中國生態地理區城市水資源利用效率及影響因素

任玉芬,蘇小婉,2,賀玉曉,王效科,歐陽志云

1 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室,北京城市生態系統研究站,北京 100085 2 河南理工大學資源環境學院,焦作 454000

水是事關國計民生的基礎性自然資源和戰略性經濟資源,是生態環境的控制性要素。我國人多水少,水資源時空分布不均,供需矛盾突出,全社會節水意識不強、用水粗放,水資源利用效率與先進國家存在較大差距,水資源短缺成為生態文明建設和經濟社會可持續發展的制約因素。基于此,我國頒布和制定了一系列加強水資源利用管理和生態文明建設的制度和政策。2012年國務院頒布實施《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》,意見明確嚴格控制用水總量,全面提高用水效率,加快節水型社會建設,促進水資源可持續利用和經濟發展方式轉變,推動經濟社會發展與水資源水環境承載能力相協調,保障經濟社會長期平穩較快發展。2013年水利部《關于加快推進水生態文明建設工作的意見》指出,把生態文明理念融入到水資源開發、利用、治理、配置、節約、保護的各方面,堅持節約優先、保護優先和自然恢復為主的方針,以落實最嚴格水資源管理制度為核心,通過優化水資源配置、加強水資源節約保護、實施水生態綜合治理、加強制度建設等措施,大力推進水生態文明建設,實現水資源可持續利用。2015年國務院《關于加快推進生態文明建設的意見》要求,加強用水需求管理,以水定需、量水而行,抑制不合理用水需求,促進人口、經濟等與水資源相均衡,建設節水型社會,推廣高效節水技術和產品,發展節水農業,加強城市節水,推進企業節水改造。2017年《國務院關于全民所有自然資源資產有償使用制度改革的指導意見》和2019年國務院辦公廳印發《關于統籌推進自然資源資產產權制度改革的指導意見》指出,建立健全包括水資源在內的各領域自然資源資產有償使用制度和自然資源資產產權制度分別是加強生態保護、促進生態文明建設的核心制度和重要基礎性制度。這一系列制度和政策將水資源管理和水生態文明建設提升至國家發展的戰略地位,提高水資源利用效率作為緩解水資源供需矛盾的有力措施,是水資源管理的核心環節,也是建設節水型社會的重要途徑,更是促進最嚴格水資源管理制度實施和水生態文明建設的關鍵手段。

水資源利用問題的核心是效率問題,國外研究主要集中在農業用水效率和供水效率等方面,如See[1]采用數據包絡分析模型,對2003年東南亞地區七個國家40家公共水務公司的技術效率及其影響因素進行評估分析,結果表明人口密度、國企規模與技術效率顯著相關,人口密度高的地區運行水務設施更有效率,國有水務企業績效略低于其他形式的公共水務企業。Lee和Jung等[2]對咸海盆地不同作物類型和灌溉方式下農業用水效率進行估計,發現作物類型和灌溉方式的選擇可以提高水資源利用水量效益和經濟效益。Lombardi等[3]采用數據包絡分析對意大利水行業不同性質企業、不同地區企業、不同規模企業效率進行比較并分析其影響因素,為建立高效可持續水部門提供糾正政策和措施參考。國內專家在水資源利用效率方面的研究一方面是從不同行業[4-7]或生態系統[8-9]角度的各用水部門利用效率,另一方面是從地域角度的整體水資源利用效率[10-15],本文所關注的城市水資源利用效率就屬于后者,即城市各類用水部門的綜合用水效率。汪克亮等[16]構建EBM-Tobit兩階段效率模型,分析2005—2014年長江經濟帶11個省市工業綠色水資源效率特征,結果表明研究期內長江經濟帶工業綠色水資源效率較低,地區差異特征明顯,經濟發展水平、工業化程度、工業用水強度、科技進步、政府環境規劃力度、地區差異對長江經濟帶工業綠色水資源效率的影響方向、力度和顯著性均存在差異。海霞等[17]基于超效率數據包絡模型,測算了京津冀城市群工業、農業和生活以及綜合用水效率,并從人口、經濟、社會與土地等不同城市化角度,全面分析城市發展水平與用水效率之間的相互關系。丁緒輝等[18]利用非期望產出SE-SBM模型和Tobit模型,探討2003—2015年中國各省市水資源利用效率及其影響因素,研究發現水資源效率總體上呈現先下降后增加的U型發展趨勢,東、中、西部水資源利用效率呈梯度發展勢態,區域經濟發展水平、水資源豐富程度、工農業結構、政府干預與水資源利用效率呈現負相關,進出口需求影響不顯著。

