李佳佳，鮮帛彤

（山西大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，山西 太原 030006）

1 引言及文獻(xiàn)回顧

水不僅是人類賴以生存和發(fā)展的保障，也是十分重要的自然資源和區(qū)域經(jīng)濟(jì)資源。自20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，水資源短缺問(wèn)題就一直受到各個(gè)國(guó)家的高度重視。中國(guó)水資源總量位于世界第六，但人均占有量與發(fā)達(dá)國(guó)家之間差距較大，近2/3 的城市處于缺水狀態(tài)，且時(shí)空分布差異明顯。同時(shí)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)，社會(huì)發(fā)展與資源利用之間的矛盾也進(jìn)一步激化。針對(duì)這些問(wèn)題，我國(guó)政府近年陸續(xù)頒布了一系列政策加強(qiáng)對(duì)水資源的監(jiān)管和保護(hù)。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，保護(hù)環(huán)境就是保護(hù)生產(chǎn)力，改善環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力，要按照生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律統(tǒng)籌考慮社會(huì)各要素，爭(zhēng)取在2035 年形成綠色發(fā)展的生產(chǎn)方式，使水資源利用效率達(dá)到世界先進(jìn)水平。因此，研究水資源利用效率及其時(shí)空差異，分析水資源利用效率的影響因素，對(duì)促進(jìn)水資源合理利用，進(jìn)而推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

隨著資源環(huán)境問(wèn)題日益突出，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)水資源利用問(wèn)題進(jìn)行了研究。就水資源研究對(duì)象而言，主要以單個(gè)地區(qū)或行業(yè)為主。Alsharif 等[1]對(duì)巴勒斯坦的用水效率進(jìn)行研究分析，結(jié)果表明水損失是水資源利用效率較低的主要原因，應(yīng)加強(qiáng)供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。Andrea&Giulia[2]審查了意大利43家自來(lái)水公司的年度財(cái)務(wù)報(bào)表，通過(guò)計(jì)算成本效率發(fā)現(xiàn)公司的所有權(quán)結(jié)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)規(guī)模和地理位置對(duì)其業(yè)績(jī)有不同程度的影響。Sarkis &Cordeiro[3]利用DEA 模型確定美國(guó)437 家發(fā)電廠的生態(tài)和技術(shù)效率，并給出能夠使得技術(shù)效率和環(huán)境績(jī)效同步提高的最優(yōu)方案。Prakashan 等[4]著重研究水價(jià)對(duì)印度克里希納流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中灌溉用水效率的影響，發(fā)現(xiàn)水價(jià)的上漲不會(huì)造成利潤(rùn)損失，但水的需求會(huì)大大減少。Mousavi 等[5]模擬一家制藥公司的生產(chǎn)，基于層次結(jié)構(gòu)框架評(píng)估工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備對(duì)水資源利用效率的動(dòng)態(tài)影響，進(jìn)而探究能源和水效率之間的關(guān)系。Seung 等[6]在測(cè)算中亞國(guó)家的農(nóng)業(yè)用水效率時(shí)充分考慮了農(nóng)作物類型和灌溉方式。Bijan 等[7]探討了影響伊朗灌溉水管理的40 個(gè)內(nèi)外部因素，得出法律、社會(huì)、技術(shù)和政治是灌溉水管理失效的主要原因，同時(shí)提議應(yīng)大力發(fā)展農(nóng)業(yè)。羅海平和黃曉玲[8]著重研究我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)用水利用效率，通過(guò)構(gòu)建糧食生產(chǎn)函數(shù)得出水資源投入量與糧食產(chǎn)量具有正相關(guān)關(guān)系。高孟菲等[9]將方向性距離函數(shù)和松弛測(cè)度模型結(jié)合，利用空間杜賓模型測(cè)算出黃河流域9 個(gè)省份綠色水資源效率的變動(dòng)趨勢(shì)。李星等[10]對(duì)塔里木河流域水資源適應(yīng)性利用能力進(jìn)行量化研究，結(jié)果顯示系統(tǒng)處于低水平狀態(tài)但整體趨于穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展。郭佳航等[11]以新疆作為研究對(duì)象，探究其水資源利用與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)工業(yè)用水量與人均GDP 適配度高。

