蘇菁菀SU Jing-yu；崔露月CUⅠLu-yue；劉書琴LⅠU Shu-qin；崔玉欣CUⅠYu-xin；郎雨潔LANG Yu-jie

（中國石油大學(xué)（華東）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，青島 266580）

0 引言

黃河流域作為中國的生態(tài)屏障、能源化工基地和重要經(jīng)濟(jì)地帶，于我國的生態(tài)環(huán)境建設(shè)與社會環(huán)境發(fā)展中具有非常重要的地位。但是，黃河流域生態(tài)環(huán)境極其脆弱，水資源缺失的情況嚴(yán)峻，水土嚴(yán)重流失，自然災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生，加上貧困人口的分布較為集中，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展滯后，扶貧攻堅的任務(wù)仍舊非常艱巨，這就向黃河流域的可持續(xù)發(fā)展發(fā)起挑戰(zhàn)。據(jù)山東省水利廳提供的《水資源情況介紹資料》，山東省多年平均淡水資源僅占全國水資源總量的1.1%。全省人均占有水資源量不到全國人均占有量的1/6，位居全國各?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）倒數(shù)第三位?？梢?，山東省水資源總量不足，水資源與人口、耕地資源嚴(yán)重失衡。

目前，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，習(xí)近平總書記也對該流域發(fā)展提出了明確的要求，明確強(qiáng)調(diào)黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和重要的經(jīng)濟(jì)地帶，是打贏脫貧攻堅戰(zhàn)的重要區(qū)域，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有舉足輕重的地位。山東省作為黃河下游的省份，“十四五”時期山東省利用國家、省重大戰(zhàn)略機(jī)遇推動水資源高效利用，制定了《山東省“十四五”水利發(fā)展規(guī)劃》，推動各市區(qū)新舊動能轉(zhuǎn)換、推動高質(zhì)量發(fā)展。沿黃城市如何高效節(jié)約地利用水資源，提升城市用水效率，對于山東省沿黃城市高質(zhì)量發(fā)展均具有顯著意義。因此研究山東省沿黃城市水資源利用策略對山東省發(fā)展十分重要并具有戰(zhàn)略性意義。

本文在以往研究的基礎(chǔ)上，引入了污水等非期望產(chǎn)出作為參考指標(biāo)。以山東省沿黃城市為研究對象，選取用水量、人口、固定資產(chǎn)作為測度水資源利用效率的投入指標(biāo)，各產(chǎn)業(yè)GDP 作為期望產(chǎn)出指標(biāo)，各產(chǎn)業(yè)污水作為非期望產(chǎn)出指標(biāo)，根據(jù)建立的指標(biāo)體系，利用超效率DEA 模型將評估指標(biāo)體系中的多個指標(biāo)轉(zhuǎn)換為一個具有代表性的綜合指數(shù)，對山東省沿黃城市水資源的利用效率進(jìn)行綜合的評價，分析其差異性。研究成果有助于深入了解山東省沿黃城市水資源利用效率現(xiàn)狀，提出適合不同城市的水資源效率提升策略，有助于提升山東省沿黃城市高質(zhì)量發(fā)展水平。

1 文獻(xiàn)綜述

已有學(xué)者對水資源利用效率問題展開大量研究，并取得了階段性成果。當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對于水資源利用效率的研究，數(shù)據(jù)測度方面主要有三種方法[1]：即指標(biāo)體系評價法[2，3]、隨即前沿分析法（SFA）[4，5]以及數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）[6，7]。當(dāng)前DEA 方法的使用最為廣泛，這種測算方法相對全面和客觀，Hu[8]運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)法（DEA）對1997—2004 年的中國30 個地區(qū)的生活用水和生產(chǎn)用水進(jìn)行全要素水資源利用效率研究。買亞宗等[9]在全要素的生產(chǎn)框架下，基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型對工業(yè)用水的水資源利用效率進(jìn)行評價。

