關(guān)鍵詞：水資源綠色效率；ＳＢＭ 模型；節(jié)水減排潛力；西北干旱區(qū)

中圖分類號(hào)：ＴＶ２１３．９ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．０１１

引用格式：張文閣，雍會(huì)．西北干旱區(qū)城市水資源綠色效率及節(jié)水減排研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：６８－７３．

０引言

２０１４年初，習(xí)近平總書記在北京視察時(shí)，明確提出“城市發(fā)展要堅(jiān)持以水定城、以水定產(chǎn)、以水定人、以水定地”，為我國(guó)城市發(fā)展指明了方向。城市水資源綠色效率是指城市中水資源等生產(chǎn)要素的投入與帶來的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)出的比值。分析城市水資源綠色效率及節(jié)水減排潛力，對(duì)于合理規(guī)劃人口、城市和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)城市與經(jīng)濟(jì)、生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展，人與自然和諧共生具有重要意義。西北干旱區(qū)深處內(nèi)陸，降水稀少，蒸發(fā)量極大，氣候干旱。西北干旱區(qū)水資源具有時(shí)空分布不平衡的特點(diǎn)，與快速發(fā)展的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化不相匹配，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、技術(shù)水平相對(duì)較低，加上水資源嚴(yán)重短缺、利用效率較低等問題，使得城市水資源供需矛盾日益突出。因此，研究西北干旱區(qū)城市水資源綠色效率及其特征，分析影響水資源綠色效率的因素，對(duì)提升西北干旱區(qū)城市水資源綠色效率，促進(jìn)城市高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

孫才志等［１］ 首先提出水資源綠色效率的概念，并將研究?jī)?nèi)容擴(kuò)充到社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域。水資源綠色效率測(cè)度與影響因素研究逐漸成為學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)。學(xué)者們從不同的視角開展水資源綠色效率相關(guān)研究。在區(qū)域研究方面，孫才志等［２］ 和潘忠文等［３］ 分別對(duì)中國(guó)３１ 個(gè)省市的水資源綠色效率進(jìn)行測(cè)度，結(jié)果表明我國(guó)水資源綠色效率區(qū)域差異顯著。在流域經(jīng)濟(jì)帶方面，張瑋等［４］ 、楊高升等［５］ 均發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源綠色效率區(qū)域差異明顯，但兩者研究所得水資源綠色效率變化趨勢(shì)不一致；王紀(jì)凱等［６］ 發(fā)現(xiàn)黃河流域工業(yè)水資源綠色效率整體呈持續(xù)上升趨勢(shì)，空間非均衡性顯著；楊騫等［７］ 研究發(fā)現(xiàn)黃河流域水資源綠色效率平均值高于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，兩者的差距呈逐步縮小態(tài)勢(shì)；安慧等［８］ 對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市水資源綠色效率進(jìn)行測(cè)度，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市水資源綠色效率整體逐年提高，空間分布呈上、中、下游逐步遞增的態(tài)勢(shì)；岳立等［９］ 發(fā)現(xiàn)黃河流域大部分城市水資源利用未達(dá)到生產(chǎn)前沿面。上述研究不斷完善水資源綠色效率評(píng)價(jià)體系，但未充分表征水資源節(jié)約、水污染治理等問題，仍需補(bǔ)充完善。

筆者運(yùn)用包含非期望產(chǎn)出的ＳＢＭ 模型，對(duì)西北干旱區(qū)３４個(gè)地級(jí)市的水資源綠色效率進(jìn)行測(cè)度，通過具體的水資源投入及水污染排放的可改進(jìn)量，測(cè)算西北干旱區(qū)各地級(jí)市的節(jié)水潛力和減排潛力，以期指導(dǎo)西北干旱區(qū)各個(gè)地級(jí)市節(jié)水減排的具體工作，推動(dòng)西北干旱區(qū)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、生態(tài)的綠色發(fā)展。