對(duì)于水資源利用測(cè)度的方法，學(xué)者通常使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、熵值法、SBM 法等進(jìn)行測(cè)度。Kazuo 等[12]利用DEA 模型中一種范圍調(diào)整的效率度量（RAM）來(lái)評(píng)估日本供水企業(yè)的績(jī)效。Jin-li 等[13]將勞動(dòng)就業(yè)和資本存量等作為輸入指標(biāo)，通過(guò)DEA 模型測(cè)算水調(diào)節(jié)目標(biāo)比率（WATR），得出中國(guó)中部地區(qū)用水效率最低。蓋美等[14]不僅通過(guò)SBM 模型得到遼寧省各市近15 年的水資源利用絕對(duì)效率，而且構(gòu)建核密度估計(jì)模型探索其發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)各市水資源利用相對(duì)效率呈上升趨勢(shì)，且城市間差距不斷縮小。朱達(dá)等[15]基于CCR模型綜合考慮農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和社會(huì)等因素對(duì)水資源利用水平的影響，并計(jì)算得到城市CES 得分，結(jié)果顯示我國(guó)大部分城市的CES 得分較低，像重慶、南昌等水資源充沛的城市得分也低。田貴良等[16]采用三階段DEA 模型和灰色關(guān)聯(lián)分析法探究長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市水資源利用水平及變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)各城市水資源利用效率在最嚴(yán)格水資源管理制度頒布后均有不同程度提高。任玉芬等[17]通過(guò)SBM 法和Mann-Kendall 檢驗(yàn)法計(jì)算中國(guó)5 個(gè)生態(tài)區(qū)的水資源利用效率及變化趨勢(shì)，并針對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展給出政策建議。賀玉曉等[18]結(jié)合城市所在的生態(tài)地理區(qū)域，根據(jù)資本、資源和勞動(dòng)力三個(gè)投入指標(biāo)，基于分類DEA 法對(duì)其時(shí)間變化、空間分布以及空間收斂性進(jìn)行分析。曾惠等[19]采用熵值法和改進(jìn)的水足跡計(jì)算方法，評(píng)價(jià)珠江三角洲城市群綜合體系，得出城市化發(fā)展與水資源利用效率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)，城市用水量增加也會(huì)使得水足跡總量增加。

也有部分學(xué)者分析了水資源利用的時(shí)空分布和影響因素。孫愛(ài)軍等[20]通過(guò)面板數(shù)據(jù)模型計(jì)算出我國(guó)城市用水技術(shù)效率，并利用耦合度函數(shù)測(cè)算其與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平間的協(xié)調(diào)度，研究發(fā)現(xiàn)二者協(xié)調(diào)度逐年提高。楊勝蘇等[21]利用熵值法測(cè)度各個(gè)指標(biāo)對(duì)水資源利用效率的影響程度，并結(jié)合耦合協(xié)調(diào)發(fā)展模型探究經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與水資源利用效率之間的關(guān)系。尹慶民和朱康寧[22]利用EBM模型和面板Tobit 模型研究長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的工業(yè)用水利用效率及影響因素，研究結(jié)果顯示2008—2017 年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的工業(yè)用水效率波動(dòng)下降，城域間存在顯著差異。單子丹等[23]采用IPCC 方法對(duì)內(nèi)蒙古碳排放的時(shí)空規(guī)律進(jìn)行分析，通過(guò)最小二乘回歸估計(jì)得到發(fā)展新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)是減少碳排放量的關(guān)鍵。趙昀皓等[24]通過(guò)概率性Budyko 方程測(cè)度我國(guó)水資源空間分布規(guī)律，識(shí)別出我國(guó)水資源高度脆弱地區(qū)，并表明降水是影響水資源含量的主導(dǎo)因素。

綜合而言，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在研究水資源利用問(wèn)題時(shí)，主要將研究對(duì)象確定在某個(gè)地區(qū)或某個(gè)行業(yè)，很少有研究涉及全國(guó)市級(jí)或縣級(jí)城市，將城市按照不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，分別研究其水資源利用效率的時(shí)空差異，并分析其影響因素的研究更是少之又少。這種通常以單一流域、單一省份或單一城市為研究對(duì)象的研究往往不能深入探討水資源利用過(guò)程中具體存在的問(wèn)題，進(jìn)而給出針對(duì)性建議和改進(jìn)措施。因此，本文基于超效率DEA模型和空間杜賓模型，以中國(guó)2003—2018 年282 個(gè)地級(jí)市為研究對(duì)象，實(shí)證分析了城市水資源利用效率的時(shí)空分布及影響因素，為各城市提高水資源利用效率、制定相關(guān)政策提供參考借鑒。

2 水資源利用效率的測(cè)度及分析

2.1 測(cè)度模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）是以相對(duì)效率為基礎(chǔ)，根據(jù)多項(xiàng)投入產(chǎn)出指標(biāo)計(jì)算同類單元相對(duì)有效度的數(shù)量分析方法。此方法充分考慮了研究對(duì)象的信息和特點(diǎn)，能夠提出對(duì)其本身而言最優(yōu)的配置方案。由于在測(cè)度水資源利用效率時(shí)，樣本城市均處于技術(shù)有效狀態(tài)而無(wú)法區(qū)分其利率差異，故本文選擇以投入為導(dǎo)向且規(guī)模收益保持不變的超效率DEA 模型，它將有效的決策單元根據(jù)效率大小排序，在計(jì)算某一個(gè)決策單元有效度時(shí)，將其在約束條件中去除，進(jìn)而得到在原模型下有效的最優(yōu)結(jié)果。假設(shè)有n個(gè)獨(dú)立的決策單元DMU，每個(gè)DMU 消耗m項(xiàng)投入得到s項(xiàng)產(chǎn)出，xij、yrj分別表示第j個(gè)DMU 的第i項(xiàng)投入和第r項(xiàng)產(chǎn)出，則超效率DEA 模型表達(dá)式如下：

