劉振宇

(遼寧省撫順?biāo)木?，遼寧 撫順 113015)

0 引 言

遼寧地區(qū)具有水資源蒸發(fā)量大、季節(jié)變化性和地域分布不均等多重特性，該區(qū)域人均占有量遠(yuǎn)低于全國平均水平的1/4。水資源的合理利用與當(dāng)?shù)厝嗣裆钯|(zhì)量、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展等密切相關(guān)，它關(guān)系著區(qū)域生態(tài)進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展水平，研究分析時(shí)空差異性具有極為重要的意義[1-5]。

針對水資源利用效率我國諸多學(xué)者給出了不同的界定，如馬海良等認(rèn)為獲取人們期望產(chǎn)出時(shí)投入的最少水資源即為水資源利用效率。文章結(jié)合遼寧省用水現(xiàn)狀和上述學(xué)者的觀點(diǎn)，將其定義為產(chǎn)出與投入要素的比率，其中產(chǎn)出要素包括廢水排放量和遼寧地區(qū)生產(chǎn)總值，投入要素包括勞動(dòng)力、固定資產(chǎn)和用水總量。現(xiàn)有研究側(cè)重于工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水效率方面，如曹思齊等對安徽、上海、浙江和江蘇等省市的工業(yè)用水情況利用DEA法預(yù)測，發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)的用水效率呈不斷上升趨勢。當(dāng)前，用水效率評價(jià)的常用方法數(shù)據(jù)包絡(luò)法、空間計(jì)量法、要素分析法等。林昕等以南京市為例，對考慮和不考慮非期望產(chǎn)出兩種情景下的用水效率利用時(shí)間序列DEA模型對比分析，認(rèn)為用水效率值在考慮非期望產(chǎn)出時(shí)顯著提升[6-7]。然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)資料考慮各地市時(shí)空差異性的水資源利用效率的研究較少，大多數(shù)側(cè)重于全國范圍影響因素和用水效率研究。文章對遼寧各地區(qū)水資源利用效率采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法DEA研究，在空間和時(shí)間尺度上揭示了水資源利用效率變化特征，為提升區(qū)域用水效率提出科學(xué)有效的建議措施[8]。

1 數(shù)據(jù)來源

1.1 區(qū)域概況

遼寧省地處中國東北地區(qū)南部，其地理位置為E118°53′-125°46′，N38°43′-43°26′之間，區(qū)域總面積14.8萬km2，為大陸性季風(fēng)氣候。流域面積超過5000km2、1000-5000km2的河流有17條和31條，主要有中超共用的界河鴨綠江、大凌河、遼河、饒陽河、太子河等。研究區(qū)海域遼闊，近海水域面積6.4萬km2，海洋島嶼有長興島、石城列島、大鹿島及里長山列島等266個(gè)。

根據(jù)遼寧省水資源公報(bào)可知(圖1)，遼寧省大中型水庫2010-2017年蓄水量平均值為68.2×108m3，且呈現(xiàn)出波動(dòng)變化特征，由此進(jìn)一步說明遼寧地區(qū)蓄水量處于不穩(wěn)定狀態(tài)。其中偏枯水年為2010年、2011年、2016年，其余均為偏豐水年。在空間分布上，降水量較為充足的為東部山地丘陵區(qū)，中部平原區(qū)降水適中，而與內(nèi)蒙古高原相連的西部山地丘陵區(qū)降水較少且風(fēng)沙干旱嚴(yán)重，自東南向西北降水量總體呈減少趨勢[8]。

圖1 遼寧省2010-2017年蓄水量和降水量變化趨勢

1.2 數(shù)據(jù)來源

從時(shí)空差異性的角度利用Max DEA軟件分析遼寧省14個(gè)地市水資源利用效率，所需數(shù)據(jù)來源于2010-2017年遼寧省水資源公報(bào)、統(tǒng)計(jì)年鑒等資料。

2 研究方法

2.1 模型的構(gòu)建

采用非參數(shù)技術(shù)效率分析法為數(shù)據(jù)包絡(luò)分析DEA的基本內(nèi)容，該方法適用于多產(chǎn)出、多投入的情況且無需量鋼化處理，在醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域均已得到普遍應(yīng)用。當(dāng)前，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析具有規(guī)模報(bào)酬可變BC2和不變C2R兩種模型，而對水資源利用效率的研究屬于多產(chǎn)出、多投入的情況，且在實(shí)際工程中二者時(shí)刻發(fā)生變化，因此文章考慮對遼寧省水資源利用效率值選用規(guī)模報(bào)酬可變的DEA-BC2模型分析[9-11]。

設(shè)存在m種投入變量均可對水資源效率產(chǎn)生影響，將其標(biāo)記為xi，其中i=1，2，…，m；水資源產(chǎn)出變量有q種，將其標(biāo)記為yr，其中r=1，2，…，q；用水效率目標(biāo)函數(shù)為j，在C2R模型上增加約束條件即可形成BC2模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(1)

