中国城镇水资源利用效率测度及空间格局.pdf

湖北农业科学2023 年收稿日期：2022-06-04基金项目：国家自然科学基金项目（41501126）作者简介：陈晨（2002-），女，安徽亳州人，在读本科生，研究方向为水资源效率测度，（电话）17851087661（电子信箱）。第 62 卷第 7 期2023 年 7 月湖北农业科学Hubei Agricultural SciencesVol.62 No.7Jul.，2023陈晨，刘鹏辉，王子潇.中国城镇水资源利用效率测度及空间格局 J.湖北农业科学，2023，62（7）：24-31随着中国工业化与城镇化的快速推进，水资源短缺和水环境污染问题成为制约中国经济社会可持续发展的瓶颈1。2020 年，全国水资源总量为31 605.2亿 m3，但人均水资源量仅为 2 994 m3/人2，略高于中度缺水线（2 000 m3/人）。在全国水资源总量中，北方6区水资源总量为6 645.0亿m3，南方4区水资源总量为24 960.2亿m3，水资源分布不均衡2。中国污水年排放量持续增加，2019年中国城市污水排放量为554.65亿m3，相比于2010年的378.70亿m3，增长了46.46%，水资源污染问题使水资源短缺矛盾日益突出。提高水资源利用及污水处理效率是缓解水资源短缺矛盾的重要途径，科学测算中国各省水资源利用效率具有重要意义。水资源效率研究可为中国相关政策的制定起到指导和参考作用。国内外学者对水资源效率的评价方法和评价指标进行了相关研究，并取得了一定的成果。在评价方法方面，常见方法包括比值分析法3、松弛变量法4-6、随机前沿法7，8、数据包络分析法9-11等。其中，数据包络分析法（DEA）有无需事先确定函数关系、非主观赋权以及可分析决策单元的无效因素等诸多优点，是评价多投入多产出决策单元效率的有效方法，成为评价相对效率的主流技中国城镇水资源利用效率测度及空间格局陈晨a，刘鹏辉b，王子潇c（河海大学，a.商学院；b.机电工程学院；c.物联网工程学院，江苏 常州213022）摘要：构建基于方向距离函数的水资源系统混合网络DEA模型，测算中国城镇水资源利用整体效率、用水阶段效率和污水处理阶段效率，并通过Moran s I指数研究其空间格局。结果表明，20082017年，中国城镇水资源利用整体效率偏低，不同地区间的水资源利用效率差异明显；用水阶段效率普遍高于污水处理阶段效率，二者均表现出上升趋势；城镇水资源利用整体效率存在较显著的空间相关性，空间集聚现象呈先下降后增强的趋势。关键词：城镇用水；水资源利用效率；网络结构；数据包络分析；空间格局中图分类号：F323.213文献标识码：A文章编号：0439-8114（2023）07-0024-08DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.07.005开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Measurement and spatial pattern of urban water resources utilization efficiency in ChinaCHEN Chena，LIU Peng-huib，WANG Zi-xiaoc（a.Business School；b.College of Mechanical and Electrical Engineering；c.College of Internet of Things Engineering，Hohai University，Changzhou213022，Jiangsu，China）Abstract：The DEA model of the hybrid network structure of the water resources system based on the direction distance function wasconstructed to measure the overall efficiency，water use stage and sewage treatment stage efficiency of urban water resource utilizationin China，and the spatial pattern was