基于DEA的河南省用水效率时空变异

基于DEA的河南省用水效率时空变异
贾鹏
【摘要】基于2005—2014年河南省各市的用水量、固定资产投资等指标,采用数据包络分析法,通过对河南省18个省辖市的研究,得到的主要结论有:①在2012—2014年3年间郑州市均为DEA有效,水资源利用效率最高.综合效率、纯技术效率和规模效率3项指标的平均值每年都有小幅度的降低.2012、2013年全省范围内水资源利用综合效率时空差异较小,2014年变化明显.②2012—2014年各市在固定资产投资方面冗余较少.2013、2014年商丘、信阳、周口3市的投入要素冗余量明显减少.③在2005—2014年的10年间,全省的全要素生产指数的平均值小于1,表明这10年间河南省的水资源利用效率呈降低趋势.郑州市的TFP指数最大.10年间开封市的水资源利用效率进步指数在全省排名最低.%The study bases on the water consumption and investment in fixed assets of cities in Henan Province from 2005 to 2014 which using the data envelopment analysis method. Through studying the 18 cities in Henan Province,the main conclusions are as follow:(1)Zhengzhou has the highest water use efficiency and DEA effective from 2012 to 2014. Comprehensive efficiency,pure technical efficiency and scale efficiency of the three indicators of the average values have a small decrease from year to year.(2)The cities have less redundancy in terms of investment in fixed assets from 2012 to 2014. The inputs of Shangqiu,Zhoukou,Xinyang redundancy are decreased significantly from 2013 to 2014.(3)The province's total factor productivity index of averages less than 1 in the 10 years from 2005 to 2014 which indicates that this 10 years showing a trend
of lower water use efficiency of Henan Province. Zhengzhou TFP index is the largest. Water resource utilization efficiency of Kaifeng ranking is the lowest of 10 years in the whole province.
【期刊名称】《河南科学》
【年(卷),期】2016(034)011
【总页数】6页(P1893-1898)
【关键词】数据包络分析法;时空变异;全要素指数;河南省
【作者】贾鹏
【作者单位】永城市水利局,河南永城 476600
【正文语种】中文
【中图分类】TV213.9
水环境作为人居环境的重要组成部分目前受到了极大挑战，主要问题有水资源短缺浪费现象严重，城市工业工厂用水量大效率不高、农村灌溉生活用水浪费严重、地下水的开采过度、地表径流的污染严重等［1-5］.水的问题已经成为制约部分地区人类生存、生态环境及经济社会发展的首要问题［6-8］.
伴随着水资源浪费和稀缺性问题的凸显，国内外学者开始越来越多地关注水资源利用效率问题.钱文婧等研究了中国水资源利用效率区域差异及影响因素［9］.王燕、买亚宗等对我国工业用水效率进行评价研究，对环境约束下的用水效率进行有益探讨［10-11］.孙才志等对我国水资源利用相对效率的时空分异与影响因素进行了
分析［12］.廖虎昌等应用DEA和Malmquist指数对我国西部12省水资源利用
效率进行了研
究［13-14］.这些大部分都是对省域或全国范围上的研究，而具体到小区域小范
围的研究较少，主要有赵晨等关于江苏省水资源利用效率的研究［15］.窦燕的乌
鲁木齐市各区县水资源利用效率研究等［6］.
自从国家设定中原经济区战略以来，河南省迎来经济快速发展赶超东部沿海地区的机遇，经过数年的高速发展，河南省的经济建设取得了显著地成果.然而大步伐的
发展少不了资源要素高投入和高消耗.水资源作为经济发展重要的投入要素，其对
经济发展的支撑能力也受到了越来越严峻的考验［16-18］.论文利用包络数据分
析方法，对河南省近10年的部分投入产出要素分析，得到河南省10年间的水资
源利用效率的空间变异特征，旨在为提高水资源利用效率，打破经济社会发展的水资源瓶颈提供些许参考.
1.1 DEA模型方法
数据包络分析（Data Envelopment Analysis，DEA）方法是以相对效率为基础，利用观察到的有效样本数据，根据多指标投入和多指标产出对同类型的部门或单元即决策单元进行相对有效性或效益评价的一种方法［19］.
在模型选取上，C2R模型假设规模报酬不变（Constant Return Scale，简称CRS）.BC2模型假设规模报酬可变（Variable Return Scale，简称VRS），在
C2R模型的基础上增加了凸性假设，从而将技术效率（也称综合效率）分解为规
模效率和纯技术效率的乘积［20］.为了更深层次的挖掘水资源利用效率底下的原因，所以采用BC2模型进行分析：
式中：θ（0＜θ＜1）、λ分别表示综合效率指数和权重变量；s-、s+分别表示松
弛变量和冗余变量；ε为非阿基米德无穷小量；分别表示m维和k维单位向量空间.θ越接近1，评价单元的综合效率越高.当θ=1时，说明评价单元综合效率最优，达到DEA有效.
