關(guān)鍵詞：水資源綠色效率；ＳＢＭ 模型；節(jié)水減排潛力；西北干旱區(qū)

中圖分類號：ＴＶ２１３．９ 文獻標志碼：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．０１１

引用格式：張文閣，雍會．西北干旱區(qū)城市水資源綠色效率及節(jié)水減排研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：６８－７３．

０引言

２０１４年初，習近平總書記在北京視察時，明確提出“城市發(fā)展要堅持以水定城、以水定產(chǎn)、以水定人、以水定地”，為我國城市發(fā)展指明了方向。城市水資源綠色效率是指城市中水資源等生產(chǎn)要素的投入與帶來的經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)出的比值。分析城市水資源綠色效率及節(jié)水減排潛力，對于合理規(guī)劃人口、城市和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進城市與經(jīng)濟、生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展，人與自然和諧共生具有重要意義。西北干旱區(qū)深處內(nèi)陸，降水稀少，蒸發(fā)量極大，氣候干旱。西北干旱區(qū)水資源具有時空分布不平衡的特點，與快速發(fā)展的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化不相匹配，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、技術(shù)水平相對較低，加上水資源嚴重短缺、利用效率較低等問題，使得城市水資源供需矛盾日益突出。因此，研究西北干旱區(qū)城市水資源綠色效率及其特征，分析影響水資源綠色效率的因素，對提升西北干旱區(qū)城市水資源綠色效率，促進城市高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

孫才志等［１］ 首先提出水資源綠色效率的概念，并將研究內(nèi)容擴充到社會發(fā)展領(lǐng)域、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域。水資源綠色效率測度與影響因素研究逐漸成為學術(shù)界的熱點。學者們從不同的視角開展水資源綠色效率相關(guān)研究。在區(qū)域研究方面，孫才志等［２］ 和潘忠文等［３］ 分別對中國３１ 個省市的水資源綠色效率進行測度，結(jié)果表明我國水資源綠色效率區(qū)域差異顯著。在流域經(jīng)濟帶方面，張瑋等［４］ 、楊高升等［５］ 均發(fā)現(xiàn)長江經(jīng)濟帶水資源綠色效率區(qū)域差異明顯，但兩者研究所得水資源綠色效率變化趨勢不一致；王紀凱等［６］ 發(fā)現(xiàn)黃河流域工業(yè)水資源綠色效率整體呈持續(xù)上升趨勢，空間非均衡性顯著；楊騫等［７］ 研究發(fā)現(xiàn)黃河流域水資源綠色效率平均值高于長江經(jīng)濟帶，兩者的差距呈逐步縮小態(tài)勢；安慧等［８］ 對長江經(jīng)濟帶城市水資源綠色效率進行測度，發(fā)現(xiàn)長江經(jīng)濟帶城市水資源綠色效率整體逐年提高，空間分布呈上、中、下游逐步遞增的態(tài)勢；岳立等［９］ 發(fā)現(xiàn)黃河流域大部分城市水資源利用未達到生產(chǎn)前沿面。上述研究不斷完善水資源綠色效率評價體系，但未充分表征水資源節(jié)約、水污染治理等問題，仍需補充完善。

筆者運用包含非期望產(chǎn)出的ＳＢＭ 模型，對西北干旱區(qū)３４個地級市的水資源綠色效率進行測度，通過具體的水資源投入及水污染排放的可改進量，測算西北干旱區(qū)各地級市的節(jié)水潛力和減排潛力，以期指導西北干旱區(qū)各個地級市節(jié)水減排的具體工作，推動西北干旱區(qū)實現(xiàn)生產(chǎn)、生態(tài)的綠色發(fā)展。

１研究區(qū)概況、研究方法與數(shù)據(jù)來源

１．１研究區(qū)概況

參考耿慶玲［１０］ 對西北干旱區(qū)的區(qū)域劃分，本文所述西北干旱區(qū)主要包括新疆、甘肅、青海、寧夏、內(nèi)蒙古錫林郭勒以西地區(qū)、陜西關(guān)中平原及陜北高原，面積約３６９萬ｋｍ^２。西北干旱區(qū)地處內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，距海洋較遠，加之有天山、青藏高原、帕米爾高原等阻擋濕潤氣流，降水稀少，空氣干燥，大陸性特征明顯。本文選取西北干旱區(qū)的地級市為研究對象，剔除吐魯番、哈密這兩個數(shù)據(jù)缺失較多的城市，最終確定３４個地級市為本文的研究對象。將西北干旱區(qū)劃分為南、中、北三大區(qū)域，分析三大區(qū)域之間的差異。南部區(qū)域包括西安、銅川、寶雞、咸陽、渭南、定西、慶陽、平?jīng)?、天水、隴南共１０個地級市；中部區(qū)域包括西寧、海東、延安、榆林、銀川、石嘴山、吳忠、固原、中衛(wèi)、張掖、金昌、武威、白銀、蘭州共１４個地級市；北部區(qū)域包括烏魯木齊、克拉瑪依、嘉峪關(guān)、酒泉、呼和浩特、包頭、烏海、鄂爾多斯、巴彥淖爾、烏蘭察布共１０個地級市。

