我國水資源利用效率與經濟協調發展水平的脫鉤分析

雷社平，樊艷翔

（西北工業大學公共政策與管理學院，陜西 西安 710072）

水資源是一種基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源。水資源具有稀缺性、不可替代性、再生性、波動性等經濟特征，這樣的經濟特征凸顯了水資源在維持國家經濟社會持續健康發展的基礎性與重要性，因此水資源利用效率在資源一定的前提下顯得格外重要。而就目前現狀來看，近年來我國水資源利用效率有所提升，但其提升進程對經濟發展的貢獻度是否有明顯的改變，是值得進一步深入研究的。我國水資源利用效率與經濟發展水平到底以怎樣的形式存在，也是需要學者們進一步探討的問題。在黨的十九屆五中全會上，黨中央也明確指出要全面提高水資源利用效率，形成與新時代高質量發展相匹配的新的資源戰略保障體系，而經濟的協調發展便是新時代高質量發展的一個重要體現。那么如何形成與新時代高質量發展相匹配的新的水資源資源戰略保障體系，這與國家的戰略發展密不可分，這就決定了我們第一步研究重點必然是我國水資源利用效率與經濟協調發展的關系，這種動態關系最好的體現就是進行脫鉤分析。因此本文研究重點將水資源利用效率與新時代高質量發展集中體現之一的經濟協調發展相結合，分析兩者目前所呈現的脫鉤關系狀態，為今后我國水資源利用等方面研究的開展奠定一定的基礎。

水資源利用效率與經濟發展關系，吸引了眾多學者展開了廣泛研究。對于時間段較早的有關研究來看，多數學者重點深入研究了水資源利用效率與經濟增長的關系，而衡量經濟增長多采用的是GDP 等指標，未加入經濟高質量發展等理念[1-6]。從近年研究成果來看，隨著“創新、協調、綠色、開放、共享”的經濟高質量發展理念的提出，以及黨中央對新時代經濟社會的高質量發展的戰略部署與號召，眾多學者紛紛將研究角度轉移到為經濟社會高質量發展服務，當然，在有關水資源利用效率方面的研究也同樣存在此種趨勢。因此，有的學者直接對水資源利用效率與經濟高質量發展的關系進行研究[7-8]。而大多學者在經濟發展指標選取方面或多或少會加入“高質量”的理念，或者縮小研究視角，選取能夠體現經濟社會高質量發展的某一指標來探討其水資源利用效率的關系[9-13]。后者是未來學者研究開展的必然趨勢，隨著社會經濟的不斷發展進步，發展應當著眼于經濟社會高質量的發展，這也是符合我國國情與經濟社會發展的現狀。故本文將繼續對此類問題進一步進行深入研究，根據以往的研究，努力爭取在此領域的研究取得新的突破與進展。

而對于水資源利用與經濟發展相關指標的脫鉤分析方面的研究，許多學者進行了深入研究取得了顯著的成果。李寧（2017）等[13]結合協調發展脫鉤評價模型對水資源利用與經濟增長協調關系進行了分析與評價。侯爰冰（2022）[14]指出甘肅省GDP 增長與水資源利用處于強脫鉤狀態。高明國（2021）[15]等對黃河流域水資源利用與經濟發展脫鉤關系研究。尚美玲（2021）[16]分析了寧夏農業水資源消耗利用對經濟增長的脫鉤狀態。吳丹（2021）等[17]基于雙控行動背景下對京津冀經濟發展與水資源利用脫鉤關系進行了分析。王喜峰（2019）等[18]認為經濟增長與水資源利用的脫鉤機制可以分為兩條線，一條是產業內部生產過程的縱向線；另一條是宏觀經濟層面的產業間和區域間的橫向線。在指標選取方面，眾多學者[13-18]多是研究水資源利用量與經濟發展的脫鉤分析，并由此分析水資源利用效率和經濟發展相關指標的關系。

