黃河流域水資源效率測(cè)度研究

□文/高曉光

（鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院 河南·鄭州）

［提要］本文使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）和Malmquist指數(shù)測(cè)算黃河流域水資源效率，結(jié)果表明：黃河流域水資源利用效率整體較高，9省（區(qū)）中有7個(gè)地區(qū)在2019年達(dá)到DEA有效，青海省和寧夏回族自治區(qū)水資源利用效率較低。分解成技術(shù)效率和規(guī)模效率來(lái)看，各地區(qū)技術(shù)效率較高，水資源效率未達(dá)到有效水平主要受到規(guī)模效率的影響。通過測(cè)算Malmquist指數(shù)發(fā)現(xiàn)，2009～2019年期間黃河流域水資源全要素生產(chǎn)率總體處于有效狀態(tài)，效率波動(dòng)呈“先下降、后上升、再下降”的特點(diǎn)，水資源利用效率的提高主要來(lái)源于技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)。

一、引言

黃河流域作為中華民族的發(fā)源地，我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)帶和生態(tài)保護(hù)屏障區(qū)域，在我國(guó)文化傳承保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明方面具有重要的地位。目前，黃河流域水資源供需矛盾十分突出，要解決水資源供需不協(xié)調(diào)可從水資源使用的總量控制和水資源利用效率的提高兩個(gè)方面入手，因此明確黃河流域水資源利用效率是十分必要的。對(duì)于水資源利用效率的測(cè)度，當(dāng)前常用的方法有指標(biāo)體系評(píng)估法和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）。閃麗潔等（2017）分別采用基于熵權(quán)的模糊物元評(píng)價(jià)法和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）對(duì)漢江流域用水效率進(jìn)行測(cè)算，發(fā)現(xiàn)兩種方法都能有效測(cè)算水資源利用效率。張兆方等（2018）使用超效率DEA模型和Malmquist指數(shù)測(cè)算了“一帶一路”18省市水資源的利用效率。張鳳太、蘇維詞（2016）使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）揭示了重慶市水資源利用效率的動(dòng)態(tài)變化。綜上可以看出，解決黃河流域水資源短缺問題是實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的前提，要解決黃河流域水資源稟賦與區(qū)域發(fā)展用水需求不匹配的難題，提升水資源利用效率是有效途徑，借鑒前人的研究方法，因此本課題選擇數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）和Malmquist指數(shù)測(cè)算黃河流域9?。▍^(qū)）水資源效率。

二、測(cè)算方法及模型選取

（一）DEA模型。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（簡(jiǎn)稱DEA）是根據(jù)多指標(biāo)的投入與產(chǎn)出，通過借助線性規(guī)劃方法對(duì)多個(gè)生產(chǎn)單元測(cè)算相對(duì)效率。DEA模型設(shè)定如下：

式中，Xj表示投入向量；Yj表示產(chǎn)出向量；λj為權(quán)重向量；X0、Y0分別表示實(shí)際投入和實(shí)際產(chǎn)出；n為決策單元的個(gè)數(shù)；而α為模型的最優(yōu)解。為產(chǎn)出和投入的約束條件表示規(guī)模報(bào)酬可變。當(dāng)α=1時(shí)，則稱決策單元DMU為DEA有效。

（二）Malmquist指數(shù)。測(cè)算2009～2019年各?。▍^(qū)）的Malmquist指數(shù)，分析不同時(shí)期各?。▍^(qū)）水資源利用效率的變化。第t期的Malmquist指數(shù)為在t到t+1時(shí)期Malmquist指數(shù)模型的計(jì)算公式可以表達(dá)為：

tfpch=pech·sech·techch，其中，tfpch、pech、sech、techch分別表示全要素生產(chǎn)率、純技術(shù)效率指數(shù)、規(guī)模效率指數(shù)和技術(shù)進(jìn)步變化指數(shù)。

三、樣本選擇

本文選取黃河流域9省（區(qū)）作為研究對(duì)象，時(shí)間區(qū)間為2009～2019年。以固定資產(chǎn)投資額、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和勞動(dòng)力即就業(yè)人員總數(shù)作為投入變量；以各?。▍^(qū)）GDP、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)產(chǎn)值為產(chǎn)出變量。數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、各?。▍^(qū)）統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

四、水資源利用效率測(cè)算結(jié)果

（一）基于DEA的黃河流域水資源利用效率變化分析。使用軟件DEAP 2.1對(duì)黃河流域9省（區(qū)）2009～2019年水資源效率進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果如表1所示。（表1）

表1 2009～2019年黃河流域9省（區(qū)）水資源利用效率一覽表

從綜合效率來(lái)看，內(nèi)蒙古自治區(qū)、河南省和山東省在一直處于黃河流域水資源利用效率的前列。陜西省水資源利用效率相對(duì)穩(wěn)定的處于生產(chǎn)前沿面上。山西省水資源效率在2014～2016年未達(dá)到最優(yōu)水平，其余時(shí)間均為DEA有效。寧夏回族自治區(qū)水資源利用效率相對(duì)穩(wěn)定，在2010～2017年間，各項(xiàng)效率值均達(dá)到了DEA有效，其余年份效率值略低于1，差距不大。甘肅省水資源利用效率在波動(dòng)中逐年上升，但2017年水資源利用效率大幅下降到0.697，為歷年最低，隨后兩年效率均提升到1，達(dá)到DEA有效。四川省水資源利用效率前期較低，但隨時(shí)間的推移穩(wěn)步提升，到2014達(dá)到DEA有效并保持穩(wěn)定。青海省是黃河流域中水資源利用效率最低的地區(qū)，2009～2019年青海省的水資源利用效率一直處于較低水平，沒有任何提升。