１研究區(qū)概況、研究方法與數(shù)據(jù)來源

１．１研究區(qū)概況

參考耿慶玲［１０］ 對(duì)西北干旱區(qū)的區(qū)域劃分，本文所述西北干旱區(qū)主要包括新疆、甘肅、青海、寧夏、內(nèi)蒙古錫林郭勒以西地區(qū)、陜西關(guān)中平原及陜北高原，面積約３６９萬(wàn)ｋｍ^２。西北干旱區(qū)地處內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，距海洋較遠(yuǎn)，加之有天山、青藏高原、帕米爾高原等阻擋濕潤(rùn)氣流，降水稀少，空氣干燥，大陸性特征明顯。本文選取西北干旱區(qū)的地級(jí)市為研究對(duì)象，剔除吐魯番、哈密這兩個(gè)數(shù)據(jù)缺失較多的城市，最終確定３４個(gè)地級(jí)市為本文的研究對(duì)象。將西北干旱區(qū)劃分為南、中、北三大區(qū)域，分析三大區(qū)域之間的差異。南部區(qū)域包括西安、銅川、寶雞、咸陽(yáng)、渭南、定西、慶陽(yáng)、平?jīng)?、天水、隴南共１０個(gè)地級(jí)市；中部區(qū)域包括西寧、海東、延安、榆林、銀川、石嘴山、吳忠、固原、中衛(wèi)、張掖、金昌、武威、白銀、蘭州共１４個(gè)地級(jí)市；北部區(qū)域包括烏魯木齊、克拉瑪依、嘉峪關(guān)、酒泉、呼和浩特、包頭、烏海、鄂爾多斯、巴彥淖爾、烏蘭察布共１０個(gè)地級(jí)市。

１．２研究方法

１．３數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)選取

數(shù)據(jù)來源于２０１１—２０２０年《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》和各地級(jí)市的統(tǒng)計(jì)年鑒及水資源公報(bào)，少數(shù)缺失數(shù)據(jù)通過線性插值法彌補(bǔ)。具體指標(biāo)包括：１）以３４ 個(gè)地級(jí)市的用水總量衡量實(shí)際的水資源消耗量。２）以３４個(gè)地級(jí)市的城鎮(zhèn)單位從業(yè)人員數(shù)作為生產(chǎn)過程中的勞動(dòng)投入。３）以３４個(gè)地級(jí)市的全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總額作為資本投入指標(biāo)。４）以３４ 個(gè)地級(jí)市的地區(qū)生產(chǎn)總值作為期望產(chǎn)出指標(biāo)之一。５）以３４ 個(gè)地級(jí)市的污水及工業(yè)廢水排放量衡量生產(chǎn)過程中的非期望產(chǎn)出。６）社會(huì)發(fā)展指數(shù)。借鑒代金輝等［１３］ 對(duì)社會(huì)發(fā)展水平的研究，建立社會(huì)發(fā)展指數(shù)的指標(biāo)體系，作為期望產(chǎn)出之一，見表１。

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)歸一化處理，使不同量級(jí)、單位的數(shù)據(jù)能夠相互比較，計(jì)算公式如下：

２結(jié)果與分析

２．１城市水資源綠色效率及松弛變量測(cè)算

選用包含非期望產(chǎn)出的ＳＢＭ 模型，利用Ｍａｔｌａ?ｂＲ２０２０ａ 對(duì)２０１１—２０２０ 年西北干旱區(qū)３４ 個(gè)地級(jí)市的水資源綠色效率和松弛變量進(jìn)行測(cè)算，具體結(jié)果見表２。

２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)３４ 個(gè)地級(jí)市中，水資源綠色效率平均值為１的地級(jí)市有呼和浩特、銅川、嘉峪關(guān)、固原，數(shù)量占比為１１．８％；剩余８８．２％的地級(jí)市水資源綠色效率未達(dá)到生產(chǎn)前沿面，存在改善空間。進(jìn)一步從投入產(chǎn)出的松弛變量探究原因，發(fā)現(xiàn)水資源綠色效率無(wú)效的地級(jí)市存在資源投入冗余、社會(huì)發(fā)展指數(shù)產(chǎn)出較少、污水及工業(yè)廢水排放量較大的情況。在地區(qū)生產(chǎn)總值期望產(chǎn)出的松弛結(jié)果中，大多數(shù)地級(jí)市都為最優(yōu)水平，只有金昌、張掖、平?jīng)?、定西、隴南、石嘴山存在產(chǎn)出不足的情況。由于投入產(chǎn)出指標(biāo)存在差異，因此各地級(jí)市可以根據(jù)松弛結(jié)果對(duì)水資源利用過程中的投入產(chǎn)出做出改善調(diào)整。

