王 敏，謝雨涵，鄧夢華，范佳緣

（1.河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.江蘇省“世界水谷”與水生態(tài)文明協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 211100）

水作為人類不可或缺的生產(chǎn)生活資料，對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展至關(guān)重要。 黨的十九屆五中全會明確指出以高質(zhì)量發(fā)展為主題，“推動綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生”，這對我國水資源利用效率的提升和水環(huán)境的改善提出了更高要求。 黃河流域作為我國重要的人口聚集區(qū)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)和生態(tài)屏障區(qū)［1］，近年來受氣候變化和生態(tài)環(huán)境惡化等因素影響，水資源呈持續(xù)減少趨勢。 2001—2017 年年均天然徑流量比1956—2000 年年均值減少了14%，而2007—2017 年用水總量年均增長率為0.72%，遠(yuǎn)超全國水平（0.38%）［2］。 尖銳的水資源供需矛盾和嚴(yán)峻的荒漠化形勢已成為黃河流域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，同時，黃河流域各地區(qū)資源稟賦和經(jīng)濟(jì)狀況不同，水資源利用效率差異顯著。 黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略的提出為黃河流域發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)［3］，科學(xué)評估黃河流域水資源利用效率并探討其時空格局及動態(tài)驅(qū)動因素，對于緩解流域水資源供需矛盾、推動黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

隨著對水資源利用重視程度的進(jìn)一步提高，國內(nèi)外學(xué)者對水資源利用效率的研究成果越來越豐富。 在水資源利用效率測度方法方面，早期主要從單要素視角出發(fā)，計算人均供水量等消耗系數(shù)，采用比值分析法測算水資源利用效率［4］，但通常會忽視其他經(jīng)濟(jì)社會要素投入的貢獻(xiàn)［5］，而同時考慮多個投入與產(chǎn)出要素的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA）則可以很好地解決這一問題［6］。 錢文婧等［7］、戚國強(qiáng)等［8］、屈曉娟等［9］、張煒等［10］分別利用DEA 方法對我國不同行業(yè)、不同區(qū)域的水資源利用效率進(jìn)行測度與評價，但單一的DEA 方法不能反映效率的動態(tài)變化情況。 為進(jìn)一步開展動態(tài)效率評價，學(xué)者們引入Malmquist 指數(shù)評價效率變化及其驅(qū)動因素。 盧曦等［11］通過三階段DEA 模型測算我國長江經(jīng)濟(jì)帶11 個省市的水資源利用效率，并通過Malmquist 指數(shù)發(fā)現(xiàn)純技術(shù)效率和綜合技術(shù)效率均值被低估，技術(shù)成為制約水資源利用效率提升的主要因素。 張兆方等［12］利用超效率DEA 模型測算我國“一帶一路”地區(qū)的水資源利用效率，并通過Malmquist 指數(shù)發(fā)現(xiàn)水資源全要素生產(chǎn)率呈上升趨勢，且效率變化大部分由技術(shù)進(jìn)步?jīng)Q定。 在水資源利用效率的研究對象方面，學(xué)界多從全國及省際層面展開研究［13－14］，而近年來得益于長江經(jīng)濟(jì)帶“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展等重大國家戰(zhàn)略的實(shí)施，以區(qū)域?yàn)閷ο蟮乃Y源效率研究逐漸增多［15－16］。由于黃河流域水資源短缺且生態(tài)環(huán)境脆弱，因此研究主要圍繞植被覆蓋變化、氣候水文和水環(huán)境承載能力等展開［17－18］，對黃河流域水資源利用效率的探討較少，且側(cè)重于農(nóng)業(yè)水資源及靜態(tài)效率，考察流域整體水資源利用效率及其動態(tài)演進(jìn)趨勢的研究較為缺乏。

