长江流域农业用水效率研究:基于超效率DEA和Tobit模型

提高农业用水效率对于农业可持续发展和保障粮食安全具有重大意义。考虑降雨量中绿水资源对农作物生长的重要性,将绿水资源纳入农业用水总量,全面分析长江流域农业用水效率变动趋势。基于1998~2011年长江流域10个省份的面板数据,运用超效率DEA和Tobit模型对流域农业用水效率进行了测度和影响因素的检验。研究发现:(1)在研究期间内,长江流域农业用水效率呈现出波段式上升态势;流域各区段的用水效率呈下游、上游、中游依次递减的区域分布格局。(2)灌溉费、节水灌溉技术和农业对外开放度对流域农业用水效率有显著的正向效应;人均水资源量和年降水量均对流域农业用水效率有负向关系,但只有降水量在统计上显著。研究结果表明应当提高长江流域,尤其是中上游水资源禀赋较高地区的农业用水效率;在农业节水的具体政策方面,调整农业灌溉水价、加强农业技术创新能力和扩大农业经济对外开放程度能够取得较为显著的节水效应。     

南通市沿海开发水资源保障能力评价研究

以工程保障、社会经济保障、环境保障和效率保障作为南通市沿海开发水资源保障能力评价的准则层,以缺水率、有效灌溉面积率、单位GDP用水等12个指标作为指标层构建了南通市沿海开发水资源保障能力综合评价指标体系。采用层次分析法和专家评分法确定指标权重,通过加权平均确定综合评价值。评价结果为：南通市现状综合保障能力中等,未来在充分节水、保护环境、提高用水效率的前提下,水资源保障能力将有所提高。从分类保障情况看,全市工程保障能力最好而环境保障能力最差;从各行政区的保障能力看,如皋市综合保障能力最好,而海安和如东两县综合保障能力最差。最后对如何提高各地区水资源综合保障能力作了讨论     

黄河流域水资源可再生能力评价的云模型

对流域水资源可再生能力进行科学评判,针对评价中存在随机性及模糊性的特征,建立起基于云理论的流域水资源可再生能力综合评价模型。综合考虑水资源条件、社会经济条件及用水条件等11个指标建立水资源可再生能力评价指标体系,利用二元模糊对比法确定各个指标权重,借助云模型定量描述单指标条件下待评价区域水资源可再生能力的等级,并通过模糊变换,确定综合评判等级。云模型将不确定性概念的模糊性和随机性有机地结合在一起,用隶属函数描述评价等级的模糊性,并利用超熵概念考虑隶属度本身存在的随机性,更符合实际评判的情况。应用该模型对黄河流域9个行政分区的水资源可再生能力进行了综合评价,研究表明黄河流域的水资源可再生能力总体上较弱,其中宁夏和内蒙古最弱,其主要原因在于水资源总量短缺且水资源效率低,急需采取相关措施节流开源、提高产业用水效率,特别是需要进一步实施节水灌溉措施,降低农业灌溉定额,从而提高区域的水资源可再生能力。     

汉江流域气象水文变化趋势及驱动力分析

汉江流域作为南水北调中线工程的水源地,流域水文情势因调水工程和一系列补偿工程发生了重大且长期的调整,分析汉江流域气象水文变化趋势及驱动力对汉江流域水资源的可持续利用和制定合理的水资源管理政策有着重要意义。综合应用Mann-kendall法、累积距平法、降雨-径流双累积曲线法分析了汉江流域近50 a的气象水文资料。结果显示：年降雨量在汉江上游和下游流域呈增加趋势,中游呈减少趋势。年均气温和年蒸发量在全流域呈上升趋势。1965 ~2016年期间汉江上游流域的水资源基本能满足人类活动的用水需求,但汉江中下游流域水资源不足,且人类活动的用水需求在1977年以后一直呈增加趋势。确定汉江流域水文突变年为1990年和2008年,据此划分汉江流域的水文期为基准期,变异Ⅰ期和变异Ⅱ期。采用累积量斜率变化率得出气候波动和人类活动对汉江上游和全流域水文变化的贡献率在变异I期分别为26.1%和73.9%,33.8%和66.2%,在变异Ⅱ期分别为19.3%和80.7%,43.7%和56.3%。人类活动是汉江流域径流变化的主要驱动力,汉江上游的径流受人类活动的影响大于汉江全流域。在变异Ⅱ期,人类活动对汉江上游流域径流影响增加了6.8%,但对全流域径流的影响减少了9.9%。     

