我国水资源利用效率与经济协调发展水平的脱钩分析

雷社平，樊艳翔

（西北工业大学公共政策与管理学院，陕西 西安 710072）

水资源是一种基础性的自然资源和战略性的经济资源。水资源具有稀缺性、不可替代性、再生性、波动性等经济特征，这样的经济特征凸显了水资源在维持国家经济社会持续健康发展的基础性与重要性，因此水资源利用效率在资源一定的前提下显得格外重要。而就目前现状来看，近年来我国水资源利用效率有所提升，但其提升进程对经济发展的贡献度是否有明显的改变，是值得进一步深入研究的。我国水资源利用效率与经济发展水平到底以怎样的形式存在，也是需要学者们进一步探讨的问题。在党的十九届五中全会上，党中央也明确指出要全面提高水资源利用效率，形成与新时代高质量发展相匹配的新的资源战略保障体系，而经济的协调发展便是新时代高质量发展的一个重要体现。那么如何形成与新时代高质量发展相匹配的新的水资源资源战略保障体系，这与国家的战略发展密不可分，这就决定了我们第一步研究重点必然是我国水资源利用效率与经济协调发展的关系，这种动态关系最好的体现就是进行脱钩分析。因此本文研究重点将水资源利用效率与新时代高质量发展集中体现之一的经济协调发展相结合，分析两者目前所呈现的脱钩关系状态，为今后我国水资源利用等方面研究的开展奠定一定的基础。

水资源利用效率与经济发展关系，吸引了众多学者展开了广泛研究。对于时间段较早的有关研究来看，多数学者重点深入研究了水资源利用效率与经济增长的关系，而衡量经济增长多采用的是GDP 等指标，未加入经济高质量发展等理念[1-6]。从近年研究成果来看，随着“创新、协调、绿色、开放、共享”的经济高质量发展理念的提出，以及党中央对新时代经济社会的高质量发展的战略部署与号召，众多学者纷纷将研究角度转移到为经济社会高质量发展服务，当然，在有关水资源利用效率方面的研究也同样存在此种趋势。因此，有的学者直接对水资源利用效率与经济高质量发展的关系进行研究[7-8]。而大多学者在经济发展指标选取方面或多或少会加入“高质量”的理念，或者缩小研究视角，选取能够体现经济社会高质量发展的某一指标来探讨其水资源利用效率的关系[9-13]。后者是未来学者研究开展的必然趋势，随着社会经济的不断发展进步，发展应当着眼于经济社会高质量的发展，这也是符合我国国情与经济社会发展的现状。故本文将继续对此类问题进一步进行深入研究，根据以往的研究，努力争取在此领域的研究取得新的突破与进展。

而对于水资源利用与经济发展相关指标的脱钩分析方面的研究，许多学者进行了深入研究取得了显著的成果。李宁（2017）等[13]结合协调发展脱钩评价模型对水资源利用与经济增长协调关系进行了分析与评价。侯爰冰（2022）[14]指出甘肃省GDP 增长与水资源利用处于强脱钩状态。高明国（2021）[15]等对黄河流域水资源利用与经济发展脱钩关系研究。尚美玲（2021）[16]分析了宁夏农业水资源消耗利用对经济增长的脱钩状态。吴丹（2021）等[17]基于双控行动背景下对京津冀经济发展与水资源利用脱钩关系进行了分析。王喜峰（2019）等[18]认为经济增长与水资源利用的脱钩机制可以分为两条线，一条是产业内部生产过程的纵向线；另一条是宏观经济层面的产业间和区域间的横向线。在指标选取方面，众多学者[13-18]多是研究水资源利用量与经济发展的脱钩分析，并由此分析水资源利用效率和经济发展相关指标的关系。

