中国城市生活用水效率及收入、价格弹性评估

李治涛，高文程，魏贤达，高文静

（1.宁夏大学法学院，银川750021；2.北京首都创业集团有限公司，北京100027；3.北京首创股份有限公司，北京100044；4.宁夏大学物理与电子电气工程学院，银川750021）

随着社会经济发展、人口增长以及居民生活水平的普遍提高，城市系统对于水资源的需求量不断增加，城市水资源的供需矛盾愈加突出［1］。城市生活用水作为城市水资源管理系统中的重要组成部分，既是城市居民的生活必需品，也是带动城市发展的具有经济属性的重要商品［2］。本世纪以来，受我国人均水资源量低、时空分布不均等自然客观条件所限，不同城市的生活用水情况差别显著，同时城市生活用水管理方面存在诸多不足，严重制约我国城市生活用水效率提升。其中，我国城市生活用水缺乏系统性、全面性评估及相应的影响因素分析是重要问题之一。一方面，已有研究大都是对单独一个或个别几个城市进行分析，缺乏科学的评估标准，也无法形成对更多城市具有参考借鉴意义的系统性评估结论，所提政策建议多是定性描述［3，4］，少有研究能给出具体的水效努力目标，部分研究基于模型预测给出的努力目标［5，6］，也主要是以历史数据为据，缺乏横向的城市间对比分析，降低了目标的科学性和可达性。另一方面，虽然目前关于我国城市生活用水影响因素的分析研究已有一定基础［7，8］，在众多因素当中，也普遍认为表征资源稀缺价值的水价和表征居民生活水平的人均收入是影响生活用水的两个核心因素［9，10］，并有若干实证案例研究［11，12］，但已有研究大都是针对单一具体城市生活用水的收入、水价影响定量研究［13，14］，而缺乏更为宏观的针对一类城市、甚至全国范围城市的相关研究评估，对于提升我国城市整体生活用水效率的指导意义有限。因此，有必要对我国城市生活用水效率进行系统性综合评估，识别先进城市的管理经验，促进落后城市改进提升，同时对水价、收入两大主要因素的影响进行定量评估，推动更具针对性的政策出台和措施落地。

1 研究方法与数据

1.1 城市生活用水效率评估方法

标杆管理（Benchmarking）也称为参照管理，为确定业绩标准、明确努力目标提供了指引，这种管理方法已广泛应用于企业管理，但在公共事务管理方面的应用仍较为有限。本研究从表达管理意义直接性、结果运用普适性的角度出发，选择人均日生活用水量作为表征城市生活用水效率的核心指标，借鉴相关研究思路［15］，创新性运用标杆管理理念，在进行城市生活用水效率评估的基础上，除了形成整体上具有最佳实践意义的生活用水效率先进城市样本之外，构建基于先进、良好、一般、较差分类的城市生活用水效率相对标杆体系，充分体现循序渐进提升城市生活用水效率的管理意义。具体以eij（i，j=0，1，2，…，n）表示i年份j城市的人均日生活用水量，以ui和σi分别表示ei取自然对数后的均值和标准差，在其满足正态分布一般规律的基础上，作如下界定：

“先进”与“良好”的临界点a：

“良好”与“一般”的临界点b：

“一般”与“较差”的临界点d：

根据正态分布的统计学分布特征，样本单元落在均值加减0.5个标准差所对应区间的概率接近40%，落在该区间左右两侧的概率分别约30%。因此，基于以上界定，城市生活用水效率先进的城市占比大约30%，应当继续保持先进水平；良好的城市占比大约20%，应当以临界点a 作为相对标杆A；一般的城市占比大约20%，应当以临界点b 作为相对标杆B；较差的城市占比大约30%，应当以临界点d 作为相对标杆D，如此，一方面体现了城市生活用水标杆的合理性和可达性，另一方面基本保障了每一类别城市数量的整体均衡。

