丁 濤李 浩劉 毅
(1.合肥工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,安徽 合肥 230601;2.安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,安徽 蚌埠 233000;3.合肥工業(yè)大學(xué) 文法學(xué)院,安徽 宣城 242000)
水資源是社會發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)資源,同時也是綜合國力構(gòu)成中的重要一環(huán)[1]。對水資源的合理利用關(guān)系著生態(tài)進(jìn)程、區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長與人民生活質(zhì)量的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展[2]。安徽省水資源欠豐富,南北空間分布差異大[3],降雨時空分布不均,共有河流2000多條,除南部新安江流域?qū)儆阱X塘江流域外,其余均屬于長江與淮河流域,是水資源較為緊缺的省份,且大量存在灌溉用水利用率低下、企業(yè)設(shè)備老舊、群眾缺乏節(jié)水意識等現(xiàn)象,導(dǎo)致安徽省水資源利用效率整體偏低。因此關(guān)于安徽省水資源利用效率的測度以及分析其影響因素對安徽省提升水資源利用效率、構(gòu)建節(jié)水型社會、推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要意義。
對水資源利用效率的研究一直以來都是熱點(diǎn)問題,相關(guān)學(xué)者也進(jìn)行了深入的探討并取得一系列成果。圍繞水資源利用效率的研究,共兩類文獻(xiàn)與該主題密切相關(guān):一是關(guān)于水資源利用效率的測算;二是關(guān)于水資源利用效率的影響因素研究。
在水資源利用效率測算方面,楊麗英等[4]歸納總結(jié)了測算水資源利用效率的5個一級指標(biāo)(農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和綜合用水率以及環(huán)境保護(hù)),并利用層次分析法(AHP)確定每個二級指標(biāo)的權(quán)重,根據(jù)權(quán)重的大小篩選得出水資源利用效率測度的指標(biāo)體系。同樣的,高媛媛等[5]通過AHP篩選出評價指標(biāo)集,利用遺傳算法確定權(quán)重,對我國31個省份的水資源利用效率進(jìn)行測算。另有諸多學(xué)者從數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)的角度展開研究,鄧光耀[6]利用DEA方法測算了2004—2016年中國水資源利用效率并指出行政區(qū)之間利用效率存在較大差異,北京、上海、天津效率最高而新疆、青海、寧夏較低。孫付華等[7]基于DEA與Malmquist指數(shù)測算了全國2011—2015年農(nóng)業(yè)水資源利用效率,認(rèn)為提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率的三個途徑是合理分配財(cái)政資金、改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。朱達(dá)等[8]在DEA方法的基礎(chǔ)上通過香農(nóng)熵指數(shù)提升CCR模型的識別能力,并給出了各省會城市的水資源利用效率。李莉和劉爽[9]通過BCC模型對新疆2008—2015年水資源利用效率進(jìn)行測度,得到2008—2015年間新疆各地區(qū)水資源利用效率在逐步提高這一結(jié)論。何偉和王語苓[10]利用超效率的SBM模型與Malmquist指數(shù)測算2007—2017年黃河流域地級市的水資源利用效率,并對黃河上游、中游、下游三個地區(qū)的水資源利用效率進(jìn)行排序。