２．２空間分布特征分析

各地級(jí)市的水資源綠色效率差異明顯，采用自然斷點(diǎn)法將２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)各地級(jí)市水資源綠色效率平均值分為高、中、低三級(jí)，見表３。其中呼和浩特、榆林等１２ 個(gè)地級(jí)市屬于高值區(qū)，其余２２個(gè)地級(jí)市屬于中低值區(qū)。同時(shí)，西安、蘭州等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地級(jí)市處于水資源綠色效率的中低值區(qū)，而榆林、隴南等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地級(jí)市處于高值區(qū)。出現(xiàn)這種差異的原因是，部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地級(jí)市在水資源利用過程中投入要素較少，產(chǎn)出與投入相匹配，使得水資源綠色效率相對(duì)較高，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地級(jí)市投入要素過多，污水與工業(yè)廢水排放量較大，投入與產(chǎn)出不相匹配，故水資源綠色效率相對(duì)較低。

２．３各區(qū)域水資源綠色效率時(shí)間演變特征分析

從區(qū)域上來看，２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)南、中、北三大區(qū)域水資源綠色效率的平均值分別為０．６４０、０．６４９、０．７８５，其中北部區(qū)域高于西北干旱區(qū)城市平均水平（０．６８６），而中部和南部區(qū)域與平均水平還存在著一定的差距，總體呈現(xiàn)出南部＜中部＜北部的發(fā)展態(tài)勢(shì)。如圖１ 所示，研究期內(nèi)西北干旱區(qū)三大區(qū)域發(fā)展態(tài)勢(shì)相似，呈“先平穩(wěn)上升，再下降，后回升”的變化趨勢(shì)。北部、中部、南部區(qū)域的效率峰值均出現(xiàn)在研究中期，分別為０．８９０、０．７６４、０．７６５，且在２０１５年后均有不同程度的下降。究其原因，西北干旱區(qū)有限的水資源與人口增長(zhǎng)、工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展相矛盾，同時(shí)部分城市對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)薄弱、技術(shù)落后、污水排放過多等原因致使水資源綠色效率呈下降趨勢(shì)。２０１9年后，西北干旱區(qū)南部、北部區(qū)域呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，中部區(qū)域則處于緩慢下降趨勢(shì)，存在較大改善空間，未來仍需持續(xù)攻克水資源低效難題。

２．４節(jié)水減排潛力分析

利用節(jié)水減排潛力模型測(cè)算得到２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)３４個(gè)地級(jí)市的節(jié)水潛力、污水減排潛力和工業(yè)廢水減排潛力，如圖２～圖４所示，以此來反映西北干旱區(qū)３４個(gè)地級(jí)市的節(jié)水減排空間。

從總體來看，西北干旱區(qū)各地級(jí)市節(jié)水潛力大于其減排潛力，說明相較于減排任務(wù)，西北干旱區(qū)各地級(jí)市的節(jié)水任務(wù)更加緊迫。就節(jié)水情況而言，西北干旱區(qū)各市的節(jié)水潛力為２６．９３％，這意味著在水資源的利用過程中，有將近１／３ 的水資源被浪費(fèi)。就減排情況而言，３４ 個(gè)地級(jí)市在研究期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的污水減排量達(dá)１６３９．５９萬(wàn)ｔ，污水減排潛力為２０．３７％；可減少的工業(yè)廢水排放量為５３６．８２萬(wàn)ｔ，工業(yè)廢水減排潛力為２０．１５％。

從區(qū)域?qū)用嫔蟻砜?，三大區(qū)域各市的節(jié)水潛力與減排潛力存在較明顯的差異，整體上節(jié)水潛力大于減排潛力，并且區(qū)域之間呈現(xiàn)“中部＞南部＞北部”的格局。西北干旱區(qū)中部、南部區(qū)域各市的節(jié)水潛力呈波動(dòng)下降態(tài)勢(shì)，北部區(qū)域呈波浪形變化趨勢(shì)。在污水減排潛力上，西北干旱區(qū)三大區(qū)域之間的差距呈“擴(kuò)大—縮小—擴(kuò)大”的變化態(tài)勢(shì)，整體變化幅度較大。在工業(yè)廢水排放潛力上，中部區(qū)域呈波浪形變化趨勢(shì)，南部、北部區(qū)域在研究中期呈波動(dòng)下降態(tài)勢(shì)、研究后期出現(xiàn)潛力峰值。

