。而本文研究的用水效率是從水資源所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益來評價的，因此將國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP作為輸出指標(biāo)。

1.2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究選取廣東省各城市相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)縱向覆蓋9a（2005～2013年），橫向覆蓋廣東省21個地級市。根據(jù)各個城市的GDP的大小，將21個城市分為3類：發(fā)達(dá)地區(qū)、中等發(fā)達(dá)地區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)。發(fā)達(dá)地區(qū)包括廣州、深圳、珠海、東莞、佛山、中山、惠州、江門等地區(qū)，中等發(fā)達(dá)地區(qū)包括肇慶、汕頭、揭陽、湛江、茂名、陽江等地區(qū)，欠發(fā)達(dá)地區(qū)包括汕尾、清遠(yuǎn)、韶關(guān)、河源、梅州、云浮、潮州等地區(qū)。各指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來源于廣東省水資源公報、廣東省統(tǒng)計年鑒。

2 廣東省用水效率的DEA分析

2.1 廣東省用水效率的空間變化分析

運(yùn)用DEA模型，計算得到廣東省2005～2013年21個城市的生活用水效率值、生產(chǎn)用水效率值以及總用水效率。

從廣東省2005～2013年的生活用水效率均值來看，廣東省用水效率偏低為0.491，說明廣東省的生活用水存在50.9%的浪費(fèi)。生活用水效率結(jié)果在不同城市之間呈現(xiàn)出明顯差異，其中深圳市生活用水效率近幾年一直保持較高水平；分地區(qū)來看，發(fā)達(dá)地區(qū)7a以來生活用水效率最高為0.693，而中等發(fā)達(dá)地區(qū)為0.675，欠發(fā)達(dá)地區(qū)用水效率一直是最低，多年平均值為0.347。廣東省各城市生產(chǎn)用水效率顯示，與生活用水效率相同，深圳、茂名、廣州的生產(chǎn)用水效率仍保持較高水平，汕尾成為生產(chǎn)用水效率最低的城市。

從計算得到的廣東省總用水效率值來看，廣東省平均用水效率為0.527，就不同地區(qū)而言，發(fā)達(dá)地區(qū)最高為0.77，中等發(fā)達(dá)地區(qū)為0.604，欠發(fā)達(dá)地區(qū)最低為0.378。各城市之間的用水效率存在明顯差異，效率最高的為深圳0.996，效率最低的是河源和汕尾0.249。根據(jù)該表繪出廣東省總用水效率區(qū)域分布圖，如圖1所示。一個地區(qū)用水效率的高低，與該地區(qū)區(qū)域水資源條件、行業(yè)結(jié)構(gòu)和規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn)、節(jié)水管理的水平以及人們的節(jié)水意識等多種因素密切相關(guān)[4]。如深圳是全國7個嚴(yán)重缺水的城市之一，因此在節(jié)水宣傳和管理上出臺了一系列措施；在生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)創(chuàng)新等方面都走在廣東省的前列，2010年工業(yè)用水的重復(fù)利用率高達(dá)88.46%以上，這些因素使深圳市的用水效率一直處于廣東省的最高水平。

利用DEA方法中的C2R模型進(jìn)行投影分析，可以找出非DEA有效的決策單元的投入距離與理想值的差距，以便提高增加產(chǎn)出、降低投入、提高效率。分別對發(fā)達(dá)、中等發(fā)達(dá)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)進(jìn)行DEA投影的調(diào)整統(tǒng)計分析，可以得出：發(fā)達(dá)地區(qū)近年來從業(yè)人員和固定資產(chǎn)量的可節(jié)約量都呈增加的趨勢，說明對于發(fā)達(dá)地區(qū)而言，再增加勞動力資源的投入和固定資產(chǎn)方面的投入對產(chǎn)出的影響不大；而生活用水和生活用水可節(jié)約量都呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢，說明發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展的限制性因素主要為生產(chǎn)和生活用水缺乏，發(fā)達(dá)地區(qū)的發(fā)展策略不能也不應(yīng)該再建立在大量消耗水資源上，而應(yīng)該探索新的可持續(xù)的發(fā)展模式。而近幾年欠發(fā)達(dá)地區(qū)的生產(chǎn)用水可節(jié)約量、生活用水可節(jié)約量和從業(yè)人員可節(jié)約量呈現(xiàn)出平穩(wěn)緩慢下降的趨勢，說明這幾項(xiàng)投入要素的利用率有所提升，欠發(fā)達(dá)的地區(qū)正處在平穩(wěn)發(fā)展階段。隨著2005年廣東省出臺《關(guān)于廣東省山區(qū)及東西兩翼與珠江三角洲聯(lián)手推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的意見》等一系列政策以來[5]，政府引導(dǎo)和鼓勵珠三角產(chǎn)業(yè)向山區(qū)轉(zhuǎn)移，加大資金供給、提高管理和技術(shù)水平，使得欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長，系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性也更高。

