黃河流域關(guān)中平原城市群水資源利用效率與公平性評價

關(guān)鍵詞：水足跡；灰水足跡；超效率ＳＢＭ 模型；ＧＭＬ 指數(shù)；基尼系數(shù)；關(guān)中平原城市群

中圖分類號：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．０１０

引用格式：楊屹，郭一丹．黃河流域關(guān)中平原城市群水資源利用效率與公平性評價［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：６０－６７．

習近平總書記２０２３年５ 月１６日在山西運城考察時指出，“黃河流域各?。▍^(qū)）都要堅持把保護黃河流域生態(tài)作為謀劃發(fā)展、推動高質(zhì)量發(fā)展的基準線”，再次強調(diào)加強流域生態(tài)保護和修復的重要性和必要性。黃河流域人均水資源量僅為全國平均水平的２７％，水資源開發(fā)利用率高達８０％，水資源短缺明顯。在黃河１３７ 個水質(zhì)斷面中，劣Ｖ 類水質(zhì)斷面占比為１２．４％，明顯高于全國６．７％的平均水平，水資源污染嚴重［１］ ，成為制約黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸。《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》將城市群明確定位為“區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展增長極和黃河流域人口、生產(chǎn)力布局的主要載體”。黃河流域有蘭西、呼包鄂榆、關(guān)中平原、中原和山東半島國家級等城市群。城市群在發(fā)展進程中無疑會加大人類生產(chǎn)和生活活動對水資源造成的消耗與破壞，對水資源開發(fā)與保護提出更大挑戰(zhàn)，加大缺水危機發(fā)生的可能性。

聯(lián)合國在２０１５ 年提出１７ 個可持續(xù)發(fā)展目標（ＳＤＧｓ），旨在解決社會、經(jīng)濟和環(huán)境的發(fā)展問題，是繼千年發(fā)展目標（ＭＤＧｓ）后全球發(fā)展政策的最新指導準則。其中，ＳＤＧ６“為所有人提供水和環(huán)境衛(wèi)生并對其進行可持續(xù)管理”提出了水資源的發(fā)展要求，成為評估水資源可持續(xù)發(fā)展的新標準。作為表征水資源利用水平的量化指標，水資源利用效率反映了單位水資源投入所產(chǎn)出的經(jīng)濟、社會和生態(tài)等效益［２］ 。在缺水地區(qū)，提高用水效率是解決區(qū)域水資源可持續(xù)發(fā)展問題的核心和落腳點［３］ 。但現(xiàn)有的水資源利用效率研究往往忽視了公平這一重要的社會主題，過分追求效率而不關(guān)注公平勢必會影響經(jīng)濟社會的穩(wěn)定。用水公平性不僅是ＳＤＧ６．１“人人普遍和公平地獲得飲用水”的重要議題，而且是水量分配最基本的準則，直接關(guān)系著公眾最現(xiàn)實的切身利益［４］ 。為此，本研究以ＳＤＧ６為準則，從水資源利用效率及用水公平性兩方面評價黃河流域城市群水資源可持續(xù)利用情況，并以關(guān)中平原城市群為例進行驗證，以期為水資源的開發(fā)利用、合理配置與科學保護提供參考。

１研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

１．１研究區(qū)概況

關(guān)中平原城市群位于我國西北，具有承東啟西、連接南北的重要區(qū)位特點，是黃河流域５ 個國家級城市群之一，在流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展中具有獨特的戰(zhàn)略地位。關(guān)中平原城市群總面積１０．７１ 萬ｋｍ^２，涉及陜西、山西和甘肅三省，包括１ 個國家級中心城市和１０ 個地級市。該城市群水資源匱乏，以煤炭為主的能源產(chǎn)業(yè)進一步加大了水資源壓力。２０２０ 年，關(guān)中平原城市群人均水資源量僅為５５６．７２ ｍ^３，不足全國人均水資源量２ ２３８．３３ ｍ^３ 的１／４。穿越研究區(qū)的渭河、汾河等黃河支流水體污染嚴重，環(huán)境容量接近極限。萬元ＧＤＰ 用水量雖降至４５．３７ ｍ^３，但城市群內(nèi)各地級市差距較大，水資源利用與城市發(fā)展水平不均衡，嚴重制約了ＳＤＧ６的實現(xiàn)。

