“双循环”视角下水资源利用效率与经济发展的协调关系研究

孟庆军，顾 悦，潘海英

(1.河海大学商学院，江苏 南京 211100； 2.江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心，江苏 南京 211100)

2008年的国际金融危机，暴露了我国自改革开放以来以国际循环为主导的经济增长模式的弊端，即内需不足、国内市场建设不充分。“十一五”规划纲要据此明确了“立足扩大国内需求推动发展”，我国经济循环的侧重点正式开始由外向内转变。为了进一步强大国内市场，党的十九届五中全会提出要“加快形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”。经济“双循环”承前启后，成为下一阶段我国经济发展的方向。

水资源作为人类生存不可或缺的自然资源，对经济发展有着重要的基础支撑作用和战略意义[1]。然而，我国长期处于供水端资源缺乏和用水端处理回用能力不足的困境。2021年1月国家发改委等十部委联合发文，要求在秉持节水优先理念的基础上，全面系统推进污水资源化利用，实现高质量发展。因此，系统研究我国水资源利用效率与现阶段经济发展形势的相互作用关系，是关乎我国未来和谐发展的重要议题。

目前已有很多学者就水资源和经济发展之间的关系开展了研究并取得显著成果。周露明等[2]分析了山东省“水资源-能源-经济”3个系统，发现其耦合协调关系仍存在较大发展空间。焦士兴等[3]以经济新常态为背景，分析了河南省水资源和产业结构的协调关系变化趋势。刘建华等[4]用Copulas函数和灰色关联度分析法分析得出黄河下游城市水资源利用和经济发展具有较强相关关系。Meng等[5]运用投影寻踪模型制定了水效率评价体系，以促进社会经济和环境系统之间的协调发展。还有学者从水资源环境[6-8]和水环境质量[9-10]等角度展开研究。大多数研究集中于用水效率及其对当地社会经济发展各方面的影响，却少有研究从前、中、后端对水资源利用效率进行具体评价，并且对经济“双循环”发展的研究主要就理论分析和实现路径展开[11-13]，以此视角研究既往的经济发展态势和影响则较少。

为此，本文从经济“双循环”的视角出发，以我国29个省(区、市)为研究对象，结合污水资源化利用，多维度选取了评价水资源利用效率和经济发展水平的指标，探讨水资源利用效率和经济发展的耦合协调关系，分析其时空变化趋势和主要存在的问题，为未来我国水资源利用效率提升与“双循环”新发展格局的形成及其相互促进提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 指标体系的构建

研究水资源利用效率与经济发展的协调关系，需要构建相应的评价指标体系，这是定量分析两者耦合协调度的基础。本文依照指标选取原则，构建了水资源利用效率和经济发展两个子系统的指标体系。

1.1.1水资源利用效率指标体系

近年来，学界对水资源利用效率的测度进行了大量研究。有学者以万元GDP用水量为单一指标衡量河南省用水效率[14]；有学者使用DEA方法进行测算[15-16]，并进一步改进加入了污水排放作为非期望产出[17-18]；有学者从综合、农业、工业、生活、生态5个维度分析了黄河流域用水效率[19]。这些研究大多只考虑了用水角度，却很少涉及污水的处理及再生利用指标，而污水资源化利用是缓解我国水资源供需矛盾的关键手段，且存在很大发展空间。

本文在测算水资源利用效率时，从前端用水减量化、中端处理无害化和后端利用资源化3个维度对其进行综合衡量(见表1)，将污水的处理回用纳入考量。对于前端减量化，结合我国水资源总量和强度双控目标，分别从总量、工业、农业和人均4个维选取指标。中端处理无害化，则选取了建成区排水管道密度反映污水收集能力，选取污水处理厂集中处理率和污水日处理能力考察污水处理能力。后端利用资源化则在现有再生水利用统计指标的基础上加入了再生水利用率，这一指标也是2025年我国污水资源化利用效率考核的重要标准。

表1 水资源利用效率指标体系

1.1.2经济发展指标体系

基于“双循环”视角，本文从国内和国际两个维度出发，以生产、分配、流通、消费4个环节考察国民经济循环的全过程，并从进出口和双向投资两方面考察融入国际循环的经济开放程度。