本文不再用水資源利用量計算其與經濟發展指標的脫鉤關系，而是在此基礎上將水資源利用量換成水資源利用效率，這不僅能直接地體現水資源利用效率與經濟發展指標的脫鉤關系，還能體現兩者的動態變化，其中經濟發展指標選取能夠體現經濟高質量發展下的經濟協調發展指標進行分析。從而將以往學者在水資源利用與經濟發展關系上的研究轉化為更加直接具體的水資源利用率與經濟發展關系上的研究，因為水資源利用的根本問題仍然在于水資源利用效率的提升，但是水資源利用效率的變化與經濟發展的直接具體關系是怎樣的，這在以往的研究中很少出現，但這并不意味此研究不具備必要性。依人們常識來看，一般認為資源利用效率的提升必然會促進經濟發展，但是事實卻不一定如此。此外水資源資源利用效率與經濟發展水平到底是怎樣的關系，即水資源利用效率的變化對經濟發展變化的影響如何。由此本文基于自身研究思考與研究目標，提出以下幾個問題：（1）水資源利用效率與經濟協調發展水平是否一定同向而行；（2）如果不是，原因是什么；（3）目前我國水資源利用效率與經濟協調發展水平的脫鉤關系狀態如何，即水資源利用效率的變化對經濟發展變化的影響如何；（4）存在什么問題；（5）針對存在的問題，未來我國水資源未來利用方向是什么。

從研究的必要性來看，多數學者都對經濟發展與水資源利用效率研究的必要性給予高度肯定。從理論上看，隨著經濟發展水平的不斷提升，這將會驅動水資源利用的增長，但是水資源利用量增加一定能夠帶來經濟效益嗎。而這些問題產生的原因歸根結底在于水資源利用效率提升和用水方向的問題。因此這一問題更深層次的發展即可轉化為水資源利用效率如何影響經濟的發展，兩者的關系呈現怎樣的脫鉤態勢，進而可以對我國未來用水方向即如何用水更高效提供一定的啟示。

一、研究方法

本文借鑒已有成果指標選取，同時遵循指標選取原則，構建水資源利用效率和經濟協調發展水平指標體系。對水資源利用效率評價指標體系的構建在參考已有成果的基礎上，從投入和產出兩個維度進行構建。從以往研究來看，在投入層指標選取方面，多數學者[19-21]都是從綜合水資源利用效率、工業用水效率、農業用水效率、生活用水效率、生態用水效率等方面構建系統層指標體系，具體指標方面選取上大同小異，本文將借鑒這些學者在此類指標選取方面的研究成果，加入了水資源管理效率、污水處理效率這兩個系統層指標，這兩個指標在以往學者的研究中是很少出現的，加入這一指標在于考慮人為因素對水資源的管理也會影響水資源利用水平，也就是水源管理和污水處理水平是會很大程度上影響水資源的利用水平，這是由現實情況所決定的，也往往容易被忽略。其中水資源管理效率以水文站數、水閘數量、水利建設投資額、已建成水庫、水利建設施工和投產項目個數、水文站職工人數來衡量，污水處理效率以城市污染率來衡量。在產出層多數學者選取能夠反映水資源利用所產生的經濟效益指標如行業生產總值等進行衡量。本文在產出指標選取方面結合這些學者的研究，并根據自己所選取的投入指標，結合投入指標的特性選取人均國內生產總值、改善灌溉面積、水土保治面積、改善除澇面積來衡量，其中后三者是水資源管理效率提升所產生最直接的效益體現。之所以結合投入與產出兩個維度來構建水資源利用效率構建指標體系，是為后文水資源利用效率的測算奠定基礎，采用投入和產出兩個維度，主要取決于水資源利用效率的測算方法DEA-BBC 模型，這在后文研究方法DEA-BBC 模型模塊處會詳細介紹。本文的相關數據主要來源于《中國統計年鑒》《中國水利統計年鑒》《中國環境統計年鑒》等，部分數據根據年鑒計算所得。

（一）構建評價指標體系

1.數據歸一化。為了消除不同屬性的不齊性，使同一樣方內的不同屬性間或同一屬性在不同樣方內的方差減小，且由于不同指標之間單位和量綱上的差異可能會對評價結果產生影響，因此要對各指標進行歸一化處理，本文借鑒邢霞（2020）等[19]學者在研究黃河流域水資源利用效率與經濟發展關系所使用的數據歸一化方法，即采取極差化方法對數據進行歸一化處理。現在假設有一個數據集Z，有n 個評價指標，每個指標的有m個觀察值，如（1）所示：