由于區域自然環境條件、社會經濟條件、產業結構、水資源稟賦、水資源利用方式等諸多因素的影響,中國水資源利用效率表現出明顯的區域差異特征。因此研究探討水資源利用效率區域差異是解決中國水資源供需矛盾一個重要的可能途徑,是建立節水型社會、統籌區域發展、落實科學發展觀的基本要求[19],也是實行最嚴水資源管理制度、促進生態文明建設的必然需求。生態地理區作為綜合反映溫度、水分、生物、土壤等自然要素的空間格局及資源環境匹配的區域系統,是認識區域生態環境特征、制定環境治理措施的基礎,是生態恢復保護、因地制宜地利用自然資源和區域可持續發展重要依據[20]。本文根據楊勤業等[21]對中國地理生態區域系統的研究結果,同時考慮城市地理分布狀況及研究尺度等因素,選取全國284個地級及以上城市按照其所處生態地理區進行分類,由圖1可知,全國地級及以上城市主要分布在亞熱帶濕潤區、溫帶半濕潤區、溫帶濕潤區、溫帶半干旱區、溫帶干旱區五個生態地理區,其城市分布數量分別為150、75、28、18、13,占比為52.82%、26.41%、9.86%、6.34%和4.58%。基于此,采用分類數據包絡分析模型對2007—2016年全國地級及以上城市水資源利用效率進行分類測算,分析全國和生態地理區水資源利用效率特征和區域差異,構建Tobit回歸模型探究全國和生態地理區城市水資源效率的影響因素,提出改進水資源利用效率的對策和建議,為生態地理區因地制宜地利用水資源、加強水資源管理、實現水資源的可持續利用、促進區域可持續發展等方面提供新的角度和切入點。

圖1 中國生態地理區城市空間分布

1 研究方法和數據來源

1.1 分類數據包絡分析

水資源利用效率評測主要有三類,第一類是比值法,即采用水資源消耗系數對用水效率進行表征,如單位GDP用水量、單位用水產出等[22-24],評價過于單一且多用于宏觀層面；第二類是綜合指標體系法,即基于水資源的經濟、社會、自然、生態、環境等屬性,構建綜合指標體系和目標函數來評價水資源在多維度上的產出效率[25-29],目前未形成普遍認可的評價指標體系；第三類是基于全要素效率的測度方法,全要素水資源利用效率測度的是水資源配置效率,即水資源要素與其他投入要素一起參與生產的有效程度,目前最常用測算方法為數據包絡分析法(Data Envelopment Analysis,DEA)[30-34]。DEA通過保持決策單元(Decision Making Unit,DMU)輸入或輸出不變,借助數學規劃和統計數據將DMUs投影到生產前沿面上,通過比較與前沿面的偏離程度來確定DMUs的相對有效性。相較于其他兩種方法,DEA具有不受投入產出指標數據量綱影響、無需考慮投入產出指標間函數關系等優勢,被廣泛應用于資源、環境等諸多領域。

傳統DEA沒能考慮到不同DMUs所處經營或競爭環境差異,將全部DMUs投影到同一前沿面進行評估,將造成測算結果偏差,因為期待處于“較差”處境的DMUs完全效仿“較好”處境DMUs是不合理的[35]。根據分類數據包絡分析(Categorical Data Envelopment Analysis,Categorical DEA)思想,先對DMUs按照一定屬性分類,然后從處境“最差”的一類DMUs開始,僅類別內DMUs作為參考集測算績效值；之后以一類為單位逐一擴大DMUs參考集,測算增加分類DMUs績效值,直到將處境最“好”的一類DMUs績效值測算完畢。這樣分類嵌套運算過程確保只有具有相同或更差環境DMUs可以成為參考單元,能夠有效避免因采用統一生產前沿面約束所有DMUs帶來的不合理。