1.2 城市生活用水收入、价格弹性分析模型

通常认为，在居民生活用水的用水函数中，双对数线性模型易于估计，能给出一个固定的弹性系数，易于比较研究结果，同时双对数线性模型比较符合消费者对某些商品需求的行为［16，17］，是用水量需求分析的重要工具，也是水资源管理决策的重要分析手段。本研究采用这一最常用和典型的模型，公式表达如下所示：

式中：Q为居民人均日生活用水量，L/（人·d）；P为居民生活用水水价，元/t；I为居民人均可支配年收入，元/人；α为价格需求弹性系数，表示价格每变动1%，水量的变动百分率；β为收入需求弹性系数，表示收入每变动1%，水量的变动百分率；C为常数项。

该模型将水价和收入作为影响城市居民生活用水的两因素，通过价格弹性可以定量衡量水价对城市居民生活用水量的影响程度，通过收入弹性可以定量识别城市居民生活用水的支付能力，同时剔除了天气、环境和家庭等难以量化和精确测定的因素，在一定程度上避免了外部环境和不确定变量的影响。

1.3 样本与数据

本研究基于数据的可得性和完整性，从全国范围内选取115 个地级城市作为样本总体。样本中包含了以哈尔滨市、吉林市等为代表的东北城市，以苏州市、宁波市等为代表的东部城市，以太原市、合肥市等为代表的中部城市和以重庆市、贵阳市等为代表的西部城市，样本总体分布具有全国范围的代表性。对于生活用水效率评估，以2009-2015年的7年统计数据为准进行分析；在需求弹性评估方面，由于近年来《中国区域经济统计年鉴》不再公开出版，加之各省市信息公开范围和质量本身有限，大部分地级城市的城镇居民人均可支配收入难以有效统计，因此本文仅根据已公开的、相对完整的数据信息，对2009-2013年的5年城市生活用水量、水价和收入截面数据进行模型分析。每一年度分析中，一个城市即为一个样本。

其中，居民生活用水价格数据来源于《城市供水统计年鉴》（2010-2014），对于实行阶梯水价政策的城市，由于第一阶梯水价覆盖80%的用水户［18］，并且有的城市第二阶梯生活水价甚至高于工业水价，违背生活用水的公共服务性质［19］，因此统一以第一阶梯水价为准；城镇居民人均可支配收入来源于《中国区域经济统计年鉴》；城市居民生活用水量以及用水人口数据均来源于《中国城市建设统计年鉴》（2010-2016）；用于城市分类的水资源量数据来源于各省、市水资源公报等公开资料。

1.4 城市分类

中国地级以上城市约300 个，纳入本次研究范畴的有115个，城市之间的自然客观条件存在一定差异，对居民用水的行为、习惯都会有一定影响。其中城市的水资源禀赋是最为直接的影响因素。本研究在整体分析的基础上，将115 个城市尝试根据水资源禀赋进行分类，使同一类城市的水资源禀赋基本一致，为不同水资源禀赋城市的用水效率、价格弹性、收入弹性对比提供了可能。城市分类具体方法是，首先对城市人均水资源量和人均生活用水量指标做相关性分析，结果见表1所示，表明城市人均水资源量和人均生活用水量在99%的情况下都是与人均日生活用水量正相关的，因此可以将人均水资源量作为城市分类的指标。

表1 城市分类指标相关性分析Tab.1 Correlation analysis of city classification index

其次，采用K-均值聚类法进行具体城市分类。结果显示，以人均水资源量1 600 m3/人为标准，可将所有115 个样本城市分为水资源禀赋较低、水资源禀赋较高两大类。其中人均水资源量低于1 600 m3/人的城市85 个，属于水资源禀赋较低类型，人均水资源量高于1 600 m3/人的城市30个，属于资源禀赋较高类型，这与我国整体上大部分城市地区水资源短缺的客观现实也相对吻合。