1.2 Malmquist生产力指数
Malmquist生产力指数由Malmquist（1953）提出［13］.Fare（1994）在VRS 的假设下，将Malmquist生产力指数分解为技术效率变化（Effch）和技术变化（Techch）两部分，其中技术效率变化又可进一步分解为纯技术效率变化（Pech）和规模效率（Sech）变化.用公式表示为：
式中：Tfpch＞1表示生产率水平提高，反之相反；Techch为技术变化指数，又
称为“前沿面移动效应”，且Techch＞1表明技术进步，反之相反；Effch为技
术效率变化指数，又称作“追赶效应”，Pech＞1表明管理的改进提高了资源利
用效率，反之相反；Sech＞1表示评价单元的规模效率提高，反之相反.
1.3 指标选取与数据来源
选取指标方面，在投入要素上选取固定资产投资、用水量和从业人员指标，分别代表资金、水资源和劳动的投入量，产出上用GDP代表经济产出量.指标数据从2006—2015年《河南省统计年鉴》和2005—2014年《河南省水资源公报》中
获取.
2.1 2012—2014年水资源利用效率分析
通过DEAP2.1软件，采用VCR模型，基于产出不变角度，对河南省18省辖市在2012、2013、2014年间的
投入产出数据分析，结果如图1、表1.
1）从综合效率层面分析，2012年郑州市、开封市达到了DEA有效，技术和规模效率都达到DEA有效，即投入产出都达到了最优状态.其他16市均为非DEA有效，其中信阳市水资源综合利用效率最低，为0.710.2013年DEA有效的市域单元有
郑州、周口、驻马店，其他15市为非DEA有效.信阳市水资源综合利用效率仍是
最低，其值为0.741，比2012年效率值稍高.2014年郑州、周口、驻马店3市仍是DEA有效单元.综合效率值最低的是三门峡市，值为0.725.在时空变化上，2012、2013年全省范围内水资源利用综合效率时空差异较小，效率相对较高的有
郑州、开封、周口、许昌、驻马店5市，到2014年变化明显，用水相对高效的地区又增加了南阳、信阳、洛阳、商丘4市，开封用水效率降低.综合比较3年的水
资源综合效率郑州均是DEA有效，开封、许昌、漯河、周口、驻马店、济源3年的综合效率值较大，三门峡、信阳水资源综合效率值较小，和其他市域单元差值较大.三门峡市水资源综合效率值下降幅度较大，除郑州外其他16市的效率值都有小幅度的增减.水资源效率平均值每年都有小幅度下降.
2）从纯技术效率角度分析，2012年郑州、开封、三门峡、济源4市达到技术有效，说明单元间的资源要素之间的配置已达到最优.信阳市的技术效率最低（值
0.714），明显低于其他评价单元，应当适当调整产业结
构优化资源间的配置，以期达到提高技术效率的目的.2013年除郑州、开封、济源技术有效外，周口、驻马店也达到了技术有效.信阳市的技术效率仍是最低
（0.742）.2014年郑州、周口、驻马店、济源4市达到了技术有效.信阳市的技术效率仍是最低（0.751）.综合比较3年效率值可知郑州、济源3年都达到了技术有效，信阳市的技术效率3年排名都是最后，且与其他评价单元差距较大.其他15市的技术效率都有小幅度的增减情况，其平均值每年都有小幅度的下降.
3）从规模效率、收益的角度分析，2012年平顶山、鹤壁、焦作、濮阳、许昌、
漯河、三门峡、济源8市的规模收益递增，说明投入的边际效益在增加，所以有
必要扩大生产规模，增加资源要素的投入，以提高水资源利用效率.而南阳、信阳、商丘、周口4市的规模收益递减，说明投入要素的边际收益在减少，应当适当减
少资源要素的投入，调整产业结构，合理分配利用资源要素.其他市域单元规模收
益不变，规模效率已达最优，无须调整.2013年郑州、周口、驻马店3市规模收益不变，其他15市规模收益递增.2014年同样是郑州、周口、驻马店不变，南阳变
为规模收益递减，其他14市递增.综合比较，开封、安阳、新乡、三门峡的规模收益由最有变为递增，应当适当扩大资源投入，以提高规模效率.
2.2 投入冗余量分析
基于产出不变假设的前提下，采用VRS模型，计算出2012—2014年河南省各市非DEA有效单元的投入冗余量如表2.
