城市水資源績效評價研究

梁星 陳英杰

【摘 要】 以長江經濟帶沿江城市為例，創新性地將主成分分析法與非徑向、非角度的SBM-Tobit模型結合，對2007—2016年間水資源的經濟、環境、綜合績效進行計算，并對其影響因素進行了研究。研究結果表明：（1）現階段有必要將環境、社會福利指標納入績效評價指標體系;（2）沿江城市的三種績效值存在顯著的空間相關性;（3）財政自給率、政府管制力度、人口密度、產業優化度都會對水資源投入績效產生不同程度的影響。在此基礎上，提出提升水資源績效的建議和策略，補充了水資源績效評價的理論層面，有利于促進水資源中蘊含的經濟、環境和社會效益更大程度釋放。

【關鍵詞】 城市水資源績效評價

一、引言

長江經濟帶作為整個長江流域經濟最繁榮的地區，連接上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州11個省市。2014年的政府工作報告中首次提出“打造黃金水道，建設長江經濟帶”，明確指出“建設生態廊道，加強流域環境治理”，注重發展與環境相結合[ 1 ]。2016年1月4日，習近平總書記在推動長江經濟帶發展座談會上強調“長江經濟帶發展必須堅持生態優先、綠色發展之路”，“要把修復長江生態環境擺在壓倒性位置，共抓大保護，不搞大開發”[ 2 ]。一系列中央文件將長江經濟帶的綠色發展放在首位，長江經濟帶的綠色發展已經成為可持續發展的重中之重。

城市水資源是指一切可以被城市利用的，并能供給城市居民生活和生產用水的天然淡水資源，是城市中最重要的資源[ 3 ]。水資源公報顯示，長江經濟沿江省市對水資源的需求量從2006年的244.04億立方米增加到2015年的262.27億立方米。隨著“四化”的深入推進，城市發展對水資源需求將進一步增長，長江經濟帶沿江城市面臨的水資源問題將更為嚴峻。如果沿江地區僅考慮消耗水資源帶來的GDP的增長，而對城市水資源績效不加以關注，那么，這種城市發展模式是不可持續的。現階段對水資源績效的評價必須突破傳統研究中僅對水資源經濟績效進行評價的定式思維，尋求可持續型發展新模式，在保持經濟發展的同時減少對水資源的污染與浪費，并考慮水資源耗用帶來的社會福利。基于此，本文對長江經濟帶沿江36個城市①的水資源績效進行評價。

二、文獻述評

水資源績效評價中的績效包括“績”和“效”兩個方面。現階段多側重于對“效”即水效率評價的研究，關于水資源績效評價文章較少。本文分別從評價內容和評價方法兩個方面進行梳理。

（一）評價內容的研究

我國早期的文獻主要是對省域水資源利用績效進行評價。魯斐[ 4 ]通過借鑒環境績效的相關研究，對我國30個省市的水資源利用績效進行評價并探究其與經濟發展之間的關系。羅小紅等[ 5 ]借鑒該研究，建立水資源利用績效指標體系對北京市牛奶養殖業的水資源利用績效進行評價。楊騫和劉華軍[ 6 ]基于全要素和要素替代的思想，構建了水資源績效指數測度中國2001—2012年分省和分區域的水資源績效，并對其研究因素進行分析。由于我國的一、二產業耗水量大，學者將研究的重點放在農業、工業水資源績效評價上。羅偉峰和王保乾[ 7 ]基于環境績效的評價原則，對長江經濟帶11個省市的工業用水效率進行評價。隨著研究的深入，評價重點放在流域、區域管理績效評價上。詹蘭芳等[ 8 ]以水資源的綜合利用效率為視角，綜合人類發展指數、水足跡，構建兼顧經濟—社會—生態的水福利績效評價指標，對韓江流域2007—2012年的水福利績效進行評價。徐鴻[ 9 ]通過構建區域水資源管理績效評價指標體系對區域水資源管理能力進行績效評價。潘戶林等[ 10 ]通過構建西北干旱區可持續水資源管理綜合評價的指標體系對甘州區可持續水資源管理績效進行了定量評價。吳丹和王亞華[ 11 ]借鑒以上研究，構建水資源綜合管理績效評價指標體系，對我國七大流域1999—2010年的水資源綜合管理績效進行動態評價。