１．２研究方法

１．３數(shù)據(jù)來源與指標選取

數(shù)據(jù)來源于２０１１—２０２０年《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》和各地級市的統(tǒng)計年鑒及水資源公報，少數(shù)缺失數(shù)據(jù)通過線性插值法彌補。具體指標包括：１）以３４ 個地級市的用水總量衡量實際的水資源消耗量。２）以３４個地級市的城鎮(zhèn)單位從業(yè)人員數(shù)作為生產(chǎn)過程中的勞動投入。３）以３４個地級市的全社會固定資產(chǎn)投資總額作為資本投入指標。４）以３４ 個地級市的地區(qū)生產(chǎn)總值作為期望產(chǎn)出指標之一。５）以３４ 個地級市的污水及工業(yè)廢水排放量衡量生產(chǎn)過程中的非期望產(chǎn)出。６）社會發(fā)展指數(shù)。借鑒代金輝等［１３］ 對社會發(fā)展水平的研究，建立社會發(fā)展指數(shù)的指標體系，作為期望產(chǎn)出之一，見表１。

對原始數(shù)據(jù)進行標準歸一化處理，使不同量級、單位的數(shù)據(jù)能夠相互比較，計算公式如下：

２結(jié)果與分析

２．１城市水資源綠色效率及松弛變量測算

選用包含非期望產(chǎn)出的ＳＢＭ 模型，利用Ｍａｔｌａ?ｂＲ２０２０ａ 對２０１１—２０２０ 年西北干旱區(qū)３４ 個地級市的水資源綠色效率和松弛變量進行測算，具體結(jié)果見表２。

２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)３４ 個地級市中，水資源綠色效率平均值為１的地級市有呼和浩特、銅川、嘉峪關(guān)、固原，數(shù)量占比為１１．８％；剩余８８．２％的地級市水資源綠色效率未達到生產(chǎn)前沿面，存在改善空間。進一步從投入產(chǎn)出的松弛變量探究原因，發(fā)現(xiàn)水資源綠色效率無效的地級市存在資源投入冗余、社會發(fā)展指數(shù)產(chǎn)出較少、污水及工業(yè)廢水排放量較大的情況。在地區(qū)生產(chǎn)總值期望產(chǎn)出的松弛結(jié)果中，大多數(shù)地級市都為最優(yōu)水平，只有金昌、張掖、平?jīng)?、定西、隴南、石嘴山存在產(chǎn)出不足的情況。由于投入產(chǎn)出指標存在差異，因此各地級市可以根據(jù)松弛結(jié)果對水資源利用過程中的投入產(chǎn)出做出改善調(diào)整。

２．２空間分布特征分析

各地級市的水資源綠色效率差異明顯，采用自然斷點法將２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)各地級市水資源綠色效率平均值分為高、中、低三級，見表３。其中呼和浩特、榆林等１２ 個地級市屬于高值區(qū)，其余２２個地級市屬于中低值區(qū)。同時，西安、蘭州等經(jīng)濟較發(fā)達地級市處于水資源綠色效率的中低值區(qū)，而榆林、隴南等經(jīng)濟欠發(fā)達地級市處于高值區(qū)。出現(xiàn)這種差異的原因是，部分經(jīng)濟欠發(fā)達地級市在水資源利用過程中投入要素較少，產(chǎn)出與投入相匹配，使得水資源綠色效率相對較高，而經(jīng)濟發(fā)達地級市投入要素過多，污水與工業(yè)廢水排放量較大，投入與產(chǎn)出不相匹配，故水資源綠色效率相對較低。

２．３各區(qū)域水資源綠色效率時間演變特征分析

從區(qū)域上來看，２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)南、中、北三大區(qū)域水資源綠色效率的平均值分別為０．６４０、０．６４９、０．７８５，其中北部區(qū)域高于西北干旱區(qū)城市平均水平（０．６８６），而中部和南部區(qū)域與平均水平還存在著一定的差距，總體呈現(xiàn)出南部＜中部＜北部的發(fā)展態(tài)勢。如圖１ 所示，研究期內(nèi)西北干旱區(qū)三大區(qū)域發(fā)展態(tài)勢相似，呈“先平穩(wěn)上升，再下降，后回升”的變化趨勢。北部、中部、南部區(qū)域的效率峰值均出現(xiàn)在研究中期，分別為０．８９０、０．７６４、０．７６５，且在２０１５年后均有不同程度的下降。究其原因，西北干旱區(qū)有限的水資源與人口增長、工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展相矛盾，同時部分城市對生態(tài)環(huán)境的保護意識薄弱、技術(shù)落后、污水排放過多等原因致使水資源綠色效率呈下降趨勢。２０１9年后，西北干旱區(qū)南部、北部區(qū)域呈現(xiàn)上升態(tài)勢，中部區(qū)域則處于緩慢下降趨勢，存在較大改善空間，未來仍需持續(xù)攻克水資源低效難題。

