数据包络分析方法在朝阳市农业干旱用水效率的测算应用

2021-05-24潘志涛

黑龙江水利科技 2021年4期

潘志涛

(辽宁陆海项目管理咨询有限公司，沈阳 110031)

0 前言

有效计算农业用水效率可为提高该区域农业用水效率提供有效科学依据[1-5]，目前而言，多数区域农业用水效率估算是根据农业用水量来进行分析的，很少有研究能够综合考虑农业产出和投入指标对农业用水效率的影响。农业的产出和投入指标必将对农业用水效率产生更大的影响[6]。因此，有必要将农业产出和投入指标结合起来，以有效地检验农业用水效率，从而提高区域农业用水效率。随着城市及工业化的迅猛发展，用水矛盾愈来愈显得突出，为了尽快解决农业用水之间的矛盾，有必要尽快提高区域农业用水效率[7-15]。因此，文章引入了一种数据包络方法，可以从农业产出和投入指标有效地衡量区域农业用水效率。

1 数值包括分析方法及步骤

美国学者Charnes等[10]基于效率分析的数据包络分析方法，该方法通过C2R和BC2两个重要的效率指标值进行农业用水效率的测算：

(1)

(2)

(3)

式中：θ为农业用水效率测算值；ε为计算参数，取值为10-5；t为农业产生指标；m为投入指标；n为计算单元；λj为组合计算单元；S-、S+为农业投入和产出不足的比例；xij0为第i类农业第j类投入指标；yij0第i类农业第j类产出指标。

在方程中，若：

θ*=1，且S-*=0,S+*=0, 则表示θ农业用水效率无效。若：

若果测算的效率无效，则需要对计算单元进行重新设置计算条件：

要对决策单元进行改进，改进的决策单元需要令方程满足一定的条件，方程满足的条件为：

(4)

(5)

式中：x0*、y0*为不同计算条件下农业用水效率测算值；Si-、Sr+则不同计算条件下的农业产出和投入指标；C2R和BC2为不同计算条件的配比指标。

2 研究实例

2.1 指标选取

以朝阳市为例，以农业灌溉用水及耗水量，耕地面积及从事农业的人数为农业投入指标，选择农业劳动者的收入及有效灌溉面积、农业生产收入和生产总量作为产出的指标。结合朝阳市农业经济统计年鉴，对各指标数据进行了分析，2008年-2017年朝阳市农业经济统计数据，见表1。

表1 2008-2017年朝阳市农业经济统计数据

2.2 指标计算

结合朝阳市2008-2017年农业经济数据，对数据包络分析方法下各指标进行计算，农业用水效率指标测算结果，见表2。

表2 农业用水效率指标测算结果

从各用水效率测算指标结果可看出，数据包络分析方法计算的效率值>0.5的属于有效年份，这些年份中农业产出和产出比例较为平衡，而其他年份效率值均>0.5，年份投入和产出比例较大，属于农业效率用水较高的年份，也表明这些年份农业产出和投入存在不平衡的现象。2008-2010年朝阳市农业投入比例较低，这一时期农业用水效率较低，从2010年以后朝阳市加大农业用水效率的提升，对农业产出结构进行优化，增加了农业产出比例，通过分析这一时间段朝阳市农业投入和产出比例分别为0.45和0.56，农业用水效率也可达到50%以上。

2.3 农业用水效率测算

在农业用水效率测算的基础上，采用数据包络分析方法对朝阳市2008-2017年的农业用水效率进行定量测算，朝阳市2008-2017年农业用水效率测算结果，见表3。

表3 朝阳市2008-2017年农业用水效率测算结果

从农业效率测算结果可看出，2008-2010年由于朝阳市由于农业结构未能优化，农业产出和投入比例较低，使得这一阶段农业用水效率不高，规模收益总体呈现递减变化。而从2010年开始，由于农业结构的优化不断增加，朝阳市农业产出和投入比例逐步提升，使得区域农业用水效率值不断提高，总体规模收益有所改善。从各年份总体规模收益可看出，随着农业用水效率的增加，规模收益变化较为稳定，这主要是因为区域农业用水效率的变化除受到农业产出和投入比例的影响，还受到区域农业供水变化，对于朝阳地区而言，城镇居民生活用水、农业用水矛盾一直较为紧张，使得区域农业用水效率很难得到有效满足，但规模收益总体变化还是处于递增变幅。

2.4 农业用水效率无效年份的原因剖析

对于农业用水效率测算无效的年份，采用数据包络模型对各指标进行投影分析，朝阳市农业用水效率无效年份指标投影分析结果，见表4。

从投影分析结果可看出，朝阳市农业用水效率<30%即为无效年份，这些年份的农业投入均成正向变化，说明农业用水效率的主因在于农业耗水量较大，使得其农业用水转化效率得不到有效满足，因此在农业用水效率较低的时期，需要降低农业耗水量，增加农业产出的比例，对农业结构进行优化和调整，在提升农业用水效率的同时，增加农业规模收益的程度。