（二）評價方法的研究

現階段水資源績效評價方法比較多，包括層次分析法、熵權法、數據包絡分析法（DEA）、P-S-R模型以及環境績效指數（EPI）等[ 12-15 ]。由于DEA不用構造生產函數，不用對數據進行無量綱的處理，因而被廣泛利用。趙晨等[ 16 ]采用傳統CCR和BCC模型對江蘇省水資源利用效率進行研究，但這種模型的假設條件是投入與產出同比例增加或減少，與現實經濟背離。為了改進BCC模型的缺陷，丁緒輝等[ 17 ]將SBM模型引入水資源利用評價的范疇，并在進一步分析中采用Tobit回歸研究哪些因素對水資源的利用產生影響，同時，非徑向和非角度的SBM模型避免了徑向和角度選擇差異帶來的偏差，比傳統模型更能客觀反映評價結果。但單獨使用該方法也有缺點，DEA要求投入產出指標之和的兩倍應小于或等于決策單元的個數，因此常將DEA模型與其他幾種方法結合使用[ 18-19 ]。

通過對現有文獻梳理，發現學術界對水資源績效評價進行了有益的探索，但也存在一些不足：（1）在研究內容上，現階段，國內外還未有對長江經濟帶沿江城市水資源績效研究的相關文獻。筆者以“長江經濟帶”和“水資源”為主題詞在CNKI期刊數據庫進行檢索發現，我國對長江經濟帶水資源的研究處于興起階段，有待進一步深入。（2）在指標體系的構建上，一方面，現階段的研究通常考慮經濟指標卻忽略了環境、社會福利指標，指標體系構建不完整從而導致評價結果存在偏差;另一方面，一些學者對水資源投入指標的選取比較宏觀，僅選取了供水總量、固定資產投入、勞動力投入，導致評價結果失真。因此本文選取多項投入、產出指標并對相關指標優化。（3）在評價方法上，由于傳統的DEA模型在評價包含非期望產出指標體系時，忽略投入和產出的松弛性問題，導致測度結果有誤差。因此，本文選擇將主成分分析與非徑向、非角度的SBM模型結合，在彌補傳統DEA模型缺點的同時，避免了徑向和角度選擇差異帶來的偏差和影響，比其他模型更能體現績效評價的本質。

三、指標構建與評價模型

（一）評價指標選取

本文研究的城市水資源績效（即水資源綜合績效）是指：水資源相關生產要素的投入帶來經濟、環境、社會福利產出的比率[ 20 ]。城市水資源在利用過程中，需要投入大量的人力、物力和資金，同時付出了大量的社會必要勞動，從而創造了價值[ 3 ]。本文從人、財、物三個方面構建投入指標，從經濟、環境、社會福利產出三個方面構建產出指標[ 21-23 ]（見表1）。

（三）SBM-Tobit模型計算績效值

通過指標的篩選，得到3個投入指標、4個產出指標滿足DEA對數據的要求。為了消除量綱的影響，本文對產出指標進行歸一化處理，并運用Matlab2015a對水資源績效進行計算。為了對長江經濟帶水資源績效進行全面分析，本文還進行分項績效計算和比較分析（見表6）。將水資源經濟、環境、綜合績效進行對比分析，結果反映了三種情況下長江經濟帶沿江城市水資源績效的均值（見表7）。從變異系數可以看出，三種情形下水資源績效呈現出不同的變化趨勢，綜合績效變化平穩，經濟績效次之，環境績效波動較大，因此有必要將環境、社會福利產出指標納入績效評價指標體系。根據DEA模型評價結果的特點，等于1說明該城市的水資源績效相對有效，數值越大則表示該城市的相對環境績效較高，反之表示水資源績效差。

1.綜合績效

從表7分項績效值的變異系數可以看出，2007—2016年考察期內，長江經濟帶沿江城市之間的水資源綜合績效差異最小，變動最平穩。蘇州、嘉興、舟山、重慶4個城市的水績效排名第一，說明這幾個城市水資源投入帶來的經濟、環境、社會福利產出達到最優。從水資源綜合績效均值的排名來看，排名前十的地級市多為江浙地區。水資源綜合績效位于后十名的城市多為長江上游城市，這些城市的經濟發展比較落后，長期以發展重工業為主，缺少水資源優化機制，環境污染嚴重，綜合排名較低。

2.經濟績效

長江經濟帶沿江城市水資源經濟績效值變異系數最高，說明其組間差異顯著，這一結果表明，水資源的經濟績效與城市經濟發展水平密切相關。蘇州、嘉興、重慶的經濟績效值為1，構成了沿江城市水資源經濟績效的前沿面。即在理論上，這三個城市的水資源相關投入在支持農產品供應、城鄉居民人均收入和地區發展方面效果明顯。經濟績效排名前十的城市中，南通、蘇州、寧波、荊州等城市其萬元GDP耗水量較低，城鄉居民可支配收入較高以及糧食的產量較高。位于后十名的城市，水資源經濟績效值較低，尤其是鄂州、黃石、攀枝花、武漢，水資源經濟績效均值都小于0.7，在水資源投入相關的要素配置和管理上存在較多問題。

