基于DEA 方法的中国缺水省区水资源利用效率评价

吴 云/ 文

一、引言

水资源是基本的自然资源，然而存储在自然界中的淡水量小于水资源总量的1%，极其珍贵。目前，中国人均用水量约占世界人均用水量的30%，农业生产消耗的淡水量是人类消耗淡水总量的60- 80%。合理使用和保护是水资源保护的重要内容之一。另外，由于工业对水资源的严重污染，我国部分地区大量水资源已经无法饮用，甚至无法用于生活及农业灌溉，基本功能丧失殆尽。水污染作为人为问题，虽然不会在短期内对人们的生活和环境造成巨大破坏，但是经过污染的水资源会以各种形式对人体和环境产生不好的影响，长期来看，危害是大范围且持久的，恢复工作是非常困难的。

由于国家对水资源的重视，各省每年关于水资源的统计数据都比较丰富，便于我们做统计分析和实证研究。为改善水资源短缺和污染严重的情况，促进粗放型经济增长方式向集约型经济增长方式的转变，许多学者在文献中评价和研究了水资源利用效率的问题以及背后的影响因素，并且指出提高水资源利用效率对发展经济、改善生态环境以及缓解水资源短缺都有着重要意义。目前，关于水资源利用效率的评价，国内外学者开展多项理论研究与实践探索，分别从不同行业和地域的角度分析水资源综合利用效率。廖虎昌等（2011）研究了西部12 个省份的水资源利用效率。孙爱军等（2010）运用SFA 模型对我国工业和农业的用水效率分别做了评断，实证结果表明，工业用水效率整体呈缓慢上升态势，而农业用水平均效率仅为0.49，存在较高的上升空间。朱兆珍等（2015）运用因子分析法筛选出合适的指标并根据指标构建了用水效率评判体系。马海良等（2012）结合DEA 与Tobit 方法对我国水资源利用效率进行评价的同时，并对用水效率有影响的因子做出了归纳。在对水资源利用效率研究的前提下，部分学者也指出了水资源利用效率的影响因子。钱文婧等（2011）通过研究我国经济结构、对进出口的消费变化和人均水资源拥有量等指标，发现进口消费与用水效率有正相关关系。

二、实证分析

（一）指标选取

通过人均水资源量与缺水指标的对比，我们将宁夏、甘肃、内蒙古、青海、山西、山东、河北、新疆这八个缺水程度较为严重的省区作为本文的研究对象。并且根据多位学者的调查研究，选取农业万元GDP 用水量（农业用水量与农业万元产值的比值）、工业万元GDP 用水量（工业用水量与工业万元产值的比值）、人均用水量、地表水供应总量、地下水供应总量、COD 排放总量（化学需氧量）六个因素作为评价水资源利用效率的指标。

由表1 可知，新疆的农业万元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农业灌溉，导致其农业万元GDP 用水量比其他7 个省区都要高，甘肃的工业万元GDP 用水量最高。新疆人口最少，而背靠天山带来的降水量最大，因此其人均用水量是最大的。青海的高海拔与强紫外线导致地表水蒸发迅速，无法流入地下，因此其地下水资源最为匮乏。山东和河北经济较为发达，河北的重工业尤其发达，其化学需氧量排放也是极高的。

表1 2017 年八个省区水资源利用效率指标

（二）DEA 模型建立

本文采用DEA 的方法对水资源利用效率进行评价。数据包络分析法（DEA）是一种多投入和多产出下测度综合效率最常用的方法，对投入产出函数形态、决策单元没有特殊要求，且不需要事先知道投入和产出之间的函数关系。

在2008- 2017 年间，在这8 个缺水省区中只有河北省基本保持不变，其中只有山东省在综合效率、技术效率和规模效率方面在十年间都达到了DEA 有效。河北省除了2017 年综合效率与规模效率下降到0.955，其余年份均达到了综合效率、技术效率和规模效率三个方面的DEA 有效。山西、甘肃、宁夏、青海、内蒙古、新疆的综合效率在十年间不断上下浮动，其中甘肃与新疆的综合效率在2010 年达到最低。

