黃河流域關中平原城市群水資源利用效率與公平性評價

關鍵詞：水足跡；灰水足跡；超效率ＳＢＭ 模型；ＧＭＬ 指數；基尼系數；關中平原城市群

中圖分類號：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．０１０

引用格式：楊屹，郭一丹．黃河流域關中平原城市群水資源利用效率與公平性評價［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：６０－６７．

習近平總書記２０２３年５ 月１６日在山西運城考察時指出，“黃河流域各省（區）都要堅持把保護黃河流域生態作為謀劃發展、推動高質量發展的基準線”，再次強調加強流域生態保護和修復的重要性和必要性。黃河流域人均水資源量僅為全國平均水平的２７％，水資源開發利用率高達８０％，水資源短缺明顯。在黃河１３７ 個水質斷面中，劣Ｖ 類水質斷面占比為１２．４％，明顯高于全國６．７％的平均水平，水資源污染嚴重［１］ ，成為制約黃河流域高質量發展的瓶頸。《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》將城市群明確定位為“區域經濟發展增長極和黃河流域人口、生產力布局的主要載體”。黃河流域有蘭西、呼包鄂榆、關中平原、中原和山東半島國家級等城市群。城市群在發展進程中無疑會加大人類生產和生活活動對水資源造成的消耗與破壞，對水資源開發與保護提出更大挑戰，加大缺水危機發生的可能性。

聯合國在２０１５ 年提出１７ 個可持續發展目標（ＳＤＧｓ），旨在解決社會、經濟和環境的發展問題，是繼千年發展目標（ＭＤＧｓ）后全球發展政策的最新指導準則。其中，ＳＤＧ６“為所有人提供水和環境衛生并對其進行可持續管理”提出了水資源的發展要求，成為評估水資源可持續發展的新標準。作為表征水資源利用水平的量化指標，水資源利用效率反映了單位水資源投入所產出的經濟、社會和生態等效益［２］ 。在缺水地區，提高用水效率是解決區域水資源可持續發展問題的核心和落腳點［３］ 。但現有的水資源利用效率研究往往忽視了公平這一重要的社會主題，過分追求效率而不關注公平勢必會影響經濟社會的穩定。用水公平性不僅是ＳＤＧ６．１“人人普遍和公平地獲得飲用水”的重要議題，而且是水量分配最基本的準則，直接關系著公眾最現實的切身利益［４］ 。為此，本研究以ＳＤＧ６為準則，從水資源利用效率及用水公平性兩方面評價黃河流域城市群水資源可持續利用情況，并以關中平原城市群為例進行驗證，以期為水資源的開發利用、合理配置與科學保護提供參考。

１研究區概況與數據來源

１．１研究區概況

關中平原城市群位于我國西北，具有承東啟西、連接南北的重要區位特點，是黃河流域５ 個國家級城市群之一，在流域生態保護和高質量發展中具有獨特的戰略地位。關中平原城市群總面積１０．７１ 萬ｋｍ^２，涉及陜西、山西和甘肅三省，包括１ 個國家級中心城市和１０ 個地級市。該城市群水資源匱乏，以煤炭為主的能源產業進一步加大了水資源壓力。２０２０ 年，關中平原城市群人均水資源量僅為５５６．７２ ｍ^３，不足全國人均水資源量２ ２３８．３３ ｍ^３ 的１／４。穿越研究區的渭河、汾河等黃河支流水體污染嚴重，環境容量接近極限。萬元ＧＤＰ 用水量雖降至４５．３７ ｍ^３，但城市群內各地級市差距較大，水資源利用與城市發展水平不均衡，嚴重制約了ＳＤＧ６的實現。

１．２數據來源

本研究數據來源于２０１０—２０２０年《陜西統計年鑒》《山西統計年鑒》《甘肅統計年鑒》《中國城市統計年鑒》和關中平原城市群各地級市《統計年鑒》《國民經濟與社會發展統計公報》《水資源公報》等，部分缺失數據根據現有數據的年均增長率或同比換算得出。

２研究方法

２．１水資源可持續利用評價模型

２．１．１水足跡測算

２．２．３投入－產出效率模型

本研究面向ＳＤＧ６ 及其子目標構建投入－產出效率模型（見圖１），把水足跡（不包括灰水足跡）、固定資產投資（以２０１０ 年為基期利用各城市固定資產投資價格指數進行處理）、勞動力作為投入指標，把ＧＤＰ（以２０１０ 年為基期利用各城市ＧＤＰ 指數進行處理）作為期望產出，把灰水足跡作為非期望產出，不僅考慮水資源消耗帶來的經濟效益，而且考慮水污染對生態效益的破壞。