本文不再用水资源利用量计算其与经济发展指标的脱钩关系，而是在此基础上将水资源利用量换成水资源利用效率，这不仅能直接地体现水资源利用效率与经济发展指标的脱钩关系，还能体现两者的动态变化，其中经济发展指标选取能够体现经济高质量发展下的经济协调发展指标进行分析。从而将以往学者在水资源利用与经济发展关系上的研究转化为更加直接具体的水资源利用率与经济发展关系上的研究，因为水资源利用的根本问题仍然在于水资源利用效率的提升，但是水资源利用效率的变化与经济发展的直接具体关系是怎样的，这在以往的研究中很少出现，但这并不意味此研究不具备必要性。依人们常识来看，一般认为资源利用效率的提升必然会促进经济发展，但是事实却不一定如此。此外水资源资源利用效率与经济发展水平到底是怎样的关系，即水资源利用效率的变化对经济发展变化的影响如何。由此本文基于自身研究思考与研究目标，提出以下几个问题：（1）水资源利用效率与经济协调发展水平是否一定同向而行；（2）如果不是，原因是什么；（3）目前我国水资源利用效率与经济协调发展水平的脱钩关系状态如何，即水资源利用效率的变化对经济发展变化的影响如何；（4）存在什么问题；（5）针对存在的问题，未来我国水资源未来利用方向是什么。

从研究的必要性来看，多数学者都对经济发展与水资源利用效率研究的必要性给予高度肯定。从理论上看，随着经济发展水平的不断提升，这将会驱动水资源利用的增长，但是水资源利用量增加一定能够带来经济效益吗。而这些问题产生的原因归根结底在于水资源利用效率提升和用水方向的问题。因此这一问题更深层次的发展即可转化为水资源利用效率如何影响经济的发展，两者的关系呈现怎样的脱钩态势，进而可以对我国未来用水方向即如何用水更高效提供一定的启示。

一、研究方法

本文借鉴已有成果指标选取，同时遵循指标选取原则，构建水资源利用效率和经济协调发展水平指标体系。对水资源利用效率评价指标体系的构建在参考已有成果的基础上，从投入和产出两个维度进行构建。从以往研究来看，在投入层指标选取方面，多数学者[19-21]都是从综合水资源利用效率、工业用水效率、农业用水效率、生活用水效率、生态用水效率等方面构建系统层指标体系，具体指标方面选取上大同小异，本文将借鉴这些学者在此类指标选取方面的研究成果，加入了水资源管理效率、污水处理效率这两个系统层指标，这两个指标在以往学者的研究中是很少出现的，加入这一指标在于考虑人为因素对水资源的管理也会影响水资源利用水平，也就是水源管理和污水处理水平是会很大程度上影响水资源的利用水平，这是由现实情况所决定的，也往往容易被忽略。其中水资源管理效率以水文站数、水闸数量、水利建设投资额、已建成水库、水利建设施工和投产项目个数、水文站职工人数来衡量，污水处理效率以城市污染率来衡量。在产出层多数学者选取能够反映水资源利用所产生的经济效益指标如行业生产总值等进行衡量。本文在产出指标选取方面结合这些学者的研究，并根据自己所选取的投入指标，结合投入指标的特性选取人均国内生产总值、改善灌溉面积、水土保治面积、改善除涝面积来衡量，其中后三者是水资源管理效率提升所产生最直接的效益体现。之所以结合投入与产出两个维度来构建水资源利用效率构建指标体系，是为后文水资源利用效率的测算奠定基础，采用投入和产出两个维度，主要取决于水资源利用效率的测算方法DEA-BBC 模型，这在后文研究方法DEA-BBC 模型模块处会详细介绍。本文的相关数据主要来源于《中国统计年鉴》《中国水利统计年鉴》《中国环境统计年鉴》等，部分数据根据年鉴计算所得。

（一）构建评价指标体系

1.数据归一化。为了消除不同属性的不齐性，使同一样方内的不同属性间或同一属性在不同样方内的方差减小，且由于不同指标之间单位和量纲上的差异可能会对评价结果产生影响，因此要对各指标进行归一化处理，本文借鉴邢霞（2020）等[19]学者在研究黄河流域水资源利用效率与经济发展关系所使用的数据归一化方法，即采取极差化方法对数据进行归一化处理。现在假设有一个数据集Z，有n 个评价指标，每个指标的有m个观察值，如（1）所示：

