孫付華，張林林，呂 犇，沈菊琴

(1.河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100； 2.長江保護(hù)與綠色發(fā)展研究院，江蘇 南京 210098；3.河海大學(xué)環(huán)境會計與資產(chǎn)經(jīng)營管理研究所，江蘇 南京 211100； 4.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100；5.江蘇省太湖水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215128)

2021年全國兩會中，關(guān)于“十四五生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃”指出，水環(huán)境保護(hù)與治理是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的頭等大事，為切實(shí)解決水資源短缺、水環(huán)境污染、水生態(tài)受損問題，要統(tǒng)籌“水資源、水生態(tài)、水環(huán)境”保護(hù)與治理，深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)，這不僅關(guān)系到廢水排放總量，與工業(yè)用水效率亦直接相關(guān)。由于人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變，對用水需求增長貢獻(xiàn)率最大的因素是農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水行為[1]。隨著水資源供需矛盾的加劇，工業(yè)用水效率的提升成為推動水資源持續(xù)利用的關(guān)鍵路徑。工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，也是僅次于農(nóng)業(yè)用水的第二用水大戶。水利部公布的2020年《中國水資源公報》顯示工業(yè)用水量為1 030.46億m3，占總用水量的17.73%。我國用水模式較為粗放，大部分省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率偏低，與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)水循環(huán)次數(shù)和工業(yè)用水重復(fù)率都處于較低水平，工業(yè)用水浪費(fèi)現(xiàn)象也較為嚴(yán)重。在此背景下，如何提升工業(yè)用水效率，促進(jìn)我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展和綠色發(fā)展是急需研究的重要課題。

工業(yè)用水效率從投入產(chǎn)出角度選取指標(biāo)測算工業(yè)用水的相對效率，衡量的是在多種要素投入前提下，投入相同時產(chǎn)出的最大水平或者既定產(chǎn)出下所消耗的最小資源量。近年來，水效率測度方法主要圍繞隨機(jī)前沿分析(SFA)和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)展開。王濟(jì)干等[2]和雷玉桃等[3]用SFA方法分別研究了長三角地區(qū)的全要素水資源效率和中國的工業(yè)用水效率，并從時間和空間的雙重視角分析了區(qū)域間的效率差異。由于隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)方法需要明確生產(chǎn)函數(shù)的形式，因此不需要提前設(shè)定生產(chǎn)函數(shù)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法(DEA)被眾多學(xué)者所采用，并經(jīng)過不斷發(fā)展演化出了多種形式。部分學(xué)者基于考慮非期望產(chǎn)出的SBM模型從不同的空間尺度上測算了中國大陸各省(區(qū)、市)、京津冀城市群、長江經(jīng)濟(jì)帶等地區(qū)的工業(yè)用水效率[4-6]。張永凱等[7]將DEA模型和Malmquist指數(shù)結(jié)合將水效率分解為技術(shù)進(jìn)步率和技術(shù)效率，以探究不同地區(qū)的水資源利用特點(diǎn)。李珊等[8]采用Super-SBM模型測算了中國大陸31個省(區(qū)、市)的工業(yè)用水效率。李靜等[9]利用MinDS模型測算了資源與環(huán)境的雙重約束下中國工業(yè)用水效率?？紤]到環(huán)境因素和隨機(jī)因素的影響，盧曦等[10]和江麗麗等[11]基于傳統(tǒng)的三階段DEA模型分別測度了長江經(jīng)濟(jì)帶的用水效率和江蘇省生產(chǎn)用水效率。

提升工業(yè)用水效率的關(guān)鍵是識別驅(qū)動因素，確定其作用機(jī)制。Wang等[12]研究發(fā)現(xiàn)水效率的提升得益于技術(shù)進(jìn)步，認(rèn)為科技創(chuàng)新是提高水資源利用效率的主要途徑。Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、研發(fā)強(qiáng)度和高等教育是用水效率的主要驅(qū)動因素。馮俊華等[14]研究發(fā)現(xiàn)工業(yè)用水效率與人均水資源量、年均人均國內(nèi)生產(chǎn)總值正相關(guān)，與工業(yè)用水年增長率負(fù)相關(guān)。童紀(jì)新等[15]研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制對水資源利用效率存在單一門檻效應(yīng)。章恒全等[16]基于固定效應(yīng)的Tobit回歸模型探究了浙江省工業(yè)水資源綠色效率的影響因素，發(fā)現(xiàn)對外開放能積極地促進(jìn)工業(yè)水資源綠色效率的提升，而嚴(yán)厲的環(huán)境規(guī)制則產(chǎn)生相反的作用。Zhang等[17]研究發(fā)現(xiàn)工業(yè)增加值用水量和GDP增長率對水環(huán)境效率均存在顯著的負(fù)向影響。劉波等[18]以萬元工業(yè)增加值用水量衡量工業(yè)用水效率，從空間視角探究了工業(yè)用水效率與節(jié)水水平、用水壓力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的匹配關(guān)系，不同區(qū)域匹配關(guān)系有較大差異。

