基于DEA模型的區(qū)域水資源利用效率綜合評(píng)價(jià)

朱寬勝

摘 要：本文從投入產(chǎn)出角度出發(fā)，選取農(nóng)田灌溉用水量、林牧漁業(yè)用水量、工業(yè)總用水量、城鎮(zhèn)生活用水量、農(nóng)村生活用水量、生態(tài)用水量作為輸入指標(biāo)，國內(nèi)生產(chǎn)總值作為輸出指標(biāo)，建立DEA模型，并用該模型評(píng)價(jià)了H市水資源的利用效率情況。從有效性角度分析了該市各業(yè)水資源利用過程中存在的問題，并提出要通過積極調(diào)整用水比例，轉(zhuǎn)變粗放的灌溉用水方式等建議，為決策者科學(xué)制定相關(guān)政策提供參考。

關(guān)鍵詞：DEA模型；水資源；社會(huì)經(jīng)濟(jì)；利用效率評(píng)價(jià)

一、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源消耗量和需求量急劇增長(zhǎng)[1]。而我國是一個(gè)貧水國家，人均水資源占有量?jī)H為世界人均的四分之一，且水資源地區(qū)分布極不均衡，北方地區(qū)水資源的短缺，已經(jīng)成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。在這種情況下，如何提高水資源的利用效率，保護(hù)稀缺的水資源，提高水資源的再生能力，走可持續(xù)發(fā)展道路，是值得我們研究的重大理論和現(xiàn)實(shí)問題[2]。

目前學(xué)術(shù)上關(guān)于資源利用效率評(píng)價(jià)的方法主要包括比值分析法、生產(chǎn)函數(shù)法、因子-能量評(píng)價(jià)模型、層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)等。但上述方法在計(jì)算參數(shù)、確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)都帶有很強(qiáng)的主觀性，而且這些方法只是單純?cè)u(píng)價(jià)，不對(duì)結(jié)果做相應(yīng)的調(diào)整。為彌補(bǔ)這些弊端，本文將DEA模型應(yīng)用到H市水資源利用效率評(píng)價(jià)分析當(dāng)中，避免人為主觀因素的影響，評(píng)價(jià)結(jié)論更為客觀有效，結(jié)果也做了相應(yīng)的排序和調(diào)整。

二、DEA評(píng)價(jià)模型的原理與方法

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Date Envelopment Analysis，簡(jiǎn)稱DEA）是著名運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper等學(xué)者在“相對(duì)效率評(píng)價(jià)”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的系統(tǒng)分析方法。它采用的主要方法是數(shù)學(xué)規(guī)劃，通過利用有效的觀察樣本數(shù)據(jù)來分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析將每個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象當(dāng)成一個(gè)單獨(dú)的決策單元（decision making units，DMU），然后通過綜合分析其投入和產(chǎn)出的比率，以DMU中投入和產(chǎn)出兩個(gè)指標(biāo)的權(quán)重為變量分類或排隊(duì)，確定出有效的決策單元，也能通過投影的方法指出非DEA有效的原因和應(yīng)該改進(jìn)的方向和程度。

（一）DEA模型。DEA評(píng)價(jià)模型包括C2R，C2GS2，C2WH和

C2W，本文應(yīng)用DEA方法中的C2R模型，該模型為：

三、模型結(jié)構(gòu)實(shí)證分析

（一）確定決策單元、指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)整理。利用DEA模型評(píng)價(jià)區(qū)域水資源利用效率，需要首先明確模型的決策單元DMU，多個(gè)決策單元的確定必須滿足三個(gè)要求：即具有相同的目標(biāo)和任務(wù)，具有相同的工作環(huán)境，以及具有相同的投入和產(chǎn)出指標(biāo)等。

DEA模型將決策單元的投入指標(biāo)作為輸入，產(chǎn)出指標(biāo)作為輸出，科學(xué)合理的輸入、輸出指標(biāo)體系是正確評(píng)價(jià)決策單元相對(duì)有效性的前提。本文從重要性、可獲得性、可操作性這幾個(gè)角度來設(shè)計(jì)指標(biāo)，調(diào)查得知，H市的水資源主要用于農(nóng)田灌溉、林牧漁業(yè)、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用水，而利用效率的主要表現(xiàn)形式是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，因此本文設(shè)計(jì)的輸入指標(biāo)包括：農(nóng)田灌溉用水量，林牧漁業(yè)用水量，工業(yè)總用水量，城鎮(zhèn)生活用水量，農(nóng)村生活用水量，生態(tài)用水量；輸出指標(biāo)：國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）。具體的輸入輸出數(shù)據(jù)值見表1。

（二）模型結(jié)果分析。利用LINDO6.1軟件對(duì)H市水資源利用效率的DEA模型進(jìn)行求解，得出其水資源利用的總體有效性、技術(shù)有效性以及規(guī)模收益情況，評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，H市年份1、年份4、年份6、年份7的評(píng)價(jià)結(jié)果為DEA有效，在DEA有效的年份中，松弛變量、剩余變量均為0，表明這些年份系統(tǒng)的投入冗余與輸出虧空為0，即輸入與輸出已達(dá)到相對(duì)最優(yōu)；技術(shù)和規(guī)模效益都有效。