因为各初始指标之间计量单位的不同以及数量级也不同，会造成各个指标间的可比性大大降低，甚至不具备可比性。此外，不同指标间也存在着不同的性质，对不同性质的数据直接累加不能正确反应不同作用力的综合结果。因此，在根据等权重构建综合指标之前，需要对初始指标进行规范化处理和归一化处理，规范化处理用于消除各指标间的单位及统一指标间的数量级大小，而归一化处理则用于改变逆指标的性质，使所有指标对评价体系的作用力方向相同。根据极差化方法分别对正向指标公式（2）和负向指标公式（3）进行归一化处理，可以得到标准化矩阵（4）。

其中，（1） 为正向指标标准化计算公式，（2）为负向指标标准化计算公式。 zij为第i 年第j个指标的原始数据值，其中， zmax和 zmin分别为第j 个指标的最大值和最小值，Z为初始化评价矩阵，为标准化后的评价矩阵。

2.熵权法。本研究借鉴以往研究方法[19]，运用熵权法确定指标权重。设m代表各年份，n 为评价指标个数，其计算步骤如下:

首先对指标信息熵进行计算：

最终得到了水资源利用效率指标体系，如表1所示。

表1 水资源利用效率指标体系

对于经济协调发展水平评价指标体系，本文从产业协调、出口协调、消费协调三个角度构建指标体系，来反映经济的协调发展情况，如表2。

表2 经济协调发展水平指标体系

3.加权算术平均法。加权算术平均法是指标综合评价的常用方法，该方法是利用过去若干个按照发生时间顺序排列起来的同一变量的观测值并以时间顺序数为权数，计算出观测值的加权算术平均数，可以综合评价历年各项指标的一个综合得分。结合各指标权重，利用加权算术平均的方法计算出水资源利用效率评价指标体系中投入层、产出层以及经济协调发展水平的综合得分如表3。假设Xi观测值，Wi为各观测值的权重，Y为加权平均值。则加权算术平均公式如（9）：

表3 各指标加权算术平均值

（二） 数据包络分析法

数据包络分析法是一种多学科综合运用的评价方法。其针对多投入和多产出的问题，利用线性规划的方法，对具有可比性的同类型单位进行相对有效性评价的一种数量分析方法。众多学者多采用数据包络分析对水资源利用效率进行测度与评价。本文借鉴采用何楠等学者在对水资源利用效率进行测度所采用的方法,运用在DEA 方法扩展下的BCC 模型，该模型在CRR 模型的基础上增加BCC 模型将综合效率进一步分解为技术效率和规模效率。假设决策单元（DMU） 处于规模报酬可变的情形下，用来衡量技术效率和规模效率，该模型如下:

在上述公式中，n 表示决策单元个数，而每个决策单元有m个输入变量和s个输出变量；xij为第j 个决策单元第i 个输入指标值；yij为第j 个决策单元第i个输出指标值；xij0为第j0个决策单元第i个输入值;；yij0为第j0个决策单元第i输出值； jδ为输入和输出的权重；α为效率评价指数；为输入和输出的松弛变量；为非阿基米德无穷小量。

（三）Tapio 脱钩模型

20 世纪50 年代以来，西方的学者们在研究经济增长与能源消耗的关系上，提出了脱钩理论，脱钩表示的是经济增长与能源消耗下降的不同步过程[25]。脱钩理论主要用于研究经济发展与资源消耗的关系，脱钩本质是指随着经济的增长，水资源用效率提高而水资源利用总量增速放缓，直至最终实现零增长甚至负增长。本文参照部分学者的脱钩研究方法[14-16]，运用Tapio 脱钩模型对我国水资源利用效率与经济协调发展水平的关系进行探讨。Tapio 脱钩模型计算公式如（11）：

其 中 ，et-1→t为 第 t-1 到 第 t 期 的 脱 钩 指 数 ；ΔW为水资源利用效率变化值，本文根据DEABBC模型中综合效率表示水资源利用效率；ΔE表示经济协调发展水平测度变化值，本文根据最终经济协调发展水平加权算术平均值衡量经济协调发展水平；Wt和Wt-1分别表示第t期与第t-1期水资源利用效率值；Et和Et-1分别表示第t 期与第t-1 期经济协调发展水平值。为了计算的规范化，增强计算结果的正确性，本文一开始就对相关数据进行了处理。因此本文中Wt和Wt-1，Et和Et-1取值区间为[0,1]。依据学者李宁、王杰等[14]的研究并根据ΔW和ΔE的正负以及脱钩指数et-1→t，将水资源利用效率与经济协调发展的脱钩状态划分为表4中的8种类型。

