“雙循環”視角下水資源利用效率與經濟發展的協調關系研究

孟慶軍，顧 悅，潘海英

(1.河海大學商學院，江蘇 南京 211100； 2.江蘇省“世界水谷”與水生態文明協同創新中心，江蘇 南京 211100)

2008年的國際金融危機，暴露了我國自改革開放以來以國際循環為主導的經濟增長模式的弊端，即內需不足、國內市場建設不充分。“十一五”規劃綱要據此明確了“立足擴大國內需求推動發展”，我國經濟循環的側重點正式開始由外向內轉變。為了進一步強大國內市場，黨的十九屆五中全會提出要“加快形成以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局”。經濟“雙循環”承前啟后，成為下一階段我國經濟發展的方向。

水資源作為人類生存不可或缺的自然資源，對經濟發展有著重要的基礎支撐作用和戰略意義[1]。然而，我國長期處于供水端資源缺乏和用水端處理回用能力不足的困境。2021年1月國家發改委等十部委聯合發文，要求在秉持節水優先理念的基礎上，全面系統推進污水資源化利用，實現高質量發展。因此，系統研究我國水資源利用效率與現階段經濟發展形勢的相互作用關系，是關乎我國未來和諧發展的重要議題。

目前已有很多學者就水資源和經濟發展之間的關系開展了研究并取得顯著成果。周露明等[2]分析了山東省“水資源-能源-經濟”3個系統，發現其耦合協調關系仍存在較大發展空間。焦士興等[3]以經濟新常態為背景，分析了河南省水資源和產業結構的協調關系變化趨勢。劉建華等[4]用Copulas函數和灰色關聯度分析法分析得出黃河下游城市水資源利用和經濟發展具有較強相關關系。Meng等[5]運用投影尋蹤模型制定了水效率評價體系，以促進社會經濟和環境系統之間的協調發展。還有學者從水資源環境[6-8]和水環境質量[9-10]等角度展開研究。大多數研究集中于用水效率及其對當地社會經濟發展各方面的影響，卻少有研究從前、中、后端對水資源利用效率進行具體評價，并且對經濟“雙循環”發展的研究主要就理論分析和實現路徑展開[11-13]，以此視角研究既往的經濟發展態勢和影響則較少。

為此，本文從經濟“雙循環”的視角出發，以我國29個省(區、市)為研究對象，結合污水資源化利用，多維度選取了評價水資源利用效率和經濟發展水平的指標，探討水資源利用效率和經濟發展的耦合協調關系，分析其時空變化趨勢和主要存在的問題，為未來我國水資源利用效率提升與“雙循環”新發展格局的形成及其相互促進提供參考。

1 研究方法與數據來源

1.1 指標體系的構建

研究水資源利用效率與經濟發展的協調關系，需要構建相應的評價指標體系，這是定量分析兩者耦合協調度的基礎。本文依照指標選取原則，構建了水資源利用效率和經濟發展兩個子系統的指標體系。

1.1.1水資源利用效率指標體系

近年來，學界對水資源利用效率的測度進行了大量研究。有學者以萬元GDP用水量為單一指標衡量河南省用水效率[14]；有學者使用DEA方法進行測算[15-16]，并進一步改進加入了污水排放作為非期望產出[17-18]；有學者從綜合、農業、工業、生活、生態5個維度分析了黃河流域用水效率[19]。這些研究大多只考慮了用水角度，卻很少涉及污水的處理及再生利用指標，而污水資源化利用是緩解我國水資源供需矛盾的關鍵手段，且存在很大發展空間。

本文在測算水資源利用效率時，從前端用水減量化、中端處理無害化和后端利用資源化3個維度對其進行綜合衡量(見表1)，將污水的處理回用納入考量。對于前端減量化，結合我國水資源總量和強度雙控目標，分別從總量、工業、農業和人均4個維選取指標。中端處理無害化，則選取了建成區排水管道密度反映污水收集能力，選取污水處理廠集中處理率和污水日處理能力考察污水處理能力。后端利用資源化則在現有再生水利用統計指標的基礎上加入了再生水利用率，這一指標也是2025年我國污水資源化利用效率考核的重要標準。