綜上所述，我國學(xué)者針對工業(yè)用水效率測度展開了較為豐富的研究，但以下方面有待改進(jìn)：①大多數(shù)學(xué)者在測度工業(yè)用水效率時，未能克服外界環(huán)境和隨機(jī)變量的干擾，致使結(jié)果產(chǎn)生偏差。部分研究采用傳統(tǒng)的三階段DEA模型將這兩個因素考慮進(jìn)來，但傳統(tǒng)三階段模型中BBC模型或CCR模型無法對非期望產(chǎn)出進(jìn)行衡量，隨著我國低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有必要引入非期望產(chǎn)出，因此選擇SBM模型對傳統(tǒng)三階段模型進(jìn)行改進(jìn)。②現(xiàn)有外部因素，大多考慮自然、經(jīng)濟(jì)、社會等因素，未考慮政府作用，政府在環(huán)境治理中具有舉足輕重的作用，工業(yè)用水污染治理對水循環(huán)和重復(fù)利用具有直接影響，因此本文進(jìn)一步將政府因素納入剔除范圍?；诖耍\(yùn)用三階段SBM-DEA模型測算中國30個省(區(qū)、市)的工業(yè)用水效率，在此基礎(chǔ)上探究外部環(huán)境對工業(yè)用水效率的影響以分析工業(yè)用水效率的驅(qū)動機(jī)制，并結(jié)合泰爾指數(shù)探究效率差異的原因，為制定差異化的節(jié)水措施提供建議。

1 研究方法

1.1 三階段SBM-DEA模型

a.第一階段：傳統(tǒng)三階段模型中的第一階段多采用BBC模型和CCR模型且無法對非期望產(chǎn)出進(jìn)行分析。Tone[19]建立了考慮松弛變量和非期望產(chǎn)出的SBM模型，具體形式如下：

(1)

式中：λ為權(quán)重向量，共有m個投入，s個產(chǎn)出(其中s1個期望產(chǎn)出，s2個非期望產(chǎn)出)；n為決策單元的數(shù)量；Sx、Sy、Su分別為投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出的松弛變量；x、y、u分別為投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出值；X、Y、U分別表示投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出對應(yīng)的矩陣；ρ表示工業(yè)用水效率，當(dāng)ρ=1時，表示決策單元完全有效；當(dāng)0<ρ<1時，表示決策單元無效。

b.第二階段：以第一階段得到的投入松弛變量為因變量，進(jìn)行SFA回歸以剔除環(huán)境因素和隨機(jī)噪聲。首先，進(jìn)行SFA回歸，SFA回歸函數(shù)為

Sij=f(Zj;βi)+vij+μij
(i=1,2,…,I;j=1,2,…,J)

(2)

式中：Sij為第j個決策單元第i項投入的松弛變量；Zj為環(huán)境變量；βi為環(huán)境變量的系數(shù)；vij+μij為混合誤差項，vij為隨機(jī)噪聲；μij是管理無效率。其次，分離環(huán)境因素、隨機(jī)噪聲和管理無效率，分離方法借鑒羅登躍[20]的研究成果：

(3)

因此隨機(jī)誤差項的分離公式

E[νij/(νij+μij)]=Sij-f(Zj;βi)-E[μij/(νij+μij)]

(4)

最后，對投入變量進(jìn)行調(diào)整，將所有的決策單元置于同一外部環(huán)境中，調(diào)整公式如下

XAij=Xij+{max[f(Zj;βi)]-f(Zj;βi)}+[max(νij)-νij]

(5)

式中：XAij為調(diào)整后的投入變量；Xij為調(diào)整前的投入變量。

c.第三階段：以調(diào)整后數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，再次測算各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率，得到更準(zhǔn)確的效率評價結(jié)果。

