江蘇省水資源可持續(xù)利用問題研究

岳金桂, 游海霞

(河海大學商學院,江蘇 南京　211100)

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江蘇省水資源可持續(xù)利用問題研究

岳金桂, 游海霞

(河海大學商學院,江蘇 南京211100)

摘要：水環(huán)境保護和水資源循環(huán)利用問題已日益成為江蘇省經(jīng)濟增長過程中亟待解決的任務(wù),其核心是提高水資源利用效率。基于2000—2010年江蘇省13個市的統(tǒng)計數(shù)據(jù),利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法研究江蘇省13個市水資源利用相對效率的時間序列發(fā)展情況,利用Malmquist指數(shù)法對江蘇省水資源全要素生產(chǎn)率進行橫向縱向分析,并重點分析了2001年、2005年和2010年江蘇省水資源全要素生產(chǎn)率的變化趨勢,同時借助空間相關(guān)性分析中的Moran指數(shù)研究了江蘇省13個市水資源效率在空間上的區(qū)域特征。結(jié)果表明:2000—2010年江蘇省水資源利用相對效率呈倒U形發(fā)展趨勢,11年來全要素生產(chǎn)率整體呈衰退趨勢,13個市水資源利用效率差異明顯。對此,江蘇省各市應(yīng)根據(jù)實際情況采取不同的措施,促進節(jié)水型社會的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：水資源利用;利用相對效率;全要素生產(chǎn)率;空間相關(guān)性;江蘇省

水資源是人類長期生存、生活和生產(chǎn)活動中所需要的不可替代的寶貴資源。隨著我國工業(yè)化進程的加快,經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求日益增長,同時由于管理的落后,水資源的浪費和污染問題日益凸顯,中國面臨的水資源問題亟待解決。從經(jīng)濟學角度科學地計算水資源利用效率,是促進水資源可持續(xù)發(fā)展的前提,對建設(shè)實踐中發(fā)現(xiàn)問題并尋找提高水資源利用效率的途徑和方法具有重要作用。

衡量水資源利用效率,最常見的是單要素指標評價體系,國內(nèi)外不少學者對農(nóng)業(yè)水資源利用效率進行了研究[1-5],并提出農(nóng)業(yè)水資源的提高依賴于對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改變;少量學者通過對中國工業(yè)用水效率的研究[6-7]發(fā)現(xiàn),經(jīng)濟發(fā)展水平造成了中國水資源利用效率的區(qū)域差異。但是國內(nèi)鮮有學者對低耗水的第三產(chǎn)業(yè)進行水資源利用效率的研究。另一方面,水資源與其他要素共同作用于產(chǎn)出,因此通過多要素的研究能夠全面評價水資源的利用效率。目前大量學者致力于研究國家級別水資源利用效率[8-12]。國內(nèi)對水資源利用效率的研究并不充分,大多停留在省級級別,而忽視了對更詳細區(qū)域進行針對性的研究。

江蘇省是我國經(jīng)濟大省, 2011年人均可用水資源量僅為9 025 m3,是嚴重缺水省份。因此,研究江蘇省水資源利用效率問題,有利于實現(xiàn)江蘇省經(jīng)濟發(fā)展與水資源利用的絕對脫鉤,促進水資源的可持續(xù)發(fā)展。由于自然條件、經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、管理方式等的差異,江蘇省的水資源利用效率存在區(qū)域差異,本文基于2000—2010年江蘇省13個市的統(tǒng)計數(shù)據(jù),從水資源利用相對效率和水資源的全要素生產(chǎn)率兩個方面描述了水資源的時空分布情況,研究了13個市在水資源利用效率方面的空間相關(guān)性,并分析了13個市水資源利用效率的區(qū)域特征,找出江蘇省水資源利用效率差異的原因,為促進水資源的合理配置,實現(xiàn)經(jīng)濟的穩(wěn)步增長提供參考。

1研究方法

1.1數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法

1978年,運籌學家Charnes和Cooper提出數(shù)據(jù)包絡(luò)分析,即DEA(Data Envelopment Analysis),是根據(jù)同類型的決策單元(DMU)的多項投入和多項產(chǎn)出,借助線性規(guī)劃的內(nèi)容,計算出各DMU相對效率的非參數(shù)研究方法[13-14]。本文重點研究的是投入要素,因此采用基于規(guī)模報酬不變 (CCR)的投入導(dǎo)向型DEA模型。

