目前,学界对城市供水效率没有明确的概念界定,按照管理学定义,效率是指在特定时间内组织的各种投入与产出的比率关系,效率与投入成反比,与产出成正比。其中,公共部门的效率包括生产效率与配置效率,分别指生产或者提供服务的平均成本与组织所提供的产品或服务是否能够满足利害关系人的不同偏好^[19]。因此,根据城市供水作为最大程度服务社会的公共资源性与公平公正性的公共物品特点,本研究认为城市供水效率是指在一定的技术条件下,城市供水的各项投入满足城市生产生活用水的服务能力及其产生的经济效益。按照萨伊的生产三要素论与柯布—道格拉斯生产函数,城市供水效率的投入应包含城市供水的资本、土地与劳动力三大类投入指标,城市供水效率的产出应包含城市供水能力、服务能力及其经济效益三大类产出指标。

(1)中国城市供水效率整体处于中等水平,城市供水规模效率突出。根据中国290个地级及以上城市2006年、2010年和2016年三期的城市供水综合效率、纯技术效率和规模效率的测算结果(图1),代表城市供水效率整体水平的综合效率在三期的平均效率值分别为0.553,0.614与0.592,基本处于最优水平的60%左右,表明中国城市供水效率基本属于中等水平。从影响综合效率的城市供水纯技术效率和城市供水规模效率来看,三期的平均效率值分别为0.590,0.650,0.627与0.941,0.950与0.948,城市供水规模效率高于纯技术效率近35个百分点,表明中国城市供水规模效率是城市供水综合效率的主要驱动因素。然而由于资源要素配置和利用处于中等水平的城市供水纯技术效率拉低了城市供水综合效率,表明未来加强城市供水的生产技术水平对提升城市综合效率具有决定意义。

(2)中国城市间供水效率差异显著,存在高效率、中高、中等、中低与低效率等不同效率水平的城市,且各类效率随时间不断提升。将中国290个地级及以上城市2006年、2010年和2016年3期的城市供水综合效率、纯技术效率和规模效率按高效率、中高、中等、中低与低效率5个等级进行可视化与分类统计(图2和图3)。由于DEA模型投入产出效率属于相对效率,因此本研究认为低效率值是相对高效率值而言,不应理解为无效率^[11]。

图1 2006年、2010年和2016年中国城市供水效率值

图2 2006年、2010年和2016年中国城市供水效率空间分布

从城市供水综合效率看,高效率、中高、中等、中低与低效率的城市数量分别由2006年的38,65,116,67,4个城市发展到2016年的48,81,103,57,1个城市,其占所有地级及以上城市的比重分别为14%,22%,40%,23%,1%与17%,28%,35%,20%,0%。表明中国城市间供水综合效率差异较大,其中以中等效率水平的城市占主体,高效率、中高效率与中低效率城市的比重相当。令人鼓舞的是中等效率以上的城市占比由76%上升到80%,高效率城市增长10个,中高效率城市增长16个,中等效率城市减少13个,中低效率城市减少10个,低效率城市数较少,且由4个(伊春、嘉峪关、石嘴山、承德)减少到1个(石嘴山),也表明在中国快速城镇化进程中各城市政府非常重视城市供水设施的建设管理工作,使得城市供水综合效率不断提升。

从城市供水纯技术效率看,高效率、中高、中等、中低与低效率的城市数量分别由2006年的54,68,110,57,1个城市发展到2016年的64,84,93,49,0个城市,其所占比重分别为19%,23%,38%,20%,0%与22%,29%,32%,17%,0%。该结果也表明中国城市间供水纯技术效率差异较大,其中中等效率以上的城市占比由80%上升到83%,高效率城市增长3个,中高效率城市增长6个,中等效率城市减少6个,中低效率城市减少3个,低效率城市由1个(石嘴山)减少到没有,表明中国城市间供水纯技术效率也在不断提升。

图3 2006年、2010年和2016年中国城市供水效率差异

(3)中国城市供水效率变化趋势向好,技术变化作用增强,但城市间供水效率变化差异仍较大。从中国城市供水效率变化的整体来看(表1),中国地级及以上城市供水效率的Malmquist生产率变化指数在2006—2016年的整个时间段内都大于1,其均值为1.027,表明研究期内中国地级及以上城市供水生产率总体上呈现增长趋势,但增长速度缓慢,仅为2.7%。从整体的生产率变化结构看,在2006—2016年整个时间段内综合效率变化均值上升6%,但技术变化均值下降了3.1%,似乎在整个时段内技术变化或技术改进不是中国城市供水生产率增长变化的主要驱动因素,但从分时段看,Malmquist生产率变化指数在2010—2016年时段要优于2006—2010年时段,技术变化的作用已经超过了纯技术效率变化与规模效率变化的作用,使得综合效率变化在Malmquist生产率变化中的贡献度降低,即由2006—2010年的1.187降低到2010—2016年的1.015,而技术变化由2006—2010年的0.886上升到2010—2016年的1.071,表明随着经济技术的发展,技术变化成为推动Malmquist生产率变化指数向好变化的主要驱动因素。