回顾我国经济内循环的发展，近年来随着劳动力人口的下降和人口红利的衰减，我国迫切需要打通经济运行的生产、分配、流通、消费四大环节，充分释放内需，发掘增长新动能。一方面，供给端要依靠生产激发循环动力。2019年统计数据显示，我国的R&D经费投入强度仅为2.23%，与欧美发达国家仍有差距，需要通过科技创新减少进口依赖，促进产业向技术密集型转移，构建以技术服务为主导的高质量供给体系。在生产环节除了常用的人均GDP指标外，本文用R&D投入强度和高新技术企业工业总产值占GDP的比重，来代表科技对生产的驱动力，并采用覃成林等[20]的方法以第三产业与第二产业增加值的比值衡量产业结构升级情况。另一方面，要持续疏通经济循环的关键环节。在分配领域，强调收入分配和再分配的公平性，缩小贫富差距，完善社会保障功能，提高整体受教育水平，激活消费潜力。本文从收入、社会保障、教育和医疗4个维度选取指标测算资源分配和共享的公平性。在流通流域，既要促进基本要素流通，也要利用大数据时代的“互联网+”模式发展新兴物流业，拓宽消费应用场景。选用金融业增加值占比衡量资本要素流通，用城镇登记失业率衡量劳动力要素流通，用货物周转量衡量商品流通，并从快递和移动电话普及率考察了现代物流和信息流通。在消费领域，数据显示我国2019年的私人消费仅占GDP的38.8%，而美国、欧盟等已处于50%以上，消费市场存在较大扩容空间且要向服务化、高级化演进。消费指标除了选取人均社会消费品零售额、居民消费价格指数和人均固定资产投资衡量居民消费水平外，还依据邵明波等[21]的研究，用地方财政一般预算支出占GDP的比重代表公共消费，充分调用公共消费对居民消费增长的引导和推动机制。

表2 经济发展水平指标体系

同时，发展内循环不是搞封闭经济，而是以开放促发展，深入推进高水平多领域的开放。因此，本文从进出口和双向投资两个角度分别衡量我国对国际市场的参与融入程度和我国市场对外资的吸引力。结合以往文献[22-24]，主要选取进出口、对外直接投资和外商投资相关指标衡量。

1.2 熵值法确定权重

采用客观赋权法中的熵值法来测算指标权重，以避免主观赋权的人为因素造成偏差[25]。对于有m个评价对象和n个指标的矩阵X=(xij)m×n，指标离散程度越高，对应的信息熵就越大，测算出的权重也越大。反之则权重越小。熵值法确定权重步骤如下：

步骤1为了消除量纲和单位不同可能造成的结果偏差，需要对所有指标进行标准化处理。对于正向指标和负向指标，标准化公式分别为

(1)

(2)

式中：X′ij为标准化后的指标值；xij为指标初始值；xmax和xmin分别对应第j个指标的最大值和最小值。

步骤2计算指标j的比重Fij：

(3)

步骤3计算指标j的信息熵ej：

(4)

步骤4计算指标j的信息熵冗余度dj：

dj=1-ej

(5)

步骤5计算指标j的权重wj：

(6)

(7)

综合评价值越高，说明水资源利用效率和经济发展水平越高。

1.3 耦合度和耦合协调度模型

水资源作为社会生产必不可少的物质资源，既是经济发展的基础，又对其有不可避免的牵制作用。而经济发展所带来的科技和认知进步又能提高水资源利用效率，使牵制作用弱化。这意味着水资源利用效率和经济发展可能会随着时间向协同共进演化。研究这两者间的协调关系，有利于优化水资源配置，使水资源消耗获得充分的经济产出，既缓解供需矛盾，又对可持续发展有重要意义。本文采用耦合协调度模型研究水资源利用效率与经济发展间的协调关系。

耦合度能够反应水资源利用效率系统与经济发展系统相互作用的强度。本文构建了如下耦合度模型：

(8)