設(shè)有n個DMU,每個DMU有m項投入(輸入),s項產(chǎn)出(輸出),每個DMU的效率評價指數(shù)θ應(yīng)滿足:

(1)

式中:λ為權(quán)重;xj為第j個地區(qū)的投入集向量,xj=(x1j,x2j,…,xmj)T;yj為第j個地區(qū)的產(chǎn)出集向量。yj=(yj1,yj2,…,yjs)T;xmj表示第j個單元的第m項投入;yjs表示第j個單元的第s項產(chǎn)出。

由此算出每個決策單元的相對效率,比較各DMU的相對效率大小,從而探究其資源利用程度。若θ=1,表示該DMU為DEA有效性,即消耗最少、產(chǎn)出最大,對資源實現(xiàn)充分利用。

1.2Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)

1952年Malmquist提出Malmquist指數(shù)法,結(jié)合Fisher的最優(yōu)化處理,得出綜合生產(chǎn)率指數(shù),即為t期和t+1期Malmquist指數(shù)的幾何平均數(shù)[15],其體現(xiàn)的是生產(chǎn)率指數(shù)的變化情況。Malmquist指數(shù)由技術(shù)變動指數(shù)和技術(shù)效率指數(shù)共同構(gòu)成。

基于DEA的Malmquist指數(shù)法如下

(2)

可作如下變換:

techch×pech×sech

式中:

C為規(guī)模報酬不變;v表示規(guī)模報酬可變;D為距離函數(shù);Dct(xt,yt)表示第t期規(guī)模報酬不變時的距離函數(shù);Dvt(xt,yt)表示第t期規(guī)模報酬可變時的距離函數(shù);techch為技術(shù)變動指數(shù);pech為純技術(shù)效率變化;sech為規(guī)模效率變化,其中技術(shù)效率指數(shù)effch為pech與sech的乘積,三者共同影響Malmquist指數(shù)。若M>1,則表示從t期到t+1期生產(chǎn)率水平提高,techch>1則表示技術(shù)進步,pech>1表示技術(shù)和管理水平改善,sech>1表示規(guī)模效益增加。

1.3全域空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)是指不同空間位置上的要素在同一變量上的相關(guān)程度,反應(yīng)研究對象空間集聚的整體和局部結(jié)構(gòu)特征,通常使用Moran指數(shù)[16]來衡量,可以用公式表示為

(3)

本文采用GEODA計算Moran指數(shù)來衡量空間自相關(guān)性,生成LISA聚類圖可直觀反映相鄰區(qū)域的空間聚集性。

1.4指標選取與數(shù)據(jù)來源

本文采取江蘇省13個市2000—2010年的數(shù)據(jù)作為樣本,在進行水資源利用相對效率和水資源全要素生產(chǎn)率時,由于DEA模型的客觀要求和數(shù)據(jù)的可獲得性,結(jié)合孫才志等[17]水資源利用效率的評價指標,采用的產(chǎn)出數(shù)據(jù)為各市實際GDP,投入數(shù)據(jù)為供水量、資本存量和就業(yè)人數(shù)。

為使數(shù)據(jù)具有可比性,輸出采用平減指數(shù)以2010年為基年計算得出的GDP,各市實際GDP數(shù)據(jù)來源于2000—2010《江蘇省統(tǒng)計年鑒》。為了更直觀地凸顯實際水資源投入對GDP的影響,采用各市供水量為輸入要素,供水量為地表水源供水量與地下水源供水量之和,供水量數(shù)據(jù)來源于《江蘇省水資源公報》。資本存量基于永續(xù)盤存法計算得出,參考張軍等[18]的研究,按2000年價格核算的2000年江蘇省資本存量為15 642億元。從業(yè)人數(shù)采用就業(yè)人數(shù)為輸入要素,就業(yè)人數(shù)為上年末與本年末從業(yè)人員的算數(shù)平均數(shù),從業(yè)人數(shù)數(shù)據(jù)來源于2000—2010《江蘇省統(tǒng)計年鑒》。