长江经济带省会城市用水效率分析

提高水资源使用效率是落实最严格水资源管理制度和水生态文明建设的重要内容。长江经济带是我国重要经济和生态走廊,也是我国正大力打造的经济新支撑带,分析各省会城市用水效率对缓解人水矛盾,促进水生态文明城市建设,推动长江经济带发展具有重大意义。基于2011-2013年长江经济带11个省会城市面板数据,利用超效率DEA模型和Malmquist指数测度各城市用水效率,并用Tobit模型检验其影响因素。①超效率DEA分析结果显示,长江经济带11个省会城市的水资源利用效率总体情况较好。分城市看,武汉、昆明、杭州、贵阳和成都水资源利用效率相对较高,上海和重庆水资源利用效率相对较低。2012年最严格水资源管理制度的实行,证明水资源利用效率受政策因素驱动迹象明显。②Malmquist指数分析结果显示,长江经济带11个省会城市整体水资源利用效率呈衰退趋势;而较低的技术效率变化和纯技术效率是制约长江经济带整体水资源利用效率的关键因素。省会城市中,杭州、合肥、长沙和贵阳TFP值排名靠前,长沙、上海、南昌和杭州技术进步最快;武汉用水效率衰退趋势最为明显和严重,合肥、长沙、杭州的用水效率提升较快。③Tobit回归结果表明,人均GDP、人均水资源量和第三产业比重对水资源利用效率影响较大且呈正相关关系。因此,从以上研究结果可以得出提升水资源利用效率的关键是在切实落实最严格水资源管理制度基础上,积极改进生产技术,普及节水工艺,大力发展第三产业,优化产业结构,最终形成制度、技术和结构的综合节水模式。     

基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应

汉江流域未来的气候变化趋势和对水资源的影响,将直接关系到南水北调工程和引江济汉工程的使用和效益。因此,分析研究汉江流域水资源对气候变化的响应特点,可为地面调水、空中水资源开发、应对气候变化的不利影响和更好地保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据。以1971～2000年为基准期,应用SWAT模型对汉江流域基准期内的逐月径流进行了模拟;在30 a基准期径流模拟的基础上,以全球变化背景下可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,模拟出各假设气候变化模式下汉江流域水资源状况,获得了各气候变化模式下汉江流域水资源相对于基准期的变化率,研究了汉江流域水资源对气候变化的响应程度。结果表明：模型模拟精度高于评价标准（〖WTBX〗Ens>05,r2>06〖WTBZ〗）,SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟;不同气候变化情景下,汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显;降水对地表径流、基流的影响要大于气温;气温对实际蒸散发的影响大于降水;降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸散发的增加.     

用水总量控制下行业配水权重不完全信息动态博弈

流域水量的合理分配是实现流域水资源可持续利用的基础和前提,而行业配水权重是流域水资源分配的关键问题之一。博弈论借助于严谨的数学模型研究对策行为中利益冲突各方是否存在着最合理的行动方案,是找寻最合理行动方案的有效工具。基于不完全信息动态博弈理论,以广东省东江流域为例,研究了流域行业配水权重博弈过程及其最优解确定途径,并将基于用水总量控制的激励与惩罚机制引入至构建的行业配水权重博弈模型,以提高配水方案的可操作性。结果表明:(1)行业配水权重满足子博弈精炼Nash均衡目标的一阶条件可由水资源可利用量、河道内生态需水量、各行业需水量及其用水效益指标综合决定。(2)采用逆向归纳法求解东江流域初始行业配水权重博弈模型,2020年流域生活、工业、农业及和河道外生态环境配水权重系数分别为0.72、0.71、0.69和0.46,特枯来水年各行业相应配水量分别为20.2亿m~3、28.57亿m~3、33.61亿m~3和2.05亿m~3。配水结果较为客观合理,体现了行业用水的优先顺序。(3)用水总量控制指标下,明确配水的激励与惩罚额度是行业配水博弈的关键;通过用水的激励与惩罚机制,迫使各行业用水量在流域用水总量控制指标范围内重复博弈,增强行业节水积极性,提高用水效率,最终逐步实现各行业用水的个体理性和全流域水资源开发利用的集体理性相统一。研究结果有利于保障最严格水资源管理制度的有效实施,为变化环境下流域行业水量分配提供科学的决策依据。     