式中：θ為綜合效率評(píng)價(jià)指數(shù)，ε為無(wú)窮小量，s-和s+為松弛變量，λj為DMUj的全變量。

2.2 指標(biāo)選取

由于水資源系統(tǒng)具有顯著的復(fù)雜性、廣布性和流動(dòng)性，其利用效率會(huì)受到多種內(nèi)外部因素影響。因此本文參考大量相關(guān)文獻(xiàn)，在遵循科學(xué)性和系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，主要從城市擴(kuò)張、人力資源投入、水資源投入、政府投資等方面入手，選取8 個(gè)具有代表性的指標(biāo)作為投入指標(biāo)，具體包括：城市建設(shè)用地面積占市區(qū)面積的比重、市轄區(qū)年末實(shí)有城市道路面積、人口密度、年末城鎮(zhèn)失業(yè)人數(shù)、供水總量、居民生活用水量、固定資產(chǎn)投資額、教育事業(yè)費(fèi)支出，并選取地區(qū)生產(chǎn)總值作為產(chǎn)出指標(biāo)。將中國(guó)282 個(gè)地級(jí)及以上城市作為研究單元，從2004—2019 年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和各省的統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)于個(gè)別數(shù)據(jù)的缺失，采取均值法進(jìn)行填補(bǔ)。

2.3 測(cè)度結(jié)果分析

本文采用MYDEA 軟件對(duì)各城市的水資源利用效率進(jìn)行測(cè)度，結(jié)果顯示，2003—2018 年全國(guó)水資源利用效率均值為0.625，其中，中山市的平均水資源利用效率最高，達(dá)到1.945，吳忠市的平均水資源利用效率最低，僅為0.335。全國(guó)水資源利用效率波動(dòng)發(fā)展且有上升趨勢(shì)，整體漲幅15.89%，其中2008 年呈明顯下降趨勢(shì)，2010 年之后波動(dòng)遞增。究其原因，2008 年中國(guó)經(jīng)濟(jì)遭到全球金融危機(jī)重創(chuàng)，同時(shí)自然災(zāi)害頻發(fā)，各大流域遭遇嚴(yán)重凌汛，多個(gè)省份的水利設(shè)施破損，為此政府將財(cái)政資金主要用于抗震救災(zāi)和基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)，導(dǎo)致資源分配不均，城市水資源利用效率顯著下降。2010 年起，國(guó)家發(fā)布《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)》加快水資源改革進(jìn)度，加之居民素質(zhì)提升和全球經(jīng)濟(jì)緩慢恢復(fù)，水資源利用效率得以逐步提高。

從我國(guó)城市水資源利用效率的地理分布圖可知（圖1），從空間分布來(lái)看，我國(guó)城市水資源利用效率分布不均，且存在明顯的區(qū)域差異，整體表現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市效率較高，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)城市效率較低的特征。2003 年，城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用處于瀕臨失調(diào)的階段，各城市過(guò)于追求經(jīng)濟(jì)效益而忽視水資源的適度開(kāi)發(fā)和可持續(xù)利用問(wèn)題，城鎮(zhèn)化的持續(xù)發(fā)展也加大了水資源消耗量和廢水排放量，造成全國(guó)城市水資源利用效率普遍較低。2010年，隨著相關(guān)水資源管理制度的頒布實(shí)施，城市水資源利用效率有所提升，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用之間的關(guān)系得到緩和。其中：東莞市作為珠江三角洲東岸中心城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，人力財(cái)力、技術(shù)設(shè)備等投入較大，非期望產(chǎn)出尤其是廢水排放量較少，因此水資源利用效率相對(duì)較高；武威市作為資源型城市，水資源投入總量較少，而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較大，因而水資源利用效率也相對(duì)較高。2018 年，全國(guó)城市水資源利用效率的空間分布格局與2010 年大體一致，但整體效率明顯上升，大多數(shù)城市已達(dá)到社會(huì)經(jīng)濟(jì)與水資源利用相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展的階段。同時(shí)，高效率城市呈帶狀分布特征，主要集中分布在東部沿海、黃河中下游和長(zhǎng)江中下游地區(qū)，形成多個(gè)綠色發(fā)展城市群。這些城市地處平原且鄰近水源，具有得天獨(dú)厚的地理?xiàng)l件，加之經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、交通便利、政策開(kāi)放，產(chǎn)生顯著的人才資金集聚效應(yīng)。