中國生態地理系統按照溫度、水分等指標劃分,水分指標在一定程度上體現了地區的水資源條件,即城市所處地區越是干旱,水量越是匱乏,水資源越是不易獲取,開發成本也越高,水資源利用處境也越困難。因此,采用分類DEA將從水資源條件境況“最差”的溫帶干旱區的DMUs開始,之后以生態地理區為單位,依次逐一增加溫帶半干旱區、溫帶半濕潤區、溫帶濕潤區、亞熱帶濕潤區擴大DMUs的參考集,測算得出全國生態地理區DMUs的績效值。本文選用基于投入角度的規模報酬不變假設下的CCR模型,通過分類DEA嵌套運算得出全部城市水資源利用的綜合效率,用來衡量整體投入產出效率,是對決策單元資源配置能力、資源使用效率等多方面能力的綜合衡量與評價。需要注意的是各類別DMUs的效率值為該類別第一次進行測算時出現的效率值。

CCR模型中,假設有n個決策單元,每個決策單元DMUj有m項投入Xj(x1j,x2j,…,xmj,xij>0),s項產出Yj(y1j,y2j,…,ysj,yij>0),λj為決策單元投入和產出的權向量,每個決策單元DMUj的效率值θ,滿足：

(1)

其中,效率值θ處于0—1之間,當θ=1時,決策單元為DEA有效,當θ<1時,則為DEA無效,此時θ值越大表示該決策單元效率越高。以2007—2016年我國284個地級及以上城市市轄區全社會固定資本投資額(104元)、市轄區年供水總量(104t)、市轄區年末總人口(104人)分別作為資本、資源和人口投入要素,以市轄區地區生產總值(104元)作為經濟產出要素。數據主要源于2007—2016年《中國城市統計年鑒》,個別城市缺失數據取其前后兩年均值,其中,全社會固定資本投資額和地區生產總值均按照2007年不變價格計算。

1.2 變異系數分析法

變異系數分析法是空間差異性研究最常用的方法之一,本文采用變異系數來測度中國生態地理區城市水資源利用效率差異和動態變化。計算公式如下：

(2)

其中,C為變異系數,E為全國城市或生態地理區水資源利用效率的平均值,n為城市或生態地理區個數,Ei為城市或生態地理區水資源利用效率。

1.3 Tobit回歸模型

由于通過分類DEA模型測算出的效率值是0—1之間的截尾數據,使用普通最小二乘法(Ordinary Least Squares,OLS)進行回歸估計,會導致不一致性的估計結果,故關于水資源利用效率及其影響因素的研究多采用DEA-Tobit兩階段模型,使用最大似然估計法(Maximum Likelihood Estimation,MLE)對構建的Tobit模型進行效率值影響因素的回歸分析。水資源利用效率受多方面因素影響,綜合現有相關研究,同時考慮樣本可獲得性、可觀察性以及代表性,選擇與城市息息相關的市轄區人口、土地城市化、土地利用結構、經濟發展水平、產業結構、城市供水、用水結構和水資源管理政策等8個指標,構建Tobit回歸模型來考察全國和生態地理區城市水資源利用效率的影響因素。影響因素指標變量定義詳見表1,基于以上影響指標構建Tobit模型如下：

表1 影響因素指標定義和說明

E=β0+βiXi+μi

(3)

其中,E為城市水資源利用效率,β0為常數項,βi為回歸系數；Xi為解釋變量；μi為擾動項,i=1,2,…，n。

2 結果與分析

2.1 全國城市水資源利用效率總體特點

2007—2016年我國城市水資源利用效率均值為0.536,全國水資源效率總體水平較低。全國城市水資源利用效率隨時間變化具有年代際差異,2007—2012年間綜合效率呈波動下降趨勢,2012—2016年波動上升,整體變化幅度較小,年均增長率為-0.321%(圖2)。全國城市水資源利用效率值存在顯著差異,效率最大值可達1,最小值為0.204,極差為0.796,標準差為0.184。全國城市間水資源利用效率變異系數隨時間在0.363上下波動,具有明顯的波動點,2007—2008年間猛增至最大值,區域間用水效率差距增大；隨后呈波動下降趨勢, 2011—2012年下降勢態最顯著,城市水資源利用效率間差距逐漸縮小(圖2)。