２．４節(jié)水減排潛力分析

利用節(jié)水減排潛力模型測算得到２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)３４個地級市的節(jié)水潛力、污水減排潛力和工業(yè)廢水減排潛力，如圖２～圖４所示，以此來反映西北干旱區(qū)３４個地級市的節(jié)水減排空間。

從總體來看，西北干旱區(qū)各地級市節(jié)水潛力大于其減排潛力，說明相較于減排任務(wù)，西北干旱區(qū)各地級市的節(jié)水任務(wù)更加緊迫。就節(jié)水情況而言，西北干旱區(qū)各市的節(jié)水潛力為２６．９３％，這意味著在水資源的利用過程中，有將近１／３ 的水資源被浪費。就減排情況而言，３４ 個地級市在研究期內(nèi)可實現(xiàn)的污水減排量達１６３９．５９萬ｔ，污水減排潛力為２０．３７％；可減少的工業(yè)廢水排放量為５３６．８２萬ｔ，工業(yè)廢水減排潛力為２０．１５％。

從區(qū)域?qū)用嫔蟻砜?，三大區(qū)域各市的節(jié)水潛力與減排潛力存在較明顯的差異，整體上節(jié)水潛力大于減排潛力，并且區(qū)域之間呈現(xiàn)“中部＞南部＞北部”的格局。西北干旱區(qū)中部、南部區(qū)域各市的節(jié)水潛力呈波動下降態(tài)勢，北部區(qū)域呈波浪形變化趨勢。在污水減排潛力上，西北干旱區(qū)三大區(qū)域之間的差距呈“擴大—縮小—擴大”的變化態(tài)勢，整體變化幅度較大。在工業(yè)廢水排放潛力上，中部區(qū)域呈波浪形變化趨勢，南部、北部區(qū)域在研究中期呈波動下降態(tài)勢、研究后期出現(xiàn)潛力峰值。

結(jié)合安慧等［８］ 的城市分類標準，西北干旱區(qū)各市等級劃分以節(jié)水減排潛力較高值為準，節(jié)水減排潛力的臨界值為９％、１９％、４９％，Ａ：節(jié)水減排潛力３ 個指標均在０％～９％之間；Ｂ：節(jié)水減排潛力３ 個指標至少有一個在９％～１９％之間；Ｃ１：節(jié)水減排潛力３ 個指標有一個在１９％～４９％之間；Ｃ２：節(jié)水減排潛力３ 個指標至少有兩個在１９％～４９％之間；Ｄ１：節(jié)水減排潛力３ 個指標有一個高于４９％；Ｄ２：節(jié)水減排潛力３ 個指標有兩個高于４９％。

西北干旱區(qū)各地級市等級劃分結(jié)果見表４。從城市層面上來看，３４ 個地級市在研究期內(nèi)等級為Ａ 的城市有９ 個，其中呼和浩特、銅川、嘉峪關(guān)、固原這４ 個地級市處于前沿面上，節(jié)水潛力、污水及工業(yè)廢水減排潛力均為零。但并不意味著這些城市不存在水資源浪費、污水及工業(yè)廢水排放冗余現(xiàn)象，而是相對于其他地級市而言，目前這些市的生產(chǎn)技術(shù)水平無法進一步實現(xiàn)水資源的節(jié)約以及減少污水的排放。等級為Ｂ 和Ｃ的地級市共有１２ 個，該等級的地級市整體節(jié)水減排潛力相對較小，但仍存在改善空間。等級為Ｄ１ 的地級市有１１ 個，其中巴彥淖爾、金昌、白銀、武威、張掖、酒泉、銀川、石嘴山的平均節(jié)水潛力達６６．９７％，平均每年的節(jié)水量為１５．１４ 億ｍ^３。等級為Ｄ２ 的地級市有２個，渭南的節(jié)水潛力和工業(yè)廢水減排潛力分別為５５．１４％、５４．６４％，平均每年可節(jié)約８．０４９ 億ｍ^３ 的水資源，可減少排放２ １６０．６９０ 萬ｔ 的工業(yè)廢水；吳忠市平均每年有１３．９１９ 億ｍ^３ 水資源被浪費，第二產(chǎn)業(yè)主要集中在石油化工、有色金屬等產(chǎn)業(yè)，有１ ０６５．９２９ 萬ｔ的污水和１ ０５０．０４７ 萬ｔ 工業(yè)廢水被過度排放，是未來西北干旱區(qū)重點節(jié)水減排城市。為進一步確定西北干旱區(qū)３４ 個地級市明確的節(jié)水減排目標，可通過松弛變量計算出各地級市節(jié)水減排的目標最優(yōu)值，即實際用水量、污水及工業(yè)廢水排放量與可節(jié)水量、可減少的污水及工業(yè)廢水量的差值。