圖1 全國(guó)城市水資源利用效率空間分布

2.3.1 不同區(qū)域水資源利用效率的差異分析

根據(jù)行政區(qū)域地理位置將282 個(gè)城市劃分為東部、中部、西部三個(gè)地區(qū)（圖2），其中，東部地區(qū)城市水資源利用效率（0.675）明顯高于中部地區(qū)（0.570）和西部地區(qū)（0.627）。具體來(lái)看，東部地區(qū)臨近海洋，水含量豐富，且城市結(jié)構(gòu)完善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展已達(dá)較高水平，政府和企業(yè)能夠投入相對(duì)更多的資金用于水資源管理，使資本和勞動(dòng)力配置最優(yōu)化，同時(shí)科學(xué)技術(shù)聚集式發(fā)展，充分利用技術(shù)人才優(yōu)勢(shì)不斷革新節(jié)水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源利用的高效性和可持續(xù)性，這也正是聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃的目標(biāo)之一。中部地區(qū)工業(yè)化進(jìn)程加快，但河流稀缺，降水量少，水資源供需矛盾十分突出，因此，該地區(qū)城市還需進(jìn)一步合理分配生產(chǎn)要素，優(yōu)化產(chǎn)能結(jié)構(gòu)。西部地區(qū)雖然水資源利用效率偏低，但增速高達(dá)23.13%?？赡艿脑蚴牵何鞑康貐^(qū)地廣人稀，作為中國(guó)兩大河流的起源地，人均占水量高，另外國(guó)家一直在積極開(kāi)展大學(xué)生志愿服務(wù)西部計(jì)劃、援疆計(jì)劃、脫貧攻堅(jiān)等項(xiàng)目，眾多人才引進(jìn)至此，帶來(lái)科學(xué)知識(shí)與先進(jìn)技術(shù)，不僅豐富了當(dāng)?shù)鼐用竦墓?jié)水知識(shí)，而且對(duì)水資源系統(tǒng)的建設(shè)與管理提供幫助。同時(shí)，當(dāng)?shù)爻鞘须m然經(jīng)濟(jì)水平較低但發(fā)展?jié)摿薮?，增加等量投入可以獲得更多的邊際報(bào)酬，各方面發(fā)展處于高速增長(zhǎng)階段。比如，榆林市作為資源型城市，依靠轉(zhuǎn)型發(fā)展減少水資源損耗，以368.10%的增速居于全國(guó)首位。

圖2 全國(guó)及不同區(qū)域城市水資源利用效率趨勢(shì)

2.3.2 不同流域水資源利用效率的差異分析

我國(guó)河流湖泊星羅廣布，眾多河流蘊(yùn)藏著大量的自然資源，有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本文對(duì)我國(guó)三大流域（黃河流域、長(zhǎng)江流域、珠江流域）內(nèi)主要城市進(jìn)行比較研究（圖3）。黃河流域橫跨山西、內(nèi)蒙古、河南、甘肅等多個(gè)省級(jí)行政區(qū)，此部分選取該流域內(nèi)31 個(gè)城市作為研究對(duì)象，其在研究時(shí)段內(nèi)水資源利用效率均值為0.636，基本與全國(guó)整體水平同步。這充分表明，雖然長(zhǎng)期的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用使黃河流域一直面臨著水土流失、水環(huán)境污染、自然災(zāi)害頻發(fā)等嚴(yán)峻的生態(tài)問(wèn)題，但近年來(lái)基于習(xí)近平總書記著重強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)對(duì)黃河流域水資源的節(jié)約集約利用，各級(jí)政府調(diào)整相關(guān)政策，改善水資源環(huán)境，使其發(fā)展步入新常態(tài)。長(zhǎng)江作為世界第三大河，流域覆蓋面積大，流經(jīng)城市眾多，此部分主要研究該流域內(nèi)79個(gè)城市，其在研究時(shí)段內(nèi)水資源利用效率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，但總體來(lái)說(shuō)效率較低，僅為0.578。究其原因，一是該流域內(nèi)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)資源利用的協(xié)同演化瀕臨失調(diào)，水環(huán)境承載力明顯下降；二是該流域內(nèi)充沛的水資源致使相關(guān)技術(shù)革新需求降低，廢水污水排放未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，污染環(huán)境的同時(shí)也不利于水資源系統(tǒng)的維護(hù)；三是該流域內(nèi)城市發(fā)展以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，而農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在，當(dāng)?shù)厮Y源含量已無(wú)法滿足生產(chǎn)生活的用水需求。珠江流域包含以發(fā)達(dá)城市為主的29 個(gè)樣本城市，這些城市已實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)方式，低水耗產(chǎn)業(yè)占比高，科研機(jī)構(gòu)與高新人才占有量大，對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用程度高，故在研究時(shí)段內(nèi)水資源利用效率均值較高，為0.793。特別的，2014 年是我國(guó)全面深化改革第一年，深圳市和珠海市作為經(jīng)濟(jì)特區(qū)帶頭示范，充分發(fā)揮市場(chǎng)決定性作用，配置結(jié)構(gòu)合理優(yōu)化，水資源利用效率顯著提升。