studied by Moran s I index.The results showed that，from 2008 to 2017，the overall efficiency ofurban water resources utilization was low and the level of water resources utilization efficiency varied significantly between regions.Theefficiency of the water use stage was generally higher than that of the sewage treatment stage，both of them showed an upward trend.There was a significant spatial correlation between the overall efficiency of urban water resource utilization，and the phenomenon ofspatial agglomeration presented a trend of first declining and then increasing.Key words：urban water use；water resource utilization efficiency；network structure；data envelopment analysis；spatial pattern第 7 期术工具之一12。马海良等13选取基于投入导向的DEA模型并结合 Malmquist指数测算出各省全要素水资源利用效率。俞雅乖等14运用超效率 DEA-Tobit两阶段模型将人均地区生产总值作为水资源效率评价中的产出指标对水资源效率进行评价。杨骞等15运用DEA构建非径向性的方向距离函数，釆用全要素水资源效率的测算方法对污染物排放约束下中国各省份和区域的农业水资源效率进行测算。然而，这些运用DEA模型测算用水效率的方法仅能计算出水资源初次使用时的效率。考虑分阶段测算水资源利用效率的研究不断涌现。Bian 等16将水资源利用系统细分为初次用水阶段和污水处理阶段，并据此建立了两阶段 DEA 模型来测度用水效率、污水处理效率和水资源系统的整体利用效率。张国基等1构建基于水资源系统混合网络结构的DEA模型，分初次用水和污水处理2个阶段、工业和生活2个部门测算出水资源综合利用效率。为分析水资源系统的真实利用情况，本研究采用包括用水阶段和污水处理阶段的水资源系统模型。在评价指标方面，水资源利用效率的测度通常以用水量、劳动力和资本作为投入指标，以 GDP 作为产出指标17，以环境污染等为非期望产出。孙才志等18将灰色水足迹作为非期望产出通过数据包络分析方法测算出水资源全局环境技术效率，并与未考虑非期望产出的数据包络分析方法测算出的水资源技术效率进行了对比。张峰等19将工业废水排放量作为非期望产出，利用引入松弛变量的方向距离函数构建了工业绿色全要素水资源效率测算模型。对此，本研究选取城镇污水排放量作为用水阶段的非期望产出指标和污水处理阶段的投入指标，以测算更为精确的水资源利用效率。综合以上，本研究以污水排放量为中间变量，作为用水阶段的非期望产出和污水处理阶段的投入，构建基于方向距离函数的水资源系统混合网络结构DEA模型来测算城镇水资源系统2个阶段的效率和水资源利用整体效率，再运用空间自相关方法揭示区域城镇水资源利用整体效率的空间格局，最后为中国城镇水资源高效利用政策制定提供建议，以期促进各省份城镇水资源利用效率的协同提升。1模型构建1.12个阶段水资源利用系统与方向距离函数模型考虑到城镇水资源利用系统中用水阶段和污水处理阶段的关联性与相互制约性，本研究将这 2个阶段看作城镇水资源利用系统中串联的2个子系统（图1）。在用水阶段，人均 GDP 为期望产出，污水排放量为非期望产出。为了治理用水阶段造成的水污染，在污水处理阶段，通过治理性的投资和劳动力投入降低污水的排放量，使城镇水资源利用系统成为一个环境友好的系统。基于Fre等20的网络方向距离函数建模原理，构建如下方向距离函数模型。