竞争情境下的黄河流域水资源绿色效率及影响因素分析

摘 要：为推动黄河流域水资源节约集约利用，促进黄河流域走绿色可持续的高质量发展之路，亟须进一步统筹研判、有效提升黄河流域水资源绿色效率。基于黄河流域５８ 个地级市２０１１—２０１９ 年的面板数据，从内部竞争视角，研究黄河流域水资源绿色效率及影响因素。引入二阶段ＤＥＡ 博弈交叉模型分析得出：黄河流域水资源绿色效率较高，呈现下降上升再下降趋势，区域间、地级市间效率水平、变化幅度差异较大。构建Ｔｏｂｉｔ 模型分析得出：对外开放程度对水资源绿色效率影响较小，产业结构对其有负面影响，经济发展水平和环境规制对其均有正面影响，上述因素对各区域的影响存在差异。提出了黄河流域统筹治理，对资源类、工业升级型城市分类推进经济发展和水资源治理，细化实化责任、强化重工业等各领域环境污染系统治理，加大科技投入、发挥技术进步对水资源绿色效率的提升作用等政策建议。

关键词：水资源绿色效率；ＤＥＡ 博弈交叉效率；Ｔｏｂｉｔ 模型；影响因素；黄河流域

中图分类号：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．１２．０１１

引用格式：鲍淑君，张迪．竞争情境下的黄河流域水资源绿色效率及影响因素分析［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（１２）：６７－７２．

０ 引言

２０１９ 年９ 月１８ 日，习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会，指出“保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计”，并强调加强黄河生态保护治理、保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展。当前，黄河流域城市化和工业化水平快速提升，生态环境仍很脆弱、水资源供需矛盾日益突出［１－２］ 。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》指出，要把水资源作为黄河流域最大的刚性约束，优化水资源配置格局，提升水资源配置效率，坚定走绿色、可持续的高质量发展之路。在此背景下，统筹考虑黄河流域经济发展、资源禀赋等实际情况，分析研究黄河流域水资源绿色效率，对于落实绿色发展理念、深入推动黄河流域水资源节约集约利用具有实际意义。

国内外学者利用数据包络方法（ＤＥＡ）对能源、创新、绩效等进行广泛研究［３－５］ ，并相继提出了ＢＣＣ 模型、交叉效率模型和超效率模型等［６－９］ ，这些模型解决了传统ＤＥＡ 存在的部分问题，但未解决最优解不唯一、排序不充分等问题，为此有关学者提出了交叉效率模型［１０－１３］ 。在用水效率及水资源绿色效率方面，学者们从省际、流域、产业等层面开展了广泛研究，例如：陈述等［１４］ 运用ＬＭＤＩ 方法分析了劳动力规模效应、经济发展水平效应、技术进步效应和用水规模效应对水资源利用效率的影响；田贵良等［１５］ 采用三阶段ＤＥＡ 模型和Ｍａｌｍｑｕｉｓｔ 指数法，分析了长江经济带１１ 个省（市）最严格水资源管理制度实施后水资源利用效率的变化趋势；李可柏等［１６］ 运用ＤＥＡ 和莫兰指数测算了２０１５—２０２０ 年我国３１ 个省份用水效率变化及分布格局；赵良仕等［１７］ 采用非径向、非角度的ＤＥＡ 模型分析了我国３１ 个省份全要素水资源绿色效率，并利用自然断点法与变异系数研究了全要素水资源绿色效率的时空演变规律。对于黄河流域水资源绿色效率，部分学者从不同产业、流域比较、河流生态水文分区等视角开展研究，例如：薛选登等［１８］ 、邓椿等［１９］ 分别利用超效率ＳＢＭ 模型、ＥＢＭ 模型，测算了黄河流域各省（区）农业用水绿色效率；王纪凯等［２０］ 、苗峻瑜［２１］ 和黄永斌等［２２］ 分别构建ＳＥ－ＳＢＭ 模型、ＥＢＭ 模型，测算了黄河流域部分地级市工业绿色水资源效率；鲍淑君［２３］ 采用共同前沿ＤＥＡ 模型和Ｍａｌｍｑｕｉｓｔ 指数，对黄河流域水资源绿色效率及影响因素进行了研究；杨骞等［２４］ 构建全局参比的非径向ＳＢＭ 模型，对长江流域和黄河流域的水资源绿色效率进行测度和多层次比较；岳立等［２５］从河流生态水文分区视角进行划区，研究了黄河流域城市绿色水资源效率。总的来看，当前对水资源绿色效率的研究已取得丰富的成果，但存在以下不足：一是采用传统ＤＥＡ 模型进行研究时未考虑决策单元间的竞争关系，难以反映黄河流域上下游竞争关系对水资源绿色效率的影响，导致评价结果通常偏大；二是未在市域层面进一步细化分析，对黄河流域水资源综合管理支撑不足。

