北京市水資源綠色發(fā)展指數(shù)綜合評價

□文/張 達(dá)

（首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 北京）

［提要］當(dāng)今世界，綠色發(fā)展已經(jīng)成為新的發(fā)展主題，綠色發(fā)展要求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時要實現(xiàn)資源的合理利用。本文聚焦于北京市水資源的綠色發(fā)展，利用相關(guān)數(shù)據(jù)，采用主成分分析方法，篩選出對于北京市水資源綠色發(fā)展有顯著影響的五個因子——節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用、GDP的綠色程度、人口因素、政府投資、公用設(shè)施建設(shè)，通過指標(biāo)體系的構(gòu)建，評價北京市水資源綠色發(fā)展水平。

綠色發(fā)展是在傳統(tǒng)發(fā)展基礎(chǔ)上的一種模式創(chuàng)新，是建立在生態(tài)環(huán)境容量和資源承載力的約束條件下，將環(huán)境保護(hù)作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展重要支柱的一種新型發(fā)展模式。綠色發(fā)展的理念是以人與自然和諧為價值取向。本文以水資源為著手點，分析北京市的綠色發(fā)展指數(shù)，以探究近年來北京市的發(fā)展是否符合綠色發(fā)展。

過去經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，忽視了生態(tài)優(yōu)先的城市空間布局規(guī)劃，過度粗放，如今要實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展面臨著水資源短缺、水環(huán)境嚴(yán)重污染、水生態(tài)破壞等難題。首先，北京市人口增長速度過快使該地區(qū)有限的水資源不足以支撐該地區(qū)對水資源的需要；其次，2016年北京市地下水供水量占比為45.05%，過度的采集地下水引起了河湖斷流萎縮、流域生態(tài)基流無法保障、水污染降解條件差等諸多問題。與此同時，水資源利用效率低下，也加劇了水資源壓力。

水資源綠色發(fā)展側(cè)重點是結(jié)合綠色發(fā)展理念，體現(xiàn)出水資源綠色應(yīng)用的要求。本研究針對北京市水資源利用的特點，圍繞人口和產(chǎn)業(yè)構(gòu)建了北京市人口-產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展程度指標(biāo)框架，并運(yùn)用主成分分析法確定關(guān)鍵指標(biāo)，最終建立了一套北京市水資源綠色發(fā)展程度的評價指標(biāo)集，為評價城市群水資源利用的綠色化水平提供參考。

一、文獻(xiàn)綜述

關(guān)于綠色發(fā)展理論的研究最早是美國學(xué)者博爾丁提出的宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論，后來戴利、皮爾斯等人對于穩(wěn)態(tài)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了一系列論述。諸大建、胡鞍鋼、趙建軍在分析綠色發(fā)展的內(nèi)涵時都認(rèn)為要想實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)綠色發(fā)展是必需的。這些對于綠色發(fā)展的定義和理解都體現(xiàn)了資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，在對減少資源環(huán)境影響的同時實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的增長。

國內(nèi)外圍繞綠色發(fā)展的評價主要圍繞綠色國民經(jīng)濟(jì)核算、綠色發(fā)展多指標(biāo)測度體系和綠色發(fā)展綜合指數(shù)，缺少對于聚焦在單一資源的研究，本文想通過研究聚焦水資源的綠色發(fā)展來發(fā)現(xiàn)北京市保護(hù)水資源的方向。

二、實證分析

（一）原理。主成分分析法是利用降維的思路，由研究原始變量相關(guān)矩陣內(nèi)部的依賴關(guān)系出發(fā)，把一些具有錯綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子。通過計算主成分對各評價指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)以及主成分的得分系數(shù)（即主成分與評價指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)），確定各評價指標(biāo)對于綠色發(fā)展指數(shù)的相關(guān)系數(shù)，從而對其重要性進(jìn)行排序。

（二）步驟。主成分分析法主要分為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、計算相關(guān)系數(shù)矩陣、求取協(xié)方差矩陣的特征值及相應(yīng)的正交化單位特征向量、選擇主成分、計算主成分載荷和計算主成分得分系數(shù)共6個步驟。