D=(K,L,W,y,b),(I,EP,WT,b,WR,M);g 1,g 2=max(KK+LL+WW+yy+bb+II+EPEP+WTWT+bb+WRWR+MM)s.t.n=1NZ1nKn K-KgKn=1NZ1nLn L-LgLn=1NZ1nWn W-WgWn=1NZ1nyn y+ygyn=1NZ1nbn=b-IgIn=1NZ2nIn I-IgIn=1NZ2nEPn EP-EPgEPn=1NZ2nWTn WT-WTgWTn=1NZ2nbn b-bgbn=1NZ2nWRn WR+WRgWRn=1NZ2nMn=M-MgMK,L,W,y,b,I,EP,WT,b,WR,M 0;Z1n,Z2n 0;n=1,2,N（1）用水量固定资产投入就业人数水资源初次用水阶段人均GDP污水排放量废水治理项目完成投资污水处理厂个数生态治理和环境保护从业人数污水处理阶段水资源污水再生利用量COD排放量图12个阶段水资源利用系统陈晨等：中国城镇水资源利用效率测度及空间格局25湖北农业科学2023 年式中，在初次用水阶段，K为资本投入，L为劳动投入，W 为用水量，y为人均 GDP，b为污水排放量；在污水处理阶段，I为治理废水完成投资，EP为生态保护和环境治理业从业人数，WT为污水处理厂数，WR为污水再生利用量；M为 COD排放量；为各投入产出的权重；为各投入产出的调整参数。该模型可以同时建立2个阶段的非参数分段线性生产前沿，并在各自的前沿下（由不同的组合参数z1n、z2n表示），找出决策单元在初次用水和污水治理阶段可能的上升空间（由各投入产出的调整参数表示）。则第一阶段的投影方向选取g 1=(0,0,-W,y,-b)，第二阶段的投影方向为g 2=(-I,-EP,-WP,0,WR,-M)。此时，模型（1）可以表示如下。D=(K,L,W,y,b),(I,EP,WT,b,WR,M);g 1,g 2=max(WW+yy+bb+II+EPEP+WTWT+WRWR+MM)s.t.n=1NZ1nKn Kn=1NZ1nLn Ln=1NZ1nWn(1-W)Wn=1NZ1nyn(1+y)yn=1NZ1nbn=(1-b)bn=1NZ2nIn(1-I)In=1NZ2nWTn WT-WTgWTn=1NZ2nbn bZ2nWRn(1+WR)WRn=1NZ2nMn=(1-M)MW,y,b,I,EP,WT,WR,M 0;Z1n,Z2n 0;n=1,2,N（2）若*W,*y,*b,*I,*EP,*WT,*WR,*M为模型（2）的最优解，则考虑 2个阶段的水资源利用系统的技术效率，其表达式如下。TE=1/(1+D(K,L,W,y,b),(I,EP,WT,b,WR,M);g 1,g 2)=1/(1+W*W,y*y,b*b,I*I,EP*EP,WT*WT,WR*WR,M*M)（3）若系统技术效率TE=1，则水资源利用系统是相对技术有效的，并且系统技术有效的充分必要条件为*W=*y=*b=*I=*EP=*WT=*WR=*M=0。1.2空间自相关检验模型通过全局 Moran s I指数研究水资源利用整体效率在空间维度下的集聚状态，公式如下。I=ni=1nj inij(i-)(j-)()i=1nj iniji=1n(i-)2（4）式中，I为全局空间自相关指数；n表示评价单元数量；ij表示空间权重矩阵，选取rook一阶权值矩阵，若区域 i与区域 j相邻，则ij=1，反之ij=0；i、j分别表示第 i、j区域的水资源利用整体效率；-为水资源利用效率的平均值。全局自相关指数大于0表示区域水资源利用整体效率呈空间正相关，数值越大正相关性越强；全局自相关指数小于 0则表示负相关；全局自相关指数为0表示不相关。通过局部 Moran s I指数进一步分析其局域空间相关性，其表达式如下。I*=n(i-)j=1,j inij(i-)i=1n(i-)2（5）式中，I*为局部自相关指数；其他变量含义同模型（4）。根据局部 Moran s I 指数的正负和大小可以判断空间单元的集聚特征。其中，高-高集聚区域类型为水资源利用整体效率高值空间关联区，表示水资源利用整体效率较高的单元被水资源利用整体效率较高的邻近单元包围；低-低集聚区域类型为水资源利用整体效率低值空间关联区，表示水资源利用整体效率较低的单元被水资源利用整体效率较低的邻近单元包围；高-低集聚区域类型为水资源利用整体效率高-低值空间关联区，表示水资源利用整体效率较高的单元被水资源利用整体效率较低的邻近单元包围；低-高集聚区域类型为水资源利用整体效率低-高空间关联区，表示水资源利用整体效率较低的单元被水资源利用整体效率较高的邻近单元包围；另外，高-高和低-低集聚区域类型为正的空间自相关，低-高和高-低集聚区域类型为负的空间自相关。