1.2 效率差異測算及分解模型

為了對各省(區(qū)、市)的工業(yè)用水效率差異進(jìn)行分析，本文采用泰爾指數(shù)對該差異進(jìn)行測度。泰爾指數(shù)通過熵計算收入不平等，用來分析地區(qū)收入水平差距，取值越大，表明差異性越強(qiáng)。與基尼系數(shù)和變異系數(shù)相比，泰爾指數(shù)能夠更好地將總體的差距分解為組間和組內(nèi)差距，計算公式為

T=Tw+Tb

(6)

(7)

(8)

(9)

1.3 指標(biāo)選取和數(shù)據(jù)來源

工業(yè)用水效率評價指標(biāo)主要包括投入產(chǎn)出變量和環(huán)境變量。投入變量中，在對水效率的評價中大多數(shù)學(xué)者將資源、勞動和資本相結(jié)合作為工業(yè)生產(chǎn)活動的投入，因此本文參考大多數(shù)文獻(xiàn)的做法，將工業(yè)用水量、工業(yè)從業(yè)人員和固定資產(chǎn)投資額作為投入指標(biāo)。產(chǎn)出變量的確定中，選取工業(yè)增加值作為期望產(chǎn)出，對于非期望產(chǎn)出指標(biāo)，以往研究多選取化學(xué)需氧量為非期望產(chǎn)出，但近幾年該指標(biāo)不再進(jìn)行公布，工業(yè)廢水排放量能綜合反映水污染的情況，因此本文選取工業(yè)廢水排放量為非期望產(chǎn)出。

在選擇環(huán)境變量時，已有研究多從自然、經(jīng)濟(jì)、社會等方面選取水資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等指標(biāo)作為環(huán)境變量[21-22]。水資源稟賦表示一個地區(qū)所擁有的資源量，用水效率和水資源稟賦有密切聯(lián)系；經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力之一是資源的投入，經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的不同對水資源的需求量也不同；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中工業(yè)發(fā)展對用水效率有直接影響，工業(yè)化程度的實(shí)現(xiàn)方式有兩種，資源節(jié)約型、技術(shù)先進(jìn)型、環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)集聚能通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低單位成本，從而提高工業(yè)用水效率；資源消耗型、勞動密集型、環(huán)境污染型的產(chǎn)業(yè)集聚可能引發(fā)“結(jié)構(gòu)性缺水”和“結(jié)構(gòu)性污染”等問題，從而使規(guī)模經(jīng)濟(jì)不能發(fā)揮正向作用，降低工業(yè)用水效率?；谝陨戏治觯疚膶⑸鲜鲋笜?biāo)納入環(huán)境變量選擇范圍。此外，筆者認(rèn)為政府因素也是不能忽略的重要外部環(huán)境因素，選擇環(huán)境規(guī)制和對外開放水平兩個指標(biāo)來反映政府對工業(yè)用水效率的管控，環(huán)境規(guī)制表示對一個地區(qū)的環(huán)境保護(hù)力度，對工業(yè)企業(yè)有引導(dǎo)和約束作用；對外開放水平在研發(fā)合作、人才流動、技術(shù)引進(jìn)等方面對工業(yè)用水效率有重要影響。

綜上，本文確定的有關(guān)指標(biāo)及具體變量見表1。

表1 變量定義

本文所用數(shù)據(jù)均來自2006—2019年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、各省(區(qū)、市)統(tǒng)計年鑒及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，部分地區(qū)缺失數(shù)據(jù)取平均值代替，以貨幣度量的指標(biāo)均以2006年為基期進(jìn)行平減。因數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重，本文研究對象不包含西藏、香港、澳門和臺灣。

2 工業(yè)用水效率測算

2.1 第一階段工業(yè)用水效率分析

本文以2006—2019年除西藏外的中國大陸30個省(區(qū)、市)為研究對象，根據(jù)公式(1)計算各省(區(qū)、市)第一階段的工業(yè)用水效率，按地區(qū)劃分為東部、中部和西部三大板塊，其效率值演變規(guī)律如圖1所示。