圖2 全國城市水資源利用效率和變異系數變化趨勢

近十年我國城市水資源利用效率年均值空間分布如圖3所示,其中水資源利用有效(=1.0)城市有9個,占全國地級及以上城市總數比重為3.17%；高效率(0.9—1.0)城市數量為8個,占比為2.82%；中等效率(0.7—0.9)城市40個,占比14.08%；低效率(0.5—0.7)城市數量78,占比為27.46%；無效率(<0.5)城市149個,占比52.46%。由此可見,我國城市水資源利用效率普遍偏低,79.93%的城市用水效率低于0.7,導致全國整體用水水平較低,城市間水資源利用效率值差異顯著且空間分布不平衡。

圖3 全國城市水資源利用效率年均值空間分布

2.2 生態地理區城市水資源利用效率特征

中國各生態地理區城市水資源效率隨時間呈現不同的發展勢態,相對干旱的溫帶干旱區、溫帶半干旱區水資源利用效率隨時間呈“M”型變化趨勢,且整體呈下降趨勢；相對濕潤的溫帶半濕潤區、溫帶濕潤區與全國城市水資源利用效率的變化趨勢基本一致；亞熱帶濕潤區總體上呈“W”型勢態波動上升(圖4)。生態地理區間水資源利用效率變異系數隨時間在0.193上下顯著波動,且存在明確的變化分界點,2007—2008年間猛增至最大值,城市間用水效率差距增大；隨后呈波動下降趨勢,2011—2012年間出現明顯下降,生態地理區間水資源利用效率間差距逐漸縮小(圖4)。

圖4 生態地理區水資源利用效率和變異系數變化趨勢

溫帶干旱區、溫帶半干旱區、溫帶半濕潤區、溫帶濕潤區和亞熱帶濕潤區五大生態地理區水資源利用效率平均值分別為：0.813、0.704、0.596、0.588、0.452,呈現溫帶干旱區>溫帶半干旱區>溫帶半濕潤區>溫帶濕潤區>亞熱帶濕潤區的格局,即用水效率整體上由西北向東南依次遞減(圖5)。對生態地理區城市進行詳細分析可知：溫帶干旱區中,84.62%的城市效率值大于0.7,這部分中近一半城市水資源利用效率大于0.9；溫帶半干旱區中,效率值大于0.7的城市占比為44.44%,效率值高于0.9的城市有11.11%；溫帶半濕潤區中,29.33%的城市效率高于0.7,其中只有不到五分之一的城市用水效率超過0.9；溫帶濕潤區,除了佳木斯市效率達到1以外,用水效率均不超過0.9,且效率值高于0.7的城市僅有21.43%；亞熱帶濕潤區,僅有6.67%的城市效率值超過0.7,而73.33%的城市效率值低于0.5(圖3)。綜上可知,生態地理區城市水資源利用效率值和空間分布差異明顯,相對干旱生態地理區城市水資源效率普遍高于相對濕潤區域,且具有顯著的空間分布規律。