圖3 不同流域城市水資源利用效率趨勢(shì)

2.3.3 不同規(guī)模水資源利用效率的差異分析

以2018 年各城區(qū)常住人口為統(tǒng)計(jì)口徑，根據(jù)國(guó)務(wù)院最新城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本文需要將282 個(gè)城市劃分為大城市、中等城市和小城市，分別包含82、96、104個(gè)城市。三類城市在研究時(shí)段內(nèi)水資源利用效率趨勢(shì)如圖4 所示，從圖中可知，城市規(guī)模越大，水資源利用效率越高，二者大體成正相關(guān)關(guān)系。特別的，2015 年3 月起國(guó)內(nèi)股市遇冷，城市經(jīng)濟(jì)受到嚴(yán)重負(fù)面影響，尤其是以金融業(yè)為主的大城市，其從業(yè)人員眾多，經(jīng)濟(jì)波動(dòng)所引起效果更加明顯。同時(shí)金融反腐大力開(kāi)展，政府著重整頓金融行業(yè)，減少了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的投入資金，水資源利用效率驟減。根據(jù)水資源利用效率將所有城市劃分為四個(gè)等級(jí)水平：超高效（＞1.0）、高效（0.6～1.0）、低效（0.2～0.6）、超低效（0～0.2）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2003 年，大城市中共有12 個(gè)超高效城市，這些城市多為省會(huì)或經(jīng)濟(jì)中心城市，其集約程度高，具有科技創(chuàng)新支持效應(yīng)與綠色產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，綜合推動(dòng)水資源利用水平。小城市中綏化市、懷化市、來(lái)賓市、玉溪市、保山市和克拉瑪依市由于水資源充沛且生態(tài)環(huán)境良好，同樣具有超高水資源利用效率。全國(guó)僅有梅州市和清遠(yuǎn)市處于超低效率水平。2018 年，由于供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和人才戰(zhàn)略不斷推進(jìn)，全國(guó)超高效城市增加至34 個(gè)，梅州市和清遠(yuǎn)市的水資源利用水平也逐步上升為低效，但遵義市近年來(lái)承接大量高耗水企業(yè)，工業(yè)“三廢”未經(jīng)凈化處理，地下水水質(zhì)污染嚴(yán)重，以0.11 的效率值成為全國(guó)唯一超低效城市。

圖4 不同規(guī)模城市水資源利用效率趨勢(shì)

3 水資源利用效率的影響因素分析

3.1 實(shí)證模型

3.1.1 空間相關(guān)性檢驗(yàn)

空間自相關(guān)用于檢驗(yàn)樣本之間可能存在的空間依賴現(xiàn)象，以判斷其是否適用于空間計(jì)量模型。全局空間自相關(guān)性是從整體上描述所有單元與周邊單元的空間相關(guān)性。全局Moran’s I 指數(shù)計(jì)算公式為：

式中：n為空間單元個(gè)數(shù)，y為空間單元屬性值，為空間單元屬性均值，Wij為二進(jìn)制的空間相鄰權(quán)值矩陣中元素，采用地理距離標(biāo)準(zhǔn)。

局部空間自相關(guān)性可觀測(cè)到每一個(gè)空間單元與其周邊單元的空間關(guān)聯(lián)程度，進(jìn)而判斷出具體哪些空間單元形成聚集群。局部Moran’s I 指數(shù)計(jì)算公式為：

3.1.2 實(shí)證模型

空間計(jì)量模型主要用于研究空間相關(guān)性和差異性問(wèn)題。其中，普通最小二乘估計(jì)法（OLS）、空間滯后模型（SAR）、空間誤差模型（SEM）與空間杜賓模型（SDM）是基本的計(jì)量模型。普通最小二乘估計(jì)法（OLS）形式為：

空間滯后模型（SAR）主要研究區(qū)域間被解釋變量的相互影響，形式為：

空間誤差模型（SEM）主要研究區(qū)域間解釋變量的相互影響，形式為：

空間杜賓模型（SDM）將以上模型優(yōu)勢(shì)結(jié)合，能夠同時(shí)考慮周邊地區(qū)的解釋與被解釋變量對(duì)研究地區(qū)的影響，形式為：

式（4）～式（7）中：x為解釋變量，y為水資源利用效率，z為影響水資源利用效率的影響因素，i為個(gè)體編號(hào)，t為時(shí)間。β為解釋變量系數(shù)，λ為自回歸系數(shù)，μ為隨機(jī)誤差向量，γ為控制變量系數(shù)，ρ和η為相應(yīng)變量的空間滯后系數(shù)，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)。Wij為地理空間權(quán)重矩陣：，dij為兩個(gè)城市之間的地理距離。