式中:C为耦合度;SW、SE分别为水资源利用效率和经济发展系统的综合评价值。C∈[0,1]，C值越大，系统间耦合关系越强，相互作用越强。

耦合协调度进一步反映了水资源利用效率与经济发展系统间互相作用的协调水平，其计算公式为

(9)

式中：D为水资源利用效率和经济发展系统的耦合协调度，D∈[0,1]，D值越大意味着两子系统间协调发展度越高；T为综合协调指数；α、β为待定系数，代表各子系统的权重，本文都取0.5，认为两个子系统同等重要。

市政工程项目一般都是具有特殊的工程特点，项目的预算资金通常都是提前垫付，然后使得工程的运作非常顺利，那么就需要对工程造价全过程进行合理地管理，使得流动资金可以被科学合理地运用，那么这就需要对工程的款项及时结算，这有利于工程项目的资金回笼和流动，加速资金周转，降低企业的运营成本。

参考已有研究成果[26-27]将耦合度和耦合协调度划分为5个区间，划分标准如表3所示。若SW>SE,则表现为经济发展水平滞后于水资源利用效率；反之则水资源利用效率滞后。

表3 耦合度及耦合协调度的判定及分类标准

1.4 数据来源

选取了2010—2019年我国29个省(区、市)的相关数据，由于港、澳、台和西藏地区的数据可获取性较差，以及上海市在水再生指标上数据存在较多缺失，本文未将其纳入研究对象。数据主要来源于国家统计局数据库、《中国统计年鉴》《中国火炬统计年鉴》和《中国城乡建设统计年鉴》。

2 研究结果与分析

2.1 水资源利用效率与经济发展水平综合评价

运用熵值法对29个省(区、市)两大系统标准化后的数据进行综合评价分析，得出2010—2019年水资源利用效率和经济发展水平的综合评价值，其整体变化趋势如图1所示。

图1 2010—2019年我国水资源利用效率与经济发展水平综合评价

2010—2019年，我国的水资源利用效率综合评价值总体有所提升，由2010年的0.15升至2019年的0.24，可见近年对减少用水量、优化污水处理系统和加强水资源循环使用已经逐步重视。但这种提升是缓慢而有限的，在2011—2016年几乎停滞，说明我国在水资源的分配和利用上依然存在不合理的现象。除却近10年在前端用水减量上做出的持续努力，我国对污水的无害化处理和资源化利用，与发达国家都存在较大差距。污水资源化利用尚处于起步阶段，再生水利用效率低下，需要进一步提高污水无害化处理能力，使得更多的污水进入到再生利用的循环中去。同时继续降低万元GDP用水和万元工业增加值用水，从前中后端全面高效节水，才能带来水资源利用效率的进一步改善。

“双循环”视角下，我国2010—2019年的经济发展综合评价值则呈现平稳上升趋势，从2010年的0.15增至0.28,增幅相对明显，但起点偏低。自2001年我国加入WTO，国内市场迎来了外国资本的涌流，也将国内优势融入国际市场，迅速在国际经济贸易中取得重要地位。2010年后，我国经济开始转型升级，加上逆全球化的出现，都要求经济向内扩张。金融去杠杆、供给侧改革等一系列举措都旨在拉动内需，完善国内经济循环。目前这些改革还不够充分全面，接下来要进一步深化土地、劳动力、资本、技术、数据等要素市场化改革，实现依靠高新技术的现代生产，升级消费，公平分配，修补产业链短板，在生产、分配、流通、消费4个环节充分刺激内需增长，提升国内经济循环质量。

分省(区、市)的水资源利用效率与经济发展水平的综合评价情况如图2所示。2010—2019年，北京的水资源利用效率尤为突出，达到0.5以上。资源型缺水的环境特征和经济发展的冲力，使得北京在水资源的利用处理上更为重视，2010—2019年北京的再生水利用率都在55%以上。江苏和山东的水资源利用效率排名也较为靠前，与沿海地区的经济科技发展有关，也可以看出各省(区、市)对水资源有效利用的重视程度较为悬殊。10年中，正在向依靠内需转变的经济发展同样以北京居前，已达到0.47，北京的国内经济循环建设已经逐步打开局面。其余各省(区、市)的经济离形成良好的国内国际双循环发展格局仍有较大差距，广东、天津、浙江和江苏略显优势，要深入发掘内需潜力，加快推进市场改革，让内循环成为带动我国经济增长的强大动力。就两者的滞后情况来看，山东、河北、北京和山西的经济发展水平明显滞后于水资源利用效率，浙江、海南、天津等其余绝大部分省(区、市)则相反。反映现阶段我国在水资源的前中后端的治理上还存在诸多不足，缺水地区要尽快提升污水资源化利用水平，国内经济循环体系有待完善，并且要兼顾各地区的发展平衡。