圖5 生態地理區城市水資源利用效率年均值空間分布圖

2.3 全國和生態地理區城市水資源利用效率影響因素

對2007—2016年全國城市和各生態地理區城市水資源利用效率及其影響因素面板數據進行回歸分析,Tobit回歸模型的估計結果見表2。

(1)市轄區人口與城市水資源利用效率呈顯著正向相關,回歸系數為0.0077且在10%水平上顯著(表2),在其他條件不變的情況下,市轄區人口密度每上升1%,城市水資源利用效率將提高0.77%。市轄區人口密度增加意味著市區人口增多和集聚,越來越多的人口從以農業生產為生逐步向以非農業生產生活方式轉變,有利于提高人力資本,推動生產率提升和城市生態文明建設,從而降低水資源消耗強度。這與呂素冰等[36]和郭蕾[37]的研究不謀而合,他們認為城鎮人口比重增加對用水效益、用水效率具有很強的正向性影響。從五大生態地理區來看,城市市轄區人口對各區域城市水資源效率的影響存在差異,對亞熱帶濕潤區具有顯著的正向影響,對其余四區影響沒能通過顯著性檢驗,甚至產生負向作用(表2)。這可能是因為溫帶干旱區、溫帶半干旱區、溫帶半濕潤區和溫帶濕潤區城市人口城市化水平和質量相對較低,農村轉移到市區人口大多進入勞動密集型行業和傳統服務業等用水低效行業,同時由于人力資本水平不高以及轉移人口帶來的就業、基建、資金等壓力,導致城市招商引資和出口時難以吸收外資和出口技術溢出效應,不利于技術水平發展和用水效率提升[38]。

表2 Tobit模型回歸結果

(2)土地城市化水平與城市水資源利用效率相關性不顯著,但表現出正向性影響(表2)。建設用地面積比重增加時,生產要素自由流通更容易,解放和發展生產力所需的條件相對也更成熟。同時城市建設用地擴張促使農業用地等非建設用地逐漸向工業用地、商業服務設施用地等建設用地轉化,非農產值占比增多,城市產業結構得到優化[39],經濟產出增加降低了萬元GDP水資源消耗,水資源利用效率相應提升。從五大生態地理區來看,土地城市化對溫帶半濕潤區、溫帶濕潤區和亞熱帶濕潤區城市用水效率影響為正,其中溫帶濕潤區沒有通過顯著性檢驗(表2)。溫帶干旱區、溫帶半干旱區城市發展水平處于較低層次,通常通過犧牲資源和環境效益來發展經濟,粗放式地繼續擴大建設用地面積,不利于提高單位土地資源經濟產出,對水資源利用產生較大的負面影響。

(3)土地利用結構與城市水資源利用效率在10%水平下顯著正相關(表2),即增加居住用地占建設用地面積比重,有利于提高城市水資源利用效率。增加居住用地供給,能夠帶動城市建筑行業及相關產業的發展,增加勞動就業機會,同時能夠滿足城市居民居住需要,承載更多的勞動人口,有利于城市經濟產出提升[40],使得水資源利用得到更有效地利用。從五大生態地理區來看,土地利用結構對各區域的影響作用有所不同,與亞熱帶濕潤區城市水資源效率呈現顯著正相關性,其余四區顯著性不明顯,其中溫帶半干旱區、溫帶半濕潤區表現為正向影響,而對溫帶干旱區、溫帶濕潤區的影響為負向(表2)。居住用地面積占比在一定程度上反映了居住用地開發強度,居住用地開發不僅影響城市土地投入和產出效益,且與城市居民生活水平、城市環境質量有著千絲萬縷的關系[41]。居住用地過度的、無序的擴張,不合理的土地利用結構,與我國資源利用集約化宗旨不符,不利于土地資源經濟產出、人民生活水平和城市環境質量的提升,對水資源不利影響加重。溫帶干旱區、溫帶半干旱區、溫帶半濕潤區、溫帶濕潤區和亞熱帶濕潤區居住用地占建設用地比重的多年平均值分別為33.19%、31.87%、31.88%、35.69%和31.80%,溫帶干旱區和溫帶濕潤區明顯高于其他三個地區,這與土地利用結構對不同區域用水效率影響方向的差異相符合。

(4)經濟發展水平與城市水資源利用效率之間相關關系顯著,呈現出正向性影響(表2),即人均GDP增加會促進城市水資源利用效率提高,這與馬海良等[42]和任俊霖等[43]的研究結論一致。經濟發展水平越高,產業聚集程度、生產管理和技術水平也越高,促使用水效率提升。另外,經濟水平越高意味著投資能力較強,能將更多資源用于科技發展、供水治污設施和水環境保護等方面,進而形成良性循環,從而進一步提升用水效率。從五大生態地理區來看,經濟發展水平對生態地理區均具有顯著的正向作用,但對各區域的影響程度有所差異(表2)。區域經濟發展水平與水資源利用效率一般呈現倒“U”型關系,整體上我國目前還未達到拐點處[18],經濟發展水平處于拐點左側時,經濟發展水平處于不同發展階段時,對水資源利用效率的提升作用也有所不同。