表1 水資源利用效率指標體系

1.1.2經濟發展指標體系

基于“雙循環”視角，本文從國內和國際兩個維度出發，以生產、分配、流通、消費4個環節考察國民經濟循環的全過程，并從進出口和雙向投資兩方面考察融入國際循環的經濟開放程度。

回顧我國經濟內循環的發展，近年來隨著勞動力人口的下降和人口紅利的衰減，我國迫切需要打通經濟運行的生產、分配、流通、消費四大環節，充分釋放內需，發掘增長新動能。一方面，供給端要依靠生產激發循環動力。2019年統計數據顯示，我國的R&D經費投入強度僅為2.23%，與歐美發達國家仍有差距，需要通過科技創新減少進口依賴，促進產業向技術密集型轉移，構建以技術服務為主導的高質量供給體系。在生產環節除了常用的人均GDP指標外，本文用R&D投入強度和高新技術企業工業總產值占GDP的比重，來代表科技對生產的驅動力，并采用覃成林等[20]的方法以第三產業與第二產業增加值的比值衡量產業結構升級情況。另一方面，要持續疏通經濟循環的關鍵環節。在分配領域，強調收入分配和再分配的公平性，縮小貧富差距，完善社會保障功能，提高整體受教育水平，激活消費潛力。本文從收入、社會保障、教育和醫療4個維度選取指標測算資源分配和共享的公平性。在流通流域，既要促進基本要素流通，也要利用大數據時代的“互聯網+”模式發展新興物流業，拓寬消費應用場景。選用金融業增加值占比衡量資本要素流通，用城鎮登記失業率衡量勞動力要素流通，用貨物周轉量衡量商品流通，并從快遞和移動電話普及率考察了現代物流和信息流通。在消費領域，數據顯示我國2019年的私人消費僅占GDP的38.8%，而美國、歐盟等已處于50%以上，消費市場存在較大擴容空間且要向服務化、高級化演進。消費指標除了選取人均社會消費品零售額、居民消費價格指數和人均固定資產投資衡量居民消費水平外，還依據邵明波等[21]的研究，用地方財政一般預算支出占GDP的比重代表公共消費，充分調用公共消費對居民消費增長的引導和推動機制。

表2 經濟發展水平指標體系

同時，發展內循環不是搞封閉經濟，而是以開放促發展，深入推進高水平多領域的開放。因此，本文從進出口和雙向投資兩個角度分別衡量我國對國際市場的參與融入程度和我國市場對外資的吸引力。結合以往文獻[22-24]，主要選取進出口、對外直接投資和外商投資相關指標衡量。

1.2 熵值法確定權重

采用客觀賦權法中的熵值法來測算指標權重，以避免主觀賦權的人為因素造成偏差[25]。對于有m個評價對象和n個指標的矩陣X=(xij)m×n，指標離散程度越高，對應的信息熵就越大，測算出的權重也越大。反之則權重越小。熵值法確定權重步驟如下：

步驟1為了消除量綱和單位不同可能造成的結果偏差，需要對所有指標進行標準化處理。對于正向指標和負向指標，標準化公式分別為

(1)

(2)

式中：X′ij為標準化后的指標值；xij為指標初始值；xmax和xmin分別對應第j個指標的最大值和最小值。

步驟2計算指標j的比重Fij：

(3)

步驟3計算指標j的信息熵ej：

(4)

步驟4計算指標j的信息熵冗余度dj：

dj=1-ej

(5)

步驟5計算指標j的權重wj：

(6)

(7)

綜合評價值越高，說明水資源利用效率和經濟發展水平越高。

1.3 耦合度和耦合協調度模型

水資源作為社會生產必不可少的物質資源，既是經濟發展的基礎，又對其有不可避免的牽制作用。而經濟發展所帶來的科技和認知進步又能提高水資源利用效率，使牽制作用弱化。這意味著水資源利用效率和經濟發展可能會隨著時間向協同共進演化。研究這兩者間的協調關系，有利于優化水資源配置，使水資源消耗獲得充分的經濟產出，既緩解供需矛盾，又對可持續發展有重要意義。本文采用耦合協調度模型研究水資源利用效率與經濟發展間的協調關系。

耦合度能夠反應水資源利用效率系統與經濟發展系統相互作用的強度。本文構建了如下耦合度模型：

(8)

