基于DEA的贵州省水资源利用效率评价

陈勇杰　张朝琼

（贵州师范大学地理与环境科学学院贵州贵阳550001）

基于DEA的贵州省水资源利用效率评价

陈勇杰张朝琼*

（贵州师范大学地理与环境科学学院贵州贵阳550001）

良好的水资源利用效率有利于缓解贵州省“工程性”缺水突出的问题。采用数据包络分析法，选取万元GDP取水量、万元工业增加值取水量、人均日生活用水量、人均日综合用水量和单位水固定资产投资作为投入指标，GDP作为产出指标，对贵州省9个州市2010年和2013年的水资源利用效率进行对比评价。结果显示，贵州省整体水资源利用效率属中等水平，贵阳市、遵义市和毕节市的水资源利用效率相对较高；加大技术投入，调整产业结构，提升节水意识是提高贵州省水资源利用效率的有效途径。

DEA；喀斯特；水资源利用效率

水资源是国家或区域综合实力的重要组成部分。经济持续高速增长和人口基数大的现状决定了我国水资源供需发展态势将会在长时期里处于紧缺状态。国外学者从农业水资源、工业水资源和城市水资源三个方面分别对其利用效率进行了研究，并指出了提高用水效率的相应关键［1］。国内对于水资源利用效率的研究大多致力于农业用水效率问题［2］，研究层面以城市、省级或者全国为主，研究方法以数据包络分析（Data Envelopment Analysis，DEA）居多［3-6］。本文采用DEA模型对贵州省9个州市2010年和2013年水资源利用效率进行对比评价，为贵州省更加科学高效的利用水资源提供建议。

1　研究区域概况

贵州省地处中国西南喀斯特腹地，位于东经103°36′-109°35′、北纬24°37′～29°13′之间。全省土地总面积17.62×104km2，其喀斯特出露面积达10.89×104km2，占土地总面积的61.9%，居全国首位。根据2013年《贵州省水资源公报》显示，贵州省2013年水资源总量为759.44×108m3，平均每平方公里产水量43.11×104m3，人均水资源量2168m3。贵州省水资源总量虽然相对丰富，但受喀斯特地貌发育的影响，开发利用难度大，“工程性”缺水突出，在一定程度上限制了该地区的经济发展。

2　研究方法和指标数据

2.1数据包络分析（DEA）

DEA是一种线形规划模型，表示为产出对投入的比率，由美国运筹学家CharnesA、CooperW和RhodesE于1978年率先提出［8］。它可以用线性规划方法来判断决策单元（DMU）间的相对有效性，常用于处理具有相同性质的部门进行多投入产出的效率比较问题。

假设某个系统中有L个决策单元DMU，其中每个DMU有m个投入指标（xm1，xm2，…，xmj）和s个产出指标（ym1，ym2，…ymj），其DEA模型为：

式中，θ为效率评价指数；∈为非阿基米德无穷小量；S-（S-≥O）为松弛变量；S+（S+≥0）为剩余变量；λj（λj≥0）为各部门投入和产出的权向量。

2.2指标数据

基于数据的可获得性，本文所研究的区域是贵州省9个州市。选取各州（市）万元GDP取水量（m3）、万元工业增加值取水量（m3）、人均日生活用水量（升）、人均日综合用水量（升）和单位水固定资产投资（元/m3）作为投入指标，地区生产总值作为产出指标，对贵州省水资源利用效率进行评价。数据主要来源于2011-2014年《贵州省统计年鉴》。

3　评价结果与分析

3.1水资源利用效率DEA评价结果

运用DEAP2.1软件，选取贵州省2010和2013年的数据，对各市（州）水资源利用效率进行评价，得到DEA评价结果（表1）。

（1）从综合效率的角度看，贵州省2010年和2013年的平均综合效率分别为0.689和0.641，属中等水平。贵阳、遵义和毕节3个市的水资源利用效率达到了DEA有效。其它6个州市除六盘水市以外，水资源利用效率都处于偏低水平，2010年和2013年的平均值分别为0.459和0.386，呈下降趋势。

