基于DEA 方法的中國缺水省區(qū)水資源利用效率評價(jià)

吳 云/ 文

一、引言

水資源是基本的自然資源，然而存儲在自然界中的淡水量小于水資源總量的1%，極其珍貴。目前，中國人均用水量約占世界人均用水量的30%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)消耗的淡水量是人類消耗淡水總量的60- 80%。合理使用和保護(hù)是水資源保護(hù)的重要內(nèi)容之一。另外，由于工業(yè)對水資源的嚴(yán)重污染，我國部分地區(qū)大量水資源已經(jīng)無法飲用，甚至無法用于生活及農(nóng)業(yè)灌溉，基本功能喪失殆盡。水污染作為人為問題，雖然不會在短期內(nèi)對人們的生活和環(huán)境造成巨大破壞，但是經(jīng)過污染的水資源會以各種形式對人體和環(huán)境產(chǎn)生不好的影響，長期來看，危害是大范圍且持久的，恢復(fù)工作是非常困難的。

由于國家對水資源的重視，各省每年關(guān)于水資源的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都比較豐富，便于我們做統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)證研究。為改善水資源短缺和污染嚴(yán)重的情況，促進(jìn)粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式向集約型經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變，許多學(xué)者在文獻(xiàn)中評價(jià)和研究了水資源利用效率的問題以及背后的影響因素，并且指出提高水資源利用效率對發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善生態(tài)環(huán)境以及緩解水資源短缺都有著重要意義。目前，關(guān)于水資源利用效率的評價(jià)，國內(nèi)外學(xué)者開展多項(xiàng)理論研究與實(shí)踐探索，分別從不同行業(yè)和地域的角度分析水資源綜合利用效率。廖虎昌等（2011）研究了西部12 個(gè)省份的水資源利用效率。孫愛軍等（2010）運(yùn)用SFA 模型對我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)的用水效率分別做了評斷，實(shí)證結(jié)果表明，工業(yè)用水效率整體呈緩慢上升態(tài)勢，而農(nóng)業(yè)用水平均效率僅為0.49，存在較高的上升空間。朱兆珍等（2015）運(yùn)用因子分析法篩選出合適的指標(biāo)并根據(jù)指標(biāo)構(gòu)建了用水效率評判體系。馬海良等（2012）結(jié)合DEA 與Tobit 方法對我國水資源利用效率進(jìn)行評價(jià)的同時(shí)，并對用水效率有影響的因子做出了歸納。在對水資源利用效率研究的前提下，部分學(xué)者也指出了水資源利用效率的影響因子。錢文婧等（2011）通過研究我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、對進(jìn)出口的消費(fèi)變化和人均水資源擁有量等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口消費(fèi)與用水效率有正相關(guān)關(guān)系。

二、實(shí)證分析

（一）指標(biāo)選取

通過人均水資源量與缺水指標(biāo)的對比，我們將寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、青海、山西、山東、河北、新疆這八個(gè)缺水程度較為嚴(yán)重的省區(qū)作為本文的研究對象。并且根據(jù)多位學(xué)者的調(diào)查研究，選取農(nóng)業(yè)萬元GDP 用水量（農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)萬元產(chǎn)值的比值）、工業(yè)萬元GDP 用水量（工業(yè)用水量與工業(yè)萬元產(chǎn)值的比值）、人均用水量、地表水供應(yīng)總量、地下水供應(yīng)總量、COD 排放總量（化學(xué)需氧量）六個(gè)因素作為評價(jià)水資源利用效率的指標(biāo)。

由表1 可知，新疆的農(nóng)業(yè)萬元GDP 用水量最高，原因可能在于新疆背靠天山，大部分的降水量用于農(nóng)業(yè)灌溉，導(dǎo)致其農(nóng)業(yè)萬元GDP 用水量比其他7 個(gè)省區(qū)都要高，甘肅的工業(yè)萬元GDP 用水量最高。新疆人口最少，而背靠天山帶來的降水量最大，因此其人均用水量是最大的。青海的高海拔與強(qiáng)紫外線導(dǎo)致地表水蒸發(fā)迅速，無法流入地下，因此其地下水資源最為匱乏。山東和河北經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，河北的重工業(yè)尤其發(fā)達(dá)，其化學(xué)需氧量排放也是極高的。

表1 2017 年八個(gè)省區(qū)水資源利用效率指標(biāo)

（二）DEA 模型建立

本文采用DEA 的方法對水資源利用效率進(jìn)行評價(jià)。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）是一種多投入和多產(chǎn)出下測度綜合效率最常用的方法，對投入產(chǎn)出函數(shù)形態(tài)、決策單元沒有特殊要求，且不需要事先知道投入和產(chǎn)出之間的函數(shù)關(guān)系。

在2008- 2017 年間，在這8 個(gè)缺水省區(qū)中只有河北省基本保持不變，其中只有山東省在綜合效率、技術(shù)效率和規(guī)模效率方面在十年間都達(dá)到了DEA 有效。河北省除了2017 年綜合效率與規(guī)模效率下降到0.955，其余年份均達(dá)到了綜合效率、技術(shù)效率和規(guī)模效率三個(gè)方面的DEA 有效。山西、甘肅、寧夏、青海、內(nèi)蒙古、新疆的綜合效率在十年間不斷上下浮動，其中甘肅與新疆的綜合效率在2010 年達(dá)到最低。