2結(jié)果分析

2.1江蘇省水資源利用效率的時間進程分析

以時間序列為基礎(chǔ),從水資源利用相對效率(TE)和水資源利用效率的全要素生產(chǎn)率及其分解兩個方面,縱向研究2000—2010年江蘇省水資源利用效率變化趨勢的影響因素,橫向分析江蘇省13個市2000—2010年水資源利用效率的差異并探究這種差異產(chǎn)生的原因。

表1　2000—2010年江蘇省水資源利用相對效率

2.1.1水資源利用相對效率分析

利用DEAP2.1,在公式(1)的條件下,計算出江蘇省13個市2000—2010年的水資源利用相對效率。

a. 水資源利用相對效率縱向分析。表1反映了2000—2010年江蘇省13個市的水資源利用相對效率。從縱向時間進程上分析,平均水資源利用相對效率成倒U型發(fā)展趨勢。自2000年0.787開始上升,到2005年上升到最高0.859,2006年開始出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折點,并逐年下降。2006年江蘇響應(yīng)“十一五”規(guī)劃實現(xiàn)經(jīng)濟快速增長,卻遭遇干旱,且我國經(jīng)濟增長與資源消耗存在相對脫鉤的關(guān)系,經(jīng)濟發(fā)展對水資源壓力巨大,造成2007年太湖藍藻污染事件,從而降低了水資源利用相對效率。另一方面,2008—2010年全球性金融危機的爆發(fā),資本要素市場發(fā)生動蕩,國家為了穩(wěn)定經(jīng)濟,增加基礎(chǔ)設(shè)施投資,造成資源配置的暫時扭曲,導(dǎo)致水資源利用相對效率大幅下降。

b. 水資源利用相對效率橫向分析。結(jié)合圖1,橫向考察江蘇省13個市水資源利用相對效率, 2000—2010年蘇州、無錫、揚州平均水資源利用相對效率均在0.95以上,且蘇州和無錫大多數(shù)年份均為DEA有效,即水資源配置最優(yōu)。常州、泰州、鹽城平均水資源利用相對效率介于0.8～0.95之間,相對較高,南京、鎮(zhèn)江、徐州、宿遷平均水資源利用相對效率在0.7～0.8之間,相對較低。南通、宿遷、連云港水資源利用平均效率在0.5～0.7之間,屬于江蘇省水資源利用相對效率最低的城市。這說明江蘇省內(nèi)區(qū)域間水資源利用相對效率區(qū)域差異明顯,仍有較大的提升空間。

圖1　2000—2010年江蘇省水資源利用相對效率分布區(qū)域差異

從區(qū)域經(jīng)濟角度進行分析,蘇南地區(qū),無錫、蘇州兩大經(jīng)濟發(fā)達城市水資源利用相對效率自2002年以來均為DEA有效,即水資源配置達到最優(yōu)狀態(tài);而南京水資源效率相對較低,可能是由于南京水資源投入替代了資本、勞動等要素,致使水資源利用相對效率降低;常州、鎮(zhèn)江仍處在經(jīng)濟增長階段,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入較大,對水資源的配置不合理,導(dǎo)致水資源利用相對效率低;蘇中地區(qū),泰州、揚州水資源利用相對效率一直維持在0.95左右,與水資源充足,且經(jīng)濟發(fā)展穩(wěn)定,對水資源依賴性小等有關(guān)。南通經(jīng)濟發(fā)展以重工業(yè)為主,對水環(huán)境造成壓力,導(dǎo)致水資源利用相對效率低下;蘇北地區(qū),經(jīng)濟相對落后,且鹽城、宿遷、連云港、淮安經(jīng)濟發(fā)展中農(nóng)業(yè)占較大比重,農(nóng)業(yè)水資源利用屬于低效率、粗放型結(jié)構(gòu),而徐州以煤礦等重工業(yè)為主,水資源污染嚴重,這是導(dǎo)致水資源利用相對效率的低下的重要原因。

2.1.2水資源利用全要素生產(chǎn)率分析

基于Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)將全要素生產(chǎn)率進行分解,計算江蘇省2000—2010年13個市技術(shù)變動指數(shù)、技術(shù)效率指數(shù)和全要素生產(chǎn)率,見表2。