1.3指标选取与数据来源由于中国 20182019 年的城镇固定资产投资的数据尚未公布，考虑到数据的可得性，本研究选取20082017 年中国 30 个省级行政区（不包含港澳台、西藏）的城镇水资源系统投入与产出数据作为研究对象。在用水阶段，选取城镇用水量、城镇就业人数（城镇单位就业人数+城镇私营企业就业人数+城镇个体就业人数）、城镇固定资产投资作为投入指标，选取人均GDP为期望产出指标。而城镇污水排放量由于造成了环境污染，将作为用水阶段的非期望产出指标。在污水处理阶段，城镇污水排放量作为中间变量，与污水处理厂数、生态保护和环境治理业从业人数、治理废水完成投资一起作为投入指标，城镇污水再生利用量和COD排放量作为产出指标。所有数据来源于 中国统计年鉴 中国环境年鉴 等。26第 7 期2实证结果与分析2.1城镇水资源利用效率测度2.1.1全国及各地区城镇水资源利用整体效率基于已构建的方向距离函数模型，计算出中国30个省（市、自治区）的城镇水资源利用系统的整体和各阶段的效率，结果见表 1。从表 1可以看出，从宏观或整体上看，中国城镇水资源利用整体效率均值为0.51，结果偏低。在30个省（市、自治区）的城镇水资源利用整体效率中，有 19个省（市、自治区）的均值低于 0.50，占比为 63.3%；仅有 5个省（市）在研究期间水资源利用整体效率始终为 1.00，即同时实现用水阶段和污水处理阶段均有效。这表明全国城镇水资源利用整体效率处于较低水平，仍有较大程度的改进与提升空间。从时间趋势上看，20082017年，城镇水资源利用整体效率年均增长率为 2.3%，总体呈上升趋势，但进展缓慢。其中，20082014年，全国城镇水资源利用整体效率呈较明显的上升趋势，然而在 20142017年，城镇水资源利用整体效率开始出现波动下降。这一水资源利用效率的变化特征与高甜等21的研究结果相符。中国城镇水资源利用效率总体表现出发展向好的态势，但也存在水资源利用不当从而导致利用效率下降的隐患，因此更需要注重城镇水环境污染防治和生态治理，走可持续发展道路。从各省（市、自治区）的城镇水资源利用整体效率看，排名靠前的有北京市、天津市、上海市、广东省、青海省。这些省（市）依据自身优势，研究期间始表120082017年各省（市、自治区）城镇水资源利用整体效率地区东部中部西部东北全国北京市天津市河北省上海市江苏省浙江省福建省山东省广东省海南省湖北省湖南省山西省河南省江西省安徽省内蒙古自治区广西壮族自治区陕西省新疆维吾尔自治区甘肃省宁夏回族自治区青海省四川省云南省贵州省重庆市辽宁省吉林省黑龙江省2008年1.001.000.141.000.770.260.210.141.000.870.190.470.170.080.210.140.580.150.170.300.200.731.000.720.190.380.850.150.260.230.452009年1.001.000.121.000.870.290.230.151.000.840.170.320.220.090.230.130.600.100.210.320.250.921.000.130.220.280.960.280.230.220.452010年1.001.000.201.000.380.550.610.171.000.690.190.420.630.120.400.140.610.130.250.470.250.871.000.220.270.300.930.190.260.220.482011年1.001.000.301.000.410.510.540.231.000.660.190.420.230.140.420.170.620.150.280.490.230.821.000.130.180.700.970.270.380.280.492012年1.001.000.301.000.410.580.600.261.000.620.220.370.280.150.410.180.620.160.320.450.210.831.000.200.990.490.850.210.430.280.512013年1.001.000.281.000.510.520.540.261.001.000.220.330.330.150