黃河流域關(guān)中平原城市群水資源利用效率與公平性評(píng)價(jià)

關(guān)鍵詞：水足跡；灰水足跡；超效率ＳＢＭ 模型；ＧＭＬ 指數(shù)；基尼系數(shù)；關(guān)中平原城市群

中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．０１０

引用格式：楊屹，郭一丹．黃河流域關(guān)中平原城市群水資源利用效率與公平性評(píng)價(jià)［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：６０－６７．

習(xí)近平總書(shū)記２０２３年５ 月１６日在山西運(yùn)城考察時(shí)指出，“黃河流域各省（區(qū)）都要堅(jiān)持把保護(hù)黃河流域生態(tài)作為謀劃發(fā)展、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的基準(zhǔn)線”，再次強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)流域生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的重要性和必要性。黃河流域人均水資源量?jī)H為全國(guó)平均水平的２７％，水資源開(kāi)發(fā)利用率高達(dá)８０％，水資源短缺明顯。在黃河１３７ 個(gè)水質(zhì)斷面中，劣Ｖ 類(lèi)水質(zhì)斷面占比為１２．４％，明顯高于全國(guó)６．７％的平均水平，水資源污染嚴(yán)重［１］ ，成為制約黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸。《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》將城市群明確定位為“區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長(zhǎng)極和黃河流域人口、生產(chǎn)力布局的主要載體”。黃河流域有蘭西、呼包鄂榆、關(guān)中平原、中原和山東半島國(guó)家級(jí)等城市群。城市群在發(fā)展進(jìn)程中無(wú)疑會(huì)加大人類(lèi)生產(chǎn)和生活活動(dòng)對(duì)水資源造成的消耗與破壞，對(duì)水資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)提出更大挑戰(zhàn)，加大缺水危機(jī)發(fā)生的可能性。

聯(lián)合國(guó)在２０１５ 年提出１７ 個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（ＳＤＧｓ），旨在解決社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的發(fā)展問(wèn)題，是繼千年發(fā)展目標(biāo)（ＭＤＧｓ）后全球發(fā)展政策的最新指導(dǎo)準(zhǔn)則。其中，ＳＤＧ６“為所有人提供水和環(huán)境衛(wèi)生并對(duì)其進(jìn)行可持續(xù)管理”提出了水資源的發(fā)展要求，成為評(píng)估水資源可持續(xù)發(fā)展的新標(biāo)準(zhǔn)。作為表征水資源利用水平的量化指標(biāo)，水資源利用效率反映了單位水資源投入所產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)等效益［２］ 。在缺水地區(qū)，提高用水效率是解決區(qū)域水資源可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的核心和落腳點(diǎn)［３］ 。但現(xiàn)有的水資源利用效率研究往往忽視了公平這一重要的社會(huì)主題，過(guò)分追求效率而不關(guān)注公平勢(shì)必會(huì)影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定。用水公平性不僅是ＳＤＧ６．１“人人普遍和公平地獲得飲用水”的重要議題，而且是水量分配最基本的準(zhǔn)則，直接關(guān)系著公眾最現(xiàn)實(shí)的切身利益［４］ 。為此，本研究以ＳＤＧ６為準(zhǔn)則，從水資源利用效率及用水公平性?xún)煞矫嬖u(píng)價(jià)黃河流域城市群水資源可持續(xù)利用情況，并以關(guān)中平原城市群為例進(jìn)行驗(yàn)證，以期為水資源的開(kāi)發(fā)利用、合理配置與科學(xué)保護(hù)提供參考。

１研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

１．１研究區(qū)概況

關(guān)中平原城市群位于我國(guó)西北，具有承東啟西、連接南北的重要區(qū)位特點(diǎn)，是黃河流域５ 個(gè)國(guó)家級(jí)城市群之一，在流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展中具有獨(dú)特的戰(zhàn)略地位。關(guān)中平原城市群總面積１０．７１ 萬(wàn)ｋｍ^２，涉及陜西、山西和甘肅三省，包括１ 個(gè)國(guó)家級(jí)中心城市和１０ 個(gè)地級(jí)市。該城市群水資源匱乏，以煤炭為主的能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步加大了水資源壓力。２０２０ 年，關(guān)中平原城市群人均水資源量?jī)H為５５６．７２ ｍ^３，不足全國(guó)人均水資源量２ ２３８．３３ ｍ^３ 的１／４。穿越研究區(qū)的渭河、汾河等黃河支流水體污染嚴(yán)重，環(huán)境容量接近極限。萬(wàn)元ＧＤＰ 用水量雖降至４５．３７ ｍ^３，但城市群內(nèi)各地級(jí)市差距較大，水資源利用與城市發(fā)展水平不均衡，嚴(yán)重制約了ＳＤＧ６的實(shí)現(xiàn)。