１．２數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于２０１０—２０２０年《陜西統(tǒng)計年鑒》《山西統(tǒng)計年鑒》《甘肅統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》和關(guān)中平原城市群各地級市《統(tǒng)計年鑒》《國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《水資源公報》等，部分缺失數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的年均增長率或同比換算得出。

２研究方法

２．１水資源可持續(xù)利用評價模型

２．１．１水足跡測算

２．２．３投入－產(chǎn)出效率模型

本研究面向ＳＤＧ６ 及其子目標構(gòu)建投入－產(chǎn)出效率模型（見圖１），把水足跡（不包括灰水足跡）、固定資產(chǎn)投資（以２０１０ 年為基期利用各城市固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)進行處理）、勞動力作為投入指標，把ＧＤＰ（以２０１０ 年為基期利用各城市ＧＤＰ 指數(shù)進行處理）作為期望產(chǎn)出，把灰水足跡作為非期望產(chǎn)出，不僅考慮水資源消耗帶來的經(jīng)濟效益，而且考慮水污染對生態(tài)效益的破壞。

２．３水資源利用公平性評價方法

２．３．１改進的城市發(fā)展指數(shù)

城市發(fā)展指數(shù)是測度城市發(fā)展水平的綜合指標，值域為［０，１００］。在結(jié)合關(guān)中平原城市群特點改進城市發(fā)展指數(shù)的基礎上，基于ＳＤＧ１１“建設包容、安全、有抵御災害能力和可持續(xù)的城市和人類住區(qū)”新增了“可持續(xù)發(fā)展”指標［１６］ （見表１）。城市發(fā)展指數(shù)的測算方法以及等分權(quán)重的原則，依據(jù)聯(lián)合國人類住區(qū)規(guī)劃署發(fā)布的Ｇｌｏｂａｌ Ｕｒｂａｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２以及改進后的計算公式［１７］ 。

３．２水資源利用效率分析

表３ 顯示，關(guān)中平原城市群各地級市水資源利用效率均小于１，平均值僅為０．４９，說明城市群用水效率較低，存在投入冗余或產(chǎn)出虧缺，不利于ＳＤＧ６．４ 目標的實現(xiàn)。城市群中僅有西安、臨汾和慶陽存在個別的有效決策單元，但并不穩(wěn)定。西安、寶雞、運城、臨汾和慶陽的多年平均水資源利用效率高于城市群水資源利用效率平均值，帶動了城市群整體用水效率的提高。其中，西安的水資源利用效率最高，２０１１年、２０１６年、２０１８年及２０１９年的效率值大于１，實現(xiàn)了產(chǎn)出大于投入。

全要素生產(chǎn)率是衡量單位總投入帶來的總產(chǎn)出的生產(chǎn)率指標。表４顯示，關(guān)中平原城市群水資源利用全要素生產(chǎn)率呈現(xiàn)“下降—上升—下降”的波動趨勢；ＴＣ 與ＥＣ 的演變特征基本上表現(xiàn)為“此消彼長”，但ＴＣ 對ＧＭＬ 指數(shù)的貢獻略大于ＥＣ，對水資源利用效率起到了更大的促進作用。

