河南省水資源消耗關(guān)聯(lián)度與生態(tài)位適宜度研究

何慧爽

(華北水利水電大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南鄭州450046)

國務(wù)院《關(guān)于支持河南省加快建設(shè)中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的指導(dǎo)意見》第26條特別強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)水資源保障體系建設(shè)。河南省作為我國極度缺水的六大地區(qū)之一，水成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，已是不爭的事實?？焖侔l(fā)展的經(jīng)濟(jì)和不斷增加的人口對水資源需求的迅速增加使得水資源供需矛盾不斷凸顯。河南省作為農(nóng)業(yè)大省，根據(jù)歷年《河南省水資源公報》，2000—2011年間，河南省水資源用水量在波動中呈現(xiàn)上漲趨勢，特別在2000—2001、2005—2006年間增長最快，而水資源在開發(fā)利用到一定程度時會出現(xiàn)枯竭。據(jù)有關(guān)分析，河南省各地區(qū)水資源利用率普遍達(dá)到中度到高度開發(fā)利用的水平。因此，消耗量的增長趨勢與水資源總量的減少趨勢呈現(xiàn)出矛盾局面。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要水資源為其提供生產(chǎn)的保障，水資源的消耗量隨著需求量的增加而越來越多，水資源會因過度消耗而成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要障礙。而水資源消耗配置不當(dāng)易引發(fā)各種問題，如上游攔截會破壞自然水循環(huán)，城市居民用水增長快會使地下水超采過度，工業(yè)用水嚴(yán)重污染農(nóng)業(yè)用水等。在這種背景下，水資源的合理開發(fā)利用和水資源消耗配置的優(yōu)化顯得尤其重要。對河南省水資源消耗與各部門消耗的配置進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，運(yùn)用生態(tài)位評估模型對水資源消耗和區(qū)域水資源的可持續(xù)利用進(jìn)行正確評價，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)及水生態(tài)文明建設(shè)都具有重要的意義。

一、河南省水資源消耗在部門間配置的灰色關(guān)聯(lián)分析

(一)河南省水資源消耗在部門間配置的灰色關(guān)聯(lián)分析方法及計算

關(guān)聯(lián)度是表征系統(tǒng)中兩個因素同步變化的關(guān)聯(lián)程度，其與同步變化程度呈正比?；疑到y(tǒng)理論所提出的灰色關(guān)聯(lián)分析對于一個系統(tǒng)變化態(tài)勢提供了量化的度量，非常適合動態(tài)過程分析［1］(P1－100)。

其計算步驟為:

(1)確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列和比較數(shù)列，并對其進(jìn)行無量綱化處理。

(2)求參考數(shù)列與比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ε(xi)，也可簡化為其中，Δ(min)、Δ(max)、Δ0i(k)分別為對應(yīng)數(shù)列與參考數(shù)列絕對值差的最大值、最小值、絕對值差。ρ為分辨系數(shù)，一般在0～1之間，通常取0．5，計算比較數(shù)列xi上各點k與參考數(shù)列x0參照點的關(guān)聯(lián)系數(shù)，然后求各系數(shù)和的平均值即是xi與x0上的關(guān)聯(lián)度

(3)比較各關(guān)聯(lián)度大小，值愈大，關(guān)聯(lián)度越高。

根據(jù)歷年《河南省水資源公報》，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對河南省水資源消耗配置情況進(jìn)行分析，具體指標(biāo)值見表1。由表1可以看出，2001—2011年耗水量占總用水量的比重穩(wěn)定在56．94% ～60．32%。按照以上計算步驟，對2001—2011年河南省水資源消耗總量以及各部門消耗配置的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，得出關(guān)于水資源消耗配置的廣義鄧氏灰色關(guān)聯(lián)度、灰色相對關(guān)聯(lián)度、灰色絕對關(guān)聯(lián)度和灰色綜合關(guān)聯(lián)度，如表2所示。由于灰色綜合關(guān)聯(lián)度更能全面反映水資源消耗配置的關(guān)聯(lián)度，因此選取灰色綜合關(guān)聯(lián)度的度量指標(biāo)。由表2可以看出，農(nóng)業(yè)耗水量、工業(yè)耗水量、生活及生態(tài)環(huán)境耗水量與河南省水資源消耗總量的關(guān)聯(lián)度分別為0．666 1、0．673 0、0．760 1，由此可以得出，生活及生態(tài)環(huán)境耗水量對河南省水資源消耗總量的影響最大、關(guān)系最為密切，其次是工業(yè)耗水量，影響最小的是農(nóng)業(yè)耗水量。