2.2 指標(biāo)的選取

文章對遼寧14個(gè)地市的水資源利用效率運(yùn)用DEA-BC2模型分析，投入、產(chǎn)出指標(biāo)的確定原則為以上兩類指標(biāo)數(shù)量乘積大于等于決策單元數(shù)量。根據(jù)水資源功能特征和現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)定5項(xiàng)投入和產(chǎn)出指標(biāo)，如表1所示。

評價(jià)體系中用水總量為遼寧地區(qū)生態(tài)、生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水的總和，城鎮(zhèn)居民、城鄉(xiāng)集體、國有經(jīng)濟(jì)以及其他各類單位投資的總和為固定資產(chǎn)投資額，而遼寧上一年和當(dāng)年年末就業(yè)人數(shù)總和的一半為勞動(dòng)力數(shù)量。集中治污設(shè)施污水、生活和工業(yè)廢水排放的綜合為產(chǎn)出指標(biāo)中的廢水排放量。遼寧省各地區(qū)2010-2017年集中處理的生活和工業(yè)廢水重復(fù)量數(shù)據(jù)缺乏，所以對于該指標(biāo)未考慮重復(fù)處理的生活和工業(yè)廢水量[12]。未避免名義GDP對地區(qū)生產(chǎn)總值的影響，地區(qū)實(shí)際GDP利用不變價(jià)格確定，各指標(biāo)現(xiàn)狀值見表1。

表1 遼寧水資源利用效率評價(jià)體系

3 結(jié)果與分析

3.1 水資源利用效率的時(shí)間差異性

遼寧省14個(gè)地市2010-2017年水資源利用效率見表2，用水效率總體呈現(xiàn)出波動(dòng)上升趨勢。其中，大連地區(qū)的用水效率總體處于1.00水平，這也表明該區(qū)域處于有效用水狀態(tài)，各項(xiàng)產(chǎn)出在投入要素不降低的情況下不存在等比例下降空間。除大連、營口、本溪和錦州地區(qū)外，其余地區(qū)的用水效率均呈現(xiàn)出不同幅度的波動(dòng)型增長趨勢[13]。

根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果，按照平均增長速率可將水資源利用效率劃分為>7%、<7%兩種類型。計(jì)算結(jié)果顯示，2010-2017年水資源利用效率超過7%的地區(qū)有6個(gè)，依次為丹東、遼陽、沈陽、朝陽、盤錦、阜新地區(qū)，這些地區(qū)的用水效率波動(dòng)幅度大且提升速度較快，其中用水效率增速最快的為阜新地區(qū)。遼寧地區(qū)“十二五”期間的水利工程投資達(dá)到765億元，用水效率超過7%的地區(qū)中遼陽、阜新的生產(chǎn)總值增長率為12.68%、20.33%，農(nóng)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域?yàn)樯蜿?、沈陽和阜新地區(qū)。針對以上6個(gè)地區(qū)遼寧省水利廳于2015年編制了高效節(jié)水方案，從管理、資金和技術(shù)等方面加強(qiáng)了對這些地區(qū)的節(jié)水整治。由此表明，科研技術(shù)的進(jìn)步、資金的支持和經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展為提升以上地區(qū)水資源利用效率的關(guān)鍵原因。

表2 遼寧地區(qū)2010-2017年水資源利用效率變化

2010-2017年水資源利用效率<7%的地區(qū)有8個(gè)，如下兩個(gè)方面為引起用水效率增速過低的原因：其一，每年都能達(dá)到用水效率最優(yōu)；其二，這些區(qū)域的用水效率增速過于緩慢，且呈現(xiàn)出下降變化特征。從表2可以看出，營口、大連、本溪和錦州地區(qū)的用水效率平均值處于0.96-1之間，且部分地區(qū)長期處于1.00水平。所以，可以將以上8個(gè)地區(qū)的用水效率按照0.96再次分類。

雖然營口、大連、本溪和錦州地區(qū)的用水效率增速均在7%以內(nèi)，但上述8個(gè)地區(qū)的相對效率值一直處于0.96-1之間。錦州地區(qū)降水量豐富、水資源充沛，水資源相對效率處于有效狀態(tài)與豐富的資源稟賦條件密切相關(guān)。大連和營口地區(qū)具有明顯的工業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，為了加強(qiáng)對工業(yè)水污染現(xiàn)象的整治有關(guān)政府部門印發(fā)了《水污染防治工作方案》，強(qiáng)調(diào)以兩手發(fā)力、空間均衡、節(jié)水有效、系統(tǒng)治理為原則提升當(dāng)?shù)赜盟省１鞠貐^(qū)為大陸性季風(fēng)氣候，年降水量處于700-1000mm之間，年均蒸發(fā)量1110.2mm。2015年，本溪地區(qū)完成節(jié)水灌溉約4180hm2，用于農(nóng)業(yè)節(jié)水工程的建設(shè)投資6428萬元，當(dāng)年完成節(jié)水量1106×104m3。