参考已有研究，本文按照绿色发展理念，兼顾经济增长与污染物对生态环境的影响，定义水资源绿色效率为资本、人力、水资源等投入与经济增长期望产出和废水排放量、工业二氧化硫排放量、工业烟（粉）尘排放量等生态环境非期望产出，通过两阶段ＤＥＡ 博弈交叉模型测算的比值。同时，在地级市竞争视角下，以２０１１—２０１９ 年黄河流域５８ 个地级市为研究对象（决策单元），运用ＤＥＡ 两阶段博弈交叉效率模型测算黄河流域水资源绿色效率，并采用Ｔｏｂｉｔ 模型分析各变量对水资源绿色效率的影响。

１ 研究方法

假设第ｊ 个决策单元的第ｉ 种投入量为ｘｉｊ（ｊ ＝ １，２，…，ｎ；ｉ ＝ １，２，…，ｍ）、第ｒ 种产出量为ｙｒｊ （ｒ ＝ １，２，…，ｓ），则第ｊ 个决策单元对于第ｄ 个决策单元的博弈交叉效率αｄｊ计算公式为

式中：μｄｒｊ和ｗｄｉｊ分别为第ｄ 个决策单元的产出权重和投入权重。

博弈效率计算公式为

２ 指标选取与数据来源

根据黄河流域行政区划，考虑到其中１１ 个地级市有关数据不全，最终确定对５８ 个地级市展开分析。参考刘华军等［２６］ 的研究，选用资本投入、劳动力投入和用水总量指标作为投入指标，其中：资本投入为各地级市年末资本存量，劳动力投入为各地级市年末从业人数，用水总量为各地级市实际用水总量。参考刘华军等［２６］ 和王敏等［２７］ 的研究，选取国内生产总值（ＧＤＰ）作为期望产出指标；参考赵明亮等［２８］ 的研究，选取工业废水排放量、工业二氧化硫排放量、工业烟（粉）尘排放量作为非期望产出指标。

本研究所用数据来源于《中国城市统计年鉴》、黄河流域相关省（区）统计年鉴和水资源公报等，部分缺失数据通过线性插值法弥补。

３ 黄河流域水资源绿色效率分析

２０１１—２０１９ 年水资源绿色效率变化情况见图１。研究期黄河流域水资源绿色效率均值为０．６７，上游、中游和下游水资源绿色效率均值分别为０．７１、０．５９ 和０．７２。总体来看，黄河流域、上中下游效率均呈现先降低后上升再降低的趋势，这与岳立等［２５］ 和王敏等［２７］的研究结果一致。２０１８ 年全域效率有所上升，之后大幅下降。２０１１—２０１７ 年黄河流域水资源绿色效率上游＞下游＞中游，２０１８ 年上游＝下游＞中游，２０１９ 年下游＞上游＞中游。

黄河流域各地级市水资源绿色效率（限于篇幅，图表略）差异较大，如效率最高的西宁（值为１）是效率最低的乌海（值为０．３７５）的２．６７ 倍。２０１１—２０１９ 年黄河流域水资源绿色效率均值由高到低排名前十的地级市为西宁、太原、南充、咸阳、呼和浩特、泸州、青岛、内江、烟台、南阳，其中上游、中游和下游分别占５ 个、２ 个和３个；效率均值由高到低排名后十位的地级市为乌海、包头、兰州、汉中、阳泉、聊城、银川、长治、渭南、乐山，其中上游、中游和下游分别占５ 个、４ 个和１ 个。水资源绿色效率上升幅度较大的地级市有西安、开封、绵阳，上升幅度分别为５２％、５１％和４７％；效率下降幅度较大的有晋城、乌海、朔州，下降幅度分别为８４％、７７％和７３％。效率上升幅度较大的一般为持续推动高新技术产业发展的地级市，效率下降幅度较大的一般为资源型地级市（如以煤炭产业为主导），这说明流域内部分地级市基于自身资源禀赋比拼经济，如在能源资源富集的基础上发展高耗能、高排放产业，水资源绿色效率持续走低。