表2 河南省水資源消耗與各部門間消耗配置的灰色關(guān)聯(lián)計算結(jié)果

(二)河南省水資源消耗配置的綜合關(guān)聯(lián)度結(jié)論分析

首先，河南省是人口大省，也是生活耗水大省。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，生活用水量持續(xù)增長，生活污水排放量不斷增加，而河南省尤其是城市生活用水普遍存在著水源單一、現(xiàn)有供水設(shè)施老化、生活用水缺乏水價彈性變動機(jī)制等問題，致使生活中到處存在著水資源浪費的現(xiàn)象。因此，生活耗水量對河南省水資源消耗總量的影響最大①《河南省水資源公報》中水資源消耗部門配置數(shù)據(jù)未把生活用水消耗和生態(tài)用水消耗分開，但根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)生活用水規(guī)律和《中國水資源公報》(歷年)及其他地區(qū)《水資源公報》，可以確定的是，生活用水消耗占據(jù)了生活及生態(tài)用水消耗總量的絕大部分。。

其次，水資源是戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著工業(yè)化的發(fā)展，工業(yè)用水消耗占水資源消耗的比重也在一直上升，從2000年的6．2%上升到2011年的10．3%。工業(yè)用水消耗的增加，既和工業(yè)化進(jìn)程加速有關(guān)，又和我省工業(yè)發(fā)展中“三高一低一重(高耗水、高耗能、高耗材、低效益、重污染)的現(xiàn)象難以在短期內(nèi)根本改觀有關(guān)。因此，工業(yè)部門水資源消耗量對河南省水資源消耗量的關(guān)聯(lián)度僅次于生活及生態(tài)環(huán)境耗水量。

再次，河南省80%的人口依附于農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)部門水資源耗水利用率較低。這一點從2011年《中國水資源公報》和《河南省水資源公報》也能夠看出來。2011年，中國農(nóng)田灌溉耗水率為62%，河南省農(nóng)田灌溉耗水率為71．6%，河南明顯高于全國平均水平。這一狀況，既與河南省農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)落后有關(guān)，又和農(nóng)業(yè)用水權(quán)發(fā)展滯后有關(guān)。相對于工業(yè)和生活及生態(tài)環(huán)境需用水而言，農(nóng)業(yè)用水權(quán)尚不夠明晰。隨著水權(quán)制度的逐步建立和完善，農(nóng)業(yè)水權(quán)的問題應(yīng)相機(jī)提上議事日程。

二、河南省水資源消耗在部門間配置的生態(tài)位適宜度

生態(tài)位的概念世界上最早由J．Grinnell使用。我國最早由王剛、趙松嶺等人引入此概念并對生態(tài)位進(jìn)行定量描述［2］。李自珍在此基礎(chǔ)上，提出生態(tài)位適宜度的概念，即現(xiàn)實資源位與其最適資源位之間的貼近程度［3］。這一概念現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于人口、農(nóng)作物和水資源、城市研究方面，如趙奧、覃荔荔、李志、周生路等人［4-6］。

在借鑒以往研究和河南省水資源消耗關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)上，筆者把生態(tài)位適宜度評估模型引入到河南省水資源消耗配置上，依據(jù)測算結(jié)果并結(jié)合水資源消耗的關(guān)聯(lián)分析，分析出河南省水資源消耗配置所存在的問題。

設(shè)有 m 個評估年份，xij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)表示第i年生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)因子j的觀測數(shù)據(jù)值，在實際研究中，將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到生態(tài)因子的現(xiàn)實生態(tài)位。其中，xmax表示xij中的最大值，按照 x'ij=xij/xmax進(jìn)行無量綱化處理。又設(shè)x0j(j=1，2，…，n)表示第j個生態(tài)因子的最佳生態(tài)位，即:x0j=max(x'ij)。然后建立的水資源消耗配置的生態(tài)位適宜度評估模型為:

式中:Fi為第i年的水資源消耗配置的生態(tài)位適宜度，ε(0≤ε≤1)為模型參數(shù)。關(guān)于參數(shù)ε的估算，可以假定當(dāng)Fi=0．5時估算出來。經(jīng)計算可得:ε =0．512 7。