（2）从纯技术效率角度看，贵州省水资源利用的技术效率要高于其综合效率，2010年和2013年都有6个州市达到技术有效，其平均技术效率达到了最优水平的98%以上。

（3）从规模效率的角度看，贵州省2010年和2013年的平均规模效率分别为0.698和0.648，贵阳、遵义和毕节3个市的规模效率不变，其余6个州市为规模递增，呈微弱下降趋势。

表1　贵州省各州市水资源利用效率值

由表2可见，要提高贵州省的水资源利用效率，主要是在一定程度上减少万元工业增加值取水量、人均日综合用水量和单位水固定资产投资；六盘水市、安顺市、铜仁市、黔西南州、黔南州和黔东南州通过减少投入要素，可以达到同等的产出。

表2　贵州省各州市投入产出松弛变量

3.2评价结果分析

第1组：水资源利用效率为1，达到DEA有效，包含贵阳市、遵义市和毕节市。这些地区均处于喀斯特地貌大面积出露区，“工程性”缺水严重，水资源短缺问题突出，居民节水意识强，经济生产方式正以投人为主的规模型向高效集约型转变。其规模收益不变，说明在生产规模不变的情况下，加大技术投入是提高水资源利用率的主要手段。因此第1组州市的工作重点可以放在大力发展先进的节水技术和喀斯特地貌生态治理技术上。

第2组：水资源利用效率为0.7～1，仅包含相对较高的六盘水市。该地区用水效率良好，相较于贵阳市、遵义市和毕节市而言，其所受到喀斯特地貌的影响较小，水资源消耗过多是影响该地区利用效率的主要原因。因此，六盘水市可通过提升居民节水意识，优化产业结构等手段，实现水资源的高效、合理利用。

第3组：水资源利用效率为0～0.7，急需优化调整的地区，包括安顺市、铜仁市、黔西南州、黔南州和黔东南州。其大部分州市处于受喀斯特地貌影响较小的地区，相对而言自身水资源较为丰富，节水意识的缺乏，是地区水资源利用效率偏低的主要原因。大力提高全民节水意识，建立科学的水资源管理体系，扩大产业规模，引进高效节水技术是提升这类地区水资源利用效率的有效方法。

4　结语

贵州省受喀斯特发育的影响，“工程性”缺水严重，提升水资源利用效率，有利于该地区的生态稳定与经济发展。研究发现，由于技术方面的改善和进步，近年来贵州省的水资源利用效率发展良好，这说明要想长久保持稳定的增长，科学技术的投入是必要的。但贵州省总体水资源利用效率不高，达到DEA有效的州市仅占33%。另外，达到DEA有效的州市都属于受喀斯特地貌影响严重的区域，说明一个地区的生态环境与该地区的水资源利用效率可能存联系。由于数据的获取难度大，本文以2010年和2013年两个时间节点的数据，对贵州省的水资源利用效率进行评价分析，样本容量小，无法全面反映其长期的演变过程，得出的结果具有一定的局限性。

［1］Fuller B W.Surprising cooperation despite apparently irreconcilable differences：agricultural water use efficiency and called.Environmental Science&Policy，2009，12（6SI）：663-673.

［2］李道亮，丁娟娟，傅泽田，等.农业资源综合利用效率的评价方法及案例分析［J］.中国农业大学学报，1994，4（2）：19-22.

［3］赵晨，王远，谷学明，等.基于数据包络分析的江苏省水资源利用效率［J］.生态学报，2013，3（5）：1636-1637.

［4］廖虎昌，董毅明.基于DEA和Malmquist指数的西部12省水资源利用效率研究［J］.资源科学，2011，33（2）：273-279.

［5］姜博骞，刘欣.基于DEA—Malmquist的环渤海经济区水资源利用效率评价［J］.资源与环境，2015，31（1）：49-51.

［6］郭腾云，徐勇，王志强.基于DEA的中国特大城市资源效率及其变化［J］.地理学报，2009，64（4）：408-416.

［7］Charne SA，CooperW W，RhodesE.Measuring the efficiency of decision making units［J］.European Journal of Operational Research，1978，2：429-444.

张朝琼，教授，从事土地资源管理研究。

陈勇杰（1992—），男，湖南邵阳人，在读研究生。研究方向：环境保护与生态治理。