圖1 全國及區(qū)域第一階段工業(yè)用水效率演變趨勢

從全國來看，2006—2019年我國工業(yè)用水效率雖存在漲幅波動但整體呈上升趨勢，說明在國家宏觀調(diào)控和市場驅(qū)動綜合作用下，水環(huán)境保護(hù)治理與工業(yè)結(jié)構(gòu)升級有良好的發(fā)展趨勢。從效率值來看，全國工業(yè)用水效率至2019年僅為0.649，說明在工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型及水資源有效配置上仍有較大的提升空間。從地區(qū)來看，東部地區(qū)工業(yè)用水效率較高，2006—2019年效率值增長幅度達(dá)123.64%。東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，基于良好的工業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)升級較快，耗水多污染重的企業(yè)被取締，隨著節(jié)水技術(shù)的發(fā)展也提高了工業(yè)用水重復(fù)利用率，因此工業(yè)用水效率較高。中部地區(qū)和西部地區(qū)工業(yè)用水效率由低等提升到中等水平，但效率水平仍低于全國平均水平。中部地區(qū)長期作為東部地區(qū)的能源和原材料供應(yīng)地，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不夠且污染企業(yè)較多。西部地區(qū)2006—2019年工業(yè)用水效率上升幅度最小，地理位置帶來的劣勢的外部環(huán)境成為效率提升的最大制約因素。

表2進(jìn)一步展示了研究期內(nèi)各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率均值。從表2中可以看出，北京市、天津市和山東省工業(yè)基礎(chǔ)較為穩(wěn)定且工業(yè)發(fā)展模式較為成熟，因此效率值較高；海南省主要以第三產(chǎn)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)，2019年第三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比例為59%，工業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值比例為11.1%。2019年《海南省統(tǒng)計年鑒》顯示，低碳制造業(yè)為重點(diǎn)發(fā)展的12個產(chǎn)業(yè)之一，同時海南省是所有省(區(qū)、市)中廢水排放量最低的省份，因此工業(yè)用水投入較少且嚴(yán)格的水污染防治措施使得海南工業(yè)水資源配置較為有效。青海省由于特殊的地理位置，工業(yè)發(fā)展規(guī)模受限，在西部地區(qū)中投入和產(chǎn)出都比較少，工業(yè)用水集中度較高，工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和當(dāng)?shù)毓?jié)水措施的積極推進(jìn)密切相關(guān)，如對重點(diǎn)監(jiān)控的企業(yè)安裝計量設(shè)施、改進(jìn)用水工藝、廢水綜合處理等，因此效率值較高。效率值最低的是山西省，歷年來工業(yè)用水效率均值僅為0.301。山西省是我國的老工業(yè)基地，主要以高耗水、高污染的煤炭、鋼鐵等行業(yè)為主，產(chǎn)能過剩且工業(yè)增加值不高，投入多且污染嚴(yán)重，造成山西工業(yè)用水效率持續(xù)位于低位。

表2 2006—2019年第一階段中30個省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率均值

2.2 第二階段SFA回歸分析

在第二階段分別以工業(yè)用水量、工業(yè)從業(yè)人員、固定資產(chǎn)投資額冗余值為因變量，以選取的5個環(huán)境變量為自變量進(jìn)行SFA回歸分析，回歸結(jié)果見表3。

表3 第二階段隨機(jī)前沿回歸分析結(jié)果

冗余值為投入原始值與目標(biāo)值的差值，即為達(dá)到最優(yōu)效率值所應(yīng)減少的投入，因此如果環(huán)境變量與冗余值負(fù)相關(guān)，表明外部環(huán)境有利于效率值的提高，反之則對效率的提升有抑制作用。

投入冗余的單邊廣義似然比檢驗結(jié)果均大于臨界值，表明拒絕原假設(shè)，管理無效率存在，使用SFA回歸合理。

水資源稟賦與工業(yè)從業(yè)人員、固定資產(chǎn)投資冗余均負(fù)相關(guān)，表明豐富的水資源能推動要素聚集而形成規(guī)模效應(yīng)，降低了工業(yè)用水的單位成本，提升了工業(yè)用水效率，即表明存在“資源祝?！奔僬f[23]。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和投入冗余均顯著負(fù)相關(guān)，表明經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的水資源投入和資本投入更少，有利于工業(yè)用水效率的提高。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的工業(yè)發(fā)展模式更為穩(wěn)定，激烈的市場競爭也要求工業(yè)企業(yè)走節(jié)約集約發(fā)展之路，在生產(chǎn)過程中會節(jié)約包括水在內(nèi)的各項資源以降低運(yùn)營成本，通過資源的優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)了水效率的提升。