３結(jié)論

利用包含非期望產(chǎn)出的ＳＢＭ 模型對２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)３４個地級市的水資源綠色效率進行測度，在此基礎(chǔ)上測算其節(jié)水減排潛力，主要結(jié)論如下。

１）西北干旱區(qū)３４ 個地級市中僅呼和浩特、銅川、嘉峪關(guān)、固原這４ 個地級市的水資源綠色效率處于生產(chǎn)前沿面。從區(qū)域的角度看，三大區(qū)域水資源綠色效率空間分布呈現(xiàn)出波動上升的發(fā)展態(tài)勢，區(qū)域之間的差異逐年縮小，但效率值均未達到有效產(chǎn)出，存在很大的改善空間。

２）在節(jié)水潛力方面，巴彥淖爾、渭南、銀川等１０個地級市的節(jié)水潛力年均值均超過５０％，說明上述地級市是西北干旱區(qū)的“節(jié)水大市”，這些地級市第一、二產(chǎn)業(yè)占比較高，生產(chǎn)過程中需水量較大，但技術(shù)水平相對較低，使得期望產(chǎn)出較低。三大區(qū)域之間的節(jié)水潛力差異明顯，中部區(qū)域節(jié)水潛力較高，南、北部次之。

３）在減排潛力方面，天水和西寧的污水減排潛力

均超過５０％，渭南、平?jīng)龊蛥侵业墓I(yè)廢水減排潛力均超過５０％，這些地級市將作為西北干旱區(qū)污水及工業(yè)廢水減排的重點地級市，其污水過度排放與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平發(fā)展緊密相關(guān)。

４建議

根據(jù)以上結(jié)論，為進一步提高西北干旱區(qū)３４ 個地級市的水資源綠色效率，提出以下政策建議。

１）西北干旱區(qū)各地級市長期存在的“粗放型”經(jīng)濟增長方式，導致整體的水資源綠色效率仍未達到有效產(chǎn)出。因此，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、推動經(jīng)濟的創(chuàng)新及高質(zhì)量發(fā)展依然是西北干旱區(qū)未來的戰(zhàn)略重點。對處于水資源綠色效率前沿的地級市而言，要全面加強與東部沿海發(fā)達城市的合作，積極引進節(jié)水減排的先進技術(shù)、知識和管理經(jīng)驗，改變當前的節(jié)水減排現(xiàn)狀。對未處于水資源綠色效率前沿的地級市而言，需加大各市之間的協(xié)同合作，促進整體水資源的優(yōu)化配置，共同構(gòu)建協(xié)同治理機制。

２）對節(jié)水潛力較大的地級市而言，應(yīng)針對現(xiàn)存的問題，契合實際進行先進節(jié)水技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用，提升節(jié)水減排水平。呼和浩特、鄂爾多斯、銅川、嘉峪關(guān)和固原應(yīng)作為西北干旱區(qū)污水及工業(yè)廢水減排的“標桿城市”，在保證自身減排水平穩(wěn)步提高的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其輻射帶動作用，帶動其他地級市提升污水及工業(yè)廢水減排技術(shù)，從源頭上減少污水及工業(yè)廢水的產(chǎn)生。

３）水資源短缺是制約西北干旱區(qū)區(qū)域發(fā)展的重要因素，為破解西北干旱區(qū)資源型缺水瓶頸，應(yīng)加大水資源開發(fā)力度，以蓄水為基礎(chǔ)，調(diào)水來補充水資源投入，進一步探索增水開發(fā)路徑，全面提升西北干旱區(qū)水資源管理能力，為西北干旱區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供水資源保障。

４）政府應(yīng)加強對城市節(jié)水減排的環(huán)境規(guī)制，加強城市管理人員的考核監(jiān)督工作，加強市場機制對節(jié)水減排的激勵。制定相關(guān)優(yōu)惠政策，加大對西北干旱區(qū)城市的政策扶持，引進先進技術(shù)提高城市水資源管理水平，推動節(jié)水減排技術(shù)的研發(fā)推廣，進而推動西北干旱區(qū)整體的綠色發(fā)展。