在水資源利用效率的影響因素研究方面,諸多學(xué)者研究得出人均GDP、人均用水量、農(nóng)業(yè)用水比重等對水資源利用效率具有重要影響[11-13]。大部分學(xué)者借助Tobit模型展開相關(guān)研究,如劉曉君和閆俐臻[14]利用Tobit模型對西部地區(qū)的水資源利用效率進(jìn)行實(shí)證研究,結(jié)果表明污水處理率對水資源利用效率有顯著的正向影響,而第二產(chǎn)業(yè)比重的提高則不利于效率的提升。也有部分學(xué)者利用系統(tǒng)GMM對黃河中下游城市的水資源利用效率影響因素進(jìn)行分析,實(shí)證結(jié)果指出城鎮(zhèn)化、農(nóng)田水利建設(shè)阻礙了水資源利用效率的提升,而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、環(huán)境規(guī)制和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對效率有正向推動作用[15]。
通過對相關(guān)學(xué)者的研究進(jìn)行梳理,發(fā)現(xiàn)既有文獻(xiàn)多是在全國范圍或是長江與黃河流域研究水資源利用效率,省域范圍內(nèi)的研究較為不足,對安徽省的研究更是少之又少。與既有文獻(xiàn)相比,本研究可能的貢獻(xiàn)之處在于:(1)通過DEA方法對安徽省水資源利用效率進(jìn)行研究,并得出時間與空間上的變化規(guī)律;(2)基于Tobit模型對安徽省水資源利用效率的影響因素進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn),并給出相關(guān)政策性建議。
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是多個學(xué)科的交叉鄰域,使用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型進(jìn)行評價具有多個輸入、特別是多個輸出的單位[16]。目前主要的DEA模型有CCR、BCC、FG、ST等,其中BCC模型則認(rèn)為規(guī)模報(bào)酬可變,將效率的評價劃分為技術(shù)效率與規(guī)模效率兩部分。對于水資源利用效率的測算也可采用DEA方法,在現(xiàn)實(shí)中,水資源規(guī)模報(bào)酬不變的可能性較小,容易受到內(nèi)部和外部因素的干擾,且與產(chǎn)出指標(biāo)相比投入指標(biāo)更容易改變,因此,文章采用投入導(dǎo)向型的BCC模型進(jìn)行研究,具體模型如下:
假設(shè)每個決策單元(DMU)均擁有m種投入要素與s種產(chǎn)出要素,xij表示第j個決策單元中第i個投入要素;yrj表示第j個決策單元中第r個產(chǎn)出要素;為松弛變量;λj表示權(quán)重;h 表示效率值。
Malmquist指數(shù)是 Malmquist于 1953年提出,后經(jīng)Fare等[17]將Malmquist指數(shù)中的一種非參數(shù)線性規(guī)劃方法與DEA相結(jié)合,Malmquist指數(shù)才開始被廣泛運(yùn)用。具體表達(dá)式如下:
其中,xt、xt+1為第t期與第t+1期的投入量,yt、yt+1為第t期與第t+1期的產(chǎn)出量;Tfpch為全要素生產(chǎn)率指數(shù);Effch代表技術(shù)效率指數(shù);Tech代表技術(shù)進(jìn)步指數(shù)。Fare在規(guī)模報(bào)酬可變的情況下將技術(shù)效率指數(shù)繼續(xù)分解為純技術(shù)效率指數(shù)(Pech)和規(guī)模效率指數(shù)(Sech)。
通過Malmquist指數(shù)與DEA相結(jié)合,構(gòu)造安徽省2011—2020年水資源利用效率前沿面,將各地級市的水資源利用效率與前沿面作對比,來測算安徽省水資源利用效率,并分析其時空分異的特征與原因。Tfpch>1,說明全要素生產(chǎn)率上升;Tfpch<1,說明全要素生產(chǎn)率下降。Tech>1,說明期間發(fā)生了技術(shù)進(jìn)步加速;Tech<1,說明技術(shù)進(jìn)步減緩。