流域水权市场中的节水激励

流域水权制度是否具有内在的节水激励是能否纾缓一个国家或地区水资源危机的关键.水权再分配机制是水权制度的重要组成部分,而水权市场则是水权再分配机制的方式之一.该文通过构建节水投资收益净现值(NPV)模型,分析水权市场对节水激励的作用,讨论各因素对不同层次用水户进行节水投资决策的不同影响,并且应用节水投资收益净现值模型对黄河流域进行了案例分析.分析表明:有效的流域水权市场能够激励用水者进行节水投资,获得水权交易收益,同时缓解水资源供需矛盾,实现流域水资源的优化配置;跨地区跨行业的水权交易由于规模大,需要的投资金额多,交易成本较高,只能由较高级别的水资源管理机构或取水工程完成,但需要采取适当的节水设施管理方式;地区内行业内的水权交易规模小,需要的投资金额少,交易成本低.对于微观用水户具有激励作用,但需要政府提供相应的信贷支持.     

基于效益的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型

补偿标准确定是建立生态补偿机制关键,也是生态补偿的重点和难点。针对鄱阳湖流域水资源管理及水权分配以流域水资源四级区为基础的实际情况,提出以流域水资源四级区为计算单元、以水资源四级区各行政区为计算单位、以下泄水资源是否达标作为被补偿与补偿的依据,按照利用某行政区水资源产生效益（或增加利用成本）大小来确定行政区间的补偿量,建立了流域内补偿的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型。并以鄱阳湖流域水资源四级区袁河为例,计算了2008年袁河流域内及其下游各行政区受到（或付出）的水生态保护补偿量。补偿标准计算模型为建立鄱阳湖流域水生态保护补偿机制提供依据,对别的流域确定水生态保护补偿标准具有较好的借鉴作用     

气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。     

南水北调中线工程与汉江中下游地区可持续发展

汉江是长江最大的支流,汉江中下游地区是湖北省经济基础最强的地区。同时汉江流域也存在着洪涝灾害威胁大、水资源开发利用水平不高、环境建设和生态保护力度不够、传统的工农业生产方式和产业结构加重环境的恶化、管理体制不顺等问题。南水北调中线工程以及配套工程的实施,对汉江流域的经济发展将起推动作用,同时从汉江的丹江口水库调水,将改变汉江中下游的水资源分配,社会经济发展与生态环境的协调将会出现新的矛盾。要解决好流域经济发展问题,必须把握好建设南水北调中线工程的机遇,更新观念,加强前期研究和规划,注重生态环境的保护和示范工程的建设,建立相应的政策法规和流域管理体制,全面保证汉江中下游地区的可持续发展。     

中国七大流域水资源综合管理绩效动态评价

通过国内外相关文献研究与实地调研,结合流域水资源管理的社会经济发展目标,提出了流域水资源综合管理绩效评价的内涵,构建了我国七大流域水资源综合管理绩效评价指标体系与动态评价模型。并应用该模型实证分析了1999~2010年我国七大流域水资源综合管理绩效指数动态变化趋势,对水资源综合管理绩效水平优劣进行对比分析,揭示水资源综合管理绩效指数动态变化的动因。评价显示,1999~2010年,七大流域水资源综合管理绩效指数均有不同程度的提升,按提升速度排序依次为海河、黄河、松辽、太湖、珠江、长江、淮河,按相对管理绩效水平排序依次为海河、珠江、黄河、松辽、太湖、长江、淮河;研究表明,水资源综合管理绩效指数受人均用水量、综合耗水率、农业用水比例、万元工业增加值用水量、万元GDP废水排放量、水资源开发利用率的影响较大     

长江经济带绿色水资源效率时空分异研究——基于SE-SBM与ML指数法

长江经济带作为全球最大的内河流域经济带,是我国"新常态"经济发展的重要新引擎。为确保以"黄金水道"为依托的长江经济带健康发展,应着力打造沿江绿色发展轴,重视生态保护及污染治理,尤其是水资源利用的可持续化。将长江经济带沿线11个省市作为研究对象,基于经济-环境-社会可持续绿色发展的理念建立SE-SBM模型,定量分析2002～2016年长江经济带绿色水资源效率时空变化,并利用ML指数方法探讨绿色水资源效率影响因素。研究表明:(1)长江经济带绿色水资源效率随时间出现轻微下降趋势,区域性差异明显,上、下游均出现不同程度的效率值下降,中游稳定于较低水平,形成水资源效率"上游下游中游"的格局;(2)重庆、贵州、上海3个地区平均水资源利用率达到DEA有效,浙江、江西、湖北效率值处于较低水平,江苏、云南水资源利用效率波动明显;(3)技术进步指数是影响水资源效率的主要因素。基于以上研究结果,从打造区域系统性开发,实现经济协调发展;提高技术效率,加大节水技术改造;实施"三水共治",强化水资源管理三方面提出政策建议。旨在促进长江经济带水资源合理开发利用,实现区域经济、社会可持续发展。     