綜上所述，基于流域視角研究水資源利用效率及其動態(tài)變化的文獻(xiàn)較少，多數(shù)研究以行政單元為基礎(chǔ)分析國家及省市的用水效率，但由于水資源的自然資源屬性多依附于流域單元，且水資源利用一體化管理政策多在流域尺度實(shí)施，因此以地理特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求劃分流域基本單元，開展對水資源利用效率的測度研究，更有助于反映區(qū)域真實(shí)的水資源利用狀況。鑒于此，在已有研究基礎(chǔ)上，筆者基于黃河流域2007—2019 年?。▍^(qū)）面板數(shù)據(jù)，采用DEA 方法測度黃河流域九?。▍^(qū)） 的水資源利用效率，并通過Malmquist 指數(shù)分析其用水效率的動態(tài)演變趨勢，以期為黃河流域水資源可持續(xù)利用和水環(huán)境綜合治理提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 DEA 模型

DEA 模型是一種效率衡量工具，適用于多種投入、多種產(chǎn)出的效率評價，且無須處理隨機(jī)誤差的影響。 運(yùn)用DEA 模型研究水資源利用效率時，不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，實(shí)證分析操作更加便捷。 其研究思路：先將每個決策單元（DMU）的實(shí)際投入與產(chǎn)出反映在空間上，再確定投入最小化或產(chǎn)出最大化生產(chǎn)前沿面，最后計算樣本點(diǎn)所代表的生產(chǎn)能力到最優(yōu)生產(chǎn)前沿面的距離，并以此為依據(jù)評價樣本點(diǎn)的綜合效率。 本文采用Banker 等［19］提出的以投入為導(dǎo)向、規(guī)模收益可變的BCC（Banker?Charnes?Cooper）模型測度水資源利用效率：

式中：θ為效率評價指數(shù)，θ＜1 時稱DMU 為非DEA 有效，θ＝1 時稱DMU 為DEA 有效；Xik為第k個決策單元的第i個投入變量；Yrk為第k個決策單元的第r個產(chǎn)出變量；λj為系數(shù)；Xij為第j個決策單元的第i個投入變量；Yrj第j個決策單元的第r個產(chǎn)出變量；m、q、n分別為投入變量、產(chǎn)出變量、決策單元的個數(shù)。

1.1.2 Malmquist 指數(shù)模型

Malmquist 指數(shù)是一種評價DMU 全要素生產(chǎn)率動態(tài)變化情況的非參數(shù)指標(biāo)［20］。t時期技術(shù)水平下的生產(chǎn)效率指數(shù)計算公式為

t＋1 時期技術(shù)水平下的生產(chǎn)效率指數(shù)計算公式為

式中：Xt、Yt分別為t時期決策單元的投入數(shù)據(jù)和產(chǎn)出數(shù)據(jù)；Dt0（Xt，Yt） 、（Xt＋1，Yt＋1） 分別為t、t＋1 時期投入產(chǎn)出到有效前沿面的距離。

Fare 等［21］應(yīng)用DEA 模型對Malmquist 指數(shù)進(jìn)行測算，在靜態(tài)DEA 模型基礎(chǔ)上構(gòu)建了從t到t＋1 時期的動態(tài)Malmquist 指數(shù)，并將其分解為技術(shù)效率變化指數(shù)和技術(shù)進(jìn)步變化指數(shù)。 從t到t＋1 時期的Malmquist 指數(shù)表達(dá)式為

分解為

其中，

式中：Tfpch為全要素生產(chǎn)率指數(shù)，反映水資源利用效率的動態(tài)變化情況；Effch為技術(shù)效率變化指數(shù)，表示水資源利用效率與當(dāng)期效率前沿面的距離發(fā)生改變，其可分解為純技術(shù)效率變化指數(shù)（Pech）與規(guī)模效率變化指數(shù)（Sech），反映水資源利用管理體制與用水規(guī)模情況；Techch為技術(shù)進(jìn)步變化指數(shù)，指研究期內(nèi)效率前沿面的外拓，反映技術(shù)進(jìn)步程度；CRS、VRS 分別表示規(guī)模報酬不變、可變。

1.2 指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)來源

選取2007—2019 年黃河流域的青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、陜西、河南、山東九省（區(qū)）作為水資源利用效率評價單元。 結(jié)合DEA 模型特點(diǎn)以及指標(biāo)選取的合理性，選取資本存量、水資源使用量、年末人口數(shù)量作為投入指標(biāo)，以黃河流域九?。▍^(qū)）的實(shí)際生產(chǎn)總值作為產(chǎn)出指標(biāo)。