2 实证结果与分析

2.1 城市生活用水效率评估

2.1.1 总体评估结果

从时间趋势来看，我国城市生活用水效率总体保持平稳。各项标杆值详见表2 所示。2009-2013年间，各项标杆值均保持稳中有降的态势，而在2014、2015 两年，总体上又略有上升。相比之下，标杆A和标杆B基本保持稳定，说明城市生活用水效率已经处于先进、良好水平的城市，由于其人均日生活用水量已经相对较低，进步空间非常有限，而标杆D 的下降更为明显一些，说明随着节水器具普及、供水管网改造等城市生活用水管理措施加强和见效，生活用水效率相对落后的城市不断改善，人均日生活用水量显著偏高、存在不必要浪费的城市在日渐减少，这与落后城市改进的边际成本较低、边际效用显著的原理完全相符。

表2 城市生活用水效率总体标杆体系 L/（人·d）Tab.2 Overall benchmarking system of urban domestic water efficiency

基于2015年的城市生活用水效率总体标杆体系的评估结果见表3 所示。呼和浩特市、天津市等35 个城市处于先进水平；哈尔滨市、重庆市等22 个城市处于良好水平；北京市、兰州市等25 个城市处于一般水平；武汉市、广州市等33 个城市处于较差水平。总体评估未考虑城市客观因素影响，通过各等级城市分布可以看出，先进城市以北方缺水城市居多，而较差城市以南方临江城市居多，也进一步证明水资源禀赋对城市生活用水有一定影响，为进一步提高标杆意义，有必要进行分类研究。

表3 基于总体标杆的城市生活用水效率评估结果Tab.3 Evaluation results of urban domestic water efficiency based on overall benchmarking

2.1.2 分类评估结果

基于城市分类的评估结果见表4 所示。结果表明，一是水资源禀赋较高城市，其各项标杆值均高于水资源禀赋较低城市至少10 L/（人·d），说明水资源丰富的城市生活用水的确普遍要更多一些；二是对于水资源禀赋较低城市，除标杆D 略有下降之外，标杆A和标杆B变化不大，而水资源禀赋较高城市各临界点均保持稳中有降，特别是标杆D 下降相对显著，带动了总体的城市生活用水效率提升，这说明水资源禀赋较高的城市、生活用水较多的城市节水空间更大；三是水资源禀赋较低城市和较高城市的各标杆差距在逐年缩小，例如2009年两类城市的标杆D 差距为25.9 L/（人·d），而2015年这一差距缩小到13.1 L/（人·d），说明总体上我国城市生活用水差异在不断减小。

表4 城市生活用水效率分类别标杆体系 L/（人·d）Tab.4 Classified benchmarking system of urban domestic water efficiency

基于2015年的城市生活用水效率分类别标杆体系的评估结果见表5所示。可以发现，在水资源禀赋较低城市当中，太原市、呼和浩特市等24个城市处于先进水平；哈尔滨市、长春市等22 个城市处于良好水平；厦门市、兰州市等16 个城市处于一般水平；武汉市、广州市等23 个城市处于较差水平。在水资源禀赋较高城市当中，安庆市、吉林市等9 个城市处于先进水平；湖州市、宜昌市等4 个城市处于良好水平；黄山市、岳阳市等7 个城市处于一般水平；杭州市、桂林市等10 个城市处于较差水平。

表5 基于分类别标杆的城市生活用水效率评估结果Tab.5 Evaluation results of urban domestic water efficiency based on classified benchmarking

2.2 城市生活用水收入、价格弹性评估

2.2.1 描述统计结果

人均日生活用水量、城镇居民人均可支配收入和居民生活用水价格的基本统计分析结果见表6 所示。从整体趋势来看，2009-2013年间，我国城市居民人均生活用水量平均值稳中有降，说明城市节水取得一定成效，由于生活用水相对缺乏弹性，因此降幅不大，平均水平保持在160～170 L/（人·d）之间。5年时间内，平均水价稳中有升，2013年平均水价超过2 元/t，城镇居民人均可支配收入不断提高，2013年平均水平达到2.686 万元/人，年复合增长率12.1%。

