北京市水资源绿色发展指数综合评价

□文/张 达

（首都经济贸易大学 北京）

［提要］当今世界，绿色发展已经成为新的发展主题，绿色发展要求经济发展的同时要实现资源的合理利用。本文聚焦于北京市水资源的绿色发展，利用相关数据，采用主成分分析方法，筛选出对于北京市水资源绿色发展有显著影响的五个因子——节水技术的应用、GDP的绿色程度、人口因素、政府投资、公用设施建设，通过指标体系的构建，评价北京市水资源绿色发展水平。

绿色发展是在传统发展基础上的一种模式创新，是建立在生态环境容量和资源承载力的约束条件下，将环境保护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式。绿色发展的理念是以人与自然和谐为价值取向。本文以水资源为着手点，分析北京市的绿色发展指数，以探究近年来北京市的发展是否符合绿色发展。

过去经济的高速发展，忽视了生态优先的城市空间布局规划，过度粗放，如今要实现区域经济的快速发展面临着水资源短缺、水环境严重污染、水生态破坏等难题。首先，北京市人口增长速度过快使该地区有限的水资源不足以支撑该地区对水资源的需要；其次，2016年北京市地下水供水量占比为45.05%，过度的采集地下水引起了河湖断流萎缩、流域生态基流无法保障、水污染降解条件差等诸多问题。与此同时，水资源利用效率低下，也加剧了水资源压力。

水资源绿色发展侧重点是结合绿色发展理念，体现出水资源绿色应用的要求。本研究针对北京市水资源利用的特点，围绕人口和产业构建了北京市人口-产业绿色发展程度指标框架，并运用主成分分析法确定关键指标，最终建立了一套北京市水资源绿色发展程度的评价指标集，为评价城市群水资源利用的绿色化水平提供参考。

一、文献综述

关于绿色发展理论的研究最早是美国学者博尔丁提出的宇宙飞船经济理论，后来戴利、皮尔斯等人对于稳态经济、绿色经济、生态经济进行了一系列论述。诸大建、胡鞍钢、赵建军在分析绿色发展的内涵时都认为要想实现经济的可持续发展，推进绿色发展是必需的。这些对于绿色发展的定义和理解都体现了资源环境与经济发展之间的协调关系，在对减少资源环境影响的同时实现经济的增长。

国内外围绕绿色发展的评价主要围绕绿色国民经济核算、绿色发展多指标测度体系和绿色发展综合指数，缺少对于聚焦在单一资源的研究，本文想通过研究聚焦水资源的绿色发展来发现北京市保护水资源的方向。

二、实证分析

（一）原理。主成分分析法是利用降维的思路，由研究原始变量相关矩阵内部的依赖关系出发，把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子。通过计算主成分对各评价指标的方差贡献以及主成分的得分系数（即主成分与评价指标间的相关系数），确定各评价指标对于绿色发展指数的相关系数，从而对其重要性进行排序。

（二）步骤。主成分分析法主要分为数据标准化、计算相关系数矩阵、求取协方差矩阵的特征值及相应的正交化单位特征向量、选择主成分、计算主成分载荷和计算主成分得分系数共6个步骤。

协方差矩阵表达式为：

式中，R为协方差矩阵；Sij为协方差矩阵中第i行和第j列所对应的数；i为行数；j为列数；p为矩阵的维数；n为样本个数；k为样本变量值；xki为第k个样本中第i个变量的值为所有样本中第i个变量的平均值；xkj为第k个样本中第j个变量的值为所有样本中第j个变量的平均值。

选取协方差矩阵的前m个较大的特征值，也就是前m个主成分对应的方差。某一特征值所对应的单位特征向量就是主成分关于原变量的系数，则原变量的第i个主成分为：

式中，Fi为所提取的主成分；ai为某一特征值所对应的单位特征向量；X为原变量值。

主成分的方差（信息）贡献率用来反映信息量的大小，其表达式为：

式中，αi为主成分的方差贡献率；λi为第i个主成分的特征值；m为选取协方差矩阵特征值的个数。

主成分的累积方差贡献率表达式为：

式中，G（m）为累积方差贡献率（%）；λk为第k个主成分的特征值。

当累积方差贡献率大于85%时，就认为能足够反映原来变量的信息，所对应的m就是要抽取的主成分数量。

成分载荷是反映主成分与原变量之间的相互关联程度，其表达式为：

式中，l为主成分载荷；Xj，为原变量；aij为各变量间的相关系数矩阵。

计算主成分得分系数的表达式为：

（三）指标初选。参考政策文件和文献以及绿色发展理论，坚持科学性、动态性、可行性等原则，结合北京市地区实际情况，构建绿色发展评价指标体系。纳入人口测度指标，用以反映人民生活、消费的绿色程度；纳入产业测度指标，用以反映经济发展和产业用水的绿色程度；纳入政府测度指标，用以反映政府在绿色化进程中投入的力度；纳入水资源环境现状测度指标，用以反映生态环境在发展过程中的绿色化程度。