表4 水资源利用效率与经济协调发展的脱钩状态划分标准

二、数据分析与结果

（一）水资源利用效率整体评价

本文根据表3的计算结果，依据投入层指标和产出层指标，运用数据包络分析的方法，采用DEA-BBC 模型计算出能够衡量我国水资源利用效率的相关数值，包括综合效率、纯技术效率和规模效率。其中，综合效率指不考虑规模效益时的技术效率，是纯技术效率和规模效率的综合值，所以本文也用此数值来衡量我国水资源利用效率。从表5 中可知，我国2001 年至2019 年19 年中综合效率大于0.9 的年份出现了7 次，平均值为0.757，由此可见综合效率并不是很理想，具备一定的上升空间。纯技术效率是考虑规模收益时的技术效率，总体而言，纯技术效率所有年份值均大于0.9，且平均值达0.994，展现了我国水资源利用的纯技术效率较高，高于规模效率。规模效率是考虑规模收益时的规模效率，其与综合效率的变化趋势基本一致，均值为0.76。

表5 DEA-BBC模型下水资源利用效率测度值

（二）经济协调发展水平整体评价

根据表3 中我国2001-2019 年经济协调发展水平的加权算术平均值可看出当时经济协调发展水平总体变化趋势，此变化趋势意味着产业协调、出口协调、消费协调的良好发展水平，经济协调发展水平呈现历年增长的态势，意味着产业结构、出口结构、城乡消费结构的不断优化，体现经济社会的持续健康发展的趋势，也是经济社会高质量发展的表现。如何让这种协调发展水平持续保持与增强，是需要进一步探究的问题。本研究从水资源利用层面入手，探究水资源利用与经济协调发展水平的关系。

（三）水资源利用效率于经济协调发展水平的脱钩分析

依据DEA-BBC 模型下所计算的综合效率值衡量水资源利用效率值，经济协调发展的加权算术平均值衡量经济协调发展水平，并将两个系统层指标确定到[0,1]区间范围内，大大增加了计算结果的规范性。由此采用Tapio 协调发展脱钩评价模型科学性地对我国水资源利用效率与经济协调发展水平的关系进行了分析研究，得到表6。

表6 2001-2019年我国水资源利用效率与经济协调发展的脱钩平价结果

总体来看，2001-2009年我国水资源利用效率与经济协调发展均出现在脱钩和负脱钩两个层面，未出现连结的情况。2001-2009年一共出现了7次强脱钩、7次扩张负脱钩、2次弱脱钩、1次衰退脱钩、1次强负脱钩。

其中，强脱钩状态表示水资源利用效率有所下降时经济协调发展水平却提升了，这是二者最好的一种状态，也是一种理想状态。其中我国在2001-2019 年间7 次出现了强脱钩，反映这期间我国水资源利用效率有下降的情况出现，但是经济协调发展水平却提升了，这反映了我国经济协调发展水平的提升对水资源利用的依赖程度有所下降，也是我们所期待的一种局面，经济的发展如果能一定程度减轻对资源的依赖，从侧面反映了我国产业结构的不断优化与调整。但是此种情况下意味水资源利用效率有所下降，也警示我们必须思考如何提升水资源利用效率了。

弱脱钩指水资源利用效率提升时经济协调发展水平提升了，且经济协调发展水平的提升速率要高于水资源利用效率的提升速率，表明经济协调发展和水资源利用效率处于协调发展状态。我国2001-2019年间我国水资源利用效率与经济协调发展水平只出现过1次弱脱钩状态。