廢水的產(chǎn)生與用水是緊密相連的，污染物會給水環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，但減少污染物的排放需要增加投入（例如進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)改造、安裝污水處理等設(shè)施）或控制產(chǎn)出（如禁止高污染項(xiàng)目的實(shí)施、高污染工廠的關(guān)閉等）。如果地區(qū)重視環(huán)境績效將本可以用于生產(chǎn)的投入分配到污染治理活動中，如果沒有考慮污染物下降，就會得到全要素生產(chǎn)率下降的錯誤結(jié)論，導(dǎo)致效率測度出現(xiàn)一些偏差[10-12]。

現(xiàn)有研究不足在于：一、在分析用水效率時大多未對環(huán)境績效加以考慮，但污染物的排放對于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在負(fù)面影響，得出的結(jié)論存在一定偏差。二、現(xiàn)有研究多局限于水資源本身的評價，對于區(qū)域水資源的利用特點(diǎn)沒有詳盡分析，導(dǎo)致研究的可行性較差。三、目前文獻(xiàn)大多是針對中國農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行研究，關(guān)注黃河流域水資源利用效率的研究相對較少，而考慮到流域上下游的城市功能定位的研究則更少。

針對上述問題，文章利用包含非期望產(chǎn)出的全要素分析框架將環(huán)境績效納入用水效率的評價之中，選取9 個地區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活三產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)對他們的用水效率和水污染物排放效率進(jìn)行分析，期望全面反映出山東省沿黃城市的地區(qū)特征和動態(tài)趨勢，為山東省沿黃城市水資源利用與高質(zhì)量發(fā)展策略提供有益啟示。

2 研究設(shè)計

2.1 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

選取2010-2017 年山東省黃河流域9 個地級行政單元的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。本文在借鑒前人做法的基礎(chǔ)上，綜合構(gòu)建了山東省沿黃城市水資源利用效率的測度指標(biāo)體系。其中，固定資產(chǎn)投資額（億元）、農(nóng)業(yè)用水（億m3）、工業(yè)用水（億m3）、生活用水（億m3）、人口（萬人）為投入指標(biāo)；GDP（億元）、工業(yè)生產(chǎn)總值（億元）、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（億元）為期望產(chǎn)出指標(biāo)；工業(yè)污水排放量（萬噸）、農(nóng)業(yè)污水排放量（萬噸）、生活污水排放量（萬噸）為非期望產(chǎn)出指標(biāo)。

投入、產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)均來自各市的統(tǒng)計年鑒與水資源公報。

鑒于數(shù)據(jù)的可得性，不同地區(qū)的統(tǒng)計口徑出現(xiàn)不一致情況，部分?jǐn)?shù)據(jù)通過間接測算和取中值的方式加以處理。

2.2 模型設(shè)定

本研究中，水資源利用效率指通過對水資源的利用從而獲得的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，與在此過程中所投入的人力勞動以及資本等要素投入的比值。對于水資源在山東省內(nèi)的沿黃城市內(nèi)的利用情況，由于超效率DEA 模型可以測度多投入多產(chǎn)出的特性，非常適合用來對其進(jìn)行測度。模型公式設(shè)置如下：

約束條件：

2.3 研究方法

含非期望產(chǎn)出的DEA 模型：

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析算法（即DEA），是著名運(yùn)籌學(xué)家創(chuàng)建的以相對效率為基礎(chǔ)的一種系統(tǒng)分析方法，常用于評價具有相同類型的多投入、多產(chǎn)出的決策單元的有效性，其在避免主觀因素、簡化算法、減少誤差等方面具有較大的優(yōu)勢，已成為諸多領(lǐng)域中評價效率的最常用分析工具之一。主要通過運(yùn)用規(guī)劃模型估計生產(chǎn)前沿面，DEA 可以保持生產(chǎn)決策單元的投入和產(chǎn)出的量在評價過程中的權(quán)重。同時，因?yàn)镈EA 不需要投入與產(chǎn)出的具體函數(shù)表達(dá)式，其具有極強(qiáng)的客觀性，能夠解決非客觀因素的問題。