所選定的樣本時期為2011—2020年,研究對象為安徽省16個地級市,使用數(shù)據(jù)均來源于《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》,部分?jǐn)?shù)據(jù)有所缺失,參考了《安徽省水資源公報(bào)》和各地級市的統(tǒng)計(jì)年鑒。
通過借鑒相關(guān)文獻(xiàn)[18-21],考慮到數(shù)據(jù)的時效性與可獲得性,共選取了6個指標(biāo),包括5個投入指標(biāo)以及1個產(chǎn)出指標(biāo)。投入指標(biāo)方面,分為資源要素投入指標(biāo)、資本要素投入指標(biāo)以及勞動要素投入指標(biāo)。其中資源要素投入指標(biāo)選取了農(nóng)業(yè)用水總量、工業(yè)用水總量和生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水總量;資本要素投入指標(biāo)選取了固定資產(chǎn)投資總額;勞動要素投入指標(biāo)選取了水利行業(yè)從業(yè)人數(shù)。產(chǎn)出指標(biāo)方面選取了16個地級市全年生產(chǎn)總值作為產(chǎn)出,反映了水資源利用效率的提高所帶來的經(jīng)濟(jì)效益,投入產(chǎn)出指標(biāo)體系見表1。
表1 投入產(chǎn)出指標(biāo)體系
使用Deap2.1對安徽省2011—2020年的16個地級市的水資源利用效率進(jìn)行測算,具體測算結(jié)果見表2。
表2 2011—2020年安徽省16個地級市水資源利用效率
以16個地級市的效率均值代表安徽省整體的水資源利用效率。從省級層面上看,2011—2020年水資源利用效率呈現(xiàn)出波動下降的趨勢,由2011年的0.939下降至 2020年的0.869,平均值為0.891,這也表現(xiàn)出安徽省水資源利用不當(dāng)情況較為嚴(yán)重。不過2018—2020年水資源利用效率下降趨勢減緩,并開始回升,在2019年水資源利用效率達(dá)到最低值0.861,2020年回升至0.869,這說明安徽省近年來在水資源治理與利用方面所采取的政策措施取得了一定成效,安徽省水資源利用效率時間趨勢見圖1。
圖1 安徽省水資源利用效率時間趨勢
從市級層面看,各地級市水資源利用效率差距明顯。合肥、淮北、亳州、宿州和黃山2011—2020年利用效率常年為1,達(dá)到DEA有效,可見這5市在水資源利用方面達(dá)到了較高的水平,這與邱瑩瑩和盛佳[22]的研究結(jié)論基本一致??赡茉蚴呛戏首鳛槭鞘?,經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),也是全省的技術(shù)中心城市,在同等的投入量下會產(chǎn)出更多的經(jīng)濟(jì)效益;而淮北、亳州、宿州和黃山也在近十年大力實(shí)施城市環(huán)境綜合整治,加快生態(tài)文明建設(shè),出臺了一系列水資源治理法案,對城市的水資源利用效率起到了正向推動作用?;茨?、馬鞍山、宣城和池州常年處于低效率狀態(tài),且沒有任何一年實(shí)現(xiàn)DEA有效??赡艿脑蚴切呛统刂荽嬖谳^為明顯的水資源供需矛盾,存在生活用水直接排向河流的現(xiàn)象,導(dǎo)致河水污染加劇,且水利工程使用時間較長,部分設(shè)施存在一些問題。而淮南與馬鞍山屬于典型的資源型城市,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重、污染治理難度高、水資源管理模式落后成為城市發(fā)展過程中的遺留問題,這些問題不利于城市水資源利用效率的提高。雖然處于低效率狀態(tài),淮南與馬鞍山也在積極探索城市的綠色轉(zhuǎn)型路徑,將工作重心轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與生態(tài)修復(fù)上來,統(tǒng)籌高水平保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展。2016—2020年淮南水資源利用效率的平均值為0.886,相較于 2011—2015年的平均值0.811提升了0.075。馬鞍山水資源利用效率在2020年達(dá)到了最高值0.924,這反映出淮南與馬鞍山近年來實(shí)施的水資源政策取得一定成效。另外7個地級市處于一個中等或偏低的水資源利用水平,其中滁州和銅陵在近4年出現(xiàn)了下降的趨勢,蚌埠卻呈現(xiàn)出水資源利用效率上升的趨勢。本研究選擇2011、2014、2017和2020年這4個年份來展現(xiàn)安徽省水資源利用效率空間分布(見圖2)。