１．２數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于２０１０—２０２０年《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》《山西統(tǒng)計(jì)年鑒》《甘肅統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和關(guān)中平原城市群各地級(jí)市《統(tǒng)計(jì)年鑒》《國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《水資源公報(bào)》等，部分缺失數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的年均增長(zhǎng)率或同比換算得出。

２研究方法

２．１水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)模型

２．１．１水足跡測(cè)算

２．２．３投入－產(chǎn)出效率模型

本研究面向ＳＤＧ６ 及其子目標(biāo)構(gòu)建投入－產(chǎn)出效率模型（見(jiàn)圖１），把水足跡（不包括灰水足跡）、固定資產(chǎn)投資（以２０１０ 年為基期利用各城市固定資產(chǎn)投資價(jià)格指數(shù)進(jìn)行處理）、勞動(dòng)力作為投入指標(biāo)，把ＧＤＰ（以２０１０ 年為基期利用各城市ＧＤＰ 指數(shù)進(jìn)行處理）作為期望產(chǎn)出，把灰水足跡作為非期望產(chǎn)出，不僅考慮水資源消耗帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，而且考慮水污染對(duì)生態(tài)效益的破壞。

２．３水資源利用公平性評(píng)價(jià)方法

２．３．１改進(jìn)的城市發(fā)展指數(shù)

城市發(fā)展指數(shù)是測(cè)度城市發(fā)展水平的綜合指標(biāo)，值域?yàn)椋郏埃保埃埃荨Ｔ诮Y(jié)合關(guān)中平原城市群特點(diǎn)改進(jìn)城市發(fā)展指數(shù)的基礎(chǔ)上，基于ＳＤＧ１１“建設(shè)包容、安全、有抵御災(zāi)害能力和可持續(xù)的城市和人類(lèi)住區(qū)”新增了“可持續(xù)發(fā)展”指標(biāo)［１６］ （見(jiàn)表１）。城市發(fā)展指數(shù)的測(cè)算方法以及等分權(quán)重的原則，依據(jù)聯(lián)合國(guó)人類(lèi)住區(qū)規(guī)劃署發(fā)布的Ｇｌｏｂａｌ Ｕｒｂａｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２以及改進(jìn)后的計(jì)算公式［１７］ 。

３．２水資源利用效率分析

表３ 顯示，關(guān)中平原城市群各地級(jí)市水資源利用效率均小于１，平均值僅為０．４９，說(shuō)明城市群用水效率較低，存在投入冗余或產(chǎn)出虧缺，不利于ＳＤＧ６．４ 目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。城市群中僅有西安、臨汾和慶陽(yáng)存在個(gè)別的有效決策單元，但并不穩(wěn)定。西安、寶雞、運(yùn)城、臨汾和慶陽(yáng)的多年平均水資源利用效率高于城市群水資源利用效率平均值，帶動(dòng)了城市群整體用水效率的提高。其中，西安的水資源利用效率最高，２０１１年、２０１６年、２０１８年及２０１９年的效率值大于１，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出大于投入。

全要素生產(chǎn)率是衡量單位總投入帶來(lái)的總產(chǎn)出的生產(chǎn)率指標(biāo)。表４顯示，關(guān)中平原城市群水資源利用全要素生產(chǎn)率呈現(xiàn)“下降—上升—下降”的波動(dòng)趨勢(shì)；ＴＣ 與ＥＣ 的演變特征基本上表現(xiàn)為“此消彼長(zhǎng)”，但ＴＣ 對(duì)ＧＭＬ 指數(shù)的貢獻(xiàn)略大于ＥＣ，對(duì)水資源利用效率起到了更大的促進(jìn)作用。