２．３水資源利用公平性評價方法

２．３．１改進的城市發展指數

城市發展指數是測度城市發展水平的綜合指標，值域為［０，１００］。在結合關中平原城市群特點改進城市發展指數的基礎上，基于ＳＤＧ１１“建設包容、安全、有抵御災害能力和可持續的城市和人類住區”新增了“可持續發展”指標［１６］ （見表１）。城市發展指數的測算方法以及等分權重的原則，依據聯合國人類住區規劃署發布的Ｇｌｏｂａｌ Ｕｒｂａｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２以及改進后的計算公式［１７］ 。

３．２水資源利用效率分析

表３ 顯示，關中平原城市群各地級市水資源利用效率均小于１，平均值僅為０．４９，說明城市群用水效率較低，存在投入冗余或產出虧缺，不利于ＳＤＧ６．４ 目標的實現。城市群中僅有西安、臨汾和慶陽存在個別的有效決策單元，但并不穩定。西安、寶雞、運城、臨汾和慶陽的多年平均水資源利用效率高于城市群水資源利用效率平均值，帶動了城市群整體用水效率的提高。其中，西安的水資源利用效率最高，２０１１年、２０１６年、２０１８年及２０１９年的效率值大于１，實現了產出大于投入。

全要素生產率是衡量單位總投入帶來的總產出的生產率指標。表４顯示，關中平原城市群水資源利用全要素生產率呈現“下降—上升—下降”的波動趨勢；ＴＣ 與ＥＣ 的演變特征基本上表現為“此消彼長”，但ＴＣ 對ＧＭＬ 指數的貢獻略大于ＥＣ，對水資源利用效率起到了更大的促進作用。

西安、咸陽、商洛、運城和慶陽的ＧＭＬ 多年均值大于１，說明這些地級市的水資源利用效率總體上呈現增長趨勢。其中：西安和商洛的ＥＣ 和ＴＣ 多年均值大于１，表明技術進步及技術效率之間形成了良好互動，共同助力水資源利用效率的提升；咸陽、運城和慶陽等ＥＣ 多年均值大于１ 而ＴＣ多年均值小于１，表明水資源利用效率的提升得益于技術效率的改善，盡管這些地級市的水資源利用效率有所提高，但其增長并不連續，ＧＭＬ 指數變化無規律，未出現持續高于１ 的良好趨勢。除此之外，其他各地級市的水資源利用效率均有所下降，其中：銅川、渭南和天水技術效率因素的抑制作用超過了技術進步因素的促進作用；寶雞和運城技術效率因素的抑制作用小于技術進步因素的促進作用；而臨汾則面臨著較小的技術進步與較低的技術效率帶來的雙重壓力，亟須加大科技創新力度、提高現有水資源開發利用管理水平。

３．３水資源利用公平性分析

３．３．１城市發展指數分析

２０１０—２０１９年，關中平原城市群多數城市發展指數呈現上升趨勢（見表５），僅運城和臨汾呈現下降趨勢。西安作為關中平原城市群唯一的國家級中心城市及省會城市，城市發展指數居于首位且遠高于其他城市。

３．３．２水足跡公平性時空演變特征分析

表６ 顯示，２０１０—２０１９年關中平原城市群的ＧＣ_Ｗ－Ｃ和ＧＣ_Ｗ－Ｗ分別為０．３０～０．３５ 和０．２１～０．２８，平均值分別為０．３２和０．２３，均小于臨界值０．４，表明關中平原城市群用水總量與城市發展及水資源承載能力的匹配程度均相對公平。其中：ＧＣ_Ｗ－Ｃ變化不大，匹配程度較為穩定；ＧＣ_Ｗ－Ｗ呈現小幅波動增長趨勢，年平均增長率為３．３２％，表明關中平原城市群用水總量與水資源承載能力的均衡程度有所下降。總體而言，關中平原城市群水資源占用程度較為公平且相對穩定，有助于ＳＤＧ６．１目標的實現。