图2 2010—2019年各省(区、市)水资源利用效率与经济发展水平综合评价

2.2 系统耦合度及耦合协调度分析

依据我国2010—2019年水资源利用效率与经济发展的综合评价值，运用耦合协调度模型，2010—2019年这两者的整体耦合度和耦合协调度如图3所示。

图3 2010—2019年我国整体耦合协调情况

由图3知，2010—2019年我国水资源利用效率与基于“双循环”视角的经济发展的耦合度均值有小的波动性，但一直保持在0.9以上，说明两者存在很强的关联性，基本处于稳定的高水平耦合阶段。耦合协调度均值也由2010年的0.33向2019年的0.56平稳上升，总体已从低级耦合协调过渡到初级阶段，从全局来看上升趋势良好。这说明我国水资源处理能力有所提升、经济逐步转型，但整体仍处在水资源与经济同向促进与协调发展的初级阶段，其协同关系仍存在很大改善空间。

2.3 系统耦合协调度时空差异分析

2.3.1耦合协调度的时间演化

为研究我国水资源利用效率和经济发展在时间尺度上的变化情况，选取2010年、2014年和2019年，利用Excel绘制了29个省(区、市)代表年份耦合协调度的时间趋势图(图4)。图4显示，2010—2014年，除山西省耦合协调度有明显下降外，其余省(区、市)的耦合协调度均有所提升。北京已率先进入优质耦合协调，江苏也已从初级转为中级。云南、贵州和黑龙江的耦合协调度在2010年的基础上有100%以上的增幅，青海、甘肃、广西、湖南和河南五省的增幅也超过50%，跃升明显。说明2010—2014年，水资源利用在我国各省(区、市)已经逐步引起重视，同时经济已开始向以国内大循环为主体转变，使水资源利用效率与经济发展的协同性有所增加。

图4 2010—2019年我国29个省(区、市)耦合协调度的时间演化

2019年的耦合协调度在2014年的基础上更进一步，与2010年相比有了大幅的提升。广东的耦合协调度相较2014年有了超过50%的增长，黑龙江、福建、湖南等增长也超过了40%。广东在北京之后首次达到优质耦合协调，江苏、浙江、山东和天津达到高级耦合协调，但尚有贵州、江西等13个省(区、市)的耦合协调度在0.5以下。2014—2019年，水资源利用效率与在进一步优化循环结构的经济发展产生的良性协同已经在部分省(区、市)得到体现，但在全域范围内仍需大力优化。

可见，2010—2019年，我国各省(区、市)认识到优化经济循环结构，要依靠高效优质的水资源利用，经济发展进步也能促进水资源利用效率提高。在2010年面临水资源利用效率与经济发展基本失调的情况下，各省(区、市)转变发展思路，积极进行污水治理和资源化利用，挖掘内需增长点，深化开放格局，经过10年的努力，终于在部分地区形成了二者相互依存、协同持续发展的良好局面。