西安、咸陽(yáng)、商洛、運(yùn)城和慶陽(yáng)的ＧＭＬ 多年均值大于１，說(shuō)明這些地級(jí)市的水資源利用效率總體上呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中：西安和商洛的ＥＣ 和ＴＣ 多年均值大于１，表明技術(shù)進(jìn)步及技術(shù)效率之間形成了良好互動(dòng)，共同助力水資源利用效率的提升；咸陽(yáng)、運(yùn)城和慶陽(yáng)等ＥＣ 多年均值大于１ 而ＴＣ多年均值小于１，表明水資源利用效率的提升得益于技術(shù)效率的改善，盡管這些地級(jí)市的水資源利用效率有所提高，但其增長(zhǎng)并不連續(xù)，ＧＭＬ 指數(shù)變化無(wú)規(guī)律，未出現(xiàn)持續(xù)高于１ 的良好趨勢(shì)。除此之外，其他各地級(jí)市的水資源利用效率均有所下降，其中：銅川、渭南和天水技術(shù)效率因素的抑制作用超過(guò)了技術(shù)進(jìn)步因素的促進(jìn)作用；寶雞和運(yùn)城技術(shù)效率因素的抑制作用小于技術(shù)進(jìn)步因素的促進(jìn)作用；而臨汾則面臨著較小的技術(shù)進(jìn)步與較低的技術(shù)效率帶來(lái)的雙重壓力，亟須加大科技創(chuàng)新力度、提高現(xiàn)有水資源開(kāi)發(fā)利用管理水平。

３．３水資源利用公平性分析

３．３．１城市發(fā)展指數(shù)分析

２０１０—２０１９年，關(guān)中平原城市群多數(shù)城市發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（見(jiàn)表５），僅運(yùn)城和臨汾呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。西安作為關(guān)中平原城市群唯一的國(guó)家級(jí)中心城市及省會(huì)城市，城市發(fā)展指數(shù)居于首位且遠(yuǎn)高于其他城市。

３．３．２水足跡公平性時(shí)空演變特征分析

表６ 顯示，２０１０—２０１９年關(guān)中平原城市群的ＧＣ_Ｗ－Ｃ和ＧＣ_Ｗ－Ｗ分別為０．３０～０．３５ 和０．２１～０．２８，平均值分別為０．３２和０．２３，均小于臨界值０．４，表明關(guān)中平原城市群用水總量與城市發(fā)展及水資源承載能力的匹配程度均相對(duì)公平。其中：ＧＣ_Ｗ－Ｃ變化不大，匹配程度較為穩(wěn)定；ＧＣ_Ｗ－Ｗ呈現(xiàn)小幅波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，年平均增長(zhǎng)率為３．３２％，表明關(guān)中平原城市群用水總量與水資源承載能力的均衡程度有所下降。總體而言，關(guān)中平原城市群水資源占用程度較為公平且相對(duì)穩(wěn)定，有助于ＳＤＧ６．１目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖２顯示，慶陽(yáng)、平?jīng)龊团R汾的ＣＣ_Ｗ－Ｃ和ＣＣ_Ｗ－Ｗ均小于１，水資源占用程度相對(duì)公平，相對(duì)較低的水資源消耗量有較高的城市發(fā)展貢獻(xiàn)，對(duì)其他城市具有正外部性。寶雞、咸陽(yáng)、渭南和運(yùn)城的ＣＣ_Ｗ－Ｃ和ＣＣ_Ｗ－Ｗ 均大于１，表明水資源占用程度較為不公平，相對(duì)較高的水資源消耗量卻只有較低的城市發(fā)展貢獻(xiàn)，對(duì)其他城市具有負(fù)外部性。西安的ＣＣ_{Ｗ－Ｃ ＞１} 而ＣＣ_{Ｗ－Ｗ＜１}，與水資源消耗量相比，具有相對(duì)公平的水資源承載能力貢獻(xiàn)和相對(duì)不均衡的城市發(fā)展貢獻(xiàn)，在水資源承載能力范圍內(nèi)有較大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)空間。銅川、天水和商洛的ＣＣ_{Ｗ－Ｃ＜１}、ＣＣ_{Ｗ－Ｗ＞１}，與西安正好相反。