(5)產業結構與城市水資源利用效率呈現顯著正向相關關系(表2),即隨著第二產業經濟占比提高,水資源利用效率隨之增加。這一結論得到錢文婧和賀燦飛[44]、買亞宗等[45]研究的支持,產業結構作為影響資源利用的重要因素,產業結構調整,特別是降低產業結構中高物耗行業比重是構建節能產業重要途徑,第二產業作為中國經濟快速增長的主要動力,隨著第二產業比重的增加,城市產業結構得到優化,促使更多的水資源從高水耗低效率的農業分配到經濟效益更高的產業,提高了單位耗水量的經濟產出和用水效益。從五大生態地理區來看,產業結構對溫帶干旱區、溫帶半干旱區、溫帶半濕潤區和溫帶濕潤區城市水資源利用效率具有顯著正向影響,與亞熱帶濕潤區呈負相關(表2)。產生這種現象可能的解釋是亞熱帶濕潤地區水資源相對豐富,企業節水意識和節水措施較差,用水效率偏低,第二產業增加意味著水資源投入冗余增多,工業污水排放量增加,不利于水資源利用效率的提升。

(6)城市供水對城市水資源利用效率具有顯著負影響(表2),隨著市轄區人均供水量增多,城市水資源利用效率將出現下降勢態。原因可能是我國城市水資源利用方式、用水結構等不合理,節水意識較差,水資源浪費現象嚴重,資源規模報酬遞減,從而導致水資源利用效率下降。從五大生態地理區來看,城市供水對各生態地理區城市水資源利用效率的影響顯著,且均呈現明顯負影響,但在不同區域產生不同程度的影響效果(表2)。相對干旱的溫帶干旱區和溫帶半干旱區,城市經濟發展水平較低,科技水平不高,城市基礎建設相對落后,不利于城市供水能力和凈水能力的提升,城市供水過程中水資源損失量增多,水資源的無形浪費也更嚴峻。

(7)用水結構與城市水資源利用效率負相關,在1%水平上顯著(表2),居民用水量比重增加,將會導致水資源利用效率下降。俞雅乖和劉玲燕[46]的研究表明無論是生活、生態用水還是農業、工業等生產用水都會對環境造成了一定負影響,且對水資源利用效率負向影響顯著,其中生活用水的影響程度最大。可見,居民生活用水量占比越高,對城市水生態造成的損害以及用水效率的負作用也越大,這與水資源綠色、循環、高效利用宗旨不符,不利于用水效率改善。從五大生態地理區來看,用水結構對五大生態地理區城市水資源利用效率的影響迥異,其中對溫帶干旱區和溫帶濕潤區城市水資源利用效率影響顯著,對其余三區影響較小,且除亞熱帶濕潤區表現為正向影響外,其余四區的影響均為負向(表2)。由于生態地理區環境氣候、人口分布和居民生活習慣等方面的差異,亞熱帶濕潤地區城市居民用水量大,占城市供水比重年均值高達44.06%,遠遠高于其他四個生態地理區,因此其居民污水排放量、污水處理設備和維護成本投入也相應提升,城市居民面對日益增加的水資源需求和昂貴的污水處理費,其用水方式和觀念隨之改變,有利于減輕居民用水對水環境和用水效率的不利影響。

(8)水資源管理政策對全國和生態地理區城市水資源利用效率均產生顯著負向作用(表2),即執行最嚴水資源利用管理辦法后,水資源利用效率較之前有所下降。執行最嚴水資源利用管理辦法后,促使城市水資源配置發生適應性調整,扭曲了當下市場機制對水資源的“有效”配置,故導致水資源利用效率出現下降。生態地理區在經濟發展水平、資源市場發育程度以及市場機制靈敏度等方面存在差別,在政府政策干預下,市場這個看不見的手做出及時反應,對減輕水資源配置扭曲的程度也有所不同,因此相對發達的濕潤地區,水資源管理政策對城市水資源利用效率的負向影響更小。需要注意的是,2012年實施最嚴水資源利用管理辦法后,全國水資源利用效率水平開始逐漸提高,城市間用水效率差距減小(圖2)。可見,政府加大水資源管理力度,加快節水型社會建設,促進水資源可持續利用和經濟發展方式轉變,用水效率雖出現暫時性跌落,但總的來說,積極落實最嚴水資源利用管理辦法顯然有利于全面提升水資源利用效率。