扩张负脱钩状态与弱脱钩状态同样的是表示水资源利用效率提升时经济协调发展水平提升，但不同在于经济协调发展水平的提升速率要低于水资源利用效率的提升速率，虽然这也指出水资源利用效率提升与经济协调发展水平提升的一致性增长，但并不是我们所期待的理想局面，这从侧面也体现了水资源资源转化率不足，水资源的高效利用没有及时的转化为经济成果，以及水资源利用转化为经济效益的滞后效应明显。我们所期待的仍然是我国水资源利用效率与经济协调发展水平的强脱钩状态和弱脱钩状态。

衰退脱钩状态是指水资源利用效率下时经济协调发展水平也下降，这是与现实生活相符合的一种状态，此种情况如果出现次数较多，也使我们不得不思考水资源利用效率提升的紧迫性。但是2001-2019年间我国水资源利用效率与经济协调发展水平只出现过1次衰退脱钩状态，这也在情理之内。

强负脱钩状态是指水资源利用效率虽然提升了，但是经济协调发展水平却下降了，这是我们非常不愿意看到的情况。其中，2001-2019年间我国水资源利用效率与经济协调发展水平只出现过1次强负脱钩状态，虽然频次较低，但是也警示我们这是水资源利用效率与经济协调发展不平衡与不协调的结果。

综上，由扩张负脱钩状态和强负脱钩状态可知水资源利用效率与经济协调发展水平不一定是同向而行，扩张负脱钩状态原因在于水资源的高效利用没有及时转化为经济效益存在，存在一定的滞后效应。强负脱钩状态原因在于资源利用率得提升没有得到很好的使用，未能发挥资源高效率使用所带来的潜在优势。当然该情况存在一定的偶然性。而2001-2019年我国水资源利用效率与经济协调发展总体处于强脱钩、扩张负脱钩、弱脱钩状态，由此问题1忽略了两者存在扩张负脱钩状态出现的大概率可能性。从中发现我国水资源利用效率与经济协调发展仍然存在不平衡不协调问题，所以也明确了未来我国水资源利用方向必须向关键性领域转变，避免水资源利用浪费在低经济效益领域，应尽可能让水资源利用效率的提升发挥其最大的经济效果，避免出现反向输出局面。由此以上5个问题得到了回答，且问题1得到验证。

三、研究结论与建议

总体来看，2001 年至2019 年，我国水资源利用效率与经济协调发展水平的协调关系良好，处于相对脱钩的关系状态，虽两者总体脱钩关系中出现了7次扩张负脱钩状态以及1次衰退脱钩，但是总体而言均反映随着水资源利用效率的提升或下降时经济协调发展水平上升或下降。出现强负脱钩一次，虽说这是一种不希望存在的状态，但出现频率极低，可推断其出现的偶然性。因此，接下来我们应该致力于消除这三种状态的出现，使其转化为强脱钩和弱脱钩关系状态。为此提出以下几点建议：

1.促进产业结构升级，减小低效益产业发展对水资源的过度消耗。由于水资源量有限，首先可以推动产业结构向高端化、技术化、精尖化转变，从而减少整个行业体系对水资源利用的依赖度，这将会一定程度缓解水资源短缺的局面。进而减小低效益产业发展对水资源的过度消耗，使得在产业结构不断优化调整的同时用水结构不断得到优化，水资源能够高效地运用到经济效益更高的产业中去，发挥最大的效果。

2.优化出口结构，减少出口水资源密集型产品。出口结构与产业结构的优化是一致的，产业结构的优化会影响出口结构的优化，出口怎样的产品取决于生产怎样的产品。应控制水资源密集型产品的生产与出口，使其调整到一定范围内，避免消耗过多水资源却经济效益不理想。

3.提升节水技术水平与用水效率。对于一些无法摆脱水资源利用的情况，唯一的方法就是发展节水技术和提升用水效率，尽量减少无效水的使用，不浪费水资源，将水源用到关键性地方，发挥水资源利用的最大优势，提升水资源经济效益的转化度。

4.调整水资源利用方向。来我国水资源未来利用方向必须向关键性领域使用转变，避免水资源利用浪费在低经济效益领域，应尽可能让水资源利用效率的提升发挥其最大的经济效果，避免出现反向输出局面。