長三角地區(qū)水資源利用效率分析

□文/朱佳佳 蔣瑞波

（浙江水利水電學院經(jīng)濟與管理學院 浙江·杭州）

［提要］利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）模型深入分析長三角地區(qū)2011～2017年水資源利用效率，數(shù)據(jù)樣本包括長三角地區(qū)省級數(shù)據(jù)以及杭州市、寧波市、金華市、合肥市、蕪湖市、馬鞍山市、蘇州市、常州市、南通市等9個樣本城市數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：長三角地區(qū)省市之間效率差異明顯，上海市總體水平最高，安徽省較低，江蘇省、浙江省居中；長三角地區(qū)總體污水處理效率較低。通過對長三角地區(qū)水資源利用效率分析，為長三角地區(qū)提高用水效率提供建議。

隨著工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進程的加速推進，人們越來越重視水資源利用效率。近年來，許多學者運用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法測度水資源的利用效率，該方法包含多種模型，能反映決策單元間的相對效率，不需要明確投入產(chǎn)出變量之間的函數(shù)關(guān)系，在一定程度上避免人為主觀性。孫才志和王晨（2020）利用FGL模型和全局水資源利用無效率分解方法測算我國水資源投入的“擁塞”效應。張煒和覃求（2019）利用水足跡研究陜西省種植業(yè)的水資源利用效率。戶燕領(lǐng)等（2015）則采用熵值法進行客觀賦權(quán)實證分析。該法較適合分析大量數(shù)據(jù)的離散差異度。朱達等（2021）選用DEA的CCR模型研究我國省會城市的水資源利用情況。張國基等（2020）在二階段模型基礎(chǔ)上增設(shè)二部門研究我國各省份用水效率。鞏燦娟等（2020）在超效率DEA模型中設(shè)置多個非期望產(chǎn)出。陳威等（2018）采用BCC模型結(jié)合Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)研究武漢城市群水資源利用效率。因此，本文基于BCC模型分析長三角地區(qū)水資源利用效率，并結(jié)合SBM網(wǎng)絡(luò)模型分階段進一步比較長三角地區(qū)的用水在生產(chǎn)階段和治理階段的效率特征并給出建議。

一、研究方法與數(shù)據(jù)來源

（一）研究方法。DEA方法是對決策的投入和產(chǎn)出進行相同特性決策單元的相對效率分析。BCC模型能將綜合技術(shù)效率分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率；模型SBM能進一步分解投入產(chǎn)出過程的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本文基于對地區(qū)水資源利用效率深入分析的目標，首先選取規(guī)模報酬可變，以投入為導向的BCC模型，再依據(jù)水資源在不同階段的用途將其利用過程分解為用水生產(chǎn)階段（第一階段）和廢水治理階段（第二階段），利用考慮非期望產(chǎn)出的SBM模型，對水資源二階段利用過程進行對比分析。

BCC模型的投入要素為用水量、全社會從業(yè)人員、固定資產(chǎn)投資，產(chǎn)出要素為生產(chǎn)總值。SBM模型第一階段在此基礎(chǔ)上，增加廢水排放量為非期望產(chǎn)出。由于生活污水和生態(tài)污水一般能循環(huán)進入生產(chǎn)階段，工業(yè)廢水則需較復雜的處理和再利用程序，因此本文以工業(yè)廢水排放量代表非期望產(chǎn)出；第二階段在工業(yè)廢水排放量作為投入要素的基礎(chǔ)上，另增工業(yè)污水治理設(shè)施數(shù)和工業(yè)污水治理設(shè)施年運行費用為投入要素，工業(yè)廢水治理量為產(chǎn)出。

（二）數(shù)據(jù)來源。本文采取雙模型測算分析，模型及其指標選取如表1所示。研究期為2011～2017年；統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于各地市年統(tǒng)計年鑒、水資源公報和EPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)。限于數(shù)據(jù)采集和篇幅原因，SBM模型僅做2011～2015年間的效率測算并分析2011年和2015年效率特征。（表1）

表1 水資源利用效率測算模型及指標選取一覽表

二、結(jié)果分析

（一）水資源利用概況

1、水資源使用量。研究期內(nèi)，長三角地區(qū)三省一市的用水差異顯著，呈現(xiàn)小幅下降趨勢。四地用水量自少至多依次為：上海市、浙江省、安徽省、江蘇省。

2、萬元GDP用水量指標分析。萬元GDP用水量指標指每萬元GDP產(chǎn)出所需的用水量，其值越高，代表水資源的利用效率越低，反之則越高。本文所涉萬元GDP用水量指標均經(jīng)作者二次測算所得。