工業(yè)化程度和工業(yè)用水量、工業(yè)從業(yè)人員冗余分別在5%和1%的水平上正相關(guān)，和固定資產(chǎn)投資冗余不相關(guān)，表明第二產(chǎn)業(yè)的增加會帶來水資源和勞動力的增加。表明工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)并非必然對工業(yè)用水效率產(chǎn)生正向作用，不同類型產(chǎn)業(yè)單位耗水量和污染排放量存在差異，過去粗放式的工業(yè)發(fā)展模式所導(dǎo)致的工業(yè)水資源消耗規(guī)模偏高、水體污染嚴(yán)重等問題仍存在。同時，我國技術(shù)創(chuàng)新能力不高，工業(yè)節(jié)水技術(shù)效率優(yōu)勢并未形成，具有較大的提升空間，因此要進(jìn)一步優(yōu)化工業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局、淘汰落后產(chǎn)能、推行節(jié)能減排。

環(huán)境規(guī)制和投入冗余均在1%的水平上顯著負(fù)相關(guān)，能有效提升工業(yè)用水效率。當(dāng)環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度增加時(如提高排污費(fèi)、加重違規(guī)行政處罰力度等措施)，對工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)活動影響增加，且強(qiáng)度越大，企業(yè)的合規(guī)成本越高。作為理性的經(jīng)濟(jì)人，合規(guī)成本越高，工業(yè)企業(yè)繼續(xù)進(jìn)行高耗水、高污染生產(chǎn)的可能性越小。同時環(huán)境規(guī)制在增加企業(yè)運(yùn)營成本的同時也會倒逼企業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新，以抵消合規(guī)成本的增加，在外部環(huán)境約束、內(nèi)部技術(shù)改進(jìn)雙重措施下，有效提升了工業(yè)用水效率。

對外開放水平和工業(yè)從業(yè)人員冗余顯著正相關(guān)，表明目前對外開放程度在一定程度上抑制了工業(yè)用水效率的提升。主要是由于我國在招商引資的過程中引進(jìn)了一些發(fā)展層次不高、勞動密集型的企業(yè)，企業(yè)準(zhǔn)入門檻較低、相關(guān)政策不完善使得企業(yè)面臨的資源與環(huán)境約束較低，因此在促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也在一定程度上降低了工業(yè)用水效率。

2.3 第三階段調(diào)整效率值分析

剔除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響后，將調(diào)整后的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)再次代入模型得到的第三階段效率值，其與第一階段效率值對比分析的結(jié)果見圖2，各省(區(qū)、市)名稱以簡稱表示。

圖2 第一階段和第三階段效率值對比

a.剔除環(huán)境因素和隨機(jī)因素干擾前后對比分析。通過圖2可知，剔除環(huán)境因素和隨機(jī)因素干擾后，各省(區(qū)、市)的工業(yè)用水效率發(fā)生了較大的變化，調(diào)整后的工業(yè)用水效率高于調(diào)整前的水平值。與調(diào)整前相比，全國、東部、中部和西部的上升幅度分別為49.18%、26.70%、74.49%和64.32%，表明中部和西部地區(qū)受環(huán)境約束較大。效率值下降的省份為海南和青海，表明未調(diào)整前其較高的工業(yè)用水效率得益于良好的外部環(huán)境。剩余28個省(區(qū)、市)效率值均比未調(diào)整前有所上升，上升幅度前5位分別為山西、甘肅、貴州、黑龍江、云南。山西省高耗水行業(yè)多。黑龍江為我國東北地區(qū)的老工業(yè)基地，以傳統(tǒng)工業(yè)為主，科技創(chuàng)新水平不高。甘肅、貴州、云南三地位于我國西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為落后，因此未調(diào)整前這5個省份工業(yè)用水效率受劣勢環(huán)境的影響較大?；谝陨戏治隹芍魇?區(qū)、市)面臨的外部環(huán)境具有較強(qiáng)的異質(zhì)性，將所有決策單元置于同一環(huán)境進(jìn)行效率比較是十分有必要的。

b.調(diào)整后全國樣本測度。在剔除環(huán)境和隨機(jī)因素后，全國工業(yè)用水效率從2006年的0.579上升至2019年的0.821，上升幅度為41.80%。如圖3所示，全國工業(yè)用水效率2006—2015年在波動中上升，受資源與環(huán)境約束影響，工業(yè)企業(yè)不斷調(diào)整發(fā)展模式導(dǎo)致工業(yè)水資源效率較為波動。2015年之后效率逐步提升，伴隨著《中國制造2025》《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》《水污染防治行動計劃》等一系列政策的頒布實(shí)施，眾多工業(yè)企業(yè)開始轉(zhuǎn)型，資源節(jié)約、環(huán)境友好、綠色可持續(xù)的工業(yè)發(fā)展模式成為我國工業(yè)發(fā)展的主基調(diào)。