3.環境績效

在研究期內，長江經濟帶沿江城市水績效均值在0.99以上，接近1;但武漢、攀枝花、黃石、鄂州等地區的環境績效均值在0.7以下，應對水資源環境績效的提升予以高度重視。環境績效水平低的城市多位于長江中上游地區，其第一、第二產業占比高，第一產業中的農業灌溉不合理會導致水資源的浪費，第二產業工業廢物中的重金屬含量高導致其水資源環境績效水平低。

長江經濟帶生態環境保護的目標是將長江經濟帶建設成“水清、地綠、天藍”的綠色生態走廊和生態文明建設的先行示范帶。本文的研究主要圍繞“水清”的目標構建指標體系。但在對環境績效的相關指標選取時，由于數據獲取困難，本文的研究主要涉及了“水清”中的廢水排放量，指標選取比較片面，這也是論文的不足之處，因此導致長江中上游城市的水資源環境績效值較低，但這與實際情況相符合。長江中上游城市農業、工業造成的水污染治理任務重、壓力大，雖然各市引入節水、水污染治理技術，但是目前效果甚微。

為了更直觀地分析水資源的經濟、環境、綜合績效的空間分布狀況，本文采用自然斷點法將水資源績效劃分為四類，分別為低值、中低值、中高值、高值（圖1）。在三種績效情形下，水資源綜合績效值處在高值和中高值的地區數量比較少;低值和中低值的城市數量較多且位于中上游地區，例如攀枝花、瀘州、恩施、宜昌等地，這些城市社會發展水平低于其他城市，水資源的綜合績效需要進一步提升。

（四）水資源績效空間自相關性分析

1.水資源績效全局空間自相關分析

表8給出的是長江經濟帶沿江36個城市水資源經濟、環境、綜合績效的全局Moran's I指數。Moran's I指數在各時期均不等于0，說明水資源的三種績效值在空間上存在關聯。動態分析可以看出，水資源的三種績效值存在顯著的空間正相關關系（除2015年），說明沿江城市水資源績效存在集聚的現象，但這種現象在2015年后存在減弱的趨勢。

2.沿江36個城市水資源績效局部空間自相關分析

本文在全局自相關分析的基礎上利用Arcgis10.2軟件計算出長江經濟帶沿江36個城市水資源績效的局部Moran's I指數，由于篇幅限制，本文選取2007年、2012年、2016年并做出了長江經濟帶沿江36個城市水資源績效的LISA集聚地圖。從圖2可以看出三種情況下長江經濟帶沿江36個城市水資源績效值的空間關聯變化。從LISA集聚圖來看，水資源的綜合績效存在高高集聚（H-H）和低低集聚（L-L）的城市數量在減少，說明長江經濟帶沿江城市水資源綜合績效的集聚現象存在減弱的趨勢，與圖1的結果一致。

（1）高高集聚地區

水資源綜合績效穩定存在高高集聚的城市集中分布在長江下游地區，這些城市除了經濟發達之外社會福利水平較高。例如，蘇州位于江浙地區的交界處，經濟發展水平高，且社會福利較高，在城鎮化水平、醫療設施水平、人才引進方面的優勢也較為明顯，達到了水資源綜合績效較高水平。水資源環境績效的高高集聚主要分布在長江下游地區。水資源經濟績效的高高集聚地區是東部發達地區。寧波等城市水資源稟賦高，依托自身的港口優勢吸引外商投資，促使經濟績效優于其他地區。

（2）高低集聚地區

水資源綜合績效分布存在高低集聚的是重慶、荊州、岳陽、黃岡等地區。這些城市位于我國的中西部，得益于“中部崛起”和西部大開發戰略，不僅得到投資，而且進行了產業結構的調整，城市綜合實力進一步提升。水資源環境績效屬于高低集聚的地區是荊州、黃岡，這兩個城市水資源稟賦較高，實現了DEA有效。重慶雖地處西部地區，但其社會發展能力強，投入產出實現了DEA有效，總體的水資源績效較高。

（3）低低集聚地區

水資源績效的三種情形同處于低低集聚地區的是武漢、咸寧、九江、黃石、鄂州等城市，位于長江中游。鄂州、咸寧等作為我國糧食基地，農業灌溉不科學等問題造成水資源的浪費與污染。同時在“中部崛起”計劃實施后，一些重工業將中部地區作為首要目標，當地政府為了發展經濟、吸引投資而降低企業準入門檻，且對污染物的排放監管不嚴，導致水體污染，以致這些城市的水資源績效值低于其他城市。