表1 中国城市供水Malmquist生产率变化的分时段统计

表2 2006-2016年中国城市供水Malmquist生产率变化类型的城市数量统计

(1)中国城市供水效率呈现东部>中部>西部的区域差异特征。根据中国划分东部地区、中部地区、西部地区的三大区域经济带^[27],将三大地区各城市供水综合效率、纯技术效率和规模效率分别计算平均值(图4),结果表明:在2006年,东、中、西部地区的城市供水综合效率分别为0.595,0.546与0.511,纯技术效率和规模效率分别为0.636,0.576,0.552与0.939,0.950,0.934。到2016年,东、中、西部地区的城市供水综合效率分别为0.622,0.610与0.538,而纯技术效率和规模效率分别为0.647,0.642,0.586与0.963,0.956,0.924,各效率在空间上基本呈现东部>中部>西部的地域特征,其分布格局与三大地带的区域经济发展格局相一致。

图4 2006年、2010年和2 016年中国三大地区城市供水效率统计

(2)2006—2016年中国城市供水效率的变化指数也呈现东部>中部>西部的区域差异特征,东部地区的技术变化作用较为突出。根据Malmquist生产率指数模型测算的结果来看(表3),在2006—2016年的整个时间段内,三大地带东、中、西部地区城市供水效率的Malmquist生产率变化指数分别为1.068,1.015与0.992,除了西部地区外,东部与中部地区指数都大于1,表明研究期内东部与中部地区城市供水生产率总体呈现增长态势,增长速度分别为6.8%与1.5%,而西部地区则下降了0.8%。从分时段看,Malmquist生产率变化指数在2010—2016年时段要远高于2006—2010年时段,东、中、西部地区城市供水效率的技术变化作用已经超过了纯技术效率变化与规模效率变化的作用,及其引致的综合效率变化在Malmquist生产率变化中的贡献度,表明随着经济技术的发展,技术变化成为东部城市创新引领与西部城市后发优势推动Malmquist生产率变化指数向好变化的主要驱动因素。因此,技术变化或技术改进在未来城市供水效率增长变化中的地位作用将不断增强。

表3 中国三大地区城市供水Malmquist生产率变化的分时段统计

(1)中国不同规模等级城市的供水效率基本呈现大城市>中等城市>小城市的等级差异特征。本研究根据2014年国务院印发《关于调整城市规模划分标准的通知》的规定,将地级及以上城市划分为大城市(100万以上)、中等城市(50～100万)与小城市(50万以下)3个等级,分别计算大、中、小城市的供水综合效率、纯技术效率和规模效率的平均值(图5)。结果表明:在2006年,大、中、小城市供水综合效率和纯技术效率分别为0.638,0.562,0.513与0.707,0.590,0.543,表明城市规模越大,城市供水综合效率和纯技术效率越高,但中、小城市供水规模效率较好,分别为0.953与0.950,大于大城市供水规模效率的0.905。到2016年,大、中、小城市供水综合效率分别为0.674,0.592与0.545,而纯技术效率和规模效率分别为0.697,0.609,0.600与0.969,0.973,0.918,各类效率基本呈现大城市>中等城市>小城市的等级差异特征,即表明城市供水投入产出具有规模集聚效应,城市规模越大,则城市用水需求越大,必然对城市供水设施的配套、维护、管理等的要求越高,使得供水设施的综合生产能力、供水保证率、漏损率都有所增强与改善,从而使得城市供水的规模集聚效应越明显,城市供水效率就越高,也表明大城市在供水资源要素配置、利用、技术和规模集聚上具有很强的优势,中等城市次之,小城市最弱。

(2)2006—2016年中国不同规模等级城市的供水效率变化指数呈现大城市>小城市>中等城市的等级差异特征,大城市的技术变化作用突出。根据Malmquist生产率指数模型测算的结果看(表4),在2006—2016年的整个时间段内,大、中、小城市供水效率的Malmquist生产率变化指数分别为1.103,0.987与1.014,除了中等城市外,大城市与小城市指数都大于1,表明研究期内大城市与小城市供水生产率总体呈现增长态势,增长速度分别为10.3%与1.4%,而中等城市供水生产率下降了1.3%。从分时段看,Malmquist生产率变化在2010—2016年时段要远高于2006—2010年时段。从大、中、小城市的生产率变化结构看,在2006—2016年整个时间段内综合效率变化均值均大于1,技术变化只在大城市发挥积极作用,但在2010—2016年时段,大、中、小城市的供水技术变化都大于1,表明当前城市供水设施建设中更加重视技术变化或技术改进,其已经成为推动Malmquist生产率变化指数向好发展的主要驱动因素。