圖3 2006—2019年全國及東中西部地區(qū)工業(yè)用水效率均值

c.省際視角工業(yè)用水效率分析。選擇K均值聚類法將第一階段和第三階段工業(yè)用水效率劃分為高、中、低效率組，如表4所示。

從表4可以看出北京、天津一直位于高效率組，說明其工業(yè)用水效率已達(dá)到較優(yōu)水平，在工業(yè)發(fā)展中有效的兼顧了資源利用和環(huán)境保護(hù)，是各省(區(qū)、市)學(xué)習(xí)的標(biāo)桿。陜西、吉林、內(nèi)蒙古、山西、甘肅、貴州、云南由低效率組升為中效率組。筆者認(rèn)為這是兩種完全不同的效率類型，陜西、吉林、內(nèi)蒙古、山西工業(yè)基礎(chǔ)較為穩(wěn)固，管理模式較為成熟，但工業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，重工業(yè)比重較高，科技含量偏低，導(dǎo)致工業(yè)用水效率受限于劣勢的外部環(huán)境；甘肅、貴州、云南工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，在工業(yè)發(fā)展初期，資源投入的邊際效用較高，因此剔除外部環(huán)境影響后，工業(yè)用水效率開始反彈。上海、江蘇、浙江由中效率組降至低效率組，安徽一直位于低效率組。這些省份歸屬長三角地區(qū)，區(qū)位優(yōu)勢明顯，剔除環(huán)境因素后效率值與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不匹配，表明其工業(yè)用水效率與外部環(huán)境正相關(guān)且受外部環(huán)境影響較大，需進(jìn)一步提升純內(nèi)部管理效率。

表4 第一階段和第三階段工業(yè)用水效率聚類分析結(jié)果

d.區(qū)域視角工業(yè)用水效率分析。如圖3所示，東部、中部、西部地區(qū)的工業(yè)用水效率在波動中呈上升趨勢，效率均值分別為0.717、0.627、0.663。東部地區(qū)大多數(shù)年份處于領(lǐng)先地位，在2012年之后與中部和西部地區(qū)的效率差異不斷擴(kuò)大，在2019年效率值達(dá)到0.914。中部地區(qū)2015年之前效率值平穩(wěn)上升，2015年之后開始提速，到2019年效率值達(dá)到0.808。西部地區(qū)工業(yè)發(fā)展并不穩(wěn)定，波動較為頻繁，2008—2011年持續(xù)增長至0.671，2011—2015年波動中下降至0.650，2015—2019年波動中上升，但增長幅度與東部和中部相比較為緩慢。中部地區(qū)在2018年之后效率值趕超西部地區(qū)，主要是因為中部地區(qū)高耗水、高污染行業(yè)較多，加上東部地區(qū)落后產(chǎn)能不斷轉(zhuǎn)移到中部地區(qū)，致使中部地區(qū)資源與環(huán)境約束較強(qiáng)，隨著國家宏觀戰(zhàn)略的調(diào)整，中部地區(qū)的工業(yè)開始綠色轉(zhuǎn)型，工業(yè)用水效率隨之趕超西部地區(qū)。

e.流域視角工業(yè)用水效率分析。為增強(qiáng)流域工業(yè)用水效率的空間結(jié)構(gòu)特征分析，選取我國兩個重大戰(zhàn)略發(fā)展區(qū)域(黃河和長江)進(jìn)行綜合比較，結(jié)果如圖4所示。

圖4 2006—2019年全國及黃河流域、長江流域工業(yè)用水效率

在變化趨勢上，兩大流域的工業(yè)用水效率均呈現(xiàn)波動上升。從效率水平上來看，工業(yè)用水效率整體上呈現(xiàn)出黃河流域>長江流域的特點(diǎn)。研究期內(nèi)黃河流域流經(jīng)省(區(qū)、市)中有6個省(區(qū)、市)萬元工業(yè)增加值用水量低于全國水平，長江流域流經(jīng)省份僅浙江省萬元工業(yè)增加值用水量低于全國平均水平，長江流域的節(jié)水空間較大。在幅度調(diào)整上，研究期內(nèi)黃河流域效率值由0.591上升至0.799，上升幅度為35.19%,長江流域效率值由0.535上升至0.821，上升幅度為53.46%，全國上升幅度為41.80%，說明長江流域的純內(nèi)部管理效率在不斷提高，對黃河流域存在追趕效應(yīng)。