3.1.3 指標(biāo)選取

本研究采用Monte-Carlo技術(shù)進(jìn)行模擬研究［15-16］，然后進(jìn)行實(shí)例分析，所有模擬及計(jì)算均通過(guò)R3.4.0［17］和SPSS19.0［18］軟件實(shí)現(xiàn)。

為進(jìn)一步研究城市與其周邊城市的關(guān)聯(lián)程度，進(jìn)而探討城市水資源利用效率的影響因素，本文通過(guò)構(gòu)建空間計(jì)量模型，以水資源利用效率作為被解釋變量，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技創(chuàng)新、用水狀況和環(huán)境管制五個(gè)方面來(lái)分析水資源利用效率的影響因素。其中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（PGDP）采用人均GDP 衡量，工業(yè)化程度（IS）用第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重表示，科技教育水平（SE）用科技教育支出占財(cái)政支出的比重來(lái)表示，用水狀況（PWC）采用人均家庭生活用水量，從側(cè)面反映居民的用水情況，政府環(huán)境管制強(qiáng)度（ER）用生活污水處理率來(lái)表示。

3.2 實(shí)證結(jié)果分析

3.2.1 空間自相關(guān)檢驗(yàn)

本文通過(guò)Moran’s I 指數(shù)來(lái)判斷變量之間是否存在空間自相關(guān)（圖5）。從宏觀層面看，全局Moran’s I 指數(shù)持續(xù)上下波動(dòng)，各城市間的空間關(guān)聯(lián)程度極不穩(wěn)定。從微觀層面看，我國(guó)城市水資源利用效率的全局Moran’s I 指數(shù)2003—2018 年均大于0.02，且P值均小于0.05，表明城市間水資源利用效率存在顯著空間正相關(guān)，即水資源利用效率較高的城市趨向于周邊水資源利用效率同樣較高的城市，反之，水資源利用效率較低的城市趨向于周邊水資源利用效率同樣較低的城市。

圖5 2003—2018年全局空間自相關(guān)指數(shù)

從2003 年和2018 年的局部Moran’s I 散點(diǎn)圖（圖6、圖7）可知，2003—2018 年各聚集區(qū)內(nèi)所含城市變化較大，且整體重心向第Ⅰ象限偏移，說(shuō)明各城市力爭(zhēng)脫離低效聚集區(qū)，水資源利用效率持續(xù)提高，城市間水資源利用效率呈顯著正相關(guān)性且逐年增強(qiáng)。具體來(lái)看，2003 年大部分城市集中分布在第Ⅰ象限和第Ⅱ象限。特別是在H-H 聚集區(qū)內(nèi)，廣東省各市由于具有臨海地理優(yōu)勢(shì)、夯實(shí)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和眾多高等學(xué)府，其水資源利用效率均很高，平均值達(dá)到0.87，且水資源利用效率高的城市對(duì)周邊城市群產(chǎn)生正向輻射作用。2018 年局部Moran’s I 指數(shù)整體提高，城市集中分布在第Ⅰ象限，說(shuō)明城市水資源利用效率及其對(duì)周邊城市群的帶動(dòng)作用顯著增強(qiáng)，形成優(yōu)勢(shì)發(fā)展城市聚集區(qū)。但黑龍江省各市仍處于L-L 聚集區(qū)，且水資源利用效率有所降低，落后全國(guó)平均水平較多。黑龍江省地處中溫帶，降水量少，且位于中國(guó)最北部，交通可達(dá)性低，社會(huì)發(fā)展滯后，引發(fā)大量非期望產(chǎn)出，因而水資源利用效率低，并對(duì)領(lǐng)域城市產(chǎn)生拖累效應(yīng)。

圖6 2003年城市水資源利用效率散點(diǎn)圖

圖7 2018年城市水資源利用效率散點(diǎn)圖

3.2.2 水資源利用效率的影響因素分析

根據(jù)Hausman 檢驗(yàn)結(jié)果可知固定效應(yīng)模型較隨機(jī)效應(yīng)模型效果更好。通過(guò)Wald 檢驗(yàn)可知SDM 模型最好。依次通過(guò)三種固定效應(yīng)模型進(jìn)行回歸分析，比較極大似然值，結(jié)果顯示雙固定效應(yīng)（即個(gè)體和時(shí)間均固定）SDM 模型的極大似然值最大，效果最好，故本文研究均選擇雙固定效應(yīng)SDM 模型進(jìn)行分析（表1）。