協(xié)方差矩陣表達(dá)式為：

式中，R為協(xié)方差矩陣；Sij為協(xié)方差矩陣中第i行和第j列所對應(yīng)的數(shù)；i為行數(shù)；j為列數(shù)；p為矩陣的維數(shù)；n為樣本個數(shù)；k為樣本變量值；xki為第k個樣本中第i個變量的值為所有樣本中第i個變量的平均值；xkj為第k個樣本中第j個變量的值為所有樣本中第j個變量的平均值。

選取協(xié)方差矩陣的前m個較大的特征值，也就是前m個主成分對應(yīng)的方差。某一特征值所對應(yīng)的單位特征向量就是主成分關(guān)于原變量的系數(shù)，則原變量的第i個主成分為：

式中，F(xiàn)i為所提取的主成分；ai為某一特征值所對應(yīng)的單位特征向量；X為原變量值。

主成分的方差（信息）貢獻(xiàn)率用來反映信息量的大小，其表達(dá)式為：

式中，αi為主成分的方差貢獻(xiàn)率；λi為第i個主成分的特征值；m為選取協(xié)方差矩陣特征值的個數(shù)。

主成分的累積方差貢獻(xiàn)率表達(dá)式為：

式中，G（m）為累積方差貢獻(xiàn)率（%）；λk為第k個主成分的特征值。

當(dāng)累積方差貢獻(xiàn)率大于85%時，就認(rèn)為能足夠反映原來變量的信息，所對應(yīng)的m就是要抽取的主成分?jǐn)?shù)量。

成分載荷是反映主成分與原變量之間的相互關(guān)聯(lián)程度，其表達(dá)式為：

式中，l為主成分載荷；Xj，為原變量；aij為各變量間的相關(guān)系數(shù)矩陣。

計算主成分得分系數(shù)的表達(dá)式為：

（三）指標(biāo)初選。參考政策文件和文獻(xiàn)以及綠色發(fā)展理論，堅持科學(xué)性、動態(tài)性、可行性等原則，結(jié)合北京市地區(qū)實際情況，構(gòu)建綠色發(fā)展評價指標(biāo)體系。納入人口測度指標(biāo)，用以反映人民生活、消費(fèi)的綠色程度；納入產(chǎn)業(yè)測度指標(biāo)，用以反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)用水的綠色程度；納入政府測度指標(biāo)，用以反映政府在綠色化進(jìn)程中投入的力度；納入水資源環(huán)境現(xiàn)狀測度指標(biāo)，用以反映生態(tài)環(huán)境在發(fā)展過程中的綠色化程度。

1、人口綠色用水指標(biāo)。反映人口方面的用水指標(biāo)涵蓋生活消費(fèi)和就業(yè)兩個維度包括城市人均生活用水量、用水戶實際用水量重復(fù)利用率、綠色發(fā)展行業(yè)就業(yè)人數(shù)比例、綠色GDP占比。

2、產(chǎn)業(yè)綠色用水指標(biāo)。反映產(chǎn)業(yè)方面的用水指標(biāo)涵蓋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)用水效率、產(chǎn)業(yè)排放、三個維度，包括產(chǎn)業(yè)高度化（%），第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)億元GDP耗水、城市工業(yè)用水重復(fù)率，工業(yè)排放廢水達(dá)標(biāo)率。

3、政府對于綠色發(fā)展投入的評價指標(biāo)。反映政府對于綠色發(fā)展的支持、投入力度涵蓋財政投入、污水治理、教育宣傳四個維度，具體包括環(huán)境污染治理投資占GDP比重、城市污水處理率、R&D經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度等。

4、水資源環(huán)境評價指標(biāo)。反映水資源環(huán)境現(xiàn)狀涵蓋生態(tài)環(huán)境和水資源開發(fā)效率兩個維度，具體包括人均水資源量、濕地面積、城市生態(tài)用水占比。本文數(shù)據(jù)來源于2005～2017年的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》《北京統(tǒng)計年鑒》。