3 討論

3.1 全國和生態地理區城市水資源利用效率變動趨勢

在全國城市層面,2007年全球經濟危機壓力下,中央和地方政府把大量的救市資金投向了基礎設施建設和重化工業,導致資源配置扭曲[30],2008年城市間用水效率差距增大,水資源效率平均水平出現明顯下降。2012年城市用水效率間差異縮小,全國用水效率降至最低水平,可能是由于《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》的實施,促使要素市場出現暫時性、調整型要素配置扭曲。2012年后最嚴水資源管理制度得到有效落實,要素市場得以調控,城市用水效率間差異逐步減小,整體用水效率開始升高。可見,在城市經濟社會快速發展和水資源保護的雙重壓力下,城市水資源利用效率呈現不同的發展勢態,我國城市水資源利用效率問題雖出現回暖跡象,但整體水資源利用未達到理想狀態,仍存在較大的進步空間。

在生態地理區層面,2007年全球經濟危機壓力下,我國生態地理水資源利用呈現不同的發展勢態,相對干旱地區水資源利用效率增大,其他三區效率值降低,致使2007年相比2008年生態地理區間用水效率值差距變大。2012年區域間水資源利用效率變異系數驟減,則可能是區域對水資源開發利用和管理措施進行了響應性調整,導致現有資源配置“失衡”,區域水資源利用效率出現不同程度的下降,區域間用水效率差異減小。然而由于區域資源市場發育程度和調控能力存在差異,2012年后各生態地理區水資源利用效率變化趨勢出現差異,相對高效的地區效率值下降,相對低效地區效率值升高,導致生態地理區間水資源利用效率差距逐漸縮小。這表明面對社會經濟發展與水資源協調發展挑戰時,我國生態地理區做出各自的響應性調控,導致了區域間水資源利用效率差異變動,各生態地理區應加強區域間合作學習,發揮區域自身優勢改善用水效率,水資源低效率區域追趕高效率區域。

3.2 生態地理區城市水資源利用效率區域差異

中國生態地理區水資源利用效率空間分布與其生態地理狀況相符合,這與胡鞍鋼等[47]和李志敏和廖虎昌[48]的研究結論異曲同工,一方面我國水資源東多西少、南多北少,另一方面我國西北部地理環境條件較東南地區更為嚴峻,相對干旱的西北地區水資源不易獲取,可用水量相對匱乏,節約意識和觀念較強、節水措施和管理較完善,城市水資源利用效率也相對較高。城市水資源利用效率與城市發展息息相關,受城市各方面因素影響,如城市人口、土地城市化、土地利用結構、經濟發展水平、產業結構、城市供水、用水結構、政策影響等。需要注意的是,各生態地理區城市水資源利用效率受各因素的影響具有顯著差異,對比發現：溫帶干旱區城市水資源利用效率影響程度最大的三個變量依次為：經濟發展水平、產業結構、城市供水；溫帶半干旱區為：產業結構、經濟發展水平、城市供水,溫帶半濕潤區為：城市供水、產業結構、土地城市化水平,溫帶濕潤區為：用水結構、城市供水、產業結構,亞熱帶濕潤區為：經濟發展水平、城市供水、土地利用結構。即對于相對干旱的溫帶干旱區和溫帶半干旱區,有利于水資源效率改善的影響因素作用程度相對更高,而在相對濕潤的溫帶半濕潤、溫帶濕潤區和亞熱帶濕潤區,對城市用水效率影響較大的多為具有負向作用的因素。因此,中國生態地理區生態地理特征、城市經濟社會發展各方面的差異可能就是造成不同生態地理區水資源利用效率迥異,且其變動趨勢日益復雜的原因。

