基于DEA 方法的中國缺水省區水資源利用效率評價

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%，農業生產消耗的淡水量是人類消耗淡水總量的60- 80%。合理使用和保護是水資源保護的重要內容之一。另外，由于工業對水資源的嚴重污染，我國部分地區大量水資源已經無法飲用，甚至無法用于生活及農業灌溉，基本功能喪失殆盡。水污染作為人為問題，雖然不會在短期內對人們的生活和環境造成巨大破壞，但是經過污染的水資源會以各種形式對人體和環境產生不好的影響，長期來看，危害是大范圍且持久的，恢復工作是非常困難的。

由于國家對水資源的重視，各省每年關于水資源的統計數據都比較豐富，便于我們做統計分析和實證研究。為改善水資源短缺和污染嚴重的情況，促進粗放型經濟增長方式向集約型經濟增長方式的轉變，許多學者在文獻中評價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展經濟、改善生態環境以及緩解水資源短缺都有著重要意義。目前，關于水資源利用效率的評價，國內外學者開展多項理論研究與實踐探索，分別從不同行業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 個省份的水資源利用效率。孫愛軍等（2010）運用SFA 模型對我國工業和農業的用水效率分別做了評斷，實證結果表明，工業用水效率整體呈緩慢上升態勢，而農業用水平均效率僅為0.49，存在較高的上升空間。朱兆珍等（2015）運用因子分析法篩選出合適的指標并根據指標構建了用水效率評判體系。馬海良等（2012）結合DEA 與Tobit 方法對我國水資源利用效率進行評價的同時，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）通過研究我國經濟結構、對進出口的消費變化和人均水資源擁有量等指標，發現進口消費與用水效率有正相關關系。

二、實證分析

（一）指標選取

通過人均水資源量與缺水指標的對比，我們將寧夏、甘肅、內蒙古、青海、山西、山東、河北、新疆這八個缺水程度較為嚴重的省區作為本文的研究對象。并且根據多位學者的調查研究，選取農業萬元GDP 用水量（農業用水量與農業萬元產值的比值）、工業萬元GDP 用水量（工業用水量與工業萬元產值的比值）、人均用水量、地表水供應總量、地下水供應總量、COD 排放總量（化學需氧量）六個因素作為評價水資源利用效率的指標。

由表1 可知，新疆的農業萬元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業灌溉，導致其農業萬元GDP 用水量比其他7 個省區都要高，甘肅的工業萬元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。青海的高海拔與強紫外線導致地表水蒸發迅速，無法流入地下，因此其地下水資源最為匱乏。山東和河北經濟較為發達，河北的重工業尤其發達，其化學需氧量排放也是極高的。

表1 2017 年八個省區水資源利用效率指標

（二）DEA 模型建立

本文采用DEA 的方法對水資源利用效率進行評價。數據包絡分析法（DEA）是一種多投入和多產出下測度綜合效率最常用的方法，對投入產出函數形態、決策單元沒有特殊要求，且不需要事先知道投入和產出之間的函數關系。

在2008- 2017 年間，在這8 個缺水省區中只有河北省基本保持不變，其中只有山東省在綜合效率、技術效率和規模效率方面在十年間都達到了DEA 有效。河北省除了2017 年綜合效率與規模效率下降到0.955，其余年份均達到了綜合效率、技術效率和規模效率三個方面的DEA 有效。山西、甘肅、寧夏、青海、內蒙古、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 年達到最低。

表2 2010 年和2017 年部分缺水省區水資源利用效率對比

由于采用了2008- 2017 年十年間8 個省區的水資源數據，DEA 結果顯示較為復雜，通過觀察可以看出大部分省區的綜合效率在2010 年前后發生變化，2010 年前下降，2010 年后逐步上升。故選取2010 年與2017 年數據作為分析的依據，以便盡可能大地發揮數據價值，見表2。

（1）綜合效率方面，crste 指的是不考慮規模收益時的技術效率，代表的是規模收益乘技術效率的加權效果，體現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到了DEA 有效，新疆2010 年的水資源利用效率最低，達0.291；2013 年僅有山東省達到了DEA 有效，新疆仍然是水資源利用效率最低，達0.393；內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）技術效率方面，vrste 考慮規模收益時的技術效率，具體指的是技術提升或者管理效率提高時帶來的水資源利用技術效率提高。2010 年河北、山西、寧夏、山東和青海五個省區達到了技術效率的DEA 有效，而2017 年僅有甘肅和新疆的技術效率沒達到DEA 有效，同時與2010 年相比有所下降。

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

（4）規模收益方面，irs，- ，drs，分別表示規模收益遞增、不變、遞減。2010 年除河北、山東的規模效率不變，其余6 個省區均為規模效益遞增，2017 年河北省也轉變為規模效益遞增。

通過DEA 可以計算得到投入和產出的冗余值，即在產出量不變的前提下，可以減少的投入數量以及在投入不變的前提下，可以增加的產出數量。由于在投入有松弛變量的可能，從而會導致產出的松弛變量為零，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，使地表水供應的投入可以減少42.251 億立方米，地下水的供應量投入可以減少6.026 億立方米，這樣在減少部分投入的情況下，實現既定的產量，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，增加廢水利用環節，從而可減少人均用水量投入1144.377 立方米，地表水供應的投入可以減少253.904 億立方米，地下水的供應量投入可以減少40.771 億立方米，同時保證產出不變以及提高水資源利用效率。

三、建議

隨著現代科技發展，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鍵所在。

第一，各省區間可以加強交流與合作，將水資源利用與治理方面的寶貴經驗共同分享，不同省區應該有其自身的側重點，例如西部應該提高其生產效率，進行科技化生產；減少水資源的浪費情況，而中部地區應該提高其利用效率以避免水資源的閑置。第二，各省政府應加強水污染的宏觀監管，嚴厲打擊污染水資源的行為，不再以水污染為代價來發展經濟。并且做好事前的審批工作，提前發現問題。第三，要提高科技在提高水資源利用效率方面的作用，提高生產管理水平和科技發展水平。隨著科技的發展，我們應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，學習國外的先進技術，加大科技方面的投入。第四，宣傳環保意識，利用經濟發展帶動水資源利用效率的提高。提高人們的節水意識以及企業的水資源保護意識，將水資源的保護滲透在日常生活與經濟發展中。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，緩解當下中國的水資源危機，實現社會的可持續發展。