2.3.2耦合协调度的空间演变

依然选取2010、2014和2019年为代表年份，按照我国的经济区域划分，从地理空间上给出29个省(区、市)水资源利用效率和经济发展的耦合协调度如表4所示。

表4 2010—2019年我国29个省(区、市)耦合协调度的空间演变

整体来看，我国水资源利用效率与经济发展在“双循环”视角下的耦合协调情况，呈现地理空间分布不平衡，表现为位于东部地区的大部分省(区、市)率先进入协调状态，而其他省(区、市)协调发展等级普遍偏低。这种不平衡的空间分布在观察年份，呈现以北京为起点向东部沿海地区辐射的主要特点。2010年，北京(0.739)已经处于高级耦合协调，天津(0.510)和江苏(0.519)刚好达到初级耦合协调，其他省(区、市)尚在低级耦合协调阶段。2014年，北京(0.833)率先进入优质耦合协调，江苏(0.650)紧随其后迈入中级阶段，山东(0.565)、广东(0.560)、天津(0.548)等五省(区、市)也处于初级阶段。2019年，16个省(区、市)的水资源与经济的关系达到初级耦合协调以上,其中有8个省(市)位于东部地区。北京(0.995)在保持优质耦合协调的基础上水资源与经济的协同性有了更好地提升，广东(0.849)成了第二个达到优质耦合协调的省份，江苏(0.752)、山东(0.713)等也升至高级耦合协调，东部地区协调发展程度的优势逐渐显露。

由上述研究数据进一步分析，在我国资源型缺水严重的京津冀地区，水资源的处理利用受到广泛重视。江苏、山东、浙江和广东也存在不同程度的缺水，这种现状倒逼水资源利用效率的提升。而且东部地区人口密集、产业集聚，经济转型有着更广阔的消费群体和技术支持。我国发展战略制定要重视这种空间地理差异，合理调节东部地区的用水结构，安排调配区域间水资源来缓解短缺，并且借助东部地区率先的经济循环结构调整带动东北及中西部地区的经济转型，使得水资源利用效率与经济发展相互依存，相互促进。

3 结论及建议

3.1 结论

a.两系统综合评价值呈上升趋势但有很大提升空间。2010—2019年，我国水资源利用效率和经济发展整体综合评价值逐步上升，但均低于0.3，且考虑污水资源化的水资源利用效率提升幅度较小。经济循环尚在由外向内转型中，水资源的消耗并没有获得充分有效的经济产出。

b.两系统整体高度关联但协调关系处于较低水平。2010—2019年，各省(区、市)耦合度保持在0.9以上的高水平，耦合协调度随时间呈上升趋势，部分省(区、市)10年间协调等级跨升至高级耦合协调。但我国整体平均水平仍在0.5左右的初级耦合协调阶段，距离达到优质耦合协调仍有较大差距。

c.两系统耦合协调度存在明显的空间分异。2010年，北京的耦合协调等级明显优于其他，绝大多数省(区、市)尚处于水资源利用效率与经济发展失调的状况。这种情形在10年间由北京向东部沿海地区辐射，在2019年形成了东部地区协同发展状况明显优于其他地区的空间分布格局。

3.2 建议

a.依托科技支撑改善污水资源化利用水平。提升污水收集效能，加快实施城镇污水管网全覆盖，对污水处理设施进行升级扩能，加大污水收集处理力度，使得更多污水经过二、三级处理能具备再生利用的基本条件。建设工业废水循环利用和农村污水以用促治工程，使得污水再生利用形成强有力的科技支撑。

b.加快构建完整内需体系的同时深化对外开放。要充分利用现代科技手段改良生产，积极发展智能制造，完善资源分配，在“十四五”期间实现全社会研发投入7%以上的增长。要以扩大内需为战略基点，引导消费方向，提升消费质量，使得国内大循环递进展开，各环节互相促进。同时要深入开发国际市场，发挥“一带一路”的积极作用，形成有层次的对外开放格局。

c.依托水资源管理协同推进经济联动发展。因地制宜，缓解地区发展不平衡，强化水资源、服务等资源共享，使丰水区优质水资源缓解缺水区资源短缺，东部地区资金、技术、人才、产业向其他地区有序转移。结合水资源管理推进新型城镇化建设，力争“十四五”时期城镇化率达到65%，加快产业基础高级化、产业链现代化，促进地区发展平衡，达成省际的有效衔接。

d.增强水权交易市场的价值驱动作用。推动构建由政府引导、企业市场各界参与的水生态相关产品价值实现机制，让市场完成再生水资源的选择和配置，使水资源流向效率更高、效益更大的方向。同时完善水权市场规范性，增强再生水价格制定的灵活性，形成水资源利用和经济“双循环”发展互为支撑的模式。