图5 2006年、2010年和2016年中国不同规模等级城市供水效率统计图

表4 中国不同规模等级城市供水Malmquist生产率变化的分时段统计

本研究从生产投入的三要素(资本、土地、人力)与产出的社会效益和经济效益进行城市供水效率的指标选取,尽可能考虑城市供水效率投入产出的共性指标。与以往相关研究相比^[1,4,11],在研究角度、方法以及研究的系统性有了一定的改进,包含社会效益和经济效益内涵的城市供水效率研究结果表明其与区域经济发展存在显著的正相关关系,比较符合我国当前城市供水的现状。但部分城市的供水效率仍然存在偏差,从而使得部分城市供水效率与实际感知有一定的出入,如嘉峪关、承德等城市供水效率水平低的结论,表明城市供水效率研究除了加强共性因素外,也要考虑城市水源特性(地下水与地表水、水量、水质、输水距离)、城市空间形态(团块状、条带状、组团状)、城市性质与规模(产业耗水性、安全级别)以及城市用水管理等城市个体因素。同时由于我国城市供水服务的公共资源性与政府保障性,为了城市整体的社会效益,一定程度上支持了水价不合理、经营亏损而仍运营的供水企业,这些综合起来导致了我国城市供水效率的复杂性,因而只有较好把握共性因素,才能整体上认识我国城市供水效率的时空分布规律。

城市是动态发展的,城市供水设施作为城市基本的市政设施之一,与城市社会经济发展一样表现为鲜明的阶段性特点。本研究以供水技术一致为假设前提,力求通过每期前5 a供水资本投入的平均值以弱化城市供水设施建设的动态性与阶段性,力求通过Malmquist生产率变化指数揭示不同时期城市供水效率和技术进步的变化趋势,其所展现的城市供水效率东部>中部>西部与大城市>中等城市>小城市的差异结果实际上揭示了我国城市发展的阶段性差异,即处于发达地区的城市供水效率整体高于欠发达地区的城市供水效率。就我国城市供水效率与国外城市供水效率相比较,也符合这一阶段性差异特征:(1)与日本等发达国家的城市供水效率相比较,我国城市供水效率偏低。吴育华等分别选取了中国和日本具有代表性的北京、上海、重庆与东京、大阪、横滨进行比较研究,城市供水效率东京>横滨>上海^[28]。这是因为我国城市供水系统建设起步较晚,供水自动化技术与水价管理体系落后于发达国家,使得城市供水效率偏低;(2)与澳大利亚等发达国家的城市供水效率相比较,我国城市供水效率也具有其自身的特征。Joel等选取了澳大利亚的维多利亚州和新南威尔州进行研究发现其规模效率高于纯技术效率是综合效率的主要驱动因素,技术变化对全要素生产率变化的贡献却呈现下降的趋势^[29],而我国城市供水效率技术变化对全要素生产率变化的贡献却在增大;(3)与印度等发展中国家相比较,我国城市供水效率具有相似特征。Mukul等选取了印度20个中心城市研究发现城市供水效率普遍偏低,大城市供水效率同样高于小城市^[30]。究其原因是印度城市供水的自动化技术比较落后,投入人力多而产出低。因此,进行城市供水效率研究不能脱离其城市的发展阶段,不能脱离所在的区域乃至国家的发展阶段。

(1)中国城市供水效率整体处于中等水平,基本处于最优水平的60%左右,其中城市供水规模效率高于纯技术效率近35个百分点,是城市供水综合效率的主要驱动力量。2006—2016年中国城市间供水效率差异显著,存在高效率、中高、中等、中低与低效率等不同效率水平的城市,且其数量分别由2006年的38,65,116,67,4个城市发展到2016年的48,81,103,57,1个城市,并随时间的推移效率水平不断提高。

(2)中国城市供水的Malmquist生产率变化指数都大于1,总体上呈现增长趋势,但增长速度缓慢,仅为2.7%,其中技术变化的作用不断增强,由2006—2010年的0.886上升到2010—2016年的1.071,成为推动Malmquist生产率变化指数向好变化的主要驱动力量。

(3)中国城市供水的Malmquist生产率变化类型不同,差异较大,基本形成由综合效率变化与技术变化不同作用程度6类生产率变化类型,即Malmquist生产率变化指数大于1的双驱动上升型、综合效率驱动上升型与技术变化驱动上升型,以及Malmquist生产率变化指数小于1的双滞后下降型、技术变化滞后下降型与综合效率滞后下降型。

(4)中国城市供水效率及其Malmquist生产率变化在三大地区基本呈现东部>中部>西部的区域差异特征,即与我国区域经济发展格局基本一致,呈东中西阶梯式递减的格局,且东部地区的技术变化作用较中西部城市更为突出。中国城市供水效率及其Malmquist生产率变化在不同规模等级城市中呈现大城市>中等城市>小城市的等级差异特征,大城市的技术变化作用较中小城市突出。