研究期內(nèi)，長三角地區(qū)三省一市的萬元GDP呈下降趨勢。安徽省萬元用水最高，均值為133.19億m3；上海市表現(xiàn)最優(yōu)，均值為33.79億m3；浙江、江蘇兩省均值分別為48.09億m3、78.92億m3。

九個樣本城市中，江浙六市及合肥市萬元GDP用水量表現(xiàn)較好，均值為56.33億m3。馬鞍山市水平最低，均值為228.06億m3，呈現(xiàn)波動態(tài)勢，主要是GDP產(chǎn)出較低導致萬元用水指標過高。九市總體排名表現(xiàn)與各省相似，如圖1所示。（圖1）

圖1 九市萬元GDP用水量統(tǒng)計圖

（二）DEA效率指標分析

1、綜合效率水平分析。研究期內(nèi)，長三角三省一市地區(qū)的水資源利用效率水平總體較低，均值為0.567。地區(qū)間呈現(xiàn)較大的差異性，四地按均值排名依次為上海市（0.93）、江蘇省（0.57）、浙江省（0.51）、安徽省（0.26）。安徽省呈現(xiàn)先降后升態(tài)勢，在2015年出現(xiàn)最低值0.228；江浙滬三地均呈遞增態(tài)勢，上海市表現(xiàn)最優(yōu)，在研究期內(nèi)唯一達到綜合效率水平有效（2017年），如圖2所示。（圖2）

圖2 三省一市水資源利用綜合效率統(tǒng)計圖

九個樣本城市水資源利用綜合效率水平不高，均值為0.587。其中，蘇、寧兩市表現(xiàn)最優(yōu)，皆在2017年達到綜合效率水平有效；安徽省三市水平表現(xiàn)較低，最低值為合肥市0.317（2011年）。除金華市遞減外，其余八市綜合效率均呈遞增態(tài)勢，如圖3所示。各地級市總體綜合水平基本印證了省際間表現(xiàn)水平，但也不乏在效率水平居中的大省份中地級市間效率差異較大的現(xiàn)象，如在浙江省，金華市遠落后于杭州市、寧波市，需引起重視。（圖3）

圖3 九市水資源利用綜合效率統(tǒng)計圖

2、純技術(shù)效率水平分析。研究期內(nèi)，長三角三省一市地區(qū)的水資源利用純技術(shù)效率水平總體呈現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，四地按均值排名依次為上海市（0.94）、江蘇省（0.87）、浙江省（0.68）、安徽省（0.26）。安徽省呈現(xiàn)先降后升態(tài)勢，最低值為0.233（2015年）；江浙滬三地表現(xiàn)較優(yōu)，純技術(shù)效率水平逐年上升，均在2017年達到DEA有效，如圖4所示。（圖4）

圖4 三省一市水資源利用純技術(shù)效率統(tǒng)計圖

九個樣本城市水資源利用純技術(shù)效率水平在研究期內(nèi)總體呈現(xiàn)一般。九市主要呈現(xiàn)三類水平，最優(yōu)層次為金華、寧波、馬鞍山、常州四市，均值為0.97；中等層次為蕪湖、蘇州、杭州三市，均值為0.80；較低層次為合肥、南通兩市，均值為0.66，三省分布較均勻。偶有先降后升趨勢，但九市總體呈上升態(tài)勢。研究期內(nèi)，有11個結(jié)果達到DEA有效，主要集中在浙江省（7次）和江蘇省（3次）。如圖5所示。九個樣本城市的純技術(shù)效率表明，三個省份中不同純技術(shù)效率水平的城市數(shù)目分布較均，但通過同水平城市間的橫向?qū)Ρ瓤梢园l(fā)現(xiàn)，浙江優(yōu)于江蘇、安徽，不同于省際表現(xiàn)水平。這表明浙江省除杭州、寧波、金華純技術(shù)效率水平較好外，其他地級市較低。（圖5）

圖5 九市水資源利用純技術(shù)效率統(tǒng)計圖

3、規(guī)模效率水平分析。研究期內(nèi)，長三角三省一市水資源利用規(guī)模效率水平總體較好，四地按均值排名依次為上海市（0.98）、安徽省（0.98）、浙江省（0.78）、江蘇省（0.65）。滬、皖兩地整體高于0.95，態(tài)勢平穩(wěn)；浙江省呈現(xiàn)遞減態(tài)勢；江蘇省呈現(xiàn)遞增態(tài)勢。上海市在2017年達到DEA有效，如圖6所示。（圖6）