上海市生态福利绩效评价研究

生态福利绩效是指自然消耗转化为福利水平的效率。随着全球生态约束时代的到来,自然资本变得绝对稀缺,如何在生态极限内提高人类的福利水平是可持续发展的终极目标。本文基于DEA方法,从投入产出角度构建了城市生态福利绩效评价指标体系,并结合主成分分析法(PCA),运用改进的基于非径向非角度的超效率DEA模型(Super-SBM模型)对上海市2006—2014年的生态福利绩效水平进行综合测评,并与2014年我国35个主要城市(省级和副省级城市)进行横向对比研究。结果表明:12006—2014年期间,上海的总体生态福利绩效水平不高,并未处于DEA有效的前沿面,其中仅3个年份为DEA有效,其余6个年份均为DEA无效,DEA有效年份数占样本总数的33.33%,但从整个发展态势来看,近几年来有逐步改善和提高的趋势。22014年,我国35个主要城市的生态福利绩效整体水平不高,深圳、海口排名前两位,而上海仅排名第30位,资源环境消耗过高是生态福利绩效值偏低的主要原因。从投入冗余情况来看,上海市在水资源和土地两方面消耗过高,存在过度冗余,环境污染排放也具有较大的优化空间,资源环境问题成为制约上海建设生态宜居城市的主要瓶颈。3PCA-DEA组合模型比DEA模型下所测算出来的绩效值更精确,且考虑松弛变量的非径向Super-SBM模型比基于径向的DEA模型精确度更高,对于相关领域的资源环境绩效或生态效率评价具有较好的适用性和借鉴价值。最后根据实证分析结果可知,上海应淘汰过剩产能并转变生产和生活消费方式、发展绿色低碳的共享经济,同时构建紧凑型城市,实现城市"精明增长"。     

汉江流域生态系统服务权衡与协同关系演变

汉江流域是我国南水北调工程的水源地,也是国家重要的生态功能区,定量分析其生态系统服务关系对协调区域发展与保护环境有重要意义。综合利用RS与GIS技术对该区域2000～2015年的土壤保持、碳储量与食物供给服务进行空间制图,并基于空间采样法对3种生态系统服务间的权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)在2000～2015年,汉江流域土壤保持量在波动中下降,高值区位于汉江上游林地、草地交叉分布区域,低值区位于汉江中下游林地、耕地等单一聚集地类区;碳储量年际变化较小,其高低值分布与土壤保持量基本相同;食物供给量增长迅速,高值区位于中下游的平原区,低值区位于上游的山地和盆地区。(2)在权衡与协同分析中,碳储量与食物供给、土壤保持与食物供给之间以权衡关系为主,而碳储量与土壤保持以协同关系为主,各生态系统间权衡与协同关系存在空间异质性。(3)空间热点制图显示,2000～2015年0类服务热点区占比减少,主要地类为草地;1类服务热点区占比最大且呈增加趋势,主要地类为耕地,生态服务类型以食物供给为主;2类服务热点区有所减少,多分布在上游林地区域,服务类型为碳储存和土壤保持;3类服务热点区占比很少。该研究结果对揭示生态系统服务之间的区域差异有重要作用。     

汉江流域可持续发展的思考

汉江流域地跨陕、鄂、豫三省,所在均为三省较发达的农业区和产业区,是我国经济承南启北、连接东西的中部枢纽。由于在区位条件、自然地理环境等方面有着独特的优势,其经济总量在长江流域举足轻重,若干产品在全国占有突出地位,尤其是粮食生产在全国粮食生产战略中占有重要地位,加之南水北调中线工程等大型水利工程的带动作用,流域经济有着良好的发展前景。未来汉江流域经济发展应在向沿海经济为主的基础上,突出流域产业特色和中西部结合的区位优势,全方位对外开放,以武汉为流域经济发展的龙头,以襄樊为流域中心发展极,沿汉江、铁路、公路为发展轴,形成在全国有影响的产业集团,地方经济创名牌效应,抓好水电梯级开发,发展绿色产业和教育,消灭贫困。尤其要注意经济与环境的协调发展,加强流域的环境管理,重点作好水土流失的治理和河流水体的保护,搞好自然保护区的建设,在全流域的层次上建立资源环境数据库,对流域实行科学管理。     