因為各初始指標之間計量單位的不同以及數量級也不同，會造成各個指標間的可比性大大降低，甚至不具備可比性。此外，不同指標間也存在著不同的性質，對不同性質的數據直接累加不能正確反應不同作用力的綜合結果。因此，在根據等權重構建綜合指標之前，需要對初始指標進行規范化處理和歸一化處理，規范化處理用于消除各指標間的單位及統一指標間的數量級大小，而歸一化處理則用于改變逆指標的性質，使所有指標對評價體系的作用力方向相同。根據極差化方法分別對正向指標公式（2）和負向指標公式（3）進行歸一化處理，可以得到標準化矩陣（4）。

其中，（1） 為正向指標標準化計算公式，（2）為負向指標標準化計算公式。 zij為第i 年第j個指標的原始數據值，其中， zmax和 zmin分別為第j 個指標的最大值和最小值，Z為初始化評價矩陣，為標準化后的評價矩陣。

2.熵權法。本研究借鑒以往研究方法[19]，運用熵權法確定指標權重。設m代表各年份，n 為評價指標個數，其計算步驟如下:

首先對指標信息熵進行計算：

最終得到了水資源利用效率指標體系，如表1所示。

表1 水資源利用效率指標體系

對于經濟協調發展水平評價指標體系，本文從產業協調、出口協調、消費協調三個角度構建指標體系，來反映經濟的協調發展情況，如表2。

表2 經濟協調發展水平指標體系

3.加權算術平均法。加權算術平均法是指標綜合評價的常用方法，該方法是利用過去若干個按照發生時間順序排列起來的同一變量的觀測值并以時間順序數為權數，計算出觀測值的加權算術平均數，可以綜合評價歷年各項指標的一個綜合得分。結合各指標權重，利用加權算術平均的方法計算出水資源利用效率評價指標體系中投入層、產出層以及經濟協調發展水平的綜合得分如表3。假設Xi觀測值，Wi為各觀測值的權重，Y為加權平均值。則加權算術平均公式如（9）：

表3 各指標加權算術平均值

（二） 數據包絡分析法

數據包絡分析法是一種多學科綜合運用的評價方法。其針對多投入和多產出的問題，利用線性規劃的方法，對具有可比性的同類型單位進行相對有效性評價的一種數量分析方法。眾多學者多采用數據包絡分析對水資源利用效率進行測度與評價。本文借鑒采用何楠等學者在對水資源利用效率進行測度所采用的方法,運用在DEA 方法擴展下的BCC 模型，該模型在CRR 模型的基礎上增加BCC 模型將綜合效率進一步分解為技術效率和規模效率。假設決策單元（DMU） 處于規模報酬可變的情形下，用來衡量技術效率和規模效率，該模型如下:

在上述公式中，n 表示決策單元個數，而每個決策單元有m個輸入變量和s個輸出變量；xij為第j 個決策單元第i 個輸入指標值；yij為第j 個決策單元第i個輸出指標值；xij0為第j0個決策單元第i個輸入值;；yij0為第j0個決策單元第i輸出值； jδ為輸入和輸出的權重；α為效率評價指數；為輸入和輸出的松弛變量；為非阿基米德無窮小量。

（三）Tapio 脫鉤模型

20 世紀50 年代以來，西方的學者們在研究經濟增長與能源消耗的關系上，提出了脫鉤理論，脫鉤表示的是經濟增長與能源消耗下降的不同步過程[25]。脫鉤理論主要用于研究經濟發展與資源消耗的關系，脫鉤本質是指隨著經濟的增長，水資源用效率提高而水資源利用總量增速放緩，直至最終實現零增長甚至負增長。本文參照部分學者的脫鉤研究方法[14-16]，運用Tapio 脫鉤模型對我國水資源利用效率與經濟協調發展水平的關系進行探討。Tapio 脫鉤模型計算公式如（11）：

其 中 ，et-1→t為 第 t-1 到 第 t 期 的 脫 鉤 指 數 ；ΔW為水資源利用效率變化值，本文根據DEABBC模型中綜合效率表示水資源利用效率；ΔE表示經濟協調發展水平測度變化值，本文根據最終經濟協調發展水平加權算術平均值衡量經濟協調發展水平；Wt和Wt-1分別表示第t期與第t-1期水資源利用效率值；Et和Et-1分別表示第t 期與第t-1 期經濟協調發展水平值。為了計算的規范化，增強計算結果的正確性，本文一開始就對相關數據進行了處理。因此本文中Wt和Wt-1，Et和Et-1取值區間為[0,1]。依據學者李寧、王杰等[14]的研究并根據ΔW和ΔE的正負以及脫鉤指數et-1→t，將水資源利用效率與經濟協調發展的脫鉤狀態劃分為表4中的8種類型。