.380.200.630.190.390.490.220.971.000.210.670.460.730.210.440.260.522014年1.001.000.371.000.700.470.570.371.001.000.260.380.370.170.470.240.660.200.460.490.250.831.000.240.600.680.880.230.580.330.562015年1.001.000.351.000.510.440.620.441.001.000.260.350.320.160.400.240.660.250.430.540.510.881.000.220.560.700.780.240.550.300.562016年1.001.000.311.000.570.470.630.481.001.000.230.400.330.160.460.280.670.230.420.500.290.911.000.190.220.340.890.270.760.290.542017年1.001.000.341.000.620.470.690.581.001.000.270.590.330.200.460.310.700.240.450.440.300.751.000.200.240.321.000.240.530.280.55均值1.001.000.271.000.580.460.520.311.000.870.220.410.320.140.380.200.640.180.340.450.270.851.000.250.410.470.880.230.440.270.51陈晨等：中国城镇水资源利用效率测度及空间格局27湖北农业科学2023 年终保持DEA有效。北京市、天津市、上海市、广东省拥有较高的城镇水资源利用整体效率，主要在于经济实力雄厚，人均GDP水平高；资源配置合理、技术水平先进，从而能够通过投入一定的水资源、固定资产和劳动力得到最大的期望产出并降低废水排放量以减少非期望产出；同时由于这些地区的城镇水污染相关管制政策的出台与大力实施，使得在污水处理阶段也能达到投入与产出相匹配，进而实现水资源利用整体效率的 DEA 有效。青海省作为三江发源地，被称为“中华水塔”，人均水资源量丰富，同时，青海省始终将生态环境的保护与治理放在首位，从“十一五”时期开始大力发展循环经济，经济发展水平不断提升，同时加强污染治理力度，生态保护成效良好，从而实现了城镇水资源利用的高效。安徽省、广西壮族自治区、河南省的城镇水资源利用整体效率始终偏低，城镇水资源利用整体效率均值分别为0.20、0.18、0.14。这与这些地区的经济落后、人口密集导致人均GDP水平低，技术落后和政策重视度低导致城镇污水排放量大有关，且这些地区的第二产业多处于工业化中期后半阶段和工业化后期前半阶段，第三产业发展相对滞后，工业污水的大量排放加剧了环境污染，致使城镇水资源利用效率较低。在各省（市、自治区）的城镇水资源利用整体效率测度的基础上，得出中国各地区的城镇水资源利用整体效率，如图 2所示。从区域层面来看，东部、中部、西部、东北地区的水资源利用整体效率均值分别为 0.70、0.28、0.52和 0.31。东部地区城镇水资源利用系统整体效率遥遥领先，其次是西部、东北地区，最后是中部地区。这一城镇水资源利用整体效率的空间特征与杨骞等22的研究结果相一致。东部、中部、西部和东北地区的水资源利用整体效率均值的年均增长率分别为 2.1%、4.9%、0.6%和 5.7%，中部地区和东北地区增长较快，上升幅度明显，而东部上升幅度较小，西部地区增长速度较低。全国城镇水资源利用整体效率的绝大部分是由东部和西部地区的效率值构成，而全国整体效率的增长主要依靠中部和东北地区。从图 2可以看出，在研究期间东部地区总体增长幅度较小，这与东部地区中北京市、天津市、上海市、广东省等地多年城镇水资源利用整体效率保持在前沿面有关，这些地区经济发展水平高，拥有先进的技术水平，因此城镇水资源利用效率较高。而同样位于东部地区的河北省、浙江省和山东省，其城镇水资源利用整体效率均不足0.5，体现出东部地区区域内效率差异明显。国家应制定相关政策，以北京市、天津市、上海市、广东省为中心，发挥辐射作用，带动周边省（市、自治区）城镇水资源高效利用，从而促进东部地区的城镇水资源利用效率的协同提升，为东部地区城镇水资源利用整体效率的增长提供动力。