为探究黄河流域经济强市在水资源绿色效率方面的示范作用，分别选取上游、中游和下游ＧＤＰ 排名前十的地级市进行分析，结果见图２ 和表１。通过比较图１ 和图２ 可以看出，各区域排名前十的地级市水资源绿色效率均值变化范围均小于各区域效率均值变化，表明具备经济规模优势的地级市在推动高质量发展和绿色用水方面更稳健，在高强度竞争下能较好优化内部产业结构，持续打造“低污染、低能耗、高产出”的发展模式。从发展趋势上看，２０１１—２０１９ 年，上游水资源绿色效率呈现小幅度波动下降趋势，下游小幅度波动上升；中游效率先降后升，总体呈大幅度上升趋势（首先由２０１１ 年的０．６８ 下降至２０１５ 年的０．６２，然后大幅度上升至２０１９ 年的０．７６）。２０１９ 年水资源绿色效率排序为下游＞中游＞上游，表明中游和下游地级市开始逐步重视绿色用水，效率稳步提升，而上游城市加快工业发展，效率有所下降。由表１ 可知，２０１６—２０１９年上游地区水资源绿色效率降幅较大的前三名是包头（降低４０．６％）、呼和浩特（降低１９．８％）和兰州（降低１４．０％），这３ 个地级市依托自身资源禀赋，大力发展重工业导致水资源绿色效率下降，如包头以发展煤化工产业为主，效率大幅下降；中游地区上升幅度较大的前三名是焦作（上升４１．０％）、许昌（上升２６．８％）和洛阳（上升２２．７％），这３ 个城市均为传统工业城市转型为旅游城市；下游地区上升幅度较大的前三名是淄博（上升４８． ０％）、新乡（ 上升３１． ９％） 和德州（ 上升２２．９％），这３ 个城市也是传统工业城市向绿色发展转型。２０１９ 年，上游地区效率较大的前三位是西宁、德阳、绵阳，中游地区效率较大的前三位是许昌、郑州和焦作，下游地区效率较大的前三位是青岛、烟台和济南，这些地级市基本是传统工业强市，说明产业结构调整对当地水资源绿色效率影响较大。

４ 黄河流域水资源绿色效率影响因素分析

４．１ 面板变量选取及模型设定

参考鲍淑君［２３］ 、李健等［２９］ 、孙才志等［３０］ 的研究，选取经济发展水平、对外开放程度、环境规制、产业结构作为黄河流域水资源绿色效率的影响因素。经济发展水平用人均ＧＤＰ 衡量，对外开放程度用外国直接投资占地级市ＧＤＰ 的比重衡量，产业结构用第二产业产值占地级市ＧＤＰ 的比重衡量，环境规制用地级市ＧＤＰ与工业废水排放量、工业二氧化硫排放量、工业烟（粉）尘排放量的比值衡量。由于ＤＥＡ 模型测算的结果均处在０～１ 范围，直接采用最小二乘法对指标进行回归可能导致结果产生偏差，因此构建Ｔｏｂｉｔ 回归模型［３１］ ，分析各变量对水资源绿色效率的影响。

Ｔｏｂｉｔ 模型表达式如下：

ｙｉｔ ＝ｘｉｔ β＋νｉ ＋εｉｔ （当ｙｉｔ ＜０ 或ｙｉｔ ＞１ 时取０） （４）

式中：ｙｉｔ为截断因变量，ｘｉｔ 为自变量，β 为回归参数，νｉ为截距项，εｉｔ为随机干扰项。

水资源绿色效率与影响因素之间的关系如下：

Ｗ ＝β０ ＋β１Ｏ＋β２Ｉ＋β３Ｌ＋β４Ｅ＋ε （５）

式中：Ｗ 为水资源绿色效率，Ｏ 为对外开放程度，Ｉ 为产业结构，Ｌ 为经济发展水平，Ｅ 为环境规制，β０、β１、β２、β３、β４ 为系数，ε 为随机误差项。

４．２ 影响因素分析

利用Ｓｔａｔａ 软件和式（５）对各地级市水资源绿色效率的影响因素进行回归分析，结果见表２。由表２ 可知，不同影响因素对水资源绿色效率的作用差异较大。

１）对外开放程度与黄河流域全域、中游和下游地区水资源绿色效率无影响，与上游地区在１％显著性水平上显著正相关。这表明：对外开放引入外资可能造成发达国家高污染产业向我国转移，造成水资源绿色效率下降，同时对外开放引进高新技术会提升生产效率，因此总体上对水资源绿色效率无影响；上游大部分地级市对外开放较晚，引进的外资大多用于发展低污染产业，因此对外开放程度对该区域水资源绿色效率有正向影响。