結(jié)合安慧等［８］ 的城市分類標(biāo)準(zhǔn)，西北干旱區(qū)各市等級(jí)劃分以節(jié)水減排潛力較高值為準(zhǔn)，節(jié)水減排潛力的臨界值為９％、１９％、４９％，Ａ：節(jié)水減排潛力３ 個(gè)指標(biāo)均在０％～９％之間；Ｂ：節(jié)水減排潛力３ 個(gè)指標(biāo)至少有一個(gè)在９％～１９％之間；Ｃ１：節(jié)水減排潛力３ 個(gè)指標(biāo)有一個(gè)在１９％～４９％之間；Ｃ２：節(jié)水減排潛力３ 個(gè)指標(biāo)至少有兩個(gè)在１９％～４９％之間；Ｄ１：節(jié)水減排潛力３ 個(gè)指標(biāo)有一個(gè)高于４９％；Ｄ２：節(jié)水減排潛力３ 個(gè)指標(biāo)有兩個(gè)高于４９％。

西北干旱區(qū)各地級(jí)市等級(jí)劃分結(jié)果見表４。從城市層面上來看，３４ 個(gè)地級(jí)市在研究期內(nèi)等級(jí)為Ａ 的城市有９ 個(gè)，其中呼和浩特、銅川、嘉峪關(guān)、固原這４ 個(gè)地級(jí)市處于前沿面上，節(jié)水潛力、污水及工業(yè)廢水減排潛力均為零。但并不意味著這些城市不存在水資源浪費(fèi)、污水及工業(yè)廢水排放冗余現(xiàn)象，而是相對(duì)于其他地級(jí)市而言，目前這些市的生產(chǎn)技術(shù)水平無(wú)法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約以及減少污水的排放。等級(jí)為Ｂ 和Ｃ的地級(jí)市共有１２ 個(gè)，該等級(jí)的地級(jí)市整體節(jié)水減排潛力相對(duì)較小，但仍存在改善空間。等級(jí)為Ｄ１ 的地級(jí)市有１１ 個(gè)，其中巴彥淖爾、金昌、白銀、武威、張掖、酒泉、銀川、石嘴山的平均節(jié)水潛力達(dá)６６．９７％，平均每年的節(jié)水量為１５．１４ 億ｍ^３。等級(jí)為Ｄ２ 的地級(jí)市有２個(gè)，渭南的節(jié)水潛力和工業(yè)廢水減排潛力分別為５５．１４％、５４．６４％，平均每年可節(jié)約８．０４９ 億ｍ^３ 的水資源，可減少排放２ １６０．６９０ 萬(wàn)ｔ 的工業(yè)廢水；吳忠市平均每年有１３．９１９ 億ｍ^３ 水資源被浪費(fèi)，第二產(chǎn)業(yè)主要集中在石油化工、有色金屬等產(chǎn)業(yè)，有１ ０６５．９２９ 萬(wàn)ｔ的污水和１ ０５０．０４７ 萬(wàn)ｔ 工業(yè)廢水被過度排放，是未來西北干旱區(qū)重點(diǎn)節(jié)水減排城市。為進(jìn)一步確定西北干旱區(qū)３４ 個(gè)地級(jí)市明確的節(jié)水減排目標(biāo)，可通過松弛變量計(jì)算出各地級(jí)市節(jié)水減排的目標(biāo)最優(yōu)值，即實(shí)際用水量、污水及工業(yè)廢水排放量與可節(jié)水量、可減少的污水及工業(yè)廢水量的差值。

３結(jié)論

利用包含非期望產(chǎn)出的ＳＢＭ 模型對(duì)２０１１—２０２０年西北干旱區(qū)３４個(gè)地級(jí)市的水資源綠色效率進(jìn)行測(cè)度，在此基礎(chǔ)上測(cè)算其節(jié)水減排潛力，主要結(jié)論如下。