圖2 選定年份的16個地級市水資源利用效率的空間分布
為了研究安徽省各個地級市水資源利用效率的動態(tài)變化,進(jìn)一步對2011—2020年安徽省16個地級市的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到了分時序和分地區(qū)的Malmquist指數(shù)及分解,結(jié)果見表3和表4。
表3 2011—2020年安徽省水資源利用Malmquist指數(shù)及分解
表4 2011—2020年安徽省16個地級市水資源利用Malmquist指數(shù)及分解
從總體上看,全要素生產(chǎn)率指數(shù)的平均值是0.989,即2011—2020年安徽省水資源利用效率總體處于下降態(tài)勢,這一點(diǎn)前文也得到類似的結(jié)論。其中技術(shù)效率指數(shù)平均值為0.991、技術(shù)進(jìn)步指數(shù)平均值為0.999,二者均小于1,說明技術(shù)效率、技術(shù)進(jìn)步率阻礙了安徽省水資源利用效率的提高。
從時序上看,2011—2013年水資源利用的全要素生產(chǎn)率指數(shù)波動較大,2013—2020年水資源利用的全要素生產(chǎn)率指數(shù)波動較小,總體趨于平穩(wěn)。2011—2013年、2014—2016年全要素生產(chǎn)率指數(shù)均小于1,在2015—2016年下降至歷史最低值0.942。可能的原因是技術(shù)進(jìn)步率的下降導(dǎo)致技術(shù)進(jìn)步減緩。2013—2014年、2016—2020年的全要素生產(chǎn)率指數(shù)均大于1,在2018—2019年上升至峰值1.090,可能是技術(shù)發(fā)生了明顯的進(jìn)步而且規(guī)模效率在穩(wěn)定的提升,二者的綜合作用使得全要素生產(chǎn)率提高。為了更直觀地觀測動態(tài)變化,繪制了2011—2020年安徽省Malmquist指數(shù)及分解柱形圖,見圖3。
圖3 2011—2020年安徽省Malmquist指數(shù)及分解柱形圖
從地區(qū)上看,合肥、淮北、馬鞍山、蕪湖、銅陵、安慶和黃山全要素生產(chǎn)率指數(shù)大于1,這7個地級市技術(shù)進(jìn)步明顯,技術(shù)效率發(fā)揮也較為穩(wěn)定。其中合肥的全要素生產(chǎn)率指數(shù)最高,達(dá)到了1.076。剩余的9個地級市全要素生產(chǎn)率指數(shù)均小于1,其中絕大部分地級市的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)以及規(guī)模效率指數(shù)也都小于1,說明技術(shù)進(jìn)步減緩、水資源的投入和產(chǎn)出的規(guī)模配置不合理可能是導(dǎo)致這9個地級市全要素生產(chǎn)率下降的主要因素。
為了進(jìn)一步研究哪些因素會對安徽省水資源利用效率產(chǎn)生影響,以安徽省2011—2020年16個地級市的水資源利用效率為被解釋變量。在解釋變量選取方面,參考了王瑩[23]、高孟菲等[24]、沈曉梅和謝雨涵[25]對于水資源利用效率的研究,從5個維度選取解釋變量,分別為:(1)經(jīng)濟(jì)水平,以人均生產(chǎn)總值表示;(2)資源稟賦,以人均用水量表示;(3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),以第一產(chǎn)業(yè)的比重表示;(4)農(nóng)業(yè)灌溉,以農(nóng)業(yè)用水比重表示;(5)環(huán)境保護(hù),以廢水治理設(shè)施處理能力表示。其中,由于人均GDP的數(shù)值較大,本研究將通過取對數(shù)的方法來減小異方差所導(dǎo)致的影響[26],具體見表5。
表5 解釋變量及其符號單位