圖6 三省一市水資源利用規(guī)模效率統(tǒng)計圖

九個樣本城市水資源利用規(guī)模效率水平總體一般，主要呈現(xiàn)兩類水平，江蘇省三市與杭、寧兩市逐步增高并接近DEA有效，均值為0.84；安徽省三市以及金華市表現(xiàn)較一般，均值為0.53。除金華市外總體效率遞增，寧波、蘇州達到DEA有效，如圖7所示。省際和市際間數(shù)據(jù)表明，安徽全省規(guī)模效率較高，但三個樣本城市的水平較低，需要改進；金華市亦然。（圖7）

圖7 九市水資源利用規(guī)模效率統(tǒng)計圖

4、規(guī)模效益分析。各省市規(guī)模效益大部分表現(xiàn)為遞增。浙江、江蘇六樣本城市規(guī)模效益主要表現(xiàn)為遞增，但全省表現(xiàn)遞減水平；安徽全省及其三市以及上海市主要表現(xiàn)為遞增水平。根據(jù)規(guī)模效益表現(xiàn)，各地應增加或減少投入，以提高用水效率。

5、投入冗余分析。各省市的投入冗余較大，浙江省和江蘇省僅在2017年無冗余；寧波、金華、蘇州、常州、馬鞍山五市存在少量年份無冗余值。

三省一市總體水平表現(xiàn)為上海市較優(yōu)，安徽省較低，江蘇省和浙江省居中。上海市水資源投入冗余率為0.28（剔除無冗余年份后的均值數(shù)據(jù)，下同），安徽省為0.79；上海市固定資產(chǎn)投資冗余率為0.07，安徽省為0.74；上海市從業(yè)人員數(shù)投入冗余率為0.13，安徽省為0.77。四地冗余率逐年遞減。

（三）SBM二階段模型與BCC模型對比分析。為進一步分析，本文接下去將對比在考慮水資源生產(chǎn)和廢水治理二階段的SBM模型下和不考慮非期望產(chǎn)出的單階段BCC模型下2011～2015年間長三角地區(qū)的用水效率差異。限于篇幅，本文僅選取2011年和2015年具體分析。

總體來看，浙江省、江蘇省、上海市二階段綜合效率低于單階段效率，安徽省則相反。寧波市、蘇州市、上海市數(shù)據(jù)差異最為顯著，在廢水治理階段存在較為嚴重的低效問題。安徽省總體二階段綜合效率高于單階段效率，其中合肥市和馬鞍山市2011年二階段綜合效率達到有效而單階段效率低于0.6，表明安徽省在廢水處理方面的表現(xiàn)較優(yōu)。長三角地區(qū)在用水生產(chǎn)階段效率均值達0.809，在廢水治理階段的效率均值僅0.323。二階段的差異表現(xiàn)方面，浙江省最大，江蘇省和上海市次之，安徽省較小。在生產(chǎn)階段，浙江省表現(xiàn)最優(yōu)，其次為安徽省、江蘇省、上海市；在治理階段，安徽省表現(xiàn)最優(yōu)，其次為浙江省、江蘇省、上海市。二階段用水綜合效率出現(xiàn)下降趨勢。主要由于水資源治理階段投入增多，而治理效果不明顯。具體數(shù)值如表2所示。（表2）

表2 長三角三省一市與樣本城市群BCC與SBM兩階段效率值一覽表

三、結(jié)論及建議

長三角地區(qū)水資源利用效率雖在2012年有小幅下降，但在時間上總體呈現(xiàn)遞增態(tài)勢；在空間上，上海市水平最優(yōu)，江蘇省略優(yōu)于浙江省，安徽省水平最低。部分城市效率水平較低，影響其所在省水平。長三角地區(qū)水資源利用的規(guī)模效益以遞增為主，浙江省和江蘇省全省規(guī)模效益遞減；冗余較多，但呈遞減趨勢。

長三角地區(qū)水資源利用在社會生產(chǎn)過程的效率顯著優(yōu)于治理階段的效率。水資源社會生產(chǎn)階段效率總體穩(wěn)定，但水資源治理階段出現(xiàn)效率下降的趨勢。長三角地區(qū)應進一步關(guān)注水資源高效利用技術(shù)開發(fā)，尤其關(guān)注污水治理階段的科技投入。通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等途徑繼續(xù)大力發(fā)展可持續(xù)性經(jīng)濟，關(guān)注地區(qū)間差異，形成以經(jīng)濟促節(jié)水，以節(jié)水哺經(jīng)濟的新局面；同時，應繼續(xù)發(fā)揮安徽省、上海市的水資源利用規(guī)模效應；繼續(xù)加強節(jié)水措施，提升民眾節(jié)水意識，形成科學用水、合理節(jié)水的生態(tài)局面。