圖２顯示，慶陽、平涼和臨汾的ＣＣ_Ｗ－Ｃ和ＣＣ_Ｗ－Ｗ均小于１，水資源占用程度相對公平，相對較低的水資源消耗量有較高的城市發展貢獻，對其他城市具有正外部性。寶雞、咸陽、渭南和運城的ＣＣ_Ｗ－Ｃ和ＣＣ_Ｗ－Ｗ 均大于１，表明水資源占用程度較為不公平，相對較高的水資源消耗量卻只有較低的城市發展貢獻，對其他城市具有負外部性。西安的ＣＣ_{Ｗ－Ｃ ＞１} 而ＣＣ_{Ｗ－Ｗ＜１}，與水資源消耗量相比，具有相對公平的水資源承載能力貢獻和相對不均衡的城市發展貢獻，在水資源承載能力范圍內有較大的經濟增長空間。銅川、天水和商洛的ＣＣ_{Ｗ－Ｃ＜１}、ＣＣ_{Ｗ－Ｗ＞１}，與西安正好相反。

３．３．３灰水足跡公平性時空演變特征分析

２０１０—２０１９年關中平原城市群的ＧＣ_Ｇ－Ｃ 和ＧＣ_Ｇ－Ｗ分別為０．３２～０．６８ 和０．２７～０．７８（見表７），平均值分別為０．４３和０．３９，表明關中平原城市群水污染與城市發展之間是不公平的，但與水資源承載能力匹配程度的平均值在臨界值之下。ＧＣ_Ｇ－Ｃ 和ＧＣ_Ｇ－Ｗ均呈現明顯的波動增長趨勢，分別增長了６３％和１２０％，表明關中平原城市群水污染與城市發展及水資源承載能力的均衡程度均有明顯下降，不公平程度逐步升高，不利于ＳＤＧ６．３目標的實現。

圖３ 顯示，慶陽、天水和銅川的ＣＣ_Ｇ－Ｃ和ＣＣ_Ｇ－Ｗ 均小于１，具有較高的城市發展效益和較低的水環境壓力，表明水污染程度是相對公平的，對其他城市具有正外部性。西安、渭南和運城ＣＣ_Ｇ－Ｃ＞１ 而ＣＣ_Ｇ－Ｗ ＜１，水污染程度與水資源總量相協調，但卻未帶來相匹配的城市發展貢獻，意味著當地應兼顧經濟效益與生態效益，促進城市發展水平與水治理能力相協調。寶雞、咸陽、商洛、平涼和臨汾的ＣＣ_Ｇ－Ｃ和ＣＣ_Ｇ－Ｗ 均大于１，城市發展水平和水資源承載能力均較低，對其他城市具有負外部性。

４結論與建議

４．１結論

１）關中平原城市群水資源利用處于不可持續狀態，但水足跡、水赤字以及灰水足跡均有所下降，表明城市群水治理已取得一定成效，正逐步符合ＳＤＧ６．１和ＳＤＧ６．３ 的要求。

２） 水資源利用效率較低，平均值僅為０．４９，且ＧＭＬ 指數均值不足１，表明城市群用水效率整體上未呈現良好的增長趨勢，不符合ＳＤＧ６．４目標的要求。城市群中僅有西安、臨汾和慶陽個別年份的水資源利用效率達到１，但不穩定。技術進步因素對水資源利用效率具有相對較大的貢獻，但ＴＣ 與ＥＣ 之間基本表現為“此消彼長”而非“相互促進”。西安和商洛的技術進步與技術效率因素共同驅動用水效率提升，而其他城市均未實現二者的良性互動。

３）關中平原城市群的ＧＣ_Ｗ－Ｃ和ＧＣ_Ｗ－Ｗ均小于０．４且較為穩定，表明水資源占用相對公平，有利于ＳＤＧ ６．１目標的實現。城市群水污染與城市發展及水資源稟賦之間的協調性較差，但不公平程度逐步提高。

４．２建議

１）完善水資源利用機制與管理體系，強化用水定額剛性約束作用，健全水權制度體系，明確水資源所有權、使用權，引導行業間、城市間開展水權交易，加強節流補源，強化非常規水資源利用，引進先進節水工藝，開展高耗水產業節水技術改造，促進節水技術成果轉化。

２）改進用水方式，加強節水型社會建設，引導重點行業實施節水，推行農業節水灌溉，擴大節水抗旱農作物種植規模，嚴控高耗水企業生產用水量，推廣工業園區企業集約用水、串聯用水、梯級用水，推進低耗水服務業發展與高耗水服務業節水技術改造，實行城鎮居民階梯水價制度、農村居民計量收費制度。

３）強化污水減排與治理措施，依法依規淘汰落后產能，強制煤炭、化工、鋼鐵等行業實行清潔生產，推廣精準施肥技術與工具，加強污水處理廠提標改造與污泥無害化處置，研發推廣水污染治理與修復技術，嚴格落實排污許可制度，明確排污單位主體責任。