考慮到使用DEA測算的水資源利用效率為0~1之間的截尾數(shù)據(jù),若采用線性估計(jì)的方法回歸結(jié)果會出現(xiàn)偏誤,故采用如下的Tobit回歸模型:
其中,TEi,t為第t年第i個地級市的水資源利用效率;X1i,t代表第t年第i個地級市的人均GDP;X2i,t代表第t年第i個地級市的人均用水量;X3i,t代表第t年第i個地級市的第一產(chǎn)業(yè)比重;X4i,t代表第t年第i個地級市的農(nóng)業(yè)用水比重;X5i,t代表第t年第i個地級市的廢水治理設(shè)施處理能力;β0為截距項(xiàng);μi,t為隨機(jī)擾動項(xiàng)。借助Stata16來進(jìn)行Tobit回歸,由于固定效應(yīng)的面板Tobit所得到的估計(jì)量不是無偏有效的,所以首先進(jìn)行隨機(jī)效應(yīng)的面板Tobit回歸,同時LR檢驗(yàn)結(jié)果在1%的顯著性水平下拒絕了使用混合Tobit的原假設(shè),說明隨機(jī)效應(yīng)的面板Tobit與混合Tobit相比,應(yīng)采用前者,具體結(jié)果見表6。
表6 隨機(jī)效應(yīng)的面板Tobit回歸結(jié)果
從表6的結(jié)果看,人均GDP、第一產(chǎn)業(yè)比重和農(nóng)業(yè)用水比重的提高對水資源利用效率有著顯著的正向推動作用,而人均用水量增加則會阻礙水資源利用效率的提升。人均GDP對水資源利用效率有著顯著的正向影響,人均GDP代表了地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)水平會吸引先進(jìn)的技術(shù)以及優(yōu)秀的管理機(jī)制,形成區(qū)域聚集,這都會極大地促進(jìn)水資源利用效率的提升。人均用水量對水資源的利用效率有著抑制作用,說明人均水資源豐富的城市,人們可能較為缺乏節(jié)約意識,存在一定程度的浪費(fèi)現(xiàn)象,而水資源匱乏的地區(qū),人們的節(jié)約意識普遍較強(qiáng),政府也會出臺一系列的政策來促進(jìn)水資源得到有效的利用。第一產(chǎn)業(yè)比重和農(nóng)業(yè)用水比重的提升會推動水資源利用效率的提高,可能的原因是農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)灌溉技術(shù)較為成熟,多采用大規(guī)模的渠道防滲、噴灌等,這些技術(shù)的運(yùn)用對水資源利用效率有正向的影響,但農(nóng)業(yè)落后地區(qū)并沒有形成大規(guī)模的渠道防滲或噴灌,而是以人工灌溉為主,這種落后的灌溉方式會導(dǎo)致?lián)p水量過大,可能不利于水資源利用效率的提高。廢水治理設(shè)施處理能力的回歸系數(shù)不顯著,這里不做討論。同時報(bào)告了混合Tobit的回歸結(jié)果,見表7。
表7 混合Tobit回歸結(jié)果
由表7可知,除了回歸系數(shù)的大小與個別變量的符號有所區(qū)別以外,混合Tobit模型的回歸結(jié)果與隨機(jī)效應(yīng)的面板Tobit結(jié)果基本一致,人均GDP、人均用水量、第一產(chǎn)業(yè)比重和農(nóng)業(yè)用水比重均對水資源利用效率有顯著影響,這說明隨機(jī)效應(yīng)的面板Tobit得到的結(jié)果是可靠的。
研究首先基于投入導(dǎo)向型的BCC模型對安徽省2011—2020年各地級市的水資源利用效率進(jìn)行靜態(tài)分析,其次利用Malmquist指數(shù)對各地級市的水資源利用效率進(jìn)行動態(tài)分析,最后使用Tobit模型進(jìn)一步探討哪些因素會對安徽省水資源利用效率產(chǎn)生影響。得到結(jié)論如下。
第一,從靜態(tài)DEA分析的結(jié)果看,2011—2020年安徽省整體水資源利用效率呈波動下降趨勢,由2011年的0.939下降至2020年的0.869,這種下降趨勢雖然不能判斷為是調(diào)整所致還是處于發(fā)展模式的轉(zhuǎn)折期,但必然是由某種結(jié)構(gòu)失效引起的,具體來說可能是水資源的投入與產(chǎn)出結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步的優(yōu)化。從市級層面看,各地級市水資源利用效率差距明顯,合肥、淮北、亳州、宿州和黃山利用效率相對較高,而淮南、馬鞍山、宣城和池州水資源利用效率較低。