DEA 主要包括CCR 和BCC 兩種模型，這兩種傳統(tǒng)模型不考慮產(chǎn)出之間的差別，認(rèn)為所有產(chǎn)出都是合理的。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中會存在不必要的產(chǎn)出，也就是非期望產(chǎn)出，因此本文在傳統(tǒng)的DEA 基礎(chǔ)上，綜合考慮非期望產(chǎn)出進(jìn)行相對效率評價。

當(dāng)前制約生產(chǎn)的重要因素，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面，是環(huán)境污染。由生產(chǎn)生活所帶來的污染，如污水排放、硫化物等已經(jīng)大大影響了居民的正常生活。在生產(chǎn)生活中，所產(chǎn)生的污染可以看成是非期望產(chǎn)出，因此結(jié)合非期望產(chǎn)出對山東省沿黃城市水資源利用效率進(jìn)行合理分析是非常必要的。本文以工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活廢水排出總量為非期望產(chǎn)出因素，運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法對山東省沿黃城市的水資源利用效率做了相對效率評價分析。

3 實(shí)證分析

表1 報告的是Matlab 數(shù)據(jù)處理結(jié)果，投入指標(biāo)有人口數(shù)、固定資產(chǎn)投資數(shù)、用水量，其中工業(yè)用水效率是投入指標(biāo)為工業(yè)用水量的水資源利用效率；農(nóng)業(yè)用水效率是投入指標(biāo)為農(nóng)業(yè)用水量的水資源利用效率；生活用水效率是投入指標(biāo)為生活用水量的水資源利用效率。

總體而言，濱州、菏澤、濟(jì)南、濟(jì)寧和聊城5 個城市的工業(yè)用水效率在三類用水效率中最低。由圖1 可見，工業(yè)用水方面，德州和東營兩市的工業(yè)用水效率在三類用水效率中處于次低位置，盡管各市工業(yè)用水效率相差不大，但仍舊能夠說明工業(yè)用水效率不高。農(nóng)業(yè)用水方面呈現(xiàn)顯著的地域差異，德州、東營兩市農(nóng)業(yè)用水效率低于80%，而濟(jì)南、聊城兩市農(nóng)業(yè)用水效率在95%以上。生活用水效率普遍較高，9 個山東省沿黃城市生活用水效率均高于90%，其中濱州、德州、東營、菏澤、濟(jì)寧五個城市的生活用水量超過了95%，并未呈現(xiàn)顯著的地域差異。

圖1 山東省沿黃城市水資源利用效率

就其具體原因來說，近年來，各個沿黃城市發(fā)展思路與水資源治理政策有所差異，在不同產(chǎn)業(yè)上有所側(cè)重。部分城市屬于能源型城市（例如：菏澤屬于能化基地、濟(jì)寧和泰安是典型的重工業(yè)基地等），相關(guān)產(chǎn)業(yè)在大量利用水資源的同時，也可能會帶來較為嚴(yán)重的污染情況，這些都在一定程度上造成了水資源利用效率的差異。

在工業(yè)用水效率方面，菏澤市是農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)業(yè)用水量占全市的90%，在工業(yè)用水方面缺少有效的措施，工業(yè)用水效率較為低下；泰安市工業(yè)用水效率最高，因?yàn)橐话愣?，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不僅能夠帶動該地區(qū)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，同時也對工業(yè)用水效率的提高具有正向促進(jìn)作用。此外，泰安市輕重工業(yè)占比為較為合理的1∶3，且近年來工業(yè)轉(zhuǎn)型升級取得了較好的效果，在很大程度上提高了泰安市工業(yè)用水效率，也使其在所有沿黃城市中最高。