由表2知，2012年南阳、商丘、信阳、周口4市的用水量和从业人员同时存在冗余情况，说明这些地区的水资源没有得到合理配置和有效利用，并且劳动力效率不高.新乡、焦作、濮阳3市用水量存在冗余.2013年南阳市存在用水量和从业人员同时冗余情况，三门峡市的固定资产投资和从业人员冗余，说明该市的资本和劳动力的利用效率不高.2014年同样是三门峡、南阳2市存在两项投入冗余.综合比较分析可知：各市在固定资产投资方面冗余较少，只用三门峡市在2013年、2014年存在固定资产投资冗余情况，该市应加大资金要素的合理有效利用效率.在用水量和固定资产投资方面有较多评价单元存在冗余情况，并且到2013、2014年用水量冗余城市增多，从业人员冗余的城市数量减少.商丘、信阳、周口3市的投入要素冗余量明显减少，在资源劳动力利用率方面取得成效良好的改进.
2.3 基于Malmquist生产力指数的分析
运用DEAP2.1软件对2005—2014年河南省18个省辖市进行Malmquist生产力指数分析，得到了18市分年和分地区的各项指数值（表3、表4、图2）.
由表3可知，在2005—2014年的10年间，全省的全要素生产指数（TFP）的平均值小于1（0.986），说明这10年间河南省的水资源利用效率呈降低趋势，整体水资源利用水平较低.2009年的TFP指数最低（0.8），只有在2006、2010、2011年的TFP指数是大于1，分别有19.4%、9.8%、9%的增长，其他年份均小于1.
在技术效率指数（Effch）方面，2007、2009、2010、2011、2012年5年的值均大于1，从纯技术效率和规模效率的角度考虑，说明期间的纯技术效率和规模效率较优，资源配置合理利用有效.技术效率指数是全要素生产指数的重要决定成分
之一，因此其他技术效率值低于1的评价单元应从纯技术效率和规模效率入手，
调整产业结构优化资源配置以提高水资源的综合利用效率.另外各年份的技术效率
指数值差别不大.
在技术变化指数（Techch）方面，2006、2008、2011年的技术变化指数大于1，表现为技术进步，2006年技术进步最快，技术进步率为22%.其他年份的技术变
化指数均小于1，表现为技术落后.因为技术变化指数是TFP指数的又一重要决定
因素，所以各市应该增加科研投入，加快技术进步速度，从技术上为水资源的合理高效利用提供支持.
从市域单元的角度分析，由图2、表4可知，郑州、洛阳、许昌、三门峡、济源5市10年间的全要素指数的均值大于1，说明水资源的利用效率在提高.郑州市的TFP指数最大（1.105），增长率为10.5%.开封市的全要素指数最小（0.936），
说明这10年间开封市水资源利用效率在全省排名最低.整体上河南省西北部各市TFP指数
相对较大，西南地区TFP指数相对较小.
1）在2012—2014年3年间郑州市的水资源利用综合效率均达到了1，即为
DEA有效，相对而言郑州市的产业结构最合理，投入要素配置最优，水资源利用
效率最高.济源市的纯技术效率3年间也都是1，表明济源在调整产业结构，优化
资源配置方面成效明显，但在产业规模处理上没有做到最有，在很大程度上影响了济源市的水资源利用效率.在时空变化上，2012、2013年全省范围内水资源利用
综合效率时空差异较小，2014年变化明显.另外，综合效率、纯技术效率和规模效率3项指标的平均值每年都有小幅度的降低，说明全省水资源利用的平均水平逐
年下降，所以应从部门经营管理、产业规模方面着手，努力提高全省的水资源利用综合水平.
2）各市在固定资产投资方面冗余较少，只用三门峡市在2013、2014年存在固定
资产投资冗余情况，该市应加大资金要素的利用效率.在用水量和固定资产投资方
面有较多评价单元存在冗余情况，并且到2013、2014年用水量冗余城市数量增多，从业人员冗余的城市数量减少.商丘、信阳、周口3市的投入要素冗余量明显
减少，在资源劳动力利用率方面取得成效良好的改进.
3）在2005—2014年的10年间，全省的全要素生产指数的平均值小于1，说明这10年间河南省的水资源利用效率呈降低趋势，整体水资源利用水平不高.2009
年的TFP指数最低.2006全省的技术变化指数最大，技术进步最快.郑州、洛阳、
许昌、三门峡、济源5市10年间水资源的利用效率在提高.郑州市的TFP指数最
大（1.105），增长率是10.5%.开封市10年间的水资源利用效率在全省排名最低.在空间分布上，河南省西北部各市tfp指数相对较大，西南地区TFP指数相对较小.
【相关文献】
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