（四）實證檢驗。KMO值為0.710，大于0.5，并且巴特利特球形檢驗的顯著性為0，證明了變量之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性。本文采用因子分析的方法是合理的。對20個指標(biāo)進(jìn)行因子分析，共有5個特征值大于1的因子，解釋了90.47%的方差，擬合效果較好。

（五）模型結(jié)果。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后可以看到變量在5個因子中的聚合程度，經(jīng)過挑選剩12個變量在四個因子中表示量較高，R&D經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)高度化、城市工業(yè)用水重復(fù)利用率、用水戶實際用水量重復(fù)利用率這四個變量在因子1中負(fù)荷量最高，四個變量都與節(jié)水相關(guān)，可以將變量1命名為節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用。因子2中，第三產(chǎn)業(yè)億元GDP耗水，第二產(chǎn)業(yè)億元GDP耗水，綠色GDP占比三個變量與GDP相關(guān)。因子2命名為GDP的綠色程度。因子3中，人均水資源量與綠色發(fā)展就業(yè)人數(shù)比例的負(fù)荷量最高，且都與人口有關(guān)，可以將因子3命名為人口因素。環(huán)境污染治理投資占GDP比重和城市節(jié)水措施投資總額在因子4中負(fù)荷量最高，因子4可以命名為政府投資。因子5中只有污水處理公用設(shè)施建設(shè)固定資產(chǎn)投資額負(fù)荷量較高，可以將因子5命名為公用設(shè)施建設(shè)。通過篩選變量以及對變量的重新分組，得到5個新的指標(biāo)層：節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用、GDP的綠色程度、人口因素、政府投資、公用設(shè)施建設(shè)。

北京市F1節(jié)水技術(shù)因子在2010年前保持微弱的上升趨勢，隨著節(jié)水觀念的普及以及水資源的短缺逐漸意識到了節(jié)水技術(shù)的重要性，在2010年后節(jié)水技術(shù)因子得分快速上升。北京市F2綠色GDP因子保持著得分持續(xù)上升的趨勢，北京市在完成工業(yè)轉(zhuǎn)型后，并且在疏解非首都功能的同時，將一些耗水排污嚴(yán)重的企業(yè)進(jìn)行了改革升級以及外遷，使得北京市的綠色GDP得分持續(xù)上升。北京市F3人口因素在2005～2010年前持續(xù)走低，這段時間大量外地人員前來北京尋找工作機(jī)會，北京市常住人口持續(xù)上升，這個原因可能導(dǎo)致了北京市人口因素得分的下降。隨著人口的管控，北京市持續(xù)上升的常住人口得以下降，以及第二產(chǎn)業(yè)的升級改造，第二產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員也在降低，北京市的人口因素得分在2010年后開始上升。北京市F4政府投資和F5公用設(shè)施建設(shè)得分在保持持續(xù)上升的同時在2017年使成為了5個因子中得分最高的兩個因子，表明了北京市政府對于水資源保護(hù)的重視，意識到要實現(xiàn)北京市經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)的發(fā)展對于水資源的保護(hù)是尤為重要。

三、政策建議

為了緩解北京市發(fā)展中的水資源壓力，人口方面的壓力需要控制，雖然近年來常住人口的增速得到了遏止，但是人口對于水資源的壓力仍然不能小覷，應(yīng)該繼續(xù)堅持非首都功能的疏散，保持住常住人口下降的趨勢。同時，提高居民用水效率，改變用水方式也是必要的。對于產(chǎn)業(yè)、行業(yè)用水，應(yīng)該進(jìn)行用水定額限制，完善水資源的管理監(jiān)察機(jī)制。北京第二產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型、升級已基本完成，現(xiàn)應(yīng)該大力發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)。加大節(jié)水技術(shù)、減排技術(shù)的投資，政府應(yīng)該鼓勵中小企業(yè)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，減少單位GDP水資源消耗。

同時，政府加大R&D經(jīng)費(fèi)的投入強(qiáng)度，一方面可以普及綠色理念，使人們對于綠色可持續(xù)理念的認(rèn)識得以提高；另一方面還可以帶動綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，從而提升用水效率，減少污染排放，政府還應(yīng)重視公共節(jié)水設(shè)施的建設(shè)。