2.2 廣東省用水效率的時間變化分析

利用廣東省各城市總用水效率數(shù)據(jù)，可以繪制廣東省總用水效率隨時間變化的曲線。廣東省廣東省、發(fā)達(dá)地區(qū)、中等發(fā)達(dá)地區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)用水效率的變化趨勢基本相同。分地區(qū)來看，到2011年發(fā)達(dá)地區(qū)用水效率值為0.77，相比于2003年的效率值0.597，增幅為29.0%；而中等發(fā)達(dá)地區(qū)2011年效率值為0.618，相比于2003年的效率值0.562，增幅為10%；欠發(fā)達(dá)地區(qū)2011年效率值為0.31，2003年效率值為0.256，增幅為21.1%。

2003～2011年，廣東省用水效率隨著時間變化的趨勢初步說明，隨著各地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺形勢逐漸加劇，人們的節(jié)水意識逐漸增強(qiáng)，通過提高技術(shù)水平，引進(jìn)新設(shè)備，加強(qiáng)人們節(jié)水意識的教育，一定程度上節(jié)約了生活、農(nóng)業(yè)以及工業(yè)用水，提高了利用效率。從整體來看，廣東省用水效率將進(jìn)一步向高水平方向發(fā)展。

3 提高用水效率的對策建議

3.1 全面建設(shè)節(jié)水型社會

構(gòu)建節(jié)水型社會主要從工業(yè)節(jié)水、生活節(jié)水和農(nóng)業(yè)節(jié)水3方面入手。通過前文分析可以得知，無論是發(fā)達(dá)地區(qū)、中等發(fā)達(dá)地區(qū)還是欠發(fā)達(dá)地區(qū)，人均生活用水量和用水效率的影響都有很大的相關(guān)性，且呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此需要加強(qiáng)生活用水節(jié)水力度。

3.2 建立科學(xué)完整的水價機(jī)制

水資源作為一種商品，水價則是調(diào)整水資源供求關(guān)系、調(diào)節(jié)水市場良性運(yùn)行的重要杠桿。有研究表明：水價每提高10%，則用水量下降5%[6]?？梢娍茖W(xué)合理地調(diào)整水價能夠調(diào)整水資源供需平衡，使之形成一個良性循環(huán)。目前廣東省已有深圳等12個地級以上市城區(qū)和英德等9個縣、區(qū)實(shí)施了居民生活用水階梯式水價。廣東省水價改革和管理的改進(jìn)還在進(jìn)一步的探索之中，設(shè)立科學(xué)合理的水價有利于節(jié)水型社會的建設(shè)，也有利于一個地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展。

3.3 加強(qiáng)水資源管理體制改革，完善相關(guān)法規(guī)政策

根據(jù)廣東省水資源利用和管理現(xiàn)狀并結(jié)合目前國際上先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，可以從以下幾個方面著手：要結(jié)合本地的水資源開發(fā)利用和管理實(shí)際，完善制定地方性的各項(xiàng)法律法規(guī)制度，并綜合運(yùn)用行政、法律以及工程、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)手段；實(shí)行規(guī)范化管理 ；提高水資源管理水平，建設(shè)好防汛指揮調(diào)度系統(tǒng)和水資源優(yōu)化配置調(diào)度系統(tǒng)；要加強(qiáng)重點(diǎn)水源工程的建設(shè)，適當(dāng)科學(xué)的跨流域調(diào)水，實(shí)現(xiàn)區(qū)域之間的水資源最優(yōu)配置。

3.4 加大對經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的資金支持

由前文分析結(jié)果可知，一個用水效率的高低受該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的很大影響，一般地，人均GDP與用水效率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；即經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，則這個地區(qū)的水資源利用效率也高。需要加強(qiáng)對于欠發(fā)達(dá)地區(qū)的資金和管理理念的扶持，投入資金用于欠發(fā)達(dá)地區(qū)節(jié)水設(shè)備的引進(jìn)和供水管網(wǎng)的改造，改善當(dāng)?shù)氐乃Y源配套供給設(shè)施，并將先進(jìn)的節(jié)水管理理念引入到欠發(fā)達(dá)地區(qū)，提高當(dāng)?shù)氐墓?jié)水管理水平，提高用水效率。

3.5 進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對用水效率有顯著影響，第三產(chǎn)業(yè)比重與用水效率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。因此需要依據(jù)水資源分布及配置現(xiàn)狀調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及布局在缺水地區(qū)盡量避免建設(shè)高耗水的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目工業(yè)結(jié)構(gòu)應(yīng)該向節(jié)水型方向進(jìn)行調(diào)整，對于落后的耗水高的項(xiàng)目、產(chǎn)品及設(shè)備進(jìn)行淘汰；要嚴(yán)格限制新建高耗水、高污染的工業(yè)企業(yè)，從而減緩水資源壓力。

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作者簡介：聶春潔（1990-），女，江西省吉安人，中山大學(xué)地理科學(xué)與城市規(guī)劃學(xué)院2011級水利工程專業(yè)碩士研究生。