為保證產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)的一致性，各?。▍^(qū)）按照對應(yīng)的GDP 平減指數(shù)，將每年的實(shí)際生產(chǎn)總值換算成以2000 年為基準(zhǔn)年計算的可比實(shí)際生產(chǎn)總值。 投入指標(biāo)中，資本存量采用永續(xù)盤存法計算［22］，公式為：當(dāng)年資本存量＝（1－折舊率）×上年資本存量＋當(dāng)年新增投資（采用張軍等［23］提出的9.6%經(jīng)濟(jì)折舊率）。 水資源使用量、年末人口數(shù)量數(shù)據(jù)來源于2007—2019 年《中國統(tǒng)計年鑒》以及各省（區(qū)）統(tǒng)計年鑒和統(tǒng)計公報。

2 黃河流域水資源利用效率的時空演化與驅(qū)動因素

2.1 基于DEA 模型的時間序列與空間格局特征

采用BCC?DEA 模型，測算得到2007—2019 年黃河流域水資源利用效率的整體變化趨勢，結(jié)果見表1。效率值等于1 是DEA 有效的表征，效率值越接近1 則效率越高，效率值越小則效率越低。 總體來看，2007—2019 年黃河流域水資源利用效率出現(xiàn)了先降后升的趨勢，研究期內(nèi)總體下降了9.3%。 2007—2016 年黃河流域平均水資源利用效率距離DEA 完全有效前沿面出現(xiàn)了一定程度的偏離，各?。▍^(qū)）效率均值由2007年的0.882 降至2016 年的0.769。 山東、四川兩省效率值始終保持DEA 有效，其余大部分?。▍^(qū)）均呈現(xiàn)小幅下降趨勢，且2008—2010 年降幅較為明顯。 原因在于部分地區(qū)節(jié)水技術(shù)推廣受限以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致人們在生產(chǎn)過程中過多追求經(jīng)濟(jì)收益，忽視了對水資源投入的控制。 2016 年后大部分?。▍^(qū)）水資源利用效率呈緩慢上升趨勢，說明“十三五”期間實(shí)施的最嚴(yán)格水資源管理制度、用水總量和強(qiáng)度控制目標(biāo)責(zé)任制等考核辦法對減少地方水資源的粗放使用和無效供給、提升水資源利用效率發(fā)揮了積極作用。

表1 2007—2019 年黃河流域九?。▍^(qū)）水資源利用效率

從區(qū)域差異上看，黃河流域水資源利用效率整體呈現(xiàn)上中游地區(qū)低、下游地區(qū)高的格局，且各省（區(qū)）之間兩極分化現(xiàn)象顯著。 位于黃河流域上游的青海、寧夏在研究期內(nèi)水資源利用效率均值分別為0.577、0.501，距離最優(yōu)前沿面存在較大程度的偏離；而位于流域下游的山東效率均值在0.8 以上。 究其原因，寧夏由于地處西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，地表水資源匱乏且分布不均，水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，整體技術(shù)水平不高，因此其水資源利用效率最低；山東經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，水利現(xiàn)代化發(fā)展程度較高，高效節(jié)水技術(shù)較為普及，因而其水資源利用效率最高。

2.2 基于Malmquist 指數(shù)的水資源利用效率動態(tài)演進(jìn)趨勢及驅(qū)動因素分析

利用式（6）對2007—2019 年黃河流域水資源利用效率進(jìn)行Malmquist 指數(shù)測算與分解，結(jié)果見表2?？梢钥闯觯芯科趦?nèi)水資源利用效率Malmquist 指數(shù)在0.986～1.031 之間波動，黃河流域水資源利用效率年均增長0.5%，且僅有4 a 的效率變化率小于0，即出現(xiàn)負(fù)增長。 從驅(qū)動因素看，效率變化率的小幅提升源于技術(shù)進(jìn)步變化指數(shù)足以彌補(bǔ)規(guī)模效率變化指數(shù)以及純技術(shù)效率變化指數(shù)的下降，說明技術(shù)進(jìn)步是提升黃河流域水資源利用效率的主要驅(qū)動因素。