水資源綜合利用效率受到技術(shù)效率和規(guī)模效率的綜合影響，為剖析部分省區(qū)水資源利用效率不高的原因，分別從技術(shù)效率和規(guī)模效率角度進(jìn)行分析。綜合來(lái)看，黃河流域技術(shù)效率相對(duì)較高，其中青海省、寧夏回族自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、河南省和山東省5?。▍^(qū)）的技術(shù)效率在2009～2019年為DEA有效。青海省是黃河流域水資源利用效率最低的地區(qū)，但其技術(shù)效率每年都達(dá)到DEA有效，青海省水資源利用效率低是受規(guī)模效率的影響。四川省在2009年技術(shù)效率最低，隨后技術(shù)效率逐年穩(wěn)步提升，在2013年達(dá)到DEA有效并保持穩(wěn)定。甘肅省、陜西省和山西省技術(shù)效率除個(gè)別年份有所波動(dòng)，其余時(shí)間技術(shù)效率相對(duì)較高且基本處于穩(wěn)定水平。從規(guī)模效率來(lái)看，9?。▍^(qū)）的規(guī)模效率整體低于技術(shù)效率。青海省規(guī)模效率長(zhǎng)期在0.7左右波動(dòng)，處于較低水平。需要注意的是寧夏回族自治區(qū)，其規(guī)模效率在近兩年逐年下降，到2019年已經(jīng)下降為0.859。

（二）基于Malmquist指數(shù)的黃河流域水資源利用效率變化分析。從表2可以看出，2009～2019年期間黃河流域水資源效率平均水平為1.046，處于有效狀態(tài)。具體到每年來(lái)看，水資源全要素生產(chǎn)率呈波動(dòng)式變化，2009～2015年連續(xù)三年數(shù)值低于1，水資源利用效率不高。2015～2016年有所上升，在2016～2017年利用效率達(dá)到最高值1.361，在2017～2018年又大幅下降到0.933。從技術(shù)進(jìn)步指數(shù)來(lái)看，2009～2019年技術(shù)進(jìn)步波動(dòng)趨勢(shì)與全要素生產(chǎn)率相似。2016～2017年技術(shù)進(jìn)步指數(shù)最高，同期水資源全要素生產(chǎn)率也為最高，2017～2018年技術(shù)進(jìn)步指數(shù)下降11.3%，同時(shí)期水資源全要素生產(chǎn)率也為最低值。由此可見，技術(shù)進(jìn)步指數(shù)的變化對(duì)水資源效率影響較大，技術(shù)進(jìn)步推進(jìn)了黃河流域水資源利用效率的提升。從純技術(shù)效率來(lái)看，黃河流域技術(shù)效率相對(duì)穩(wěn)定，年均值1.003，表明當(dāng)前黃河流域的科技體制對(duì)水資源利用效率有一定正向作用。從規(guī)模效率來(lái)看，規(guī)模效率波動(dòng)較小，說(shuō)明黃河流域水資源利用統(tǒng)籌規(guī)劃基本合理。（表2）

表2 2009～2019年黃河流域水資源利用TFP指數(shù)及分解一覽表

從表3可以看出，黃河流域9省（區(qū)）水資源利用效率呈正向增長(zhǎng)，水資源全要素生產(chǎn)率指數(shù)均大于1，處于有效狀態(tài)。具體到技術(shù)進(jìn)步、純技術(shù)效率和規(guī)模效率來(lái)看，甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省、河南省和山東省5地區(qū)純技術(shù)效率和規(guī)模效率均無(wú)變化，水資源利用效率的提高來(lái)源于技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)。青海省和寧夏回族自治區(qū)純技術(shù)效率無(wú)變化，技術(shù)進(jìn)步的速度高于規(guī)模效率的下降，進(jìn)而提升了青海省水資源利用效率。四川省和陜西省技術(shù)進(jìn)步、純技術(shù)效率和規(guī)模效率均對(duì)水資源利用效率的提升有正向作用，其中四川省水資源利用效率受純技術(shù)效率的影響最大，陜西省水資源利用效率受技術(shù)進(jìn)步影響最大?？梢钥闯?，黃河流域內(nèi)水資源利用效率提高的主要驅(qū)動(dòng)力是科技水平的提升。（表3）

表3 2009～2019年黃河流域各?。▍^(qū)）水資源利用TFP指數(shù)及分解一覽表

五、結(jié)論

黃河流域水資源利用效率整體較高，9省（區(qū)）中有7個(gè)地區(qū)在2019年達(dá)到DEA有效，青海省和寧夏回族自治區(qū)水資源利用效率較低。分解成技術(shù)效率和規(guī)模效率來(lái)看，各地區(qū)技術(shù)效率較高，水資源效率未達(dá)到有效水平主要是受到規(guī)模效率的影響。通過測(cè)算Malmquist指數(shù)發(fā)現(xiàn)，2009～2019年期間黃河流域水資源全要素生產(chǎn)率總體處于有效狀態(tài)，效率波動(dòng)呈“先下降、后上升、再下降”的特點(diǎn)，水資源利用效率的提高主要來(lái)源于技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)。