表2 2010 年和2017 年部分缺水省区水资源利用效率对比

由于采用了2008- 2017 年十年间8 个省区的水资源数据，DEA 结果显示较为复杂，通过观察可以看出大部分省区的综合效率在2010 年前后发生变化，2010 年前下降，2010 年后逐步上升。故选取2010 年与2017 年数据作为分析的依据，以便尽可能大地发挥数据价值，见表2。

（1）综合效率方面，crste 指的是不考虑规模收益时的技术效率，代表的是规模收益乘技术效率的加权效果，体现了水资源利用效率的综合效果。2010 年河北与山东的综合效率均达到了DEA 有效，新疆2010 年的水资源利用效率最低，达0.291；2013 年仅有山东省达到了DEA 有效，新疆仍然是水资源利用效率最低，达0.393；内蒙古和甘肃的综合效率2017 年比2010年有所上升，而山西省的综合效率下降幅度最大。

（2）技术效率方面，vrste 考虑规模收益时的技术效率，具体指的是技术提升或者管理效率提高时带来的水资源利用技术效率提高。2010 年河北、山西、宁夏、山东和青海五个省区达到了技术效率的DEA 有效，而2017 年仅有甘肃和新疆的技术效率没达到DEA 有效，同时与2010 年相比有所下降。

（3）规模效率方面，纯技术效率和规模效率是对综合效率的细分，具体指的是由于生产规模变化、生产资料的投入变化带来的规模效率上升。2010 年仅有河北与山东省达到了DEA有效，甘肃省达到规模效率最低值0.421。2017 年仅有山东省达到DEA 有效，新疆的上升幅度最大。

（4）规模收益方面，irs，- ，drs，分别表示规模收益递增、不变、递减。2010 年除河北、山东的规模效率不变，其余6 个省区均为规模效益递增，2017 年河北省也转变为规模效益递增。

通过DEA 可以计算得到投入和产出的冗余值，即在产出量不变的前提下，可以减少的投入数量以及在投入不变的前提下，可以增加的产出数量。由于在投入有松弛变量的可能，从而会导致产出的松弛变量为零，故只分析投入的冗余量，如表3所示：

表3 DEA 分析下缺水省区投入冗余量

由表3 可知，甘肃与新疆均有提高用水效率的可能性，甘肃可以通过提高地表水的保存引流工作以及地下水的存储工作，使地表水供应的投入可以减少42.251 亿立方米，地下水的供应量投入可以减少6.026 亿立方米，这样在减少部分投入的情况下，实现既定的产量，提高水资源利用效率；新疆可以通过提高人均用水量的效率，增加废水利用环节，从而可减少人均用水量投入1144.377 立方米，地表水供应的投入可以减少253.904 亿立方米，地下水的供应量投入可以减少40.771 亿立方米，同时保证产出不变以及提高水资源利用效率。

三、建议

随着现代科技发展，人们的生活要求不断提高，对水的需求不断增加。水作为人们生存中不可替代的宝贵资源，如何有效配置有限的淡水资源，使每滴水的效益最大化，成为缓解我国目前水资源供需矛盾的关键所在。

第一，各省区间可以加强交流与合作，将水资源利用与治理方面的宝贵经验共同分享，不同省区应该有其自身的侧重点，例如西部应该提高其生产效率，进行科技化生产；减少水资源的浪费情况，而中部地区应该提高其利用效率以避免水资源的闲置。第二，各省政府应加强水污染的宏观监管，严厉打击污染水资源的行为，不再以水污染为代价来发展经济。并且做好事前的审批工作，提前发现问题。第三，要提高科技在提高水资源利用效率方面的作用，提高生产管理水平和科技发展水平。随着科技的发展，我们应努力将科技融入生活，因地制宜、全面提高我国水资源的利用效率。同时，学习国外的先进技术，加大科技方面的投入。第四，宣传环保意识，利用经济发展带动水资源利用效率的提高。提高人们的节水意识以及企业的水资源保护意识，将水资源的保护渗透在日常生活与经济发展中。只有不断提高水资源的利用效率，才能从根本上剔除不必要的资源浪费，缓解当下中国的水资源危机，实现社会的可持续发展。