長三角地區水資源利用效率分析

□文/朱佳佳 蔣瑞波

（浙江水利水電學院經濟與管理學院 浙江·杭州）

［提要］利用數據包絡分析（DEA）模型深入分析長三角地區2011～2017年水資源利用效率，數據樣本包括長三角地區省級數據以及杭州市、寧波市、金華市、合肥市、蕪湖市、馬鞍山市、蘇州市、常州市、南通市等9個樣本城市數據。結果表明：長三角地區省市之間效率差異明顯，上海市總體水平最高，安徽省較低，江蘇省、浙江省居中；長三角地區總體污水處理效率較低。通過對長三角地區水資源利用效率分析，為長三角地區提高用水效率提供建議。

隨著工業化與城鎮化進程的加速推進，人們越來越重視水資源利用效率。近年來，許多學者運用數據包絡分析方法測度水資源的利用效率，該方法包含多種模型，能反映決策單元間的相對效率，不需要明確投入產出變量之間的函數關系，在一定程度上避免人為主觀性。孫才志和王晨（2020）利用FGL模型和全局水資源利用無效率分解方法測算我國水資源投入的“擁塞”效應。張煒和覃求（2019）利用水足跡研究陜西省種植業的水資源利用效率。戶燕領等（2015）則采用熵值法進行客觀賦權實證分析。該法較適合分析大量數據的離散差異度。朱達等（2021）選用DEA的CCR模型研究我國省會城市的水資源利用情況。張國基等（2020）在二階段模型基礎上增設二部門研究我國各省份用水效率。鞏燦娟等（2020）在超效率DEA模型中設置多個非期望產出。陳威等（2018）采用BCC模型結合Malmquist生產力指數研究武漢城市群水資源利用效率。因此，本文基于BCC模型分析長三角地區水資源利用效率，并結合SBM網絡模型分階段進一步比較長三角地區的用水在生產階段和治理階段的效率特征并給出建議。

一、研究方法與數據來源

（一）研究方法。DEA方法是對決策的投入和產出進行相同特性決策單元的相對效率分析。BCC模型能將綜合技術效率分解為純技術效率和規模效率；模型SBM能進一步分解投入產出過程的內部網絡結構。本文基于對地區水資源利用效率深入分析的目標，首先選取規模報酬可變，以投入為導向的BCC模型，再依據水資源在不同階段的用途將其利用過程分解為用水生產階段（第一階段）和廢水治理階段（第二階段），利用考慮非期望產出的SBM模型，對水資源二階段利用過程進行對比分析。

BCC模型的投入要素為用水量、全社會從業人員、固定資產投資，產出要素為生產總值。SBM模型第一階段在此基礎上，增加廢水排放量為非期望產出。由于生活污水和生態污水一般能循環進入生產階段，工業廢水則需較復雜的處理和再利用程序，因此本文以工業廢水排放量代表非期望產出；第二階段在工業廢水排放量作為投入要素的基礎上，另增工業污水治理設施數和工業污水治理設施年運行費用為投入要素，工業廢水治理量為產出。

（二）數據來源。本文采取雙模型測算分析，模型及其指標選取如表1所示。研究期為2011～2017年；統計數據來源于各地市年統計年鑒、水資源公報和EPS數據系統。限于數據采集和篇幅原因，SBM模型僅做2011～2015年間的效率測算并分析2011年和2015年效率特征。（表1）

表1 水資源利用效率測算模型及指標選取一覽表

二、結果分析

（一）水資源利用概況

1、水資源使用量。研究期內，長三角地區三省一市的用水差異顯著，呈現小幅下降趨勢。四地用水量自少至多依次為：上海市、浙江省、安徽省、江蘇省。

2、萬元GDP用水量指標分析。萬元GDP用水量指標指每萬元GDP產出所需的用水量，其值越高，代表水資源的利用效率越低，反之則越高。本文所涉萬元GDP用水量指標均經作者二次測算所得。

研究期內，長三角地區三省一市的萬元GDP呈下降趨勢。安徽省萬元用水最高，均值為133.19億m3；上海市表現最優，均值為33.79億m3；浙江、江蘇兩省均值分別為48.09億m3、78.92億m3。

九個樣本城市中，江浙六市及合肥市萬元GDP用水量表現較好，均值為56.33億m3。馬鞍山市水平最低，均值為228.06億m3，呈現波動態勢，主要是GDP產出較低導致萬元用水指標過高。九市總體排名表現與各省相似，如圖1所示。（圖1）

圖1 九市萬元GDP用水量統計圖

（二）DEA效率指標分析

1、綜合效率水平分析。研究期內，長三角三省一市地區的水資源利用效率水平總體較低，均值為0.567。地區間呈現較大的差異性，四地按均值排名依次為上海市（0.93）、江蘇省（0.57）、浙江省（0.51）、安徽省（0.26）。安徽省呈現先降后升態勢，在2015年出現最低值0.228；江浙滬三地均呈遞增態勢，上海市表現最優，在研究期內唯一達到綜合效率水平有效（2017年），如圖2所示。（圖2）

圖2 三省一市水資源利用綜合效率統計圖

九個樣本城市水資源利用綜合效率水平不高，均值為0.587。其中，蘇、寧兩市表現最優，皆在2017年達到綜合效率水平有效；安徽省三市水平表現較低，最低值為合肥市0.317（2011年）。除金華市遞減外，其余八市綜合效率均呈遞增態勢，如圖3所示。各地級市總體綜合水平基本印證了省際間表現水平，但也不乏在效率水平居中的大省份中地級市間效率差異較大的現象，如在浙江省，金華市遠落后于杭州市、寧波市，需引起重視。（圖3）