表2　2000—2010年江蘇省水資源利用全要素生產(chǎn)率及其分解

a. 全要素生產(chǎn)率指數(shù)及其分解的縱向分析。從全要素生產(chǎn)率指數(shù)(TFP)變化來看,2000—2010年平均TFP是小于1的,這說明這11年水資源的整體利用效率是衰退的。其中2002—2005年均出現(xiàn)了增長,由于“十五”期間,國家擴大內(nèi)需,同時2002年頒布與實施了《中華人民共和國水法》,江蘇省作為經(jīng)濟大省和用水大省,積極響應(yīng)國家號召,引進技術(shù)和人才,經(jīng)濟增長的同時注重水資源的節(jié)約和可循環(huán)利用,從而這五年水資源利用效率呈現(xiàn)上升趨勢。2006—2010年呈現(xiàn)波動式上升趨勢,主要是因為金融危機的影響。

從技術(shù)效率變動指數(shù)來看,2000—2010年的水資源利用平均技術(shù)效率變動指數(shù)為1.001,說明這11年技術(shù)效率變動呈增長趨勢,而純技術(shù)效率為0.999,呈衰退趨勢,規(guī)模效率為1.002,呈現(xiàn)上升趨勢,因此規(guī)模效率是技術(shù)效率變動指數(shù)上升的主要原因,說明江蘇省應(yīng)提高水資源與其他投入要素的匹配程度,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),進口高耗水產(chǎn)品,以提高水資源利用技術(shù)效率。

從技術(shù)變動指數(shù)來看,2000—2010年的水資源利用平均技術(shù)變動指數(shù)為0.994,這也成為TFP衰退的主要原因,因此江蘇省應(yīng)加大節(jié)水技術(shù)和人才等的引進和培養(yǎng),以推動技術(shù)進步,從而提高水資源利用效率。

b. 全要素生產(chǎn)率指數(shù)及其分解的橫向分析。表3表示2001、2005、2010江蘇省各市的TFP,從表中可以看出,只有淮安出現(xiàn)持續(xù)性下降,2001年淮安發(fā)展相對落后,水資源豐富,對水資源的開發(fā)利用不大,出現(xiàn)TFP最高,從“十五”規(guī)劃以來以水資源的高投入為前提大力發(fā)展經(jīng)濟,資源配置不合理導(dǎo)致其水資源利用效率持續(xù)下降;南京和無錫的TFP出現(xiàn)持續(xù)上升,表明這兩市在經(jīng)濟發(fā)展的同時,有能力進行技術(shù)創(chuàng)新,生產(chǎn)設(shè)備創(chuàng)新,使水資源利用效率不斷增長;蘇州、鎮(zhèn)江、常州、南通出現(xiàn)波動上升趨勢,其中蘇州一直處于較平穩(wěn)上升態(tài)勢,這與其區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、交通便利、地理環(huán)境優(yōu)越、已形成規(guī)模效應(yīng)有關(guān);而徐州、連云港、鹽城、揚州、泰州、宿遷波動下降,是由于農(nóng)業(yè)用水方式得不到改善,水資源浪費較為嚴重。

表3　2001年、2005年、2010年江蘇省各市水資源利用全要素生產(chǎn)率

表4是2010年各市的水資源利用全要素生產(chǎn)率及其分解,13個市平均TFP僅為0.970,除無錫、南京和蘇州外,均呈衰退趨勢,即大多數(shù)城市2010年水資源利用效率低于2009年。究其原因,無錫、南京、蘇州技術(shù)效率指數(shù)和技術(shù)變動指數(shù)均大于1,表明這3個城市資源配置較為合理,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,形成了規(guī)模效益,對水資源經(jīng)營和管理水平逐漸成熟,有效地提高了純技術(shù)效率,節(jié)水技術(shù)、水資源治理和人才的引進卓有成效,共同實現(xiàn)了水資源利用效率的上升。

2.2水資源利用的空間相關(guān)分析

以相對效率為橫坐標,全要素生產(chǎn)率為縱坐標,描繪水資源利用相對效率和全要素生產(chǎn)率的二元空間自相關(guān)Moran散點圖,經(jīng)統(tǒng)計檢驗Moran’sI=0.315,z=2.559 5,p<0.05,具有統(tǒng)計學意義,即研究區(qū)域的空間自相關(guān)性顯著,且Moran指數(shù)為正,說明江蘇省各市水資源利用相對效率和全要素生產(chǎn)率表現(xiàn)為正的空間自相關(guān)。