式中:C為耦合度;SW、SE分別為水資源利用效率和經濟發展系統的綜合評價值。C∈[0,1]，C值越大，系統間耦合關系越強，相互作用越強。

耦合協調度進一步反映了水資源利用效率與經濟發展系統間互相作用的協調水平，其計算公式為

(9)

式中：D為水資源利用效率和經濟發展系統的耦合協調度，D∈[0,1]，D值越大意味著兩子系統間協調發展度越高；T為綜合協調指數；α、β為待定系數，代表各子系統的權重，本文都取0.5，認為兩個子系統同等重要。

市政工程項目一般都是具有特殊的工程特點，項目的預算資金通常都是提前墊付，然后使得工程的運作非常順利，那么就需要對工程造價全過程進行合理地管理，使得流動資金可以被科學合理地運用，那么這就需要對工程的款項及時結算，這有利于工程項目的資金回籠和流動，加速資金周轉，降低企業的運營成本。

參考已有研究成果[26-27]將耦合度和耦合協調度劃分為5個區間，劃分標準如表3所示。若SW>SE,則表現為經濟發展水平滯后于水資源利用效率；反之則水資源利用效率滯后。

表3 耦合度及耦合協調度的判定及分類標準

1.4 數據來源

選取了2010—2019年我國29個省(區、市)的相關數據，由于港、澳、臺和西藏地區的數據可獲取性較差，以及上海市在水再生指標上數據存在較多缺失，本文未將其納入研究對象。數據主要來源于國家統計局數據庫、《中國統計年鑒》《中國火炬統計年鑒》和《中國城鄉建設統計年鑒》。

2 研究結果與分析

2.1 水資源利用效率與經濟發展水平綜合評價

運用熵值法對29個省(區、市)兩大系統標準化后的數據進行綜合評價分析，得出2010—2019年水資源利用效率和經濟發展水平的綜合評價值，其整體變化趨勢如圖1所示。

圖1 2010—2019年我國水資源利用效率與經濟發展水平綜合評價

2010—2019年，我國的水資源利用效率綜合評價值總體有所提升，由2010年的0.15升至2019年的0.24，可見近年對減少用水量、優化污水處理系統和加強水資源循環使用已經逐步重視。但這種提升是緩慢而有限的，在2011—2016年幾乎停滯，說明我國在水資源的分配和利用上依然存在不合理的現象。除卻近10年在前端用水減量上做出的持續努力，我國對污水的無害化處理和資源化利用，與發達國家都存在較大差距。污水資源化利用尚處于起步階段，再生水利用效率低下，需要進一步提高污水無害化處理能力，使得更多的污水進入到再生利用的循環中去。同時繼續降低萬元GDP用水和萬元工業增加值用水，從前中后端全面高效節水，才能帶來水資源利用效率的進一步改善。

“雙循環”視角下，我國2010—2019年的經濟發展綜合評價值則呈現平穩上升趨勢，從2010年的0.15增至0.28,增幅相對明顯，但起點偏低。自2001年我國加入WTO，國內市場迎來了外國資本的涌流，也將國內優勢融入國際市場，迅速在國際經濟貿易中取得重要地位。2010年后，我國經濟開始轉型升級，加上逆全球化的出現，都要求經濟向內擴張。金融去杠桿、供給側改革等一系列舉措都旨在拉動內需，完善國內經濟循環。目前這些改革還不夠充分全面，接下來要進一步深化土地、勞動力、資本、技術、數據等要素市場化改革，實現依靠高新技術的現代生產，升級消費，公平分配，修補產業鏈短板，在生產、分配、流通、消費4個環節充分刺激內需增長，提升國內經濟循環質量。

分省(區、市)的水資源利用效率與經濟發展水平的綜合評價情況如圖2所示。2010—2019年，北京的水資源利用效率尤為突出，達到0.5以上。資源型缺水的環境特征和經濟發展的沖力，使得北京在水資源的利用處理上更為重視，2010—2019年北京的再生水利用率都在55%以上。江蘇和山東的水資源利用效率排名也較為靠前，與沿海地區的經濟科技發展有關，也可以看出各省(區、市)對水資源有效利用的重視程度較為懸殊。10年中，正在向依靠內需轉變的經濟發展同樣以北京居前，已達到0.47，北京的國內經濟循環建設已經逐步打開局面。其余各省(區、市)的經濟離形成良好的國內國際雙循環發展格局仍有較大差距，廣東、天津、浙江和江蘇略顯優勢，要深入發掘內需潛力，加快推進市場改革，讓內循環成為帶動我國經濟增長的強大動力。就兩者的滯后情況來看，山東、河北、北京和山西的經濟發展水平明顯滯后于水資源利用效率，浙江、海南、天津等其余絕大部分省(區、市)則相反。反映現階段我國在水資源的前中后端的治理上還存在諸多不足，缺水地區要盡快提升污水資源化利用水平，國內經濟循環體系有待完善，并且要兼顧各地區的發展平衡。