3 工業(yè)用水效率差異及分解

各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率存在較大差異，為進(jìn)一步考察差異產(chǎn)生的原因，利用泰爾指數(shù)對效率值進(jìn)行分解，結(jié)果如表5所示。從表5中結(jié)果可知，研究期內(nèi)泰爾指數(shù)的波動頻率較快，這與各省(區(qū)、市)的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略密切相關(guān)。整體上泰爾指數(shù)由2006年的0.025 9下降到2019年的0.014 9，工業(yè)用水效率的空間差異在減小。區(qū)域內(nèi)泰爾指數(shù)由0.025 4下降為0.010 7，區(qū)域間泰爾指數(shù)由0.000 5上升為0.004 2，且近三年差距的變化趨勢和整個研究期一致，但每年區(qū)域內(nèi)差距貢獻(xiàn)率均高于區(qū)域間差異，且區(qū)域內(nèi)泰爾指數(shù)均值是區(qū)域間的8.57倍，因此區(qū)域內(nèi)差距仍是造成整體差距的主要原因。

表5 2006—2019年中國工業(yè)用水效率泰爾指數(shù)及貢獻(xiàn)率

2006—2019年間東部、中部和西部地區(qū)的省內(nèi)差異均呈現(xiàn)波動中縮小的趨勢，但變化幅度不大，東西部貢獻(xiàn)率穩(wěn)定在30%左右，中部貢獻(xiàn)率穩(wěn)定在20%左右。三大地區(qū)的貢獻(xiàn)率均值從高到低排序依次為東部(34.24%)、西部(32.05%)和中部(21.84%)。東部差異較大的原因在于其包含的省(區(qū)、市)數(shù)量眾多，其中天津和江蘇分別是工業(yè)用水效率最高和最低的省份。東部地區(qū)發(fā)展較快但不均衡，資源集聚效應(yīng)、產(chǎn)出效益更多地體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的省(區(qū)、市)，如北京、天津、山東等，但同樣經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的上海、江蘇、浙江等地的工業(yè)用水效率在東部地區(qū)排名較為靠后，這進(jìn)一步表明上海、江蘇、浙江的工業(yè)發(fā)展模式有待進(jìn)一步優(yōu)化。西部地區(qū)差異貢獻(xiàn)率均值也較高，其中陜西工業(yè)用水效率均值為0.782，位列第5；寧夏工業(yè)用水效率均值為0.534，位列第29，寧夏技術(shù)效率是導(dǎo)致其工業(yè)用水效率較低的主要因素[24]。中部地區(qū)貢獻(xiàn)率從25.19%下降至18.79%，地區(qū)內(nèi)各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率呈現(xiàn)出趨同特征?；谝陨戏治隹芍?，中國各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率空間異質(zhì)性明顯，地區(qū)間差距有縮小的趨勢，如何促進(jìn)區(qū)域間進(jìn)一步協(xié)調(diào)發(fā)展是效率優(yōu)化提升的關(guān)鍵。

4 結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

a.在不考慮外部環(huán)境和隨機(jī)因素的情況下，大多數(shù)省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率被低估，尤其是山西、甘肅、貴州、黑龍江、云南；僅海南和青海兩地工業(yè)用水效率被高估。

b.外部環(huán)境對各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率產(chǎn)生重大影響，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高、環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度較大、人均水資源量豐富的地區(qū)能有效提升工業(yè)用水效率，工業(yè)化程度中工業(yè)比重的增加會帶來水資源和人力資源的浪費(fèi)，從而對工業(yè)用水效率的提升有抑制作用。對外開放程度也表現(xiàn)出對工業(yè)用水效率的負(fù)向作用。