上述結論蘊含重要的政策意義：

(1)城市水資源需求涉及社會、經濟、生活、生態環境等方方面面,水資源利用與管理是一項系統工程,既要重視水資源本身的管理,更要積極引導整個經濟社會的共同參與。區域和城市制定國民經濟社會發展計劃需將水資源高效、可持續利用作為重要因素考慮,重視水資源利用與城市國民經濟和社會發展的關系,以節水減排高效為目的積極引導城市人口政策、經濟發展方式、產業結構、空間布局、城市用水,以促進水資源的合理配置和節約利用,保障水生態環境良性循環,提高水資源利用效率,加強資源環境與城市的協調發展。

(2)我國區域生態地理特征、城市經濟社會發展等方面存在較大差異,不同生態地理區城市水資源利用效率差距較大,城市發展要素對水資源利用的影響也有所差別,故在落實最嚴格水資源管理制度、推進生態文明建設時,要根據各地水資源效率和城市發展實際狀況,因地制宜,切忌“一刀切”。

溫帶干旱地區,大力推動城市經濟發展,發展第三產業、控制第一和第二產業,積極進行產業結構轉變和升級,做好產業轉移和承接,發揮地域廣闊、資源豐富等的區域優勢,拓展節能環保型新型產業,為水資源效率提升經濟基礎；嚴格水資源費征收、使用和管理,倡導用水主體節水減排,同時發揮要素市場的積極影響,提升單位水耗產出效益。

溫帶半干旱區,積極引導企業技術革新和技術進步,加大科技投入、技術人才培養和水資源管理力度,加快第一、二產業向第三產業的轉變,促進產業結構優化改革和經濟快速發展；同時加強環境監測、政府監管力度,提升工企業水資源節水技術、污水處理技術,為水資源高效利用提供技術支撐,推動用水效率的提高。

溫帶半濕潤區,堅持綠色發展理念,政府應加大環保宣傳,挖掘節水潛力,提升重復用水能力和污水處理能力,提高工業用水效率、農業灌溉系數和群眾節水意識,推進節水型社會建設；推動經濟發展水平和城市化水平提升,促進產業結構的優化和升級,調整城市建設用地優化布局,同時應防止人口過于富集,給城市帶來過大的用水壓力。

溫帶濕潤區,重視水資源配置對水資源利用效率的影響,加強水資源管控的同時充分發揮資源市場調控作用,推動城市用水方式和用水結構的優化；積極實現第二產業向第三產業的轉型,引導高水耗低效率產業向低水耗高效率產業發展,水資源利用效率應成為水資源配置和調控的重要影響因素。

亞熱帶濕潤區,在加快經濟發展水平進程中,發揮區域優勢做好產業承接,充分利用自然水循環的更新和自凈能力,以提高水質和恢復水生態系統為目標,嚴控高污染產業、發展水處理技術,利用先進的技術和管理方式促使水資源可持續利用；須認識到城市人口、城市化進程、土地利用方式和空間布局等對水資源利用效率的影響,城市人口、產業布局要以水資源可持續利用為目標,優化城市空間格局,促進人水和諧。

4 結論

利用分類DEA和Tobit回歸模型,評估分析2007—2016年我國生態地理區城市水資源利用效率及其影響因素,研究結果表明：

(1)全國城市層面,我國城市間水資源利用效率值差異顯著,全國城市水資源利用效率總體水平較低,效率均值整體隨時間呈先降后升的波動變化趨勢。

(2)生態地理區層面,生態地理區水資源利用效率存在明顯差異,效率值呈現溫帶干旱區>溫帶半干旱區>溫帶半濕潤區>溫帶濕潤區>亞熱帶濕潤區的分布格局。

(3)全國城市間、生態地理區間水資源利用效率差距雖整體上在縮小,但在2007年和2012年出現明顯分界點,即在經濟發展和政策等因素影響下,城市或區域呈現出不同的發展勢態,導致了用水效率及其差異的變動。

(4)就全國而言,城市人口、土地利用結構、經濟發展水平、產業結構與城市水資源利用效率呈顯著正相關,是提高水資源利用效率的關鍵途徑；土地城市化顯著性不明顯,但表現出正向性；城市供水、用水結構、政策影響對水資源效率具有顯著負向影響,水資源利用效率進一步改善需注意這些指標的控制。此外,各影響因素對五大生態地理區城市水資源利用效率的影響不同,且差異顯著。