圖2 2010—2019年各省(區、市)水資源利用效率與經濟發展水平綜合評價

2.2 系統耦合度及耦合協調度分析

依據我國2010—2019年水資源利用效率與經濟發展的綜合評價值，運用耦合協調度模型，2010—2019年這兩者的整體耦合度和耦合協調度如圖3所示。

圖3 2010—2019年我國整體耦合協調情況

由圖3知，2010—2019年我國水資源利用效率與基于“雙循環”視角的經濟發展的耦合度均值有小的波動性，但一直保持在0.9以上，說明兩者存在很強的關聯性，基本處于穩定的高水平耦合階段。耦合協調度均值也由2010年的0.33向2019年的0.56平穩上升，總體已從低級耦合協調過渡到初級階段，從全局來看上升趨勢良好。這說明我國水資源處理能力有所提升、經濟逐步轉型，但整體仍處在水資源與經濟同向促進與協調發展的初級階段，其協同關系仍存在很大改善空間。

2.3 系統耦合協調度時空差異分析

2.3.1耦合協調度的時間演化

為研究我國水資源利用效率和經濟發展在時間尺度上的變化情況，選取2010年、2014年和2019年，利用Excel繪制了29個省(區、市)代表年份耦合協調度的時間趨勢圖(圖4)。圖4顯示，2010—2014年，除山西省耦合協調度有明顯下降外，其余省(區、市)的耦合協調度均有所提升。北京已率先進入優質耦合協調，江蘇也已從初級轉為中級。云南、貴州和黑龍江的耦合協調度在2010年的基礎上有100%以上的增幅，青海、甘肅、廣西、湖南和河南五省的增幅也超過50%，躍升明顯。說明2010—2014年，水資源利用在我國各省(區、市)已經逐步引起重視，同時經濟已開始向以國內大循環為主體轉變，使水資源利用效率與經濟發展的協同性有所增加。

圖4 2010—2019年我國29個省(區、市)耦合協調度的時間演化

2019年的耦合協調度在2014年的基礎上更進一步，與2010年相比有了大幅的提升。廣東的耦合協調度相較2014年有了超過50%的增長，黑龍江、福建、湖南等增長也超過了40%。廣東在北京之后首次達到優質耦合協調，江蘇、浙江、山東和天津達到高級耦合協調，但尚有貴州、江西等13個省(區、市)的耦合協調度在0.5以下。2014—2019年，水資源利用效率與在進一步優化循環結構的經濟發展產生的良性協同已經在部分省(區、市)得到體現，但在全域范圍內仍需大力優化。

可見，2010—2019年，我國各省(區、市)認識到優化經濟循環結構，要依靠高效優質的水資源利用，經濟發展進步也能促進水資源利用效率提高。在2010年面臨水資源利用效率與經濟發展基本失調的情況下，各省(區、市)轉變發展思路，積極進行污水治理和資源化利用，挖掘內需增長點，深化開放格局，經過10年的努力，終于在部分地區形成了二者相互依存、協同持續發展的良好局面。