表1 全國(guó)及不同地區(qū)城市回歸結(jié)果

就全國(guó)而言，（1）經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升對(duì)提高城市水資源利用效率具有基礎(chǔ)性促進(jìn)作用，且空間溢出效應(yīng)顯著。城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展給水資源的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)資金和技術(shù)支持，核心節(jié)水技術(shù)廣泛應(yīng)用，極大增強(qiáng)了水污染防治能力，減輕水資源消耗帶來(lái)的負(fù)面影響，對(duì)周邊地區(qū)起帶動(dòng)作用，有利于整體水資源利用水平提升。（2）工業(yè)化程度的回歸系數(shù)顯著為正，空間滯后項(xiàng)系數(shù)顯著為負(fù)，意味著城市工業(yè)化程度越強(qiáng)，水資源利用效率越高，但對(duì)周邊城市的水資源利用效率提高發(fā)揮顯著抑制作用。究其原因，產(chǎn)業(yè)同構(gòu)導(dǎo)致城市間生產(chǎn)要素配置效率難以提高，同時(shí)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化致使當(dāng)?shù)馗吆哪墚a(chǎn)業(yè)向周邊城市轉(zhuǎn)移，阻礙其他城市水資源系統(tǒng)的綠色發(fā)展，區(qū)域資源配置失衡，從而產(chǎn)生負(fù)向空間溢出效應(yīng)。（3）科技教育水平的回歸系數(shù)為負(fù)，說(shuō)明科技教育的進(jìn)步會(huì)抑制水資源利用效率提高。理論上，政府可以通過(guò)支持科技創(chuàng)新和培養(yǎng)高素質(zhì)人才進(jìn)行技術(shù)革新，來(lái)減少污水排放和凈化水環(huán)境，但在實(shí)際中，僅增加科技教育支出占財(cái)政支出的比重，單純地依靠地方企業(yè)和個(gè)人的資金投入，忽視技術(shù)人才的產(chǎn)出效率并不能真正提升水資源利用效率。（4）用水狀況與水資源利用效率呈負(fù)相關(guān)，且存在正向溢出效應(yīng)。這可能是因?yàn)槲覈?guó)大部分城市仍然處于粗放式用水狀態(tài)，用水結(jié)構(gòu)缺乏合理性，農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)污水廢水處理不到位。居民節(jié)水知識(shí)欠缺，節(jié)水素質(zhì)低下，在日常生活中缺乏節(jié)水意識(shí)。（5）政府環(huán)境管制強(qiáng)度對(duì)水資源利用效率具有抑制作用，且空間滯后項(xiàng)在1%的水平上顯著為負(fù)，表明政府環(huán)境管制形成跨區(qū)域擴(kuò)散效應(yīng)。由于環(huán)境系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和政策執(zhí)行的時(shí)效性，污水處理效果欠佳或產(chǎn)生額外成本，尤其對(duì)水價(jià)的制定，大多數(shù)城市實(shí)施單一定價(jià)，缺少對(duì)當(dāng)?shù)貙?shí)際水資源含量和人力物力資本的考慮。同時(shí)，不同城市的政策執(zhí)行能力存在偏差，區(qū)域間缺乏協(xié)調(diào)性。

3.2.3 水資源利用效率影響因素的異質(zhì)性分析

為了分析水資源利用效率影響因素的異質(zhì)性，本文對(duì)不同區(qū)域、不同流域和不同城市規(guī)模進(jìn)行了實(shí)證分析，結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)于不同區(qū)域城市而言，東部和中部地區(qū)工業(yè)水平快速提升，但并不利于水資源可持續(xù)利用與發(fā)展，故工業(yè)化程度的回歸系數(shù)為正。而西部地區(qū)由于生態(tài)環(huán)境脆弱，石漠化程度逐年加快，密集型工廠加劇水污染，使水資源利用效率下降，故其回歸系數(shù)為負(fù)。西部地區(qū)內(nèi)部由于行政區(qū)劃壁壘和信息交流閉塞，五個(gè)影響因素的空間滯后項(xiàng)系數(shù)均為正，表現(xiàn)出顯著空間溢出效應(yīng)，某一城市的環(huán)境改變勢(shì)必影響周邊城市。

表2 不同流域、不同規(guī)模城市回歸結(jié)果

對(duì)于不同流域城市而言，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)黃河流域的影響最大，且具有一定的正向溢出效應(yīng)。此流域內(nèi)區(qū)域合作緊密頻繁，集聚效果明顯，城市間能夠有效帶動(dòng)彼此經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源利用效率得以顯著提升。對(duì)于長(zhǎng)江流域來(lái)說(shuō)，政府環(huán)境管制強(qiáng)度與水資源利用效率呈正相關(guān)關(guān)系，且空間滯后項(xiàng)系數(shù)為正。這充分說(shuō)明當(dāng)?shù)卣绊懥Υ?，?zhí)行力強(qiáng)，不斷加強(qiáng)水污染防治與保護(hù)力度，水資源質(zhì)量逐步提高；同時(shí)由于競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，城市之間互相學(xué)習(xí)效仿，當(dāng)某城市水資源利用效率由于政府加強(qiáng)環(huán)境管制提高時(shí)，周邊城市便會(huì)主動(dòng)效仿，向高效率城市靠攏。珠江流域內(nèi)城市發(fā)展大多以第一、三產(chǎn)業(yè)為主，提高工業(yè)化并不能相應(yīng)提高水資源利用效率。為此應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化珠江地區(qū)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，責(zé)令整改高耗水企業(yè)，同時(shí)退耕還林，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)。