中部、东北地区城镇水资源利用整体效率均值虽处于较低水平，但是年均增长率较高，体现出中部地区和东北地区在分别实施中部崛起战略和振兴东北战略注重经济发展的同时对生态环境的重视程度也在持续增强，城镇水资源利用整体效率不断提升。西部地区城镇水资源利用整体效率较高，呈先增长后下降的趋势，年均增长率最低。“十一五”到“十三五”期间，中国着力推进西部大开发战略，加快西部地区基础设施工程建设，促进西部地区的产业发展，而西部地区生态环境脆弱，大部分地区水资源短缺矛盾仍然突出，因此政府要统筹规划生态保护与经济增长，因地制宜促进西部地区的发展。2.1.2全国及各地区城镇水资源用水阶段与污水处理阶段效率将中国城镇水资源利用系统分为用水阶段和污水处理阶段 2个子系统，全国及各地区各阶段城镇水资源利用效率如图3和图4所示。东部、中部、西部和东北地区的城镇水资源用水阶段的效率均值分别为0.74、0.28、0.59和0.37，污水处理阶段的效率均值分别为0.65、0.27、0.45和0.25，各地区不同阶段的效率均值的差异较明显。中国各地区城镇水资源用水阶段效率大部分都高于污水处理阶段效率，表明中国城镇水资源利用整体效率较低主要受污水处理阶段效率影响。这一结果与张国基等1的研究相符，总体上中国水资源利用仍然处在“先污染后治理”阶段，因此在城镇用水方面相关政策的制定和执行仍待进一步改善。由图 3 可知，全国城镇水资源用水阶段效率20082012 年呈上升趋势，20122017 年有所下降，总体来看呈微弱的上升趋势，年均增长率为2.7%。全国四大地区也呈较明显的上升趋势。1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.102008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017年份东部中部西部东北全国水资源利用整体效率图2全国及四大区域城镇水资源利用整体效率对比28第 7 期2008年后城镇水资源用水阶段效率的提高与同年原国家环境保护总局等部门颁布的 关于加强重点湖泊水环境保护工作的意见 密切相关，政府不断加强工业污染防治和城市生活污水处理力度，使城镇污水排放量减少，进而促进了城镇水资源用水阶段效率的提升。从区域层面看，东部地区城镇水资源用水阶段效率均值最高，西部、东北地区次之，中部地区最低，这与城镇水资源利用整体效率均值的大小顺序一致。中部和东北地区的城镇水资源用水阶段效率均值分别为0.28和0.37，水平偏低，政府应加大城镇水资源高效利用重视程度，引入先进生产技术，加大污染物处理力度。在各区域中，东北地区和中部地区城镇水资源用水阶段效率年均增长率较大，分别为 7.7%和 3.8%，相比于东部和西部地区，增长幅度明显，拥有较大的提升空间。1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.102008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017年份东部中部西部东北全国水资源用水阶段效率图3全国与各地区城镇水资源用水阶段效率变化趋势由图4可知，全国四大地区中，除东部地区污水处理阶段的效率均值大于0.5外，其余3个地区的效率均值均小于0.5，处于较低水平。全国城镇水资源污水处理阶段的效率20082014年波动上升，20142017年增长停滞，期间始终保持同一效率水平。全国城镇水资源污水处理阶段效率均值总体上呈较小幅度的上升趋势，年均增长率为 2.3%。其中，东部地区和西部地区的城镇水资源污水处理阶段的效率均值明显高于中部和东北地区效率，不同地区间的效率均值差异明显，与城镇水资源用水阶段效率均值的地区增长情况相同，中部和东北地区表现出相对较强的增长势头。此外，全国大部分地区城镇水资源污水处理阶段的效率在 2011年后开始表现出较明显的上升趋势，这与同年推出的 国务院关于加强环境保护重点工作的意见 有关，政府不断加强主要污染物总量减排监管力度，使大部分地区的城镇污水处理效率有所改善。2012年，国务院办公厅印发 “十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划，提出加快建设全国城镇污水处理及再生利用设施，促进主要污染物减排、改善水环境质量，这些都促进了城镇水资源污水处理阶段效率的提升。