表2 2007—2019 年黃河流域水資源利用效率動態(tài)Malmquist 指數(shù)及其分解

由表3 可知：內(nèi)蒙古水資源利用效率上升幅度最大，山東次之。 相比之下，河南、山西、甘肅、陜西水資源利用效率則出現(xiàn)一定程度的下降。 從技術(shù)效率變化指數(shù)及其分解來看，研究期內(nèi)黃河流域整體技術(shù)效率變化指數(shù)均值為0.988，除內(nèi)蒙古、山東、四川三?。▍^(qū)）外，其余?。▍^(qū)）均呈下滑趨勢；純技術(shù)效率變化指數(shù)除河南、山西兩省外均保持不變，因此技術(shù)效率變化指數(shù)的下降主要源于各地區(qū)規(guī)模效率變化指數(shù)的下降。 進(jìn)一步分析可知，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的水資源難以得到有效協(xié)調(diào)，導(dǎo)致規(guī)模效率變化指數(shù)有所降低。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

采用基于投入導(dǎo)向的DEA 方法，以黃河流域九?。▍^(qū)）為基本單元，分析了水資源利用效率的時間序列與空間格局特征，運(yùn)用Malmquist 指數(shù)探究效率的動態(tài)演進(jìn)趨勢及其驅(qū)動因素，結(jié)論如下。

（1）2007—2019 年，黃河流域水資源利用效率整體下降了9.3%，經(jīng)歷了2007—2016 年的持續(xù)下降、2017—2019 年的緩慢上升兩個階段，各?。▍^(qū)）效率均值由2007 年的0.882 降至2019 年的0.789，效率總體處于較高水平。 研究期內(nèi)山東、四川兩省效率值始終位于前沿面上，2019 年除了內(nèi)蒙古出現(xiàn)小幅上升外，其余?。▍^(qū)）效率值均呈現(xiàn)小幅下降趨勢，其中河南、山西效率下滑幅度較大。

（2）研究期內(nèi)黃河流域上游的青海、寧夏水資源利用效率較低，而流域下游的山東效率均值在0.8 以上，流域內(nèi)部兩極分化現(xiàn)象顯著。 水資源利用效率總體表現(xiàn)為下游地區(qū)高、上中游地區(qū)低，流域內(nèi)部呈現(xiàn)“東高西低”的空間格局。

（3）黃河流域水資源利用效率Malmquist 指數(shù)年均增長0.5%，變化率在0.986 ～1.031 之間。 技術(shù)進(jìn)步是導(dǎo)致水資源利用效率變化的主要驅(qū)動因素，技術(shù)效率變動對用水效率變化的影響較小，技術(shù)效率的下降主要源于各?。▍^(qū)）規(guī)模效率的下滑。

3.2 建 議

（1）統(tǒng)籌推進(jìn)流域內(nèi)部區(qū)域合作，發(fā)揮水資源利用集聚效應(yīng)。 目前黃河流域的水資源利用效率整體較高，但較研究期初仍有小幅下降，因此要加快下游高效率省份的技術(shù)外溢，同時嚴(yán)格控制上游地區(qū)的用水方式，避免水環(huán)境污染等現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而提升流域內(nèi)部的水資源配置效率。

（2）準(zhǔn)確把握黃河流域內(nèi)部社會經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)和資源稟賦的共性特征，以流域?yàn)閱卧七M(jìn)區(qū)域水資源利用的一體化管理。 利用流域下游地區(qū)優(yōu)勢輻射帶動中上游弱勢?。▍^(qū)）發(fā)展，補(bǔ)齊水資源開發(fā)利用短板。 對于水資源利用效率不高的青海、寧夏等?。▍^(qū)）實(shí)施技術(shù)指導(dǎo)和重點(diǎn)督察，縮小其與效率前沿面的距離。

（3）同步增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)效率對提升黃河流域水資源利用效率的正向驅(qū)動作用。 一方面要增加節(jié)水技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)方面的投入，同時充分發(fā)揮信息網(wǎng)絡(luò)在提高污水處理能力、加快推動耗水產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的正向影響，從而推動整體效率前沿面的外拓；另一方面，繼續(xù)加大對水資源“三條紅線”的監(jiān)管和考核力度、完善水資源管理體系，對于水資源利用狀況不佳的地區(qū)進(jìn)行專項研究和重點(diǎn)管控。