2.3.2耦合協調度的空間演變

依然選取2010、2014和2019年為代表年份，按照我國的經濟區域劃分，從地理空間上給出29個省(區、市)水資源利用效率和經濟發展的耦合協調度如表4所示。

表4 2010—2019年我國29個省(區、市)耦合協調度的空間演變

整體來看，我國水資源利用效率與經濟發展在“雙循環”視角下的耦合協調情況，呈現地理空間分布不平衡，表現為位于東部地區的大部分省(區、市)率先進入協調狀態，而其他省(區、市)協調發展等級普遍偏低。這種不平衡的空間分布在觀察年份，呈現以北京為起點向東部沿海地區輻射的主要特點。2010年，北京(0.739)已經處于高級耦合協調，天津(0.510)和江蘇(0.519)剛好達到初級耦合協調，其他省(區、市)尚在低級耦合協調階段。2014年，北京(0.833)率先進入優質耦合協調，江蘇(0.650)緊隨其后邁入中級階段，山東(0.565)、廣東(0.560)、天津(0.548)等五省(區、市)也處于初級階段。2019年，16個省(區、市)的水資源與經濟的關系達到初級耦合協調以上,其中有8個省(市)位于東部地區。北京(0.995)在保持優質耦合協調的基礎上水資源與經濟的協同性有了更好地提升，廣東(0.849)成了第二個達到優質耦合協調的省份，江蘇(0.752)、山東(0.713)等也升至高級耦合協調，東部地區協調發展程度的優勢逐漸顯露。

由上述研究數據進一步分析，在我國資源型缺水嚴重的京津冀地區，水資源的處理利用受到廣泛重視。江蘇、山東、浙江和廣東也存在不同程度的缺水，這種現狀倒逼水資源利用效率的提升。而且東部地區人口密集、產業集聚，經濟轉型有著更廣闊的消費群體和技術支持。我國發展戰略制定要重視這種空間地理差異，合理調節東部地區的用水結構，安排調配區域間水資源來緩解短缺，并且借助東部地區率先的經濟循環結構調整帶動東北及中西部地區的經濟轉型，使得水資源利用效率與經濟發展相互依存，相互促進。

3 結論及建議

3.1 結論

a.兩系統綜合評價值呈上升趨勢但有很大提升空間。2010—2019年，我國水資源利用效率和經濟發展整體綜合評價值逐步上升，但均低于0.3，且考慮污水資源化的水資源利用效率提升幅度較小。經濟循環尚在由外向內轉型中，水資源的消耗并沒有獲得充分有效的經濟產出。

b.兩系統整體高度關聯但協調關系處于較低水平。2010—2019年，各省(區、市)耦合度保持在0.9以上的高水平，耦合協調度隨時間呈上升趨勢，部分省(區、市)10年間協調等級跨升至高級耦合協調。但我國整體平均水平仍在0.5左右的初級耦合協調階段，距離達到優質耦合協調仍有較大差距。

c.兩系統耦合協調度存在明顯的空間分異。2010年，北京的耦合協調等級明顯優于其他，絕大多數省(區、市)尚處于水資源利用效率與經濟發展失調的狀況。這種情形在10年間由北京向東部沿海地區輻射，在2019年形成了東部地區協同發展狀況明顯優于其他地區的空間分布格局。

3.2 建議

a.依托科技支撐改善污水資源化利用水平。提升污水收集效能，加快實施城鎮污水管網全覆蓋，對污水處理設施進行升級擴能，加大污水收集處理力度，使得更多污水經過二、三級處理能具備再生利用的基本條件。建設工業廢水循環利用和農村污水以用促治工程，使得污水再生利用形成強有力的科技支撐。

b.加快構建完整內需體系的同時深化對外開放。要充分利用現代科技手段改良生產，積極發展智能制造，完善資源分配，在“十四五”期間實現全社會研發投入7%以上的增長。要以擴大內需為戰略基點，引導消費方向，提升消費質量，使得國內大循環遞進展開，各環節互相促進。同時要深入開發國際市場，發揮“一帶一路”的積極作用，形成有層次的對外開放格局。

c.依托水資源管理協同推進經濟聯動發展。因地制宜，緩解地區發展不平衡，強化水資源、服務等資源共享，使豐水區優質水資源緩解缺水區資源短缺，東部地區資金、技術、人才、產業向其他地區有序轉移。結合水資源管理推進新型城鎮化建設，力爭“十四五”時期城鎮化率達到65%，加快產業基礎高級化、產業鏈現代化，促進地區發展平衡，達成省際的有效銜接。

d.增強水權交易市場的價值驅動作用。推動構建由政府引導、企業市場各界參與的水生態相關產品價值實現機制，讓市場完成再生水資源的選擇和配置，使水資源流向效率更高、效益更大的方向。同時完善水權市場規范性，增強再生水價格制定的靈活性，形成水資源利用和經濟“雙循環”發展互為支撐的模式。