1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.102008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017年份东部中部西部东北全国水资源污水处理阶段效率图4全国与各地区城镇水资源污水处理阶段效率变化趋势综合来看，中国城镇水资源利用整体效率受用水阶段效率和污水处理阶段效率的共同影响。在用水阶段和污水处理阶段，各地区水资源利用效率均值都呈上升趋势，进而促进了中国城镇水资源利用整体效率均值的上升；东部地区和西部地区的水资源利用效率均值都明显高于中部与东北地区，使得东部地区和西部地区的整体效率均值也明显高于中部与东北地区，区域间差异明显。城镇水资源用水阶段效率与污水处理阶段效率总体上在均值与增长率上也存在较大差距。因此，要想提高城镇水资源利用整体效率，需要促进用水阶段效率和污水处理阶段效率的共同提升，且着重提高污水处理阶段效率。2.2空间自相关检验2.2.1全局 Moran s I指数根据 20082017年中国30个省（市、自治区）的城镇水资源利用整体效率数据，通过空间统计的 Moran s I指数，基于空间邻接矩阵，进行空间相关性检验，结果如表2所示。根据结果显示，城镇水资源利用整体效率的Moran s I指数均为正，且表现出比较明显的波动特征，20082012年呈波动下降趋势，在 2012年达最低点后开始呈波动上升趋势。其中，2008年、2013年、20152017 年的城镇水资源利用整体效率的Moran s I均通过了 10%的显著性检验。这说明各省（市、自治区）城镇水资源系统整体效率在空间地理位置上具有较显著的正相关关系，各省（市、自治区）城镇水资源利用整体效率受邻近省（市、自治区）水资源利用的影响较显著，存在高-高或低-低的空陈晨等：中国城镇水资源利用效率测度及空间格局29湖北农业科学2023 年间集聚现象，并且这种空间集聚现象呈先下降后增强的动态趋势。2.2.2局部Moran s I指数根据“2.2.1”结果，选择空间关联关系较强的年份（2008 年、2013 年、2015年、2017 年），利用局部空间自相关指数探明中国城镇水资源系统整体效率局部集聚现象的具体特征，结果如表 3 所示。由表 3 可知，20082013 年，高-高集聚区域中北京市、天津市、上海市和海南省始终存在，减少了四川省和湖南省，增加了福建省和广东省；低-低集聚区域中河南省、安徽省、山东省、湖北省、江西省、山西省、辽宁省和吉林省始终存在，减少了黑龙江省和云南省，增加了贵州省和陕西省。20132017年，高-高集聚区域中北京市、天津市始终保持不变，在 2015年减少了上海市、广东省和海南省，增加了宁夏回族自治区，在 2017年增加了上海市、广东省、江苏省、湖南省、海南省；低-低集聚区域中河南省、安徽省、湖北省、山西省、陕西省保持不变，在2015年减少了贵州省、辽宁省和吉林省，在2017年减少了山东省和江西省，增加了贵州省、云南省和吉林省。表3局部相关性检验结果年份2008201320152017高-高集聚区域北京市、天津市、上海市、四川省、湖南省、海南省北京市、天津市、上海市、福建省、广东省、海南省北京市、天津市、福建省、宁夏回族自治区北京市、天津市、上海市、福建省、广东省、江苏省、湖南省、海南省低-低集聚区域河南省、安徽省、山东省、湖北省、江西省、山西省、辽宁省、吉林省、黑龙江省、云南省河南省、安徽省、山东省、湖北省、江西省、贵州省、山西省、陕西省、辽宁省、吉林省河南省、安徽省、山东省、湖北省、江西省、山西省、陕西省河南省、安徽省、湖北省、山西省、陕西省、贵州省、云南省、吉林省在高-高集聚区域中，较稳定出现的有北京市、天津市等，均位于中国东部沿海地区。该区域的大部分地区地理位置优越、经济发展水平较高、产业结构合理，并且拥有较先进的技术水平，政策对生态保护的支持力度大，因此整体上水资源利用效率较高，区域城镇水资源整体利用效率形成较强的辐射与扩散效应。在低-低集聚区中，较稳定出现的有河南省、安徽省、湖北省和山西省，均位于中部地区。这与中部地区经济发展水平较低、人口密集、产业结构待改进、对环境保护政策的重视程度低有关。在施行“中部崛起”战略后，大批东部产业向中部地区转移，污水排放量增多，使水资源利用效率下降。这些都使得中部地区城镇水资源利用整体效率一直处于低-低集聚状态。