依據(jù)上述步驟，分別計算出2000—2011年水資源消耗配置的生態(tài)位適宜度，具體計算結(jié)果如表3所示。

表3 2000—2011年河南省水資源消耗在部門間配置的生態(tài)位適宜度

按照表3計算出的各年份適宜度，根據(jù)現(xiàn)有研究資料，可以把2000—2011年河南省水資源消耗配置的生態(tài)位適宜度劃分為3個梯度。大于0．8的為水資源總量在部門間的消耗配置生態(tài)位適宜度相對較高的第1梯度，在0．7和0．8之間的為水資源總量在部門間的消耗配置生態(tài)位適宜度相對居中的第2梯度，低于0．7的為水資源總量在部門間的消耗配置生態(tài)位適宜度相對較低的第3梯度。

由表3可以看出，2003—2006年水資源消耗總量在部門間的配置屬于生態(tài)位適宜度較高的第1梯度，水資源消耗總量在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活及生態(tài)環(huán)境部門配置的生態(tài)位都較佳，處于較優(yōu)位置，有利于水資源的可持續(xù)利用。其中，2006年水資源消耗總量在部門間消耗配置的生態(tài)位適宜度最優(yōu)，為0．972 3。

2000、2008、2011各年水資源消耗總量在各部門間配置的生態(tài)位適宜度處于中等水平的第2梯度，水資源消耗總量在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活及生態(tài)環(huán)境部門配置的生態(tài)位居中，存在進(jìn)一步改善的空間。2001、2007、2010各年水資源消耗總量在各部門配置的生態(tài)位適宜度處于較低水平的第3梯度，配置效率較低。

三、結(jié)論分析與對策建議

綜上，將生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中的生態(tài)位適宜度模型引入到水資源消耗配置研究中，可以很容易看出水資源消耗總量在各部門間的配置水平和配置效率。生態(tài)位適宜度的高低和配置水平及配置效率呈正相關(guān)關(guān)系。而且，經(jīng)過以上關(guān)聯(lián)度和生態(tài)位適宜度研究可知，河南省水資源消耗配置的優(yōu)化要統(tǒng)籌考慮工業(yè)部門、農(nóng)業(yè)部門、生活及生態(tài)環(huán)境部門之間耗水量分配，水資源消耗總量在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活及生態(tài)環(huán)境部門間配置的生態(tài)位適宜度有待提高和改善。如何順應(yīng)新一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，充分利用自身優(yōu)勢，趕超發(fā)達(dá)地區(qū)，規(guī)避水資源緊缺的劣勢，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，是中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)背景下河南省重點發(fā)展的目標(biāo)。

首先，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)結(jié)構(gòu)升級，提高水資源的利用效率，進(jìn)行再生水利用。工業(yè)是經(jīng)濟(jì)的命脈，而水資源又是戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)的控制性要素。結(jié)合河南省資源優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求以及水資源約束條件，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和部門結(jié)構(gòu)升級，實現(xiàn)工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的升級，提高水資源利用效率，進(jìn)行再生水利用，是緩解水資源、水環(huán)境壓力的關(guān)鍵性措施。

其次，優(yōu)化水資源消耗在各部門間的配置，除了要完善用水權(quán)制度及利用價格杠桿外，還要做好水資源信息化建設(shè)。水資源消耗優(yōu)化配置是水資源管理的重點，而水資源信息化建設(shè)對水資源消耗優(yōu)化配置的作用舉足輕重。從水資源消耗優(yōu)化配置的實際需要出發(fā)，利用在建和已建工程項目，建立統(tǒng)一的全省和流域水資源信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各類水資源管理相關(guān)信息的自動采集、實時傳輸、在線分析和分項處理及決策等，為河南省各類消耗用水的現(xiàn)代化管理提供科學(xué)依據(jù)和強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

［1］劉思峰，黨耀國．灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］．北京:科學(xué)出版社，2010．

［2］王剛，趙松嶺，張鵬云，等．關(guān)于生態(tài)位定義的探討及生態(tài)位重疊計測公式改進(jìn)的研究［J］．生態(tài)學(xué)報，1984(2)．

［3］李自珍．生態(tài)位適宜度理論及其在作物生長系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．蘭州大學(xué)學(xué)報(自然學(xué)科版)，1993(4)．

［4］趙奧，武春友．中國水資源消耗配置的灰色關(guān)聯(lián)度與適宜度測算［J］．中國人口·資源與環(huán)境，2010(9)．

［5］覃荔荔，王道平，周超．綜合生態(tài)位適宜度在區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)可持續(xù)性評價中的應(yīng)用［J］．系統(tǒng)工程理論與實踐，2011(5)．

［6］李志，周生路，吳紹華，等．基于生態(tài)位適宜度的城市邊緣區(qū)農(nóng)居點用地城鎮(zhèn)化整治研究——以連云港市為例［J］．地理科學(xué)，2013(8)．