基于DEA的貴州省水資源利用效率評價

陳勇杰　張朝瓊

（貴州師范大學地理與環境科學學院貴州貴陽550001）

基于DEA的貴州省水資源利用效率評價

陳勇杰張朝瓊*

（貴州師范大學地理與環境科學學院貴州貴陽550001）

良好的水資源利用效率有利于緩解貴州省“工程性”缺水突出的問題。采用數據包絡分析法，選取萬元GDP取水量、萬元工業增加值取水量、人均日生活用水量、人均日綜合用水量和單位水固定資產投資作為投入指標，GDP作為產出指標，對貴州省9個州市2010年和2013年的水資源利用效率進行對比評價。結果顯示，貴州省整體水資源利用效率屬中等水平，貴陽市、遵義市和畢節市的水資源利用效率相對較高；加大技術投入，調整產業結構，提升節水意識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

水資源是國家或區域綜合實力的重要組成部分。經濟持續高速增長和人口基數大的現狀決定了我國水資源供需發展態勢將會在長時期里處于緊缺狀態。國外學者從農業水資源、工業水資源和城市水資源三個方面分別對其利用效率進行了研究，并指出了提高用水效率的相應關鍵［1］。國內對于水資源利用效率的研究大多致力于農業用水效率問題［2］，研究層面以城市、省級或者全國為主，研究方法以數據包絡分析（Data Envelopment Analysis，DEA）居多［3-6］。本文采用DEA模型對貴州省9個州市2010年和2013年水資源利用效率進行對比評價，為貴州省更加科學高效的利用水資源提供建議。

1　研究區域概況

貴州省地處中國西南喀斯特腹地，位于東經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10.89×104km2，占土地總面積的61.9%，居全國首位。根據2013年《貴州省水資源公報》顯示，貴州省2013年水資源總量為759.44×108m3，平均每平方公里產水量43.11×104m3，人均水資源量2168m3。貴州省水資源總量雖然相對豐富，但受喀斯特地貌發育的影響，開發利用難度大，“工程性”缺水突出，在一定程度上限制了該地區的經濟發展。

2　研究方法和指標數據

2.1數據包絡分析（DEA）

DEA是一種線形規劃模型，表示為產出對投入的比率，由美國運籌學家CharnesA、CooperW和RhodesE于1978年率先提出［8］。它可以用線性規劃方法來判斷決策單元（DMU）間的相對有效性，常用于處理具有相同性質的部門進行多投入產出的效率比較問題。

假設某個系統中有L個決策單元DMU，其中每個DMU有m個投入指標（xm1，xm2，…，xmj）和s個產出指標（ym1，ym2，…ymj），其DEA模型為：

式中，θ為效率評價指數；∈為非阿基米德無窮小量；S-（S-≥O）為松弛變量；S+（S+≥0）為剩余變量；λj（λj≥0）為各部門投入和產出的權向量。

2.2指標數據

基于數據的可獲得性，本文所研究的區域是貴州省9個州市。選取各州（市）萬元GDP取水量（m3）、萬元工業增加值取水量（m3）、人均日生活用水量（升）、人均日綜合用水量（升）和單位水固定資產投資（元/m3）作為投入指標，地區生產總值作為產出指標，對貴州省水資源利用效率進行評價。數據主要來源于2011-2014年《貴州省統計年鑒》。

3　評價結果與分析

3.1水資源利用效率DEA評價結果

運用DEAP2.1軟件，選取貴州省2010和2013年的數據，對各市（州）水資源利用效率進行評價，得到DEA評價結果（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、遵義和畢節3個市的水資源利用效率達到了DEA有效。其它6個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。

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

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

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元工業增加值取水量、人均日綜合用水量和單位水固定資產投資；六盤水市、安順市、銅仁市、黔西南州、黔南州和黔東南州通過減少投入要素，可以達到同等的產出。

表2　貴州省各州市投入產出松弛變量

3.2評價結果分析

第1組：水資源利用效率為1，達到DEA有效，包含貴陽市、遵義市和畢節市。這些地區均處于喀斯特地貌大面積出露區，“工程性”缺水嚴重，水資源短缺問題突出，居民節水意識強，經濟生產方式正以投人為主的規模型向高效集約型轉變。其規模收益不變，說明在生產規模不變的情況下，加大技術投入是提高水資源利用率的主要手段。因此第1組州市的工作重點可以放在大力發展先進的節水技術和喀斯特地貌生態治理技術上。

第2組：水資源利用效率為0.7～1，僅包含相對較高的六盤水市。該地區用水效率良好，相較于貴陽市、遵義市和畢節市而言，其所受到喀斯特地貌的影響較小，水資源消耗過多是影響該地區利用效率的主要原因。因此，六盤水市可通過提升居民節水意識，優化產業結構等手段，實現水資源的高效、合理利用。

第3組：水資源利用效率為0～0.7，急需優化調整的地區，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，相對而言自身水資源較為豐富，節水意識的缺乏，是地區水資源利用效率偏低的主要原因。大力提高全民節水意識，建立科學的水資源管理體系，擴大產業規模，引進高效節水技術是提升這類地區水資源利用效率的有效方法。

4　結語

貴州省受喀斯特發育的影響，“工程性”缺水嚴重，提升水資源利用效率，有利于該地區的生態穩定與經濟發展。研究發現，由于技術方面的改善和進步，近年來貴州省的水資源利用效率發展良好，這說明要想長久保持穩定的增長，科學技術的投入是必要的。但貴州省總體水資源利用效率不高，達到DEA有效的州市僅占33%。另外，達到DEA有效的州市都屬于受喀斯特地貌影響嚴重的區域，說明一個地區的生態環境與該地區的水資源利用效率可能存聯系。由于數據的獲取難度大，本文以2010年和2013年兩個時間節點的數據，對貴州省的水資源利用效率進行評價分析，樣本容量小，無法全面反映其長期的演變過程，得出的結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.農業資源綜合利用效率的評價方法及案例分析［J］.中國農業大學學報，1994，4（2）：19-22.

［3］趙晨，王遠，谷學明，等.基于數據包絡分析的江蘇省水資源利用效率［J］.生態學報，2013，3（5）：1636-1637.

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

［5］姜博騫，劉欣.基于DEA—Malmquist的環渤海經濟區水資源利用效率評價［J］.資源與環境，2015，31（1）：49-51.

［6］郭騰云，徐勇，王志強.基于DEA的中國特大城市資源效率及其變化［J］.地理學報，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，湖南邵陽人，在讀研究生。研究方向：環境保護與生態治理。