五、水資源績效影響因素分析

本文主要研究長江經濟帶沿江城市水資源的績效，由于水資源綜合績效值的計算是涵蓋了經濟、環境、社會福利三大指標，對水資源綜合績效產生影響的因素也會對水資源經濟、環境績效產生影響，基于上述考慮，本文以SBM模型測算出來的水資源綜合績效為被解釋變量。

水資源績效的影響因素比較復雜，借鑒已有研究成果，考慮到能夠作為水資源績效影響因素的指標值不應出現在DEA模型的投入產出指標中，本文擬從財政自給率、政府環境管制力度、人口密度、產業結構這4個方面分析水資源投入績效影響因素（見表9），在DEA模型得出的績效值的基礎上用面板Tobit模型進行分析，結果見表10。

表10的結果顯示，解釋變量X1、X2、X3、X4均顯著，通過了顯著性檢驗。具體影響因素的分析如下：

一是財政自給率與水資源績效正相關，在1%的水平顯著，表明財政自給率每增長1%將會使得水資源投入綜合績效平均增長1.965%。各地級市的統計年鑒顯示，近年來地方的財政收入處于上升趨勢，財政收入狀況好，進而會促進財政自給率的提升。隨著國家對水生態環境的重視，環保投入資金被平移或挪用現象大大減少，有關環保資金的投入會增加從而促進水資源投入績效的提升。

二是政府管制力度與水資源績效正相關且在1%的水平顯著，表明政府管制力度強即長江經濟帶沿江城市固體廢物綜合處理率每提升1%，水資源投入績效就會提升0.3%。水資源現階段的主要問題是水質問題，政府對工業企業的工業廢物監管越嚴格的地區，其水資源績效水平越高。以長江中游地區為例，中游地區多以重工業為主，早期對固體廢物的處理主要是填埋，對地下水造成了嚴重的污染。“十二五”期間，政府制定了工業固體廢物綜合利用率實現72%的目標，以一、二產業為主，通過淘汰落后產能在實現經濟轉型的同時對水環境進行保護，從而促進了水資源績效的提升。

三是人口密度與水資源績效負相關，且在5%的水平顯著，表明人口密度每增加1%，水資源投入績效降低0.172%。人口密度的增加是城鎮化速度加快的一種表現形式，該指標主要反映了城市人口的集中度。從原始數據可以看出，與“十二五”相比，杭州、蘇州、無錫、鎮江、九江、黃石、岳陽、宜昌等城市在“十三五”期間城鎮化水平有明顯提升，同時用水量增幅較大。人口規模增加會在無形中加大城市水資源的需求量從而對生態環境造成壓力，同時，城鎮化進程中關于提高水資源投入績效的相關建設仍不足，且環境治理過程中存在出現問題再治理的情況。現有研究也表明，人口密度與水資源利用效率呈U型，我國現在的城鎮化水平還未處于拐點處，回歸結果與實際情況符合。

四是產業優化程度與水資源投入績效正相關，且在1%的水平顯著，結果顯示第三產業占比提升1%，水資源績效提升0.274%。我國一、二產業耗水量大，且水資源浪費、污染嚴重，第三產業的發展不僅能帶來經濟的提升，而且能促進水資源投入績效的提高。不斷提升第三產業的占比是長江經濟帶沿江城市轉型的引擎、社會轉型的保障，是長江經濟帶綠色發展的必經之路。這一結論與我國政府提出的產業轉型升級政策密切吻合，說明在未來的一段時間內，應當堅持走產業轉型的道路，以提升水資源績效水平。

六、結論與建議

（一）研究結論

本文將主成分分析法和非徑向、非角度的SBM-Tobit模型結合，對長江經濟帶沿江36個城市水資源績效進行計算并探究其影響因素，同時采用空間自相關分析對長江經濟帶沿江城市水資源投入績效的溢出效應進行研究。相關結論如下：

（1）通過對水資源分項績效研究發現，沿江36個城市之間的水資源經濟績效值波動幅度較大，經濟績效與城市的經濟發展水平相關，說明這36個城市間經濟發展差異明顯。其中，水資源綜合績效最穩定，說明有必要將環境、社會福利指標納入評價指標體系。

（2）通過自然斷點法對績效值進行分級發現，水資源績效高值和中高值城市多以省會和其周邊城市為主，水資源績效的低值和中低值多位于長江的中上游地區。通過全局空間自相關發現，沿江城市水資源綜合、經濟、環境績效值存在顯著的空間自相關。LISA集聚圖表明長江經濟帶沿江城市水資源績效主要存在高高、高低、低低集聚。