2010-2017年遼寧地區(qū)用水效率平均值<0.96且增速低于7%的地區(qū)有鞍山、葫蘆島、撫順、鐵嶺。一方面，大部分地區(qū)受自然條件影響，其蒸發(fā)量大且氣候干燥，如撫順地區(qū)的用水效率平均增長量為2.68%，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展速度受水資源短缺的制約嚴(yán)重；地下水和大氣降水為鞍山地區(qū)水資源補(bǔ)給主要來源，季節(jié)性河流存在不穩(wěn)定、水量小等特征，很容易導(dǎo)致河流干枯現(xiàn)象。另一方面，水資源利用效率在一定程度上也對經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平產(chǎn)生影響。根據(jù)遼寧省2017年統(tǒng)計(jì)年鑒，鐵嶺工業(yè)區(qū)的生產(chǎn)總值僅占遼寧的9.6%左右，該地區(qū)為東北地區(qū)重要的糧食生產(chǎn)基地，水資源供給持續(xù)緊張的現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)。

3.2 水資源利用效率的空間差異性

從空間尺度上劃分用水效率數(shù)據(jù)(如表2)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、科技水平和自然條件等因素均可對水資源利用效率產(chǎn)生影響，且各地區(qū)存在明顯差異性。水資源利用處于有效狀態(tài)的區(qū)域大部分位于遼寧省東南部低山丘陵區(qū)，與內(nèi)蒙古高原相連的西部低山丘陵區(qū)仍存在較大的水資源平均效率提升空間。

鄧益斌等認(rèn)為水資源利用效率在一定程度上受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響，文章所得結(jié)論與該研究成果一致。遼寧中部和東南部地區(qū)的科技水平較高、經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，在不斷改革供給側(cè)結(jié)構(gòu)的背景下顯著提升了水資源利用效率，污廢水的排放以及違法涉水行為等也得到嚴(yán)格的控制。較其他地區(qū)而言，西北部的科技水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展明顯滯后，因此用水效率總體處于低等水平。趙良仕等提出水資源利用效率與資源稟賦之間存在一定的負(fù)相關(guān)性，如水資源較為充沛的葫蘆島地區(qū)處于無效用水狀態(tài)?？梢姡Y源較為豐富的地區(qū)其用水效率低下的原因?yàn)榫用窆?jié)水意識(shí)薄弱、農(nóng)田采用漫灌模式等。反之，水資源匱乏的本溪地區(qū)，有關(guān)部門積極采取多項(xiàng)配套措施和農(nóng)業(yè)節(jié)水工作，通過加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)學(xué)習(xí)不斷提升用水效率。

3.3 對策建議

水資源利用效率受資源稟賦和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平等要素影響，其變化趨勢存在空間和時(shí)間差異性，對此提出的對策如下：

1)2010-2017年，營口、大連、本溪和錦州地區(qū)的用水效率平均值均>0.96，達(dá)到水資源有效狀態(tài)。為提升水資源利用效率應(yīng)借鑒這些區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)采取增加水資源治理投資、發(fā)展各地特色經(jīng)濟(jì)和引入先進(jìn)的農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù)等措施。

2) 針對用水效率增速緩慢的地區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)提高鐵嶺、撫順、葫蘆島等地區(qū)的農(nóng)田灌溉用水效率，合理調(diào)整當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)化農(nóng)戶節(jié)水灌溉意識(shí)，鼓勵(lì)和激勵(lì)節(jié)水灌溉工業(yè)企業(yè)或農(nóng)戶。

3) 遼寧東南部地區(qū)用水效率明顯低于中部和西北部，遼寧中部應(yīng)維持當(dāng)前的用水效率，而東南部仍存在較大的用水效率提升空間，應(yīng)嚴(yán)控工業(yè)廢水污染現(xiàn)象和加大水資源合理利用力度；科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素對西北部地區(qū)用水效率影響顯著，對此應(yīng)加強(qiáng)與高用水效率地區(qū)的學(xué)習(xí)和加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 結(jié) 論

文章對遼寧各地區(qū)水資源利用效率采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法DEA研究，在空間和時(shí)間尺度上揭示了水資源利用效率變化特征，結(jié)果顯示2010-2017年期間，遼寧地區(qū)的用水效率存在明顯差異性。從時(shí)間尺度的的角度，水資源利用效率總體表現(xiàn)出增長趨勢，用水效率增速超過7%的地區(qū)占40%，其它大部分地區(qū)的增速均在7%以下；從空間尺度的角度，用水效率最高的地區(qū)位于東南部，最低的區(qū)域?yàn)槲鞑康貐^(qū)，為提升區(qū)域用水效率提出科學(xué)有效的建議措施。