表4　2010年江蘇省各市水資源利用全要素

如圖2所示,13個觀測區(qū)域分別位于四個象限,第一象限是蘇州、揚州、常州、無錫、泰州,代表了高高集聚(H-H)的正自相關(guān)關(guān)系;第二象限是鎮(zhèn)江,代表低高集聚(L-H)的負自相關(guān)關(guān)系,是非典型的局部區(qū)域;第三象限是南通、宿遷、徐州、淮安、連云港,代表低低集聚(L-L)的正自相關(guān)關(guān)系;第四象限是南京、鹽城,代表高低集聚(H-L)的負自相關(guān)關(guān)系,是非典型的局部區(qū)域。由于資源配置方式、技術(shù)和管理水平以及人才引進等諸多因素的影響,江蘇省13個市表現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異,而空間上相互集聚的區(qū)域基本都是經(jīng)濟實力相當?shù)膮^(qū)域。

圖2　2010年水資源利用相對效率與全要素生產(chǎn)率的二元空間自相關(guān)Moran指數(shù)散點圖

圖3　2010年水資源利用相對效率與全要素生產(chǎn)率的LISA聚類圖

水資源利用相對效率與全要素生產(chǎn)率的分布特征可以更形象地從圖3看出,水資源利用相對效率和全要素生產(chǎn)率都較低的區(qū)域有徐州、連云港、宿遷、淮安,這4個市對應(yīng)的技術(shù)效率指數(shù)和技術(shù)變動指數(shù)都較低,說明二者均是水資源利用相對效率和全要素生產(chǎn)率的影響因素,技術(shù)效率指數(shù)較低,說明其城鎮(zhèn)化水平低,管理水平低,水資源利用方式多為粗放型,技術(shù)變動指數(shù)低,說明其節(jié)水技術(shù)低下,人才引進不夠。

3結(jié)語

2000—2010年,水資源利用相對效率受到金融危機和水環(huán)境破壞的影響,呈現(xiàn)倒“U”形發(fā)展趨勢。全要素生產(chǎn)率指數(shù)受技術(shù)落后、規(guī)模效應(yīng)和硬件條件的限制,對技術(shù)變化指數(shù)和技術(shù)效率指數(shù)的依賴均明顯。因此江蘇省在經(jīng)濟高速發(fā)展的前提下,應(yīng)優(yōu)化經(jīng)濟增長方式,適當調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加大人才引進,注重節(jié)水措施的開發(fā),實現(xiàn)水資源的合理配置,提高水資源利用效率,促進水資源可持續(xù)發(fā)展。

從空間整體來看,江蘇省水資源利用效率存在明顯的區(qū)域差異,經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的水資源利用效率相對較高,經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的水資源利用效率相對較低。因此應(yīng)根據(jù)各市的具體情況,因水制宜,發(fā)揮水資源利用效率相對較高地區(qū)的區(qū)域優(yōu)勢,加強區(qū)域間合作,靠技術(shù)進步推動水資源利用效率的增加同時,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),積極發(fā)展低耗水的第三產(chǎn)業(yè)。對于高耗水的農(nóng)業(yè)、工業(yè)產(chǎn)業(yè),應(yīng)注重節(jié)水技術(shù)的使用,科學利用水資源,加強水資源政府監(jiān)管,重視水資源的循環(huán)利用,促進水資源管理流程再造,從而提高水資源利用效率,促進水資源可持續(xù)發(fā)展。

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基金項目：人文社科重點發(fā)展領(lǐng)域科研專項(2015B09914)

作者簡介：岳金桂(1965—),男,湖南邵陽人,副教授,博士,主要從事技術(shù)和水利經(jīng)濟研究。E-mail: jgyu@hhu.edu.cn 通信作者：游海霞(1990—),女,江蘇泰州人,碩士研究生,主要從事技術(shù)經(jīng)濟及管理研究。E-mail:jstzjyhai@163.com

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.010

中圖分類號：F407.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-9511(2016)03-0041-05

(收稿日期：2015-10-14編輯：陳玉國)