對(duì)于不同規(guī)模城市而言，科技教育水平在大中城市內(nèi)正向空間溢出效果明顯，這些城市公共基礎(chǔ)設(shè)施完善，充分發(fā)揮城域間交通、信息及資源優(yōu)勢(shì)，積極開(kāi)展人才引進(jìn)政策和高等教育區(qū)域合作，優(yōu)化配置科技教育資源，節(jié)水技術(shù)與知識(shí)得以充分交流。而小城市由于社會(huì)服務(wù)水平低，空間擴(kuò)散能力較弱，未形成教育長(zhǎng)效機(jī)制，水環(huán)境無(wú)法協(xié)同治理，因此應(yīng)加強(qiáng)政府引導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)智能驅(qū)動(dòng)的資源優(yōu)化配置。

4 結(jié)論與政策建議

4.1 結(jié)論

本文基于2003—2018 年中國(guó)282 個(gè)城市的平衡面板數(shù)據(jù)，通過(guò)超效率DEA 模型和空間杜賓模型在測(cè)度水資源利用效率基礎(chǔ)上，對(duì)其時(shí)空演變、空間集聚特征及影響因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：（1）從時(shí)間維度來(lái)看，2003—2018 年中國(guó)城市水資源利用效率整體偏低，大部分城市尚未實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出最優(yōu)，2010 年起水資源利用效率波動(dòng)上升。（2）從空間維度來(lái)看，我國(guó)城市水資源利用效率呈現(xiàn)東強(qiáng)西弱的分布格局，且不同區(qū)域間水資源利用效率差異性大，珠江流域優(yōu)于黃河、長(zhǎng)江流域，大城市優(yōu)于中小城市。（3）中國(guó)城市整體的水資源利用效率時(shí)空演變格局呈現(xiàn)出明顯的H-H 聚集狀態(tài)，城域間差異不斷縮小。（4）經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)化程度與全國(guó)整體水資源利用效率正相關(guān)，其他因素則產(chǎn)生抑制效果，且各影響因素對(duì)城市水資源利用效率存在空間分層異質(zhì)性影響。

4.2 政策建議

（1）牢記綠色發(fā)展理念，落實(shí)水資源管理制度。各級(jí)政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水資源合理開(kāi)發(fā)與高效利用的重視程度，加大資金和技術(shù)支持，嚴(yán)格監(jiān)控水污染源頭治理工作，提高水資源質(zhì)量。加快雨水資源化，增強(qiáng)水資源調(diào)蓄能力，建設(shè)水生態(tài)文明城市，有序布局綠色產(chǎn)業(yè)城市群。全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，加強(qiáng)宣傳工作，在全國(guó)范圍內(nèi)普及節(jié)水知識(shí)與技術(shù)，提高居民用水素質(zhì)，倡導(dǎo)科學(xué)用水，減少生活用水的浪費(fèi)與污染。

（2）以水而定，協(xié)同發(fā)展。統(tǒng)籌城市實(shí)際水資源稟賦與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，在水資源承載范圍內(nèi)制定相適配的政策方針，完善兼顧水環(huán)境成本的用水定價(jià)機(jī)制，為城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展提供水資源保障。積極響應(yīng)水利工程建設(shè)，推動(dòng)城域間對(duì)口合作，縮小發(fā)展差距，東部地區(qū)城市帶動(dòng)中西部城市發(fā)展，主動(dòng)分享治理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)話協(xié)商，協(xié)同共進(jìn)。加快長(zhǎng)江流域內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，兼顧社會(huì)效益與生態(tài)環(huán)境效益，借助經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)提高節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新能力，重點(diǎn)發(fā)展低耗能的可持續(xù)性產(chǎn)業(yè)。建立激勵(lì)機(jī)制，加強(qiáng)資源整合優(yōu)化，適當(dāng)推動(dòng)小城市城鎮(zhèn)化發(fā)展。

（3）推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。因地制宜調(diào)整經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，政府與市場(chǎng)協(xié)同發(fā)力，進(jìn)一步配置生產(chǎn)要素組合，優(yōu)先發(fā)展服務(wù)行業(yè)。推動(dòng)節(jié)水技術(shù)集聚式發(fā)展，淘汰高耗水企業(yè)，實(shí)現(xiàn)低入高出的生產(chǎn)方式。確保科技創(chuàng)新與政府管制應(yīng)用于實(shí)際，動(dòng)態(tài)管理，定期排查，合理制定獎(jiǎng)懲措施，對(duì)在節(jié)水技術(shù)研發(fā)等方面有突出貢獻(xiàn)的集體或個(gè)人給予資金獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)，嚴(yán)厲打擊污染水源等行為，切實(shí)提高我國(guó)整體水資源利用水平。