c.研究期內(nèi)，全國及三大地區(qū)工業(yè)用水效率呈上升趨勢，且2015年之后提速進(jìn)一步加快。東部地區(qū)的工業(yè)用水效率處于領(lǐng)先地位，2017年之后中部地區(qū)的工業(yè)用水效率趕超西部地區(qū)。黃河流域的工業(yè)用水效率整體上高于長江流域，但長江流域有趕超的趨勢。以吉林、內(nèi)蒙古為代表的重工業(yè)基地受負(fù)面環(huán)境影響顯著，工業(yè)用水效率有較大提升空間；上海、江蘇、浙江工業(yè)用水效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不匹配，進(jìn)一步提升工業(yè)發(fā)展管理效率是未來工作的重點(diǎn)。

d.各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率差距有減小的趨勢，區(qū)域內(nèi)差距是造成工業(yè)用水效率分異的主要原因，其中東部和西部區(qū)域內(nèi)省際差異較大，是改善的重點(diǎn)地區(qū)。東部地區(qū)的北京、天津、海南和西部地區(qū)的陜西、內(nèi)蒙古是區(qū)域內(nèi)各省(區(qū)、市)學(xué)習(xí)的標(biāo)桿。

4.2 政策建議

a.多維并進(jìn)，依托良好外部環(huán)境賦能工業(yè)水資源管理。工業(yè)用水效率受到不同外部環(huán)境的疊加影響，良好的外部環(huán)境能減少投入冗余，發(fā)揮資源的最優(yōu)作用。經(jīng)濟(jì)方面，不僅要考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，更應(yīng)注重發(fā)展的質(zhì)量，各省(區(qū)、市)在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局時要考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高級化和合理化，減少高耗水、高污染企業(yè)的數(shù)量，向滿足國家政策、水資源使用量較少、水污染產(chǎn)出較少和產(chǎn)值高的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，及時淘汰落后產(chǎn)能。政府方面，將節(jié)水工作納入經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中，根據(jù)制定符合本地區(qū)特點(diǎn)的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略；對內(nèi)加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)水資源管理，強(qiáng)化監(jiān)管職能，提高工業(yè)企業(yè)污染環(huán)境的成本，如提升污水排放標(biāo)準(zhǔn)、淘汰污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)等；對外提高引進(jìn)外資企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，對外開放過程中積極引進(jìn)專業(yè)人才、學(xué)習(xí)先進(jìn)的水資源管理經(jīng)驗和技術(shù)手段，嚴(yán)格防范高污染企業(yè)的進(jìn)駐。

b.因地制宜，結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)優(yōu)化資源配置。通過三階段SBM-DEA測算，我國各省(區(qū)、市)工業(yè)用水效率存在較大差異，各地可根據(jù)目前效率水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，制定和實(shí)施差異化工業(yè)用水機(jī)制。具體來看，高效率組可以維持目前工業(yè)水資源管理政策和資源投入；中效率組應(yīng)積極協(xié)調(diào)外生經(jīng)濟(jì)環(huán)境，明確經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)布局變革的內(nèi)涵，推動工業(yè)用水治理和社會轉(zhuǎn)型的耦合協(xié)調(diào)，引導(dǎo)環(huán)境動能流入工業(yè)用水治理體系，推動工業(yè)用水效率穩(wěn)步增長；低效率組既要重視外生環(huán)境的改善，又要注重內(nèi)部管理效率的提升，同時關(guān)注這兩者之間的耦合關(guān)系。

c.協(xié)調(diào)發(fā)展，借助區(qū)域優(yōu)勢打造工業(yè)水資源管理新態(tài)勢。我國各省(區(qū)、市)自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)位優(yōu)勢不同，工業(yè)用水效率存在較大差異。東部地區(qū)聚集了大量專業(yè)人才、先進(jìn)技術(shù)和充裕的資金，中部地區(qū)為主要的能源和原材料供應(yīng)基地，西部地區(qū)待開發(fā)水資源豐富。因此各區(qū)域間要打破資源流動的束縛，進(jìn)一步促進(jìn)人力、物力、資金、技術(shù)、經(jīng)驗等要素的合理流動，工業(yè)用水效率較低的地區(qū)可以選擇區(qū)域內(nèi)工業(yè)用水效率較高的省(區(qū)、市)的效率值為目標(biāo)值，通過適當(dāng)?shù)恼咭龑?dǎo)、財政扶持、稅收優(yōu)惠等手段向目標(biāo)值靠攏。高效率地區(qū)發(fā)揮表率作用，主動向低效率的地區(qū)傳授可復(fù)制的成功經(jīng)驗。各省(區(qū)、市)應(yīng)打破地區(qū)封鎖，協(xié)調(diào)聯(lián)動發(fā)展，縮小效率差異。