３．３．３灰水足跡公平性時(shí)空演變特征分析

２０１０—２０１９年關(guān)中平原城市群的ＧＣ_Ｇ－Ｃ 和ＧＣ_Ｇ－Ｗ分別為０．３２～０．６８ 和０．２７～０．７８（見(jiàn)表７），平均值分別為０．４３和０．３９，表明關(guān)中平原城市群水污染與城市發(fā)展之間是不公平的，但與水資源承載能力匹配程度的平均值在臨界值之下。ＧＣ_Ｇ－Ｃ 和ＧＣ_Ｇ－Ｗ均呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，分別增長(zhǎng)了６３％和１２０％，表明關(guān)中平原城市群水污染與城市發(fā)展及水資源承載能力的均衡程度均有明顯下降，不公平程度逐步升高，不利于ＳＤＧ６．３目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖３ 顯示，慶陽(yáng)、天水和銅川的ＣＣ_Ｇ－Ｃ和ＣＣ_Ｇ－Ｗ 均小于１，具有較高的城市發(fā)展效益和較低的水環(huán)境壓力，表明水污染程度是相對(duì)公平的，對(duì)其他城市具有正外部性。西安、渭南和運(yùn)城ＣＣ_Ｇ－Ｃ＞１ 而ＣＣ_Ｇ－Ｗ ＜１，水污染程度與水資源總量相協(xié)調(diào)，但卻未帶來(lái)相匹配的城市發(fā)展貢獻(xiàn)，意味著當(dāng)?shù)貞?yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，促進(jìn)城市發(fā)展水平與水治理能力相協(xié)調(diào)。寶雞、咸陽(yáng)、商洛、平?jīng)龊团R汾的ＣＣ_Ｇ－Ｃ和ＣＣ_Ｇ－Ｗ 均大于１，城市發(fā)展水平和水資源承載能力均較低，對(duì)其他城市具有負(fù)外部性。

４結(jié)論與建議

４．１結(jié)論

１）關(guān)中平原城市群水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)，但水足跡、水赤字以及灰水足跡均有所下降，表明城市群水治理已取得一定成效，正逐步符合ＳＤＧ６．１和ＳＤＧ６．３ 的要求。

２） 水資源利用效率較低，平均值僅為０．４９，且ＧＭＬ 指數(shù)均值不足１，表明城市群用水效率整體上未呈現(xiàn)良好的增長(zhǎng)趨勢(shì)，不符合ＳＤＧ６．４目標(biāo)的要求。城市群中僅有西安、臨汾和慶陽(yáng)個(gè)別年份的水資源利用效率達(dá)到１，但不穩(wěn)定。技術(shù)進(jìn)步因素對(duì)水資源利用效率具有相對(duì)較大的貢獻(xiàn)，但ＴＣ 與ＥＣ 之間基本表現(xiàn)為“此消彼長(zhǎng)”而非“相互促進(jìn)”。西安和商洛的技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)效率因素共同驅(qū)動(dòng)用水效率提升，而其他城市均未實(shí)現(xiàn)二者的良性互動(dòng)。

３）關(guān)中平原城市群的ＧＣ_Ｗ－Ｃ和ＧＣ_Ｗ－Ｗ均小于０．４且較為穩(wěn)定，表明水資源占用相對(duì)公平，有利于ＳＤＧ ６．１目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。城市群水污染與城市發(fā)展及水資源稟賦之間的協(xié)調(diào)性較差，但不公平程度逐步提高。

４．２建議

１）完善水資源利用機(jī)制與管理體系，強(qiáng)化用水定額剛性約束作用，健全水權(quán)制度體系，明確水資源所有權(quán)、使用權(quán)，引導(dǎo)行業(yè)間、城市間開(kāi)展水權(quán)交易，加強(qiáng)節(jié)流補(bǔ)源，強(qiáng)化非常規(guī)水資源利用，引進(jìn)先進(jìn)節(jié)水工藝，開(kāi)展高耗水產(chǎn)業(yè)節(jié)水技術(shù)改造，促進(jìn)節(jié)水技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

２）改進(jìn)用水方式，加強(qiáng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，引導(dǎo)重點(diǎn)行業(yè)實(shí)施節(jié)水，推行農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，擴(kuò)大節(jié)水抗旱農(nóng)作物種植規(guī)模，嚴(yán)控高耗水企業(yè)生產(chǎn)用水量，推廣工業(yè)園區(qū)企業(yè)集約用水、串聯(lián)用水、梯級(jí)用水，推進(jìn)低耗水服務(wù)業(yè)發(fā)展與高耗水服務(wù)業(yè)節(jié)水技術(shù)改造，實(shí)行城鎮(zhèn)居民階梯水價(jià)制度、農(nóng)村居民計(jì)量收費(fèi)制度。

３）強(qiáng)化污水減排與治理措施，依法依規(guī)淘汰落后產(chǎn)能，強(qiáng)制煤炭、化工、鋼鐵等行業(yè)實(shí)行清潔生產(chǎn)，推廣精準(zhǔn)施肥技術(shù)與工具，加強(qiáng)污水處理廠提標(biāo)改造與污泥無(wú)害化處置，研發(fā)推廣水污染治理與修復(fù)技術(shù)，嚴(yán)格落實(shí)排污許可制度，明確排污單位主體責(zé)任。