（3）通過對水資源績效的影響因素分析，對水資源投入績效的影響程度排名依次為財政自給率、政府管制力度、產業優化度和人口密度。各地級市應當結合自身的實際情況，從不同的方面入手解決影響水資源投入績效提升的問題，進而全面提升水資源投入的綜合績效水平。

（二）基于評價結果的水資源投入績效提升建議

（1）水資源績效值較高的城市大都處于江浙地帶，但仍有部分城市水資源績效并不理想，例如常州、南京等地績效值相對較低。政府應該合理分配資源，在相對薄弱的地區成立工作小組實行一對一的督導，比如南京、常州、無錫等地可以向蘇州學習借鑒，進一步釋放環境紅利，爭取帶動全轄區水資源績效的提升。

（2）長江中上游地區一些城市的水資源績效提升主要得益于國家實施的“中部地區崛起”和新一輪西部大開發政策帶來的紅利。這些城市地處長江沿線，具備良好的水利條件，可以結合本地區特有的地理優勢，帶動其他地區的水利建設。例如，重慶的三峽水電站，依托綠色水利資源，在充分發揮水資源效用的前提下可以帶動其他地方的建設。除此之外，績效值低的地區應當加強政府引導，民眾的水環境意識也需要進一步提升。

（3）在長江經濟帶中下游一些地區，其水資源績效處在弱勢地位，湖北、江西兩省的部分市區尤為嚴重。江西、湖北等省份多以種植水稻為主，在不科學的灌溉方式下，出現水資源的浪費。可以通過合理的方法指導農業耕作，降低水資源無效利用，同時政府還應當嚴格控制“三高”企業的生產，鼓勵綠色企業入駐，在招商引資方面給予政策上的合法通道，助力共建綠色水環境。

（三）基于影響因素的水資源績效提升建議

（1）提高財政自給率。財政自給率的高低主要取決于該地的經濟發展水平，一般認為財政自給率與經濟發展水平呈正相關。從長江經濟帶沿江城市水資源績效影響因素收集的數據可知，上海、南京、蘇州、無錫、杭州、常州的財政自給率均在0.9以上，鎮江、嘉興、寧波、紹興、武漢在0.8以上，南通、岳陽、成都、湖州、蕪湖、揚州、泰州、合肥在0.7以上，其余各市都在0.6以下，尤其是黃岡、荊州、宜賓、安慶、咸寧的財政自給率小于0.4。財政自給率低的城市大都分布在長江中游，除了受限于地域因素外，當地產業構成以傳統產業鏈為主，經濟的貢獻值大都來源于此。所以，需要對產業進行升級，優化資源配置，結合本地特色優勢，構建具有市場競爭力的支柱產業。同時地方政府應根據當地的環境狀況調整財政支出結構，做到綠色、協調、可持續發展。

（2）加強政府管制力度。原始數據表明，長江經濟帶沿江城市特別是中游城市“十二五”期間的工業固體廢物綜合利用率較“十一五”期間提升較大，這主要歸因于政府對工業企業排放的高要求得以提升水資源績效。現階段，地區水資源管理部門應當繼續根據本地水資源總量和流量來確定可容忍污水排放總量，以保證水環境具有自凈能力。同時通過提升工業固體廢物的綜合利用率，倒逼產業轉型升級，從而提升水資源的績效。

（3）產業結構對產業用水有很大影響，各地市政府應當根據各地區水資源的分布特點積極調整產業結構布局，因地制宜減少第一、第二產業高耗水項目的建設，大力發展第三產業，建設節水型產業結構，緩解用水矛盾。

（4）人口密度是城鎮化水平的重要表現形式，人口密度增長過快會加劇城市耗水量。雖然推進新型城鎮化是長江經濟帶發展的重要任務，但城鎮建設和承接產業轉移區域不得突破水資源承載能力。因此，長江經濟帶沿江各城市應當合理確定城鎮規模，提高城鎮化質量，促使人口密度達到最優，實現水資源的集約利用。

本文的創新主要有兩點：第一，在評價方法上，采用主成分分析法對指標進行優化，同時創新性地與非徑向、非角度的SBM-Tobit模型相結合，使得評價結果更加準確;第二，在評價指標的選擇上，本文選擇的指標較以往研究更為全面，突破了傳統僅考慮經濟指標的思維定式，具有一定的研究價值。本文也存在不足，僅對長江經濟帶沿江城市水資源績效的空間相關性進行了初步探討，但具體是由哪些因素造成空間上的集聚值得進一步探討。同時由于數據獲取困難，本文對環境指標的選擇不夠細化，這些都是今后值得深入研究的地方。

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