２）产业结构与黄河流域全域水资源绿色效率在１％显著性水平上显著负相关，这与鲍淑君［２３］ 的研究结果一致；与上游地区水资源绿色效率在１％显著性水平上显著负相关，与中游地区水资源绿色效率在５％显著性水平上显著负相关，与下游地区不相关。说明第二产业产值比重上升会降低水资源绿色效率，其中对上游地区影响最显著，原因是上游地区加快承接产业转移，降低了水资源绿色效率。

３）经济发展水平与黄河流域全域水资源绿色效率在１％显著性水平上显著正相关，这与何伟等［３２］ 的研究结果一致，说明经济发展水平越高越有利于提高水资源绿色效率。经济发展水平与上游水资源绿色效率在１％显著性水平上显著负相关，原因是部分上游地级市立足资源禀赋优势加快发展的同时对生态保护不足，降低了用水效率；与中游和下游水资源绿色效率在１％显著性水平上显著正相关，表明中游和下游逐步走上绿色发展道路。

４）环境规制与黄河流域全域、中游和下游水资源绿色效率正相关，这与岳立等［２５］ 的研究结果一致；对上游地区水资源绿色效率无影响，原因是上游工业发展仍处在初期阶段，地方政府重发展、轻环保，在环境规制政策出台和落实上相对乏力。

５ 结论及建议

５．１ 结论

１）黄河流域全域和各区域水资源绿色效率均呈现先降低后上升再降低的趋势，２０１６ 年是效率低点，中游一直处于各区域效率最低。各地级市水资源绿色效率变化差异较大，上升幅度较大的均为高新技术企业为主导的地级市，下降幅度较大的均为以资源类产业为主导的地级市，说明黄河流域各地级市在比拼经济情况下，愈加立足自身资源和定位，强化本地产业优势，导致效率差距加大。

２）黄河上、中、下游地区经济规模较大的地级市水资源绿色效率发展趋势与所在区域总体存在较大差异。上游水资源绿色效率呈现小幅度波动下降趋势，下游小幅度波动上升；中游效率先降后升，总体呈大幅度上升趋势；水资源绿色效率大幅下滑的一般是资源型的地级市（如包头、呼和浩特等），效率大幅上升的主要为绿色转型升级或重工业转移的地级市（如焦作、淄博、郑州等）。

３）水资源绿色效率影响因素中，产业结构、经济发展水平和环境规制的影响存在差异。对外开放程度影响较小，产业结构有负面影响，经济发展水平和环境规制均有正面影响。

５．２ 建议

１）统筹治理，分类指导，推进经济发展和水资源治理。对于郑州、成都等省会城市，要发挥好水资源治理示范引领作用；对于包头、乌海等资源型地级市，既要充分考虑其经济发展诉求，又要强化政府规制；对于淄博等工业升级地级市，要鼓励加快产业绿色升级，为黄河流域各地级市打造水资源绿色效率标杆。

２） 细化实化责任，强化各领域环境污染系统治理。对于煤炭、火电、钢铁、焦化、化工等重点领域继续严格控制污染物排放，发挥好各市治理污染的主体作用，在上游城市加大对低污染高技术的外资企业引入，在中游和下游城市积极推动企业加快清洁生产，进一步提升水资源绿色效率。

３）加大科技投入，发挥技术进步对水资源绿色效率的提升作用。建立黄河流域区域间科技合作机制，健全水资源节约集约利用技术转移转化体系，着力开展黄河流域水资源绿色效率理论和技术研究，突破相关重大基础理论和关键技术，建设一批创新示范基地，打造黄河流域水资源绿色效率样板工程。

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【责任编辑 张华兴】

基金项目：国家自然科学基金基础科学中心项目（７２０８８１０１）； 内蒙古引绰济辽供水有限责任公司重点项目（ＹＣ－ＸＸＨ－ＳＧ－０１－２０２１）