在農(nóng)業(yè)用水效率方面，德州市雖為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大市，但農(nóng)業(yè)用水相對粗放，每年農(nóng)業(yè)灌溉用水為農(nóng)業(yè)灌溉定額標(biāo)準(zhǔn)的1.42 倍，推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水方面還存在很大的漏洞。東營市全市農(nóng)業(yè)灌溉用地分類較多，另外，為了改善土地鹽堿度較高的問題，其水稻的種植面積還將持續(xù)增多，這都在一定程度上影響了該市的農(nóng)業(yè)用水效率。最后，聊城市從2013 年開始一直推動農(nóng)業(yè)向著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗方向發(fā)展，堅持開源節(jié)流并重，以科技為先導(dǎo)進(jìn)行農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設(shè)，取得了良好的效果。

在生活用水效率方面，德州市地理環(huán)境優(yōu)越，位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、京津冀經(jīng)濟(jì)圈、山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)以及黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)交匯區(qū)域，其積極落實(shí)國家節(jié)水行動，在禹城、臨邑、平原、武城等多個縣市開展了農(nóng)村生活用水節(jié)水改革試點(diǎn)工作，取得了良好的成效。

DEA 模型主要解決了投入產(chǎn)出的效率問題，因?yàn)橥度?、產(chǎn)出指標(biāo)的量綱不一樣，無法直接比較，因此采用了DEA 模型。最后得出的利用效率值越接近于1，說明水資源的利用效率越高，即投入指標(biāo)對產(chǎn)出的影響越大。因此由結(jié)果可知，山東省不同沿黃城市的水資源利用效率提升的側(cè)重點(diǎn)不相同，德州、東營等城市農(nóng)業(yè)用水量對提升水資源利用效率的影響大，菏澤、濟(jì)南等城市工業(yè)用水量對提升水資源利用效率的影響大。

4 結(jié)論與政策建議

本文以2010-2017 年山東省黃河流域9 個地級行政單元的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為研究對象，探究了山東省沿黃城市水資源利用效率與提升策略。通過實(shí)證分析得出以下結(jié)論：第一，山東沿黃城市的水資源利用情況存在地域差異，但總體利用效率較低，一定程度上制約發(fā)展。2010-2017年，山東省沿黃城市水資源利用效率整體較好，均不小于77%。不同城市、不同類型水資源利用效率值有所不同?？梢?，山東省沿黃城市水資源低效利用形勢依然嚴(yán)峻，水資源利用效率亟待提升；第二，各個城市的水資源利用效率存在顯著的產(chǎn)業(yè)差異。工業(yè)用水量、生活用水量對山東省沿黃城市水資源利用效率影響較小，農(nóng)業(yè)用水量對山東省沿黃城市水資源利用效率提升影響較大。因此，在制定水資源利用效率提升對策時應(yīng)綜合考慮不同指標(biāo)，實(shí)施差異化的對策；第三，各個城市可以基于自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況，優(yōu)先提升制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展最嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)的用水效率。

本文根據(jù)研究結(jié)論提出相應(yīng)的政策建議：第一，山東省沿黃城市要充分利用黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略的契機(jī)，進(jìn)行水資源利用基礎(chǔ)設(shè)施的更新，推動農(nóng)業(yè)型城市由大水漫灌轉(zhuǎn)變?yōu)閲姽?、滴灌，提升水資源利用效率；第二，工業(yè)型城市應(yīng)主動就黃河流域水資源現(xiàn)存問題開展污染治理，注重水污染防治，就水資源利用效率和提升相關(guān)問題制定發(fā)展戰(zhàn)略，堅定走綠色、可持續(xù)以及高質(zhì)量發(fā)展之路；第三，山東省各沿黃城市在與國家戰(zhàn)略對接的過程中應(yīng)發(fā)揮各自地域特色與發(fā)展現(xiàn)狀，加強(qiáng)區(qū)域合作，進(jìn)行知識和技術(shù)共享。充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，減少高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)占比，促進(jìn)水資源利用效率的提高。