西安、咸陽、商洛、運城和慶陽的ＧＭＬ 多年均值大于１，說明這些地級市的水資源利用效率總體上呈現(xiàn)增長趨勢。其中：西安和商洛的ＥＣ 和ＴＣ 多年均值大于１，表明技術(shù)進步及技術(shù)效率之間形成了良好互動，共同助力水資源利用效率的提升；咸陽、運城和慶陽等ＥＣ 多年均值大于１ 而ＴＣ多年均值小于１，表明水資源利用效率的提升得益于技術(shù)效率的改善，盡管這些地級市的水資源利用效率有所提高，但其增長并不連續(xù)，ＧＭＬ 指數(shù)變化無規(guī)律，未出現(xiàn)持續(xù)高于１ 的良好趨勢。除此之外，其他各地級市的水資源利用效率均有所下降，其中：銅川、渭南和天水技術(shù)效率因素的抑制作用超過了技術(shù)進步因素的促進作用；寶雞和運城技術(shù)效率因素的抑制作用小于技術(shù)進步因素的促進作用；而臨汾則面臨著較小的技術(shù)進步與較低的技術(shù)效率帶來的雙重壓力，亟須加大科技創(chuàng)新力度、提高現(xiàn)有水資源開發(fā)利用管理水平。

３．３水資源利用公平性分析

３．３．１城市發(fā)展指數(shù)分析

２０１０—２０１９年，關(guān)中平原城市群多數(shù)城市發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢（見表５），僅運城和臨汾呈現(xiàn)下降趨勢。西安作為關(guān)中平原城市群唯一的國家級中心城市及省會城市，城市發(fā)展指數(shù)居于首位且遠高于其他城市。

３．３．２水足跡公平性時空演變特征分析

表６ 顯示，２０１０—２０１９年關(guān)中平原城市群的ＧＣ_Ｗ－Ｃ和ＧＣ_Ｗ－Ｗ分別為０．３０～０．３５ 和０．２１～０．２８，平均值分別為０．３２和０．２３，均小于臨界值０．４，表明關(guān)中平原城市群用水總量與城市發(fā)展及水資源承載能力的匹配程度均相對公平。其中：ＧＣ_Ｗ－Ｃ變化不大，匹配程度較為穩(wěn)定；ＧＣ_Ｗ－Ｗ呈現(xiàn)小幅波動增長趨勢，年平均增長率為３．３２％，表明關(guān)中平原城市群用水總量與水資源承載能力的均衡程度有所下降?？傮w而言，關(guān)中平原城市群水資源占用程度較為公平且相對穩(wěn)定，有助于ＳＤＧ６．１目標的實現(xiàn)。

圖２顯示，慶陽、平?jīng)龊团R汾的ＣＣ_Ｗ－Ｃ和ＣＣ_Ｗ－Ｗ均小于１，水資源占用程度相對公平，相對較低的水資源消耗量有較高的城市發(fā)展貢獻，對其他城市具有正外部性。寶雞、咸陽、渭南和運城的ＣＣ_Ｗ－Ｃ和ＣＣ_Ｗ－Ｗ 均大于１，表明水資源占用程度較為不公平，相對較高的水資源消耗量卻只有較低的城市發(fā)展貢獻，對其他城市具有負外部性。西安的ＣＣ_{Ｗ－Ｃ ＞１} 而ＣＣ_{Ｗ－Ｗ＜１}，與水資源消耗量相比，具有相對公平的水資源承載能力貢獻和相對不均衡的城市發(fā)展貢獻，在水資源承載能力范圍內(nèi)有較大的經(jīng)濟增長空間。銅川、天水和商洛的ＣＣ_{Ｗ－Ｃ＜１}、ＣＣ_{Ｗ－Ｗ＞１}，與西安正好相反。

３．３．３灰水足跡公平性時空演變特征分析

２０１０—２０１９年關(guān)中平原城市群的ＧＣ_Ｇ－Ｃ 和ＧＣ_Ｇ－Ｗ分別為０．３２～０．６８ 和０．２７～０．７８（見表７），平均值分別為０．４３和０．３９，表明關(guān)中平原城市群水污染與城市發(fā)展之間是不公平的，但與水資源承載能力匹配程度的平均值在臨界值之下。ＧＣ_Ｇ－Ｃ 和ＧＣ_Ｇ－Ｗ均呈現(xiàn)明顯的波動增長趨勢，分別增長了６３％和１２０％，表明關(guān)中平原城市群水污染與城市發(fā)展及水資源承載能力的均衡程度均有明顯下降，不公平程度逐步升高，不利于ＳＤＧ６．３目標的實現(xiàn)。