区域一体化促进了经济增长效率吗?——基于长江经济带的实证分析

区域一体化能通过促进要素流动、结构升级以及加强区域合作进而实现增长效率的提升。研究首先利用超效率DEA模型以及Malmquist指数分解方法,对长江经济带2000—2014年经济增长的总体效率水平以及全要素生产率分解进行比较分析。在此基础上,采用长江经济带105个城市的面板数据,运用面板tobit模型,实证检验了区域一体化对全要素生产效率、技术效率以及技术变动的影响。结果显示:1经济增长总效率中,长江经济带经济增长效率在2008年之后呈波动中下降趋势,其中长三角城市群效率最高,黔中城市群效率最低;2长三角城市群与长江中游城市群全要素生产率在波动上升,技术进步对全要素生产率的贡献大于技术效率,而成渝、滇中和黔中等三个西部城市群则相反,技术效率对全要素生产效率的贡献高于技术进步;3总体来看,区域一体化对长江经济带全要素生产率中的技术进步影响显著,而对全要素生产率以及技术效率影响不明显。此外,区域一体化存在影响经济增长效率的区域差异性,长三角区域一体化显著促进技术效率变动以及技术变动,但对全要素生产率影响不明显,而成渝城市群区域一体化显著促进全要素生产率以及技术进步,其他城市群则对效率值的影响均不显著。研究最后提出了促进区域一体化以提高地区经济增长效率的政策建议,包括:加强区域合作,促进创新驱动发展;深化户籍制度改革,提升经济密度;加大制度创新力度,推进市场化改革等。并结合长江经济带城市群发展的差异,针对性提出了因地制宜的区域发展策略。     

中部地区承接国际产业转移效率及驱动机理研究——基于超效率DEA模型和面板回归分析

为研究我国中部6省近15a承接国际产业转移成效,探索提高承接国际产业转移水平路径,从投入产出角度构建了承接国际产业转移效率测度指标体系,采用EMS3.1软件测度了我国中部6省80个地级单元2000~2014年承接国际产业转移效率的时空分异特征,结合GeoDa095i软件分析了中部地区承接国际产业转移效率的时空分异格局及空间关联性;在分析影响承接国际产业转移效率机制的基础上,采用固定效应模型对我国中部6省承接国际产业转移效率的影响因素进行定量分析。结果表明:(1)2000~2014年间处于DEA有效的地市数量逐渐增加,处于波动上升的地市有52个,呈现下降趋势的有28个,省会城市及其周边地区DEA效率值相对高于其他地区;(2)中部地区承接国际产业转移效率空间分异显著,具有明显的空间群聚效应;(3)产业支撑因子、产业吸引因子、产业发展因子对中部地区承接国际产业转移效率影响较为显著,而产业鉴别因子影响相对较弱。影响因素回归系数由大到小分别为二、三产业从业人员比重、客运总量、职工平均工资、人均GDP、年末金融机构存款余额研究与试验发展(RD)经费支出。基于研究结果对中部地区承接国际产业转移提出了相应对策建议。     

长江三角洲城市群工业用水效率评价及时空差异研究

在水资源约束趋紧的背景下,选取长江三角洲城市群中26个城市2005~2014年的面板数据,运用SBM模型对工业用水效率进行测算,并基于可分解的泰尔指数分析长江三角洲城市群内部工业用水效率的空间差异。结果显示：（1）长江三角洲城市群工业用水效率水平整体偏低,在不考虑与考虑非期望产出的情况下,工业用水效率10a平均值分别为 0.591 8.和 0.519 7;（2）工业用水效率的地区内部差异是造成总差异的主要部分,并且有随时间递增的趋势,其中安徽省对于地区内部差异的贡献率最大,其次为浙江省,江苏省贡献率最低;（3）江苏省各城市工业用水效率虽然差异不大但整体水平较低,而上海市工业用水效率较高并处于稳步上升状态。因此,缩小地区内部差异是实现长江三角洲城市群工业用水效率整体上升的重要途径。