其余三個(gè)年份的效率值介于0.65～1之間，即DEA無效，且都是技術(shù)無效，規(guī)模收益都處于遞減階段，在輸入方面都存在投入冗余，說明這些年份在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中都存在水資源利用效率不足的情況；具體分析得到：在DEA有效前沿面上，年份

2，H市只要投入相當(dāng)于該年水資源總用量的67.5%，就能獲得不小于該年GDP的輸出。反過來，農(nóng)田灌溉用水量減少44.2%，工業(yè)總用水量減少9.5%，城鎮(zhèn)生活用水量減少0.8%，也能有效實(shí)現(xiàn)該年的GDP；年份3，H市只要投入相當(dāng)于該年的81.6%的總用水量，就能獲得不小于該年GDP的輸出。反過來，農(nóng)田灌溉用水量減少22.5%，工業(yè)總用水量減少3%，也能有效實(shí)現(xiàn)該年的GDP；年份5，H市只要投入相當(dāng)于該年總用水量的

95.7%，就能獲得不小于該年GDP的輸出。反過來，農(nóng)田灌溉用水量減少21.7%，城鎮(zhèn)生活用水量減少8.1%，農(nóng)村生活用水量減少10%，也能有效實(shí)現(xiàn)該年的GDP。

從表2知，年份2，松弛變量不為0的輸入指標(biāo)有：農(nóng)田灌溉用水量、工業(yè)總用水量、城鎮(zhèn)生活用水量，這些指標(biāo)的值在一定范圍里減少，不會(huì)影響目標(biāo)函數(shù)的值，該年的水資源利用效率仍然處于較低的水平，這說明這些指標(biāo)并不是影響年份2時(shí)H市水資源利用效率的關(guān)鍵性指標(biāo)；松弛剩余變量為0的輸入輸出指標(biāo)有：林牧漁業(yè)用水量、農(nóng)村生活用水量、國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）。從理論上講，這些指標(biāo)值只要有一個(gè)減少或增加，目標(biāo)函數(shù)的值必將增加。所以，林牧漁業(yè)用水量、農(nóng)村生活用水量、國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）這些指標(biāo)是影響H市水資源利用效率的關(guān)鍵性指標(biāo)。

對(duì)表2中非DEA有效年份在有效平面上進(jìn)行投影與調(diào)整，得到的結(jié)果見表3。

由表3得到，在H市的各業(yè)用水中，農(nóng)田灌溉用水的利用效率相對(duì)較低，因此，可節(jié)約的空間也是最大的，這也從側(cè)面說明H市農(nóng)田灌溉用水方式比較粗放，可以采用技術(shù)、通過節(jié)水灌溉，把節(jié)約的水量用于其他經(jīng)濟(jì)效益較高的行業(yè)；另外，從年份2年到年份5，各業(yè)用水效率都相對(duì)有所提高，可節(jié)約的空間也越來越小，相對(duì)于水資源需求量，H市的水資源供給量相對(duì)不足也越來越顯現(xiàn)出來。因此，要繼續(xù)加大投入，研究新型節(jié)水技術(shù)，探索水資源的可持續(xù)發(fā)展模式。

結(jié)論：從總體上看，H市這7年水資源利用效率評(píng)價(jià)結(jié)果為：DEA有效的年份多于非DEA有效的年份，并且無效年份的效率指數(shù)在逐年提高。在今后的用水過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注農(nóng)田灌溉用水、工業(yè)用水以及城鎮(zhèn)生活用水的使用效率；在各類型用水中，農(nóng)田灌溉用水的利用效率又是最低的，這說明H市農(nóng)田灌溉用水方式粗放，技術(shù)落后，在水資源越來越緊缺的背景下，改變粗放的灌溉方式，采用先進(jìn)節(jié)水技術(shù)，提高水資源使用效率，是目前該市迫切需要解決的問題之一。

在數(shù)據(jù)搜集過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，目前H市還沒有公平對(duì)待“生態(tài)環(huán)境”這一“用水戶”，沒有明確提出生態(tài)環(huán)境的用水量，忽視了生態(tài)環(huán)境是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必要條件，因此，該市應(yīng)該重新合理配置各業(yè)用水量，將足額的水量有效地配置給生態(tài)環(huán)境。水資源利用問題是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)問題，水資源的可持續(xù)利用是社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的前提和保障。該市應(yīng)積極重視水資源的規(guī)劃調(diào)整工作，將水資源科學(xué)合理地配置到各用水部門或行業(yè)之后，各用水部門或行業(yè)應(yīng)該珍惜并提高水資源利用效率；并且根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，積極調(diào)整用水比例，提高和保證水資源利用的規(guī)模有效性和技術(shù)有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張利平，夏軍，胡志芳. 中國水資源狀況與水資源安全問題分析[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2009，02：116-120.

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