表4 水資源利用效率與經濟協調發展的脫鉤狀態劃分標準

二、數據分析與結果

（一）水資源利用效率整體評價

本文根據表3的計算結果，依據投入層指標和產出層指標，運用數據包絡分析的方法，采用DEA-BBC 模型計算出能夠衡量我國水資源利用效率的相關數值，包括綜合效率、純技術效率和規模效率。其中，綜合效率指不考慮規模效益時的技術效率，是純技術效率和規模效率的綜合值，所以本文也用此數值來衡量我國水資源利用效率。從表5 中可知，我國2001 年至2019 年19 年中綜合效率大于0.9 的年份出現了7 次，平均值為0.757，由此可見綜合效率并不是很理想，具備一定的上升空間。純技術效率是考慮規模收益時的技術效率，總體而言，純技術效率所有年份值均大于0.9，且平均值達0.994，展現了我國水資源利用的純技術效率較高，高于規模效率。規模效率是考慮規模收益時的規模效率，其與綜合效率的變化趨勢基本一致，均值為0.76。

表5 DEA-BBC模型下水資源利用效率測度值

（二）經濟協調發展水平整體評價

根據表3 中我國2001-2019 年經濟協調發展水平的加權算術平均值可看出當時經濟協調發展水平總體變化趨勢，此變化趨勢意味著產業協調、出口協調、消費協調的良好發展水平，經濟協調發展水平呈現歷年增長的態勢，意味著產業結構、出口結構、城鄉消費結構的不斷優化，體現經濟社會的持續健康發展的趨勢，也是經濟社會高質量發展的表現。如何讓這種協調發展水平持續保持與增強，是需要進一步探究的問題。本研究從水資源利用層面入手，探究水資源利用與經濟協調發展水平的關系。

（三）水資源利用效率于經濟協調發展水平的脫鉤分析

依據DEA-BBC 模型下所計算的綜合效率值衡量水資源利用效率值，經濟協調發展的加權算術平均值衡量經濟協調發展水平，并將兩個系統層指標確定到[0,1]區間范圍內，大大增加了計算結果的規范性。由此采用Tapio 協調發展脫鉤評價模型科學性地對我國水資源利用效率與經濟協調發展水平的關系進行了分析研究，得到表6。

表6 2001-2019年我國水資源利用效率與經濟協調發展的脫鉤平價結果

總體來看，2001-2009年我國水資源利用效率與經濟協調發展均出現在脫鉤和負脫鉤兩個層面，未出現連結的情況。2001-2009年一共出現了7次強脫鉤、7次擴張負脫鉤、2次弱脫鉤、1次衰退脫鉤、1次強負脫鉤。

其中，強脫鉤狀態表示水資源利用效率有所下降時經濟協調發展水平卻提升了，這是二者最好的一種狀態，也是一種理想狀態。其中我國在2001-2019 年間7 次出現了強脫鉤，反映這期間我國水資源利用效率有下降的情況出現，但是經濟協調發展水平卻提升了，這反映了我國經濟協調發展水平的提升對水資源利用的依賴程度有所下降，也是我們所期待的一種局面，經濟的發展如果能一定程度減輕對資源的依賴，從側面反映了我國產業結構的不斷優化與調整。但是此種情況下意味水資源利用效率有所下降，也警示我們必須思考如何提升水資源利用效率了。

弱脫鉤指水資源利用效率提升時經濟協調發展水平提升了，且經濟協調發展水平的提升速率要高于水資源利用效率的提升速率，表明經濟協調發展和水資源利用效率處于協調發展狀態。我國2001-2019年間我國水資源利用效率與經濟協調發展水平只出現過1次弱脫鉤狀態。