表6 城市居民生活用水及其影响因素描述性统计结果Tab.6 Descriptive statistical results of urban domestic water use and its influencing factors

从城市之间来看，以2013年为例，居民人均生活用水量最少的是定西市，仅为49 L/（人·d），最多的是广州市，达到330 L/（人·d），各城市数据分布较为分散，不同城市居民生活用水量差异明显。平均水价最低不低于0.85 元/m3，最高不超过4.9 元/m3，人均可支配收入最低的城市约1.5 万元/人，最高的城市超过4 万元/人。

从城市分类来看，水资源禀赋较低的城市居民人均日生活用水量普遍更低一些，这与水资源相对贫乏的自然环境有着必然关系。同时，水资源禀赋较低的城市平均水价也更高一些，总体上反映了物以稀为贵的价值规律。

2.2.2 总体弹性评估结果

选择相对接近的2013年进行分析，城市总体的居民生活用水价格弹性和收入弹性分析函数模型如下所示：

标准差： （1.284）（0.073） （0.128）

P值： （0.171）（0.012） （0）

结果显示，水价和人均收入对应P值均小于0.05，表示至少在95%的置信区间上，都对生活用水需求有着显著影响。收入弹性为0.680，即人均可支配收入增长10%，用水量将增长6.8%，说明随着居民生活水平的提高，生活用水量也会有所增加，收入对用水需求拉动明显；价格弹性为-0.187，即水价上升10%，人均生活用水量将下降1.87%，因此，对于全国总体而言，调整水价是一个促进居民生活节约用水的有效方法。

2009-2013年，城市总体的居民生活用水的收入弹性和价格弹性趋势变化如图1 所示。可以看出，生活用水的收入弹性基本略有下降，整体基本保持平稳，而价格弹性下降更为显著，从2009年的-0.484 下降至2013年的-0.187，意味着2009年的时候，水价上升10%，居民人均生活用水量下降4.84%，而到了2013年，水价上升10%，居民人均生活用水量仅下降1.87%，说明在当前的水价政策下，水价的微调对于居民生活用水的影响已经越来越小。

图1 城市总体居民生活用水的收入弹性和价格弹性趋势图Fig.1 Trend of income elasticity and price elasticity of overall urban domestic water use

2.2.3 分类需求弹性评估结果

对于城市总体及不同水资源禀赋类型的城市，根据模型所得收入弹性和价格弹性的详细分析结果见表7所示。从回归方程的P值和影响因子的P值来看，总体上所得分析结果的可信度相对较高。

表7 不同类型城市居民生活用水影响因素计量分析结果Tab.7 Quantitative analysis results of influencing factors of urban domestic water use in different types of cities

基于模型分析结果，可得2009-2013年不同水资源禀赋城市的居民生活用水的收入弹性和价格弹性趋势变化如图2 所示。可以发现，一是水资源禀赋较高和较低的城市生活用水价格弹性存在差异。在大部分年份当中，水资源禀赋较低的城市价格弹性系数都相对较低，说明价格变化对于水资源禀赋较高的城市居民更为敏感。这是因为在水资源禀赋较低的城市，居民的生活用水主要用来满足基本生活所需，因此弹性较小。而对于水资源禀赋较高的城市，其价格弹性较高，价格的提高对该类城市的居民用水影响更大。如果从全国城市生活节水总体出发，应当首选在水资源禀赋较高的城市提高水价，刺激居民节水获得成效更为显著。二是收入弹性与价格弹性存在相似规律，收入对居民生活用水的影响也是随着城市水资源禀赋的增加而扩大。这主要是因为在水资源禀赋相对较低的城市中，有相当一部分受水资源约束而经济发展相对落后的城市，该类城市受水资源禀赋、生活习惯和经济水平的限制，人均日生活用水量本身就相对较低，即使收入有所变化，用水量的变化也不大。反之，在水资源禀赋较高的城市中，用水的弹性相对较大，因此随着收入增加，用水的需求就会增长，而且丰富的水资源也可以保障所需，因此该类城市收入弹性系数较高。三是两类城市的价格弹性均呈现出逐年缩小的趋势，意味着不论是水资源禀赋较低还是较高的城市，价格微调对居民生活用水的影响都在日益减小。而收入弹性方面，城市总体的收入弹性之所以稳中略降，主要是受水资源禀赋较高的城市收入弹性逐年下降影响。

