基于SE-DEA法对新疆水资源效率评价研究

图布新

(新疆维吾尔自治区水文局水文实验站，新疆 乌鲁木齐 830000)

全球变暖之后水资源问题成为全球最重要的问题之一。水资源分布不均、浪费污染严重等问题，严重影响人们生活水平且制约社会经济发展。新疆是我国水资源严重缺乏的省份之一，水资源无疑成为制约新疆经济发展的“瓶颈”。如果能够合理、高效地利用，将极大地提高经济发展的驱动力[1]。因此，有必要对新疆近年来的水资源利用效率进行了解分析，并在此基础上加强水资源合理配置，将水资源利用效率转化为生产力，提高新疆经济发展综合实力。

1 区域概况

新疆位于中国西北边陲，地区面积166万 km2，地处73°40′E～96°18′E，34°25′N～48°10′N，共包括乌鲁木齐、克拉玛依等十三个行政区。地形多样，山与盆地交接，且地处内陆，海洋气流不易到达，因此气候干燥，降水少但蒸发大。大部分地区春夏和秋冬之日温差极大。2019年年末，自治区内共有人口2 523.22万人，生产总值达到13 597.11亿元，工业增加值3 861.66亿元，水资源总量达到870.1亿 m3[2]。新疆区域内大小河流有500多条，其中较大的有塔里木河、伊犁河等20条，也有博斯腾湖、赛里木湖等湖泊。虽然新疆水资源较为丰富，但年均降水量很少，蒸发量很大，而水资源与社会稳定、经济发展之间又有密切的联系，因此需对新疆地区水资源利用效率进行研究。

2 研究方法

2.1 数据包络分析(DEA)法

数据包络分析(DEA)由著名物流学家Charnes等人提出的一种新系统分析方法，通过直接计算投入和产出之间比率的加权和，来衡量有效决策单元的投入和产出效率，被广泛应用于决策单元效率分析[3]。后来在此基础上提出超效率 DEA 模型(SE-DEA 模型)[4]：

设有 n 个决策单元，其投入数据为xij，产出数据为yij，对于第 j0个决策单元超效率 DEA 模型计算数学方程表达式如下：

(1)

式中：ε为非阿基米德无穷小量；n为决策单元的个数，每个决策单元有m 个输入变量和 s 个输出变量；θ为第j0个决策单元的超效率值；sr-为投入冗余量；sr+为产出不足量；xij表示第 j 个决策单元在第 i 个投入指标上的值；yij为第 j 个决策单元在第 r 个产出指标上的值；j 为输入输出指标的权重系数；θ、j、sr+和均为未知参量，可由模型求解。

表1 新疆水资源利用效率指标体系

2.2 指标选取

本文选择生活和生态用水作为资源和公共服务一般资本要素，生态用水包括常规绿化养护用水以及各种植被利用的地表水和地下水，但数据难以统计，故选择绿色面积作为生态用水效率的产出指标。生活用水的劳动投入范围广，根据计算原则选择居住人口作为劳动投入要素，人均GDP作为反映经济效益的产出指标。数据来源主要来自《新疆统计年鉴》、《新疆水资源公报》，具体指标体系见表1。

3 新疆各个产业用水利用效率分析结果

3.1 新疆工业用水利用效率分析结果

考虑工业用水非预期产出指标，采用DEA-SBM非预期产出模型对新疆2008 - 2019年工业用水效率进行评价，得到测算结果见表2。

表2 新疆各地市的工业用水利用效率DEA 测算值

表3 新疆各地市的农业用水利用效率DEA 测算值

从表2各城市计算效率值可以得到，新疆各年工业用水效率基本达到DEA效率标准，表现良好。整体来看，不同城市的水资源利用效率差异不大，不存在两极分化现象，新疆工业用水效率在估算年份中相对稳定，处于较好的水平。

3.2 新疆农业用水利用效率分析结果

目前研究农业用水效率在用水中没有统一的预期产出，在给定数据可用性的情况下，利用DEA-BCC模型对农业用水效率进行研究，不考虑新疆2008-2019年的预期产出对农业用水效率进行评价，得到各地农业用水效率的测算结果见表3。

由表3可以看出，新疆每年农业用水效率达到DEA有效的地市有克拉玛依市、昌吉州地区、喀什地区、塔城地区以及石河子市，表明这些地区在经济压力的大环境下农业用水的配置得到了较好的调控。其他市均值虽未达到DEA有效，但在部分年份达到DEA有效，表明各个市均在努力提高用水效率，但实施过程中受设备老化，渠道渗漏等因素影响导致其用水效率未达到标准。在时间尺度上看，2015年和2019年达到DEA有效，其他研究时间未达到效率标准，但计算值与标准值相差不远，表明新疆各个地区每年都在努力提高用水效率且有成效。

3.3 新疆生活用水利用效率分析结果

针对生活用水方面水效率研究有非期望产出的指标，本研究对新疆2008-2019年生活用水利用效率进行评价，得出生活用水测算结果见表4。

表4 新疆各地市的生活用水利用效率DEA 测算值

表5 新疆各地市的生态用水利用效率DEA 测算值

从表4可以看出，新疆地区的生活用水效率DEA 计算值基本上全部达到有效，表明新疆地区生活用水效率整体较高且配置合理。未达到有效的地区其DEA计算值与标准值相差不大，表明各个地区都在努力提高地区生活用水效率。从时间尺度上看，DEA计算值的结果逐年增长，表明新疆地区在生活用水效率方面一直做着不懈的努力。

3.4 新疆生态用水利用效率分析结果

考虑到数据的可获得性，采用DEA-BCC模型对新疆2008-2019年的生态用水效率进行了研究，并在不考虑产出的情况下对新疆的生态用水效率进行了评价，得到结果见表5。

从表5可以看出，仅有巴州地区、和田地区与石河子市地区达到DEA有效，其他地区均未达到有效，表明在新疆地区在生态用水方面用水效率较低，习近平书记在2005年提出“金山银山就是绿水青山”的绿色发展理念后，近年来才开展一系列生态措施，使得新疆在生态发展方面效率还未达到标准，未来还需进一步努力。

4 结语

本文在对水资源利用效率理解的基础上，借鉴国内外学者的已有成果，以新疆地区为例，采用数据包络分析法对新疆地区工业、农业、生活、生态四方面的用水效率进行计算，得到农业用水效率(0.860)<生态用水效率(0.861)<生活用水效率(0.926)<工业用水效率(0.928)。农业用水与生态用水效率低下主要生产处理设备规模效率低下，灌溉排水设施陈旧，渗漏率高等原因。生活用水效率与工业用水效率到达DEA有效，表明近年来新疆地区在农业与生态方面做出的努力显而易见。