1、人口绿色用水指标。反映人口方面的用水指标涵盖生活消费和就业两个维度包括城市人均生活用水量、用水户实际用水量重复利用率、绿色发展行业就业人数比例、绿色GDP占比。

2、产业绿色用水指标。反映产业方面的用水指标涵盖产业结构、产业用水效率、产业排放、三个维度，包括产业高度化（%），第一、第二、第三产业亿元GDP耗水、城市工业用水重复率，工业排放废水达标率。

3、政府对于绿色发展投入的评价指标。反映政府对于绿色发展的支持、投入力度涵盖财政投入、污水治理、教育宣传四个维度，具体包括环境污染治理投资占GDP比重、城市污水处理率、R&D经费投入强度等。

4、水资源环境评价指标。反映水资源环境现状涵盖生态环境和水资源开发效率两个维度，具体包括人均水资源量、湿地面积、城市生态用水占比。本文数据来源于2005～2017年的《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《北京统计年鉴》。

（四）实证检验。KMO值为0.710，大于0.5，并且巴特利特球形检验的显著性为0，证明了变量之间存在较强的相关性。本文采用因子分析的方法是合理的。对20个指标进行因子分析，共有5个特征值大于1的因子，解释了90.47%的方差，拟合效果较好。

（五）模型结果。经过旋转后可以看到变量在5个因子中的聚合程度，经过挑选剩12个变量在四个因子中表示量较高，R&D经费投入强度、产业高度化、城市工业用水重复利用率、用水户实际用水量重复利用率这四个变量在因子1中负荷量最高，四个变量都与节水相关，可以将变量1命名为节水技术的应用。因子2中，第三产业亿元GDP耗水，第二产业亿元GDP耗水，绿色GDP占比三个变量与GDP相关。因子2命名为GDP的绿色程度。因子3中，人均水资源量与绿色发展就业人数比例的负荷量最高，且都与人口有关，可以将因子3命名为人口因素。环境污染治理投资占GDP比重和城市节水措施投资总额在因子4中负荷量最高，因子4可以命名为政府投资。因子5中只有污水处理公用设施建设固定资产投资额负荷量较高，可以将因子5命名为公用设施建设。通过筛选变量以及对变量的重新分组，得到5个新的指标层：节水技术的应用、GDP的绿色程度、人口因素、政府投资、公用设施建设。

北京市F1节水技术因子在2010年前保持微弱的上升趋势，随着节水观念的普及以及水资源的短缺逐渐意识到了节水技术的重要性，在2010年后节水技术因子得分快速上升。北京市F2绿色GDP因子保持着得分持续上升的趋势，北京市在完成工业转型后，并且在疏解非首都功能的同时，将一些耗水排污严重的企业进行了改革升级以及外迁，使得北京市的绿色GDP得分持续上升。北京市F3人口因素在2005～2010年前持续走低，这段时间大量外地人员前来北京寻找工作机会，北京市常住人口持续上升，这个原因可能导致了北京市人口因素得分的下降。随着人口的管控，北京市持续上升的常住人口得以下降，以及第二产业的升级改造，第二产业就业人员也在降低，北京市的人口因素得分在2010年后开始上升。北京市F4政府投资和F5公用设施建设得分在保持持续上升的同时在2017年使成为了5个因子中得分最高的两个因子，表明了北京市政府对于水资源保护的重视，意识到要实现北京市经济绿色可持续的发展对于水资源的保护是尤为重要。

三、政策建议

为了缓解北京市发展中的水资源压力，人口方面的压力需要控制，虽然近年来常住人口的增速得到了遏止，但是人口对于水资源的压力仍然不能小觑，应该继续坚持非首都功能的疏散，保持住常住人口下降的趋势。同时，提高居民用水效率，改变用水方式也是必要的。对于产业、行业用水，应该进行用水定额限制，完善水资源的管理监察机制。北京第二产业的转型、升级已基本完成，现应该大力发展绿色产业。加大节水技术、减排技术的投资，政府应该鼓励中小企业节水技术的应用，减少单位GDP水资源消耗。

同时，政府加大R&D经费的投入强度，一方面可以普及绿色理念，使人们对于绿色可持续理念的认识得以提高；另一方面还可以带动绿色产业发展，促进产业结构升级，从而提升用水效率，减少污染排放，政府还应重视公共节水设施的建设。