圖３ 顯示，慶陽、天水和銅川的ＣＣ_Ｇ－Ｃ和ＣＣ_Ｇ－Ｗ 均小于１，具有較高的城市發(fā)展效益和較低的水環(huán)境壓力，表明水污染程度是相對公平的，對其他城市具有正外部性。西安、渭南和運城ＣＣ_Ｇ－Ｃ＞１ 而ＣＣ_Ｇ－Ｗ ＜１，水污染程度與水資源總量相協(xié)調(diào)，但卻未帶來相匹配的城市發(fā)展貢獻，意味著當?shù)貞骖櫧?jīng)濟效益與生態(tài)效益，促進城市發(fā)展水平與水治理能力相協(xié)調(diào)。寶雞、咸陽、商洛、平?jīng)龊团R汾的ＣＣ_Ｇ－Ｃ和ＣＣ_Ｇ－Ｗ 均大于１，城市發(fā)展水平和水資源承載能力均較低，對其他城市具有負外部性。

４結(jié)論與建議

４．１結(jié)論

１）關(guān)中平原城市群水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)，但水足跡、水赤字以及灰水足跡均有所下降，表明城市群水治理已取得一定成效，正逐步符合ＳＤＧ６．１和ＳＤＧ６．３ 的要求。

２） 水資源利用效率較低，平均值僅為０．４９，且ＧＭＬ 指數(shù)均值不足１，表明城市群用水效率整體上未呈現(xiàn)良好的增長趨勢，不符合ＳＤＧ６．４目標的要求。城市群中僅有西安、臨汾和慶陽個別年份的水資源利用效率達到１，但不穩(wěn)定。技術(shù)進步因素對水資源利用效率具有相對較大的貢獻，但ＴＣ 與ＥＣ 之間基本表現(xiàn)為“此消彼長”而非“相互促進”。西安和商洛的技術(shù)進步與技術(shù)效率因素共同驅(qū)動用水效率提升，而其他城市均未實現(xiàn)二者的良性互動。

３）關(guān)中平原城市群的ＧＣ_Ｗ－Ｃ和ＧＣ_Ｗ－Ｗ均小于０．４且較為穩(wěn)定，表明水資源占用相對公平，有利于ＳＤＧ ６．１目標的實現(xiàn)。城市群水污染與城市發(fā)展及水資源稟賦之間的協(xié)調(diào)性較差，但不公平程度逐步提高。

４．２建議

１）完善水資源利用機制與管理體系，強化用水定額剛性約束作用，健全水權(quán)制度體系，明確水資源所有權(quán)、使用權(quán)，引導行業(yè)間、城市間開展水權(quán)交易，加強節(jié)流補源，強化非常規(guī)水資源利用，引進先進節(jié)水工藝，開展高耗水產(chǎn)業(yè)節(jié)水技術(shù)改造，促進節(jié)水技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

２）改進用水方式，加強節(jié)水型社會建設，引導重點行業(yè)實施節(jié)水，推行農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，擴大節(jié)水抗旱農(nóng)作物種植規(guī)模，嚴控高耗水企業(yè)生產(chǎn)用水量，推廣工業(yè)園區(qū)企業(yè)集約用水、串聯(lián)用水、梯級用水，推進低耗水服務業(yè)發(fā)展與高耗水服務業(yè)節(jié)水技術(shù)改造，實行城鎮(zhèn)居民階梯水價制度、農(nóng)村居民計量收費制度。

３）強化污水減排與治理措施，依法依規(guī)淘汰落后產(chǎn)能，強制煤炭、化工、鋼鐵等行業(yè)實行清潔生產(chǎn)，推廣精準施肥技術(shù)與工具，加強污水處理廠提標改造與污泥無害化處置，研發(fā)推廣水污染治理與修復技術(shù)，嚴格落實排污許可制度，明確排污單位主體責任。