第二,從動態(tài)DEA分析的結(jié)果看,2011—2020年安徽省整體的全要素生產(chǎn)率指數(shù)為0.989,研究表明技術(shù)效率、技術(shù)進(jìn)步率是制約水資源利用效率提高的主要因素。從市級層面看,各地級市的全要素生產(chǎn)率差距較大,合肥、淮北、馬鞍山、蕪湖、銅陵、安慶和黃山全要素生產(chǎn)率指數(shù)大于1,這7個地級市技術(shù)進(jìn)步明顯。測算結(jié)果指出各地級市的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)和規(guī)模效率指數(shù)不盡相同,說明科技創(chuàng)新能力、水資源的規(guī)模配置都會對水資源利用全要素生產(chǎn)率產(chǎn)生重要影響,各地級市在城市發(fā)展過程中,除了注意水資源的保護(hù),還應(yīng)當(dāng)提升科技創(chuàng)新水平,優(yōu)化水資源的配置模式。
第三,從Tobit回歸的結(jié)果看,人均GDP、第一產(chǎn)業(yè)比重和農(nóng)業(yè)用水比重的提高對水資源利用效率具有正向推動作用,而人均用水量的增加對水資源利用效率的提升具有抑制作用。此外,如何提高農(nóng)業(yè)落后地區(qū)的灌溉技術(shù)也是值得注意的問題。
針對安徽省目前水資源利用的現(xiàn)狀,為了改善現(xiàn)有的問題并提高水資源利用效率,本研究提出如下建議。
第一,優(yōu)化投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu),調(diào)整資源配置規(guī)模。各地級市應(yīng)當(dāng)結(jié)合本地實(shí)際情況對水資源的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,探索合理的資源配置模式。地級市之間也應(yīng)當(dāng)構(gòu)建良好的合作關(guān)系,可以定期開展座談會、互派專家組進(jìn)行考察學(xué)習(xí)等,分享各市在結(jié)構(gòu)優(yōu)化與資源配置方面的經(jīng)驗(yàn),以實(shí)現(xiàn)信息的互通共享。
第二,加強(qiáng)科技創(chuàng)新,提高節(jié)水意識。提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有助于吸收先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與管理機(jī)制,而科技創(chuàng)新有助于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局,提高工業(yè)企業(yè)的水資源利用率,減少污水排放,淘汰一些高污染的落后企業(yè),從而提高城市整體的水資源利用效率。加強(qiáng)節(jié)水知識的宣傳普及度,增強(qiáng)公民的自我參與度與水資源保護(hù)意識,加強(qiáng)節(jié)水相關(guān)的宣傳教育工作,營造良好的輿論氛圍,政府出臺相關(guān)政策,可以通過合理的水價機(jī)制等來調(diào)動公民參與的積極性。
第三,科學(xué)發(fā)展農(nóng)業(yè),引進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)。加大對農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施以及大規(guī)模作業(yè)設(shè)備的投入,大力發(fā)展滴灌、噴灌等節(jié)水率較高的灌溉方式,形成大規(guī)模灌溉集群。政府可以定期派遣技術(shù)人員到基層開展技術(shù)指導(dǎo),推廣新興技術(shù),根據(jù)實(shí)際情況合理修建水壩、溝渠等水利設(shè)施,提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率。