图2 不同类型城市生活用水收入弹性和价格弹性趋势图Fig.2 Trend of income elasticity and price elasticity of urban domestic water use in different types of cities

3 结论与讨论

（1）我国城市生活用水效率总体上稳中有升。2009-2013年间我国城市人均日生活用水量的各项标杆值平稳下降，2014-2015年间又略有回升，总体保持平稳。各项标杆相比，标杆D 的降幅明显，水资源禀赋较高和较低城市相比，水资源禀赋较高城市各项标杆下降明显，说明人均日生活用水量较高的城市和水资源禀赋较高的城市，生活用水效率提升空间更大，在过去几年当中节水的实际成效更为显著。

（2）我国城市人均生活用水量保持在160～170 L/（人·d）区间范围，总体上稳中略有下降，说明城市节水管理取得一定成效。但是不同城市之间生活用水量差异仍然十分明显，人均生活用水量最多的广州市，达到330 L/（人·d），是人均生活用水量最少的定西市6倍有余，水价和收入差异同样显著。相比之下，水资源禀赋较低的城市居民人均生活用水量更低，除了与水资源禀赋相对贫乏的自然环境有关系之外，这类城市水价更高，也是重要原因之一，这也反映了这类城市水资源的相对稀缺价值。

（3）我国城市居民生活用水的收入弹性系数基本稳定在0.7 左右，表示人均可支配收入增长10%，用水量将增长7%左右，说明随着居民生活水平的提高，生活用水量将不断增加，收入对用水需求具有明显拉动效应。与收入弹性基本保持稳定所不同的是，同期我国城市居民生活用水的价格弹性系数逐渐减小，表明在当前福利水价政策不发生重大变革的情况下，城市水价的微调对于居民生活用水的影响已经越来越微不足道，要想更好发挥水价机制在水资源配置方面的作用，需要推动水价政策改革调整。

（4）与水资源禀赋较低的城市相比，水资源禀赋较高的城市不仅人均生活用水量更高，而且平均水价相对偏低，2013年平均水价仅1.65 元/t，与城市总体平均水价相差0.57 元/t，表明这类城市通过提高水价带动节约用水和水效提升更为迫切和必要。同时分析表明水资源禀赋较高的城市收入弹性和价格弹性也更高，这类城市在收入、价格因素影响下的生活用水弹性空间更大，节水的空间也更大，通过提价所带动的节水效用更为突出，因此建议这类城市可优先实施水价改革，通过合理提高水价取得节水成效、获得经验，然后再进行更大范围的推广实践。

（5）信息公开不足，城市样本选择和研究时间尺度受限，是制约城市生活用水研究深入的重要因素。虽然近年来我国在城市生活用水管理和水价政策上没有十分巨大的改革调整，总体保持稳定，基于2009-2013年过往指标数据的分析结论对于当前我国城市生活用水管理仍具有相当指导意义，但不可否认的是，以城镇居民人均可支配收入为代表的部分重要城市经济社会指标，在近年来不仅没有扩大公开范围，其可得性、规范性反而有所下降，一定程度影响了研究深化，建议进一步加大信息公开程度，为更加深入全面开展相关研究，更好指导城市生活用水管理奠定基础。