擴張負脫鉤狀態與弱脫鉤狀態同樣的是表示水資源利用效率提升時經濟協調發展水平提升，但不同在于經濟協調發展水平的提升速率要低于水資源利用效率的提升速率，雖然這也指出水資源利用效率提升與經濟協調發展水平提升的一致性增長，但并不是我們所期待的理想局面，這從側面也體現了水資源資源轉化率不足，水資源的高效利用沒有及時的轉化為經濟成果，以及水資源利用轉化為經濟效益的滯后效應明顯。我們所期待的仍然是我國水資源利用效率與經濟協調發展水平的強脫鉤狀態和弱脫鉤狀態。

衰退脫鉤狀態是指水資源利用效率下時經濟協調發展水平也下降，這是與現實生活相符合的一種狀態，此種情況如果出現次數較多，也使我們不得不思考水資源利用效率提升的緊迫性。但是2001-2019年間我國水資源利用效率與經濟協調發展水平只出現過1次衰退脫鉤狀態，這也在情理之內。

強負脫鉤狀態是指水資源利用效率雖然提升了，但是經濟協調發展水平卻下降了，這是我們非常不愿意看到的情況。其中，2001-2019年間我國水資源利用效率與經濟協調發展水平只出現過1次強負脫鉤狀態，雖然頻次較低，但是也警示我們這是水資源利用效率與經濟協調發展不平衡與不協調的結果。

綜上，由擴張負脫鉤狀態和強負脫鉤狀態可知水資源利用效率與經濟協調發展水平不一定是同向而行，擴張負脫鉤狀態原因在于水資源的高效利用沒有及時轉化為經濟效益存在，存在一定的滯后效應。強負脫鉤狀態原因在于資源利用率得提升沒有得到很好的使用，未能發揮資源高效率使用所帶來的潛在優勢。當然該情況存在一定的偶然性。而2001-2019年我國水資源利用效率與經濟協調發展總體處于強脫鉤、擴張負脫鉤、弱脫鉤狀態，由此問題1忽略了兩者存在擴張負脫鉤狀態出現的大概率可能性。從中發現我國水資源利用效率與經濟協調發展仍然存在不平衡不協調問題，所以也明確了未來我國水資源利用方向必須向關鍵性領域轉變，避免水資源利用浪費在低經濟效益領域，應盡可能讓水資源利用效率的提升發揮其最大的經濟效果，避免出現反向輸出局面。由此以上5個問題得到了回答，且問題1得到驗證。

三、研究結論與建議

總體來看，2001 年至2019 年，我國水資源利用效率與經濟協調發展水平的協調關系良好，處于相對脫鉤的關系狀態，雖兩者總體脫鉤關系中出現了7次擴張負脫鉤狀態以及1次衰退脫鉤，但是總體而言均反映隨著水資源利用效率的提升或下降時經濟協調發展水平上升或下降。出現強負脫鉤一次，雖說這是一種不希望存在的狀態，但出現頻率極低，可推斷其出現的偶然性。因此，接下來我們應該致力于消除這三種狀態的出現，使其轉化為強脫鉤和弱脫鉤關系狀態。為此提出以下幾點建議：

1.促進產業結構升級，減小低效益產業發展對水資源的過度消耗。由于水資源量有限，首先可以推動產業結構向高端化、技術化、精尖化轉變，從而減少整個行業體系對水資源利用的依賴度，這將會一定程度緩解水資源短缺的局面。進而減小低效益產業發展對水資源的過度消耗，使得在產業結構不斷優化調整的同時用水結構不斷得到優化，水資源能夠高效地運用到經濟效益更高的產業中去，發揮最大的效果。

2.優化出口結構，減少出口水資源密集型產品。出口結構與產業結構的優化是一致的，產業結構的優化會影響出口結構的優化，出口怎樣的產品取決于生產怎樣的產品。應控制水資源密集型產品的生產與出口，使其調整到一定范圍內，避免消耗過多水資源卻經濟效益不理想。

3.提升節水技術水平與用水效率。對于一些無法擺脫水資源利用的情況，唯一的方法就是發展節水技術和提升用水效率，盡量減少無效水的使用，不浪費水資源，將水源用到關鍵性地方，發揮水資源利用的最大優勢，提升水資源經濟效益的轉化度。

4.調整水資源利用方向。來我國水資源未來利用方向必須向關鍵性領域使用轉變，避免水資源利用浪費在低經濟效益領域，應盡可能讓水資源利用效率的提升發揮其最大的經濟效果，避免出現反向輸出局面。