圖3 九市水資源利用綜合效率統計圖

2、純技術效率水平分析。研究期內，長三角三省一市地區的水資源利用純技術效率水平總體呈現兩極分化現象，四地按均值排名依次為上海市（0.94）、江蘇省（0.87）、浙江省（0.68）、安徽省（0.26）。安徽省呈現先降后升態勢，最低值為0.233（2015年）；江浙滬三地表現較優，純技術效率水平逐年上升，均在2017年達到DEA有效，如圖4所示。（圖4）

圖4 三省一市水資源利用純技術效率統計圖

九個樣本城市水資源利用純技術效率水平在研究期內總體呈現一般。九市主要呈現三類水平，最優層次為金華、寧波、馬鞍山、常州四市，均值為0.97；中等層次為蕪湖、蘇州、杭州三市，均值為0.80；較低層次為合肥、南通兩市，均值為0.66，三省分布較均勻。偶有先降后升趨勢，但九市總體呈上升態勢。研究期內，有11個結果達到DEA有效，主要集中在浙江省（7次）和江蘇省（3次）。如圖5所示。九個樣本城市的純技術效率表明，三個省份中不同純技術效率水平的城市數目分布較均，但通過同水平城市間的橫向對比可以發現，浙江優于江蘇、安徽，不同于省際表現水平。這表明浙江省除杭州、寧波、金華純技術效率水平較好外，其他地級市較低。（圖5）

圖5 九市水資源利用純技術效率統計圖

3、規模效率水平分析。研究期內，長三角三省一市水資源利用規模效率水平總體較好，四地按均值排名依次為上海市（0.98）、安徽省（0.98）、浙江省（0.78）、江蘇省（0.65）。滬、皖兩地整體高于0.95，態勢平穩；浙江省呈現遞減態勢；江蘇省呈現遞增態勢。上海市在2017年達到DEA有效，如圖6所示。（圖6）

圖6 三省一市水資源利用規模效率統計圖

九個樣本城市水資源利用規模效率水平總體一般，主要呈現兩類水平，江蘇省三市與杭、寧兩市逐步增高并接近DEA有效，均值為0.84；安徽省三市以及金華市表現較一般，均值為0.53。除金華市外總體效率遞增，寧波、蘇州達到DEA有效，如圖7所示。省際和市際間數據表明，安徽全省規模效率較高，但三個樣本城市的水平較低，需要改進；金華市亦然。（圖7）

圖7 九市水資源利用規模效率統計圖

4、規模效益分析。各省市規模效益大部分表現為遞增。浙江、江蘇六樣本城市規模效益主要表現為遞增，但全省表現遞減水平；安徽全省及其三市以及上海市主要表現為遞增水平。根據規模效益表現，各地應增加或減少投入，以提高用水效率。

5、投入冗余分析。各省市的投入冗余較大，浙江省和江蘇省僅在2017年無冗余；寧波、金華、蘇州、常州、馬鞍山五市存在少量年份無冗余值。

三省一市總體水平表現為上海市較優，安徽省較低，江蘇省和浙江省居中。上海市水資源投入冗余率為0.28（剔除無冗余年份后的均值數據，下同），安徽省為0.79；上海市固定資產投資冗余率為0.07，安徽省為0.74；上海市從業人員數投入冗余率為0.13，安徽省為0.77。四地冗余率逐年遞減。

（三）SBM二階段模型與BCC模型對比分析。為進一步分析，本文接下去將對比在考慮水資源生產和廢水治理二階段的SBM模型下和不考慮非期望產出的單階段BCC模型下2011～2015年間長三角地區的用水效率差異。限于篇幅，本文僅選取2011年和2015年具體分析。

總體來看，浙江省、江蘇省、上海市二階段綜合效率低于單階段效率，安徽省則相反。寧波市、蘇州市、上海市數據差異最為顯著，在廢水治理階段存在較為嚴重的低效問題。安徽省總體二階段綜合效率高于單階段效率，其中合肥市和馬鞍山市2011年二階段綜合效率達到有效而單階段效率低于0.6，表明安徽省在廢水處理方面的表現較優。長三角地區在用水生產階段效率均值達0.809，在廢水治理階段的效率均值僅0.323。二階段的差異表現方面，浙江省最大，江蘇省和上海市次之，安徽省較小。在生產階段，浙江省表現最優，其次為安徽省、江蘇省、上海市；在治理階段，安徽省表現最優，其次為浙江省、江蘇省、上海市。二階段用水綜合效率出現下降趨勢。主要由于水資源治理階段投入增多，而治理效果不明顯。具體數值如表2所示。（表2）

表2 長三角三省一市與樣本城市群BCC與SBM兩階段效率值一覽表

三、結論及建議

長三角地區水資源利用效率雖在2012年有小幅下降，但在時間上總體呈現遞增態勢；在空間上，上海市水平最優，江蘇省略優于浙江省，安徽省水平最低。部分城市效率水平較低，影響其所在省水平。長三角地區水資源利用的規模效益以遞增為主，浙江省和江蘇省全省規模效益遞減；冗余較多，但呈遞減趨勢。

長三角地區水資源利用在社會生產過程的效率顯著優于治理階段的效率。水資源社會生產階段效率總體穩定，但水資源治理階段出現效率下降的趨勢。長三角地區應進一步關注水資源高效利用技術開發，尤其關注污水治理階段的科技投入。通過調整產業結構等途徑繼續大力發展可持續性經濟，關注地區間差異，形成以經濟促節水，以節水哺經濟的新局面；同時，應繼續發揮安徽省、上海市的水資源利用規模效應；繼續加強節水措施，提升民眾節水意識，形成科學用水、合理節水的生態局面。