由局部自相关指数的输出结果可知，城镇水资源系统总效率的高-高集聚现象主要出现在东部地区，低-低集聚现象则主要出现在中部地区。可以看出，不同地区的城镇水资源利用整体效率的空间关联格局与空间分布格局在结果上总体一致。3小结与建议3.1小结本研究通过建立水资源系统混合网络结构，将中国城镇水资源系统分为用水阶段和污水处理阶段，计算了水资源利用的整体效率和不同阶段的效率，并运用全局和局部空间自相关指数对其利用整体效率进行空间格局研究，得到以下结果。全国城镇水资源利用整体效率均值为 0.51，年均增长率为 2.3%，大部分省（市、自治区）的效率均值小于0.5，总体水平偏低，并且增长速率较慢，城镇水资源利用系统仍有较大的改善与提升空间。中国地区间的城镇水资源利用整体效率差异明显，东部和西部地区效率远高于中部和东北地区，但是中部和东北地区增长速率较快，有利于在未来缩小区域间的差距。从用水和污水处理阶段来看，用水阶段效率均值普遍高于污水处理阶段效率均值，二者均表现出上升趋势，城镇水资源利用系统发展前景较好，要着重提高污水处理阶段效率。东部地区的水资源利用效率在 2个阶段中均处于较高水平，而中部地区由于实施“中部崛起”战略承接东部地区产业转移导致2个阶段的效率均较低。中国城镇水资源利用效率在空间分布方面存在较显著的相关性，空间集聚呈先减弱后增强的趋势，高-高集聚现象主要出现在东部地区，低-低集聚现象则主要出现在中部地区，地区间的内部差异也较明显。3.2建议在城镇水资源利用方面，在保障民生和经济社表2水资源利用整体效率的全局空间自相关指数参数IP2008年0.1620.0582009年0.1040.1342010年0.1120.1202011年0.0900.1602012年0.0100.3622013年0.1290.0952014年0.0970.1472015年0.1430.0782016年0.1290.0962017年0.1320.09230第 7 期会发展的基础上，要对工业和城镇开展节约集约用水，深化水价、水权水市场改革，激发内生动力。要通过科学管理和技术创新降低单位产品所需用水量，通过优化配置水资源、合理调整经济结构和产业布局来实现水资源的高效利用。在城镇污水处理方面，各省（市、自治区）要根据国家减排指导意见和产业政策要求，制定和完善相关减排政策，削减污染排放量。对于生活源污染，一方面要加强城市污水收集系统和污水处理设施建设，促进污废水处理提质增效，另一方面要加强绿色发展理念宣传力度，凝聚绿色环保生活共识，引导居民自觉参与节水型社会建设过程，打造新型城镇绿色环保生活圈；对于工业源污染，要加强工业企业清洁生产和排污许可证管理，减少工业污水排放。在地区差异方面，要根据各省（市、自治区）的城镇水资源利用和经济社会发展的实际情况制定相应的政策，促进区域城镇水资源利用效率的空间协同提升，推动全国城镇水资源利用效率的整体改善。东部和西部地区应依据自身优势，在保持较高水平水资源利用效率的同时，辐射和带动周边地区城镇水资源利用效率提高，协同推动新型城镇化进程。中部和东北地区则应合理规划城镇转型政策，改善产业结构，促进生产要素优化配置，提升城镇水资源利用效率。参考文献：1张国基，吴华清，刘业政，等.中国水资源综合利用效率测度及其空间交互分析 J.数量经济技术经济研究，2020，37（8）：123-139.22020年度 中国水资源公报 J.水资源开发与管理，2021（8）：2.3李世祥，成金华，吴巧生.中国水资源利用效率区域差异分析 J.中国人口 资源与环境，2008（3）：215-220.4秦腾，佟金萍，章恒全.环境约束下中国省际水资源效率空间关联网络构建及演化因素 J .中国人口 资源与环境，2020，30（12）：84-94.5岳立，雷燕燕.黄河流域绿色水资源效率空间关联网络构建及其演化因素 J.西北师大学报（社会科学版），2022，59（2）：62-74.6焦士兴，王安周，张崇崇，等.河南省水资源效率综合测度及时空分异 J.水资源保护，2022，38（2）：48-55.7陈关聚，白永秀.基于随机前沿的区域工业全要素水资源效率研究 J.资源科学，2013，35（8）：1593-1600.8张峰，薛惠锋.基于绿色发展的工业全要素水资源效率时空特征 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