表2 2010 年和2017 年部分缺水省區(qū)水資源利用效率對比

由于采用了2008- 2017 年十年間8 個(gè)省區(qū)的水資源數(shù)據(jù)，DEA 結(jié)果顯示較為復(fù)雜，通過觀察可以看出大部分省區(qū)的綜合效率在2010 年前后發(fā)生變化，2010 年前下降，2010 年后逐步上升。故選取2010 年與2017 年數(shù)據(jù)作為分析的依據(jù)，以便盡可能大地發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值，見表2。

（1）綜合效率方面，crste 指的是不考慮規(guī)模收益時(shí)的技術(shù)效率，代表的是規(guī)模收益乘技術(shù)效率的加權(quán)效果，體現(xiàn)了水資源利用效率的綜合效果。2010 年河北與山東的綜合效率均達(dá)到了DEA 有效，新疆2010 年的水資源利用效率最低，達(dá)0.291；2013 年僅有山東省達(dá)到了DEA 有效，新疆仍然是水資源利用效率最低，達(dá)0.393；內(nèi)蒙古和甘肅的綜合效率2017 年比2010年有所上升，而山西省的綜合效率下降幅度最大。

（2）技術(shù)效率方面，vrste 考慮規(guī)模收益時(shí)的技術(shù)效率，具體指的是技術(shù)提升或者管理效率提高時(shí)帶來的水資源利用技術(shù)效率提高。2010 年河北、山西、寧夏、山東和青海五個(gè)省區(qū)達(dá)到了技術(shù)效率的DEA 有效，而2017 年僅有甘肅和新疆的技術(shù)效率沒達(dá)到DEA 有效，同時(shí)與2010 年相比有所下降。

（3）規(guī)模效率方面，純技術(shù)效率和規(guī)模效率是對綜合效率的細(xì)分，具體指的是由于生產(chǎn)規(guī)模變化、生產(chǎn)資料的投入變化帶來的規(guī)模效率上升。2010 年僅有河北與山東省達(dá)到了DEA有效，甘肅省達(dá)到規(guī)模效率最低值0.421。2017 年僅有山東省達(dá)到DEA 有效，新疆的上升幅度最大。

（4）規(guī)模收益方面，irs，- ，drs，分別表示規(guī)模收益遞增、不變、遞減。2010 年除河北、山東的規(guī)模效率不變，其余6 個(gè)省區(qū)均為規(guī)模效益遞增，2017 年河北省也轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)模效益遞增。

通過DEA 可以計(jì)算得到投入和產(chǎn)出的冗余值，即在產(chǎn)出量不變的前提下，可以減少的投入數(shù)量以及在投入不變的前提下，可以增加的產(chǎn)出數(shù)量。由于在投入有松弛變量的可能，從而會導(dǎo)致產(chǎn)出的松弛變量為零，故只分析投入的冗余量，如表3所示：

表3 DEA 分析下缺水省區(qū)投入冗余量

由表3 可知，甘肅與新疆均有提高用水效率的可能性，甘肅可以通過提高地表水的保存引流工作以及地下水的存儲工作，使地表水供應(yīng)的投入可以減少42.251 億立方米，地下水的供應(yīng)量投入可以減少6.026 億立方米，這樣在減少部分投入的情況下，實(shí)現(xiàn)既定的產(chǎn)量，提高水資源利用效率；新疆可以通過提高人均用水量的效率，增加廢水利用環(huán)節(jié)，從而可減少人均用水量投入1144.377 立方米，地表水供應(yīng)的投入可以減少253.904 億立方米，地下水的供應(yīng)量投入可以減少40.771 億立方米，同時(shí)保證產(chǎn)出不變以及提高水資源利用效率。

三、建議

隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，人們的生活要求不斷提高，對水的需求不斷增加。水作為人們生存中不可替代的寶貴資源，如何有效配置有限的淡水資源，使每滴水的效益最大化，成為緩解我國目前水資源供需矛盾的關(guān)鍵所在。

第一，各省區(qū)間可以加強(qiáng)交流與合作，將水資源利用與治理方面的寶貴經(jīng)驗(yàn)共同分享，不同省區(qū)應(yīng)該有其自身的側(cè)重點(diǎn)，例如西部應(yīng)該提高其生產(chǎn)效率，進(jìn)行科技化生產(chǎn)；減少水資源的浪費(fèi)情況，而中部地區(qū)應(yīng)該提高其利用效率以避免水資源的閑置。第二，各省政府應(yīng)加強(qiáng)水污染的宏觀監(jiān)管，嚴(yán)厲打擊污染水資源的行為，不再以水污染為代價(jià)來發(fā)展經(jīng)濟(jì)。并且做好事前的審批工作，提前發(fā)現(xiàn)問題。第三，要提高科技在提高水資源利用效率方面的作用，提高生產(chǎn)管理水平和科技發(fā)展水平。隨著科技的發(fā)展，我們應(yīng)努力將科技融入生活，因地制宜、全面提高我國水資源的利用效率。同時(shí)，學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，加大科技方面的投入。第四，宣傳環(huán)保意識，利用經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動水資源利用效率的提高。提高人們的節(jié)水意識以及企業(yè)的水資源保護(hù)意識，將水資源的保護(hù)滲透在日常生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展中。只有不斷提高水資源的利用效率，才能從根本上剔除不必要的資源浪費(fèi)，緩解當(dāng)下中國的水資源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。