１）西北干旱區(qū)３４ 個(gè)地級(jí)市中僅呼和浩特、銅川、嘉峪關(guān)、固原這４ 個(gè)地級(jí)市的水資源綠色效率處于生產(chǎn)前沿面。從區(qū)域的角度看，三大區(qū)域水資源綠色效率空間分布呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的發(fā)展態(tài)勢(shì)，區(qū)域之間的差異逐年縮小，但效率值均未達(dá)到有效產(chǎn)出，存在很大的改善空間。

２）在節(jié)水潛力方面，巴彥淖爾、渭南、銀川等１０個(gè)地級(jí)市的節(jié)水潛力年均值均超過５０％，說明上述地級(jí)市是西北干旱區(qū)的“節(jié)水大市”，這些地級(jí)市第一、二產(chǎn)業(yè)占比較高，生產(chǎn)過程中需水量較大，但技術(shù)水平相對(duì)較低，使得期望產(chǎn)出較低。三大區(qū)域之間的節(jié)水潛力差異明顯，中部區(qū)域節(jié)水潛力較高，南、北部次之。

３）在減排潛力方面，天水和西寧的污水減排潛力

均超過５０％，渭南、平?jīng)龊蛥侵业墓I(yè)廢水減排潛力均超過５０％，這些地級(jí)市將作為西北干旱區(qū)污水及工業(yè)廢水減排的重點(diǎn)地級(jí)市，其污水過度排放與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平發(fā)展緊密相關(guān)。

４建議

根據(jù)以上結(jié)論，為進(jìn)一步提高西北干旱區(qū)３４ 個(gè)地級(jí)市的水資源綠色效率，提出以下政策建議。

１）西北干旱區(qū)各地級(jí)市長(zhǎng)期存在的“粗放型”經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，導(dǎo)致整體的水資源綠色效率仍未達(dá)到有效產(chǎn)出。因此，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新及高質(zhì)量發(fā)展依然是西北干旱區(qū)未來的戰(zhàn)略重點(diǎn)。對(duì)處于水資源綠色效率前沿的地級(jí)市而言，要全面加強(qiáng)與東部沿海發(fā)達(dá)城市的合作，積極引進(jìn)節(jié)水減排的先進(jìn)技術(shù)、知識(shí)和管理經(jīng)驗(yàn)，改變當(dāng)前的節(jié)水減排現(xiàn)狀。對(duì)未處于水資源綠色效率前沿的地級(jí)市而言，需加大各市之間的協(xié)同合作，促進(jìn)整體水資源的優(yōu)化配置，共同構(gòu)建協(xié)同治理機(jī)制。

２）對(duì)節(jié)水潛力較大的地級(jí)市而言，應(yīng)針對(duì)現(xiàn)存的問題，契合實(shí)際進(jìn)行先進(jìn)節(jié)水技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用，提升節(jié)水減排水平。呼和浩特、鄂爾多斯、銅川、嘉峪關(guān)和固原應(yīng)作為西北干旱區(qū)污水及工業(yè)廢水減排的“標(biāo)桿城市”，在保證自身減排水平穩(wěn)步提高的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其輻射帶動(dòng)作用，帶動(dòng)其他地級(jí)市提升污水及工業(yè)廢水減排技術(shù)，從源頭上減少污水及工業(yè)廢水的產(chǎn)生。

３）水資源短缺是制約西北干旱區(qū)區(qū)域發(fā)展的重要因素，為破解西北干旱區(qū)資源型缺水瓶頸，應(yīng)加大水資源開發(fā)力度，以蓄水為基礎(chǔ)，調(diào)水來補(bǔ)充水資源投入，進(jìn)一步探索增水開發(fā)路徑，全面提升西北干旱區(qū)水資源管理能力，為西北干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供水資源保障。

４）政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)城市節(jié)水減排的環(huán)境規(guī)制，加強(qiáng)城市管理人員的考核監(jiān)督工作，加強(qiáng)市場(chǎng)機(jī)制對(duì)節(jié)水減排的激勵(lì)。制定相關(guān)優(yōu)惠政策，加大對(duì)西北干旱區(qū)城市的政策扶持，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)提高城市水資源管理水平，推動(dòng)節(jié)水減排技術(shù)的研發(fā)推廣，進(jìn)而推動(dòng)西北干旱區(qū)整體的綠色發(fā)展。