云南水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間格局研究

童 彥，施 玉，朱海燕，高慶彥

(曲靖師范學院生物資源與環(huán)境科學學院， 云南 曲靖 655011)

水是基礎性自然資源與戰(zhàn)略性社會經(jīng)濟資源，同時還是一個國家綜合國力的有機組成部分。水資源問題引起全球的廣泛關注始于20世紀末期世界許多國家用水量急劇上升，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)水危機，由此引發(fā)世界相關組織對水資源問題及其影響的重視與探討[1]。國內(nèi)外學者對水資源問題的探討主要集中在水資源可持續(xù)管理與城市水安全評價[2]，主要圍繞水資源供需分析、水資源承載力、水資源配置、城市水安全評價以及水資源可持續(xù)利用等層面和角度展開[3-7]。

有關水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的研究并不多，主要圍繞水資源對社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐能力評價[8,9]以及區(qū)域水資源與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展評價中計量模型的應用[10]。本文擬選取與水資源密切相關的經(jīng)濟社會發(fā)展指標與生態(tài)環(huán)境保障相關指標，從水資源及其利用、經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保障三方面，構(gòu)建云南省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度評價指標體系。并以2007年和2013年相關數(shù)據(jù)為支撐，定量計算不同時段水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)程度，并根據(jù)綜合協(xié)調(diào)度劃分標準，對上述兩個時段的協(xié)調(diào)程度進行類型劃分，同時在GIS技術支持下，揭示不同時段云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間格局特征與空間格局的變化特征。以期為正確評價和判斷云南區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的水資源支撐能力提供科學依據(jù)，進而為制定與水資源分布格局相協(xié)調(diào)的區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，為促進區(qū)域人口、資源、經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

云南地處我國西南部，北緯21°9′～29°15′，東經(jīng)97°31′～106°12′之間。全省土地面積為39.4萬km2。氣候以亞熱帶山地和高原季風氣候為主，干、濕季節(jié)分明，有明顯的垂直分帶現(xiàn)象，降水以降雨為主。水資源總量極為豐富，多年平均水資源總量約2 209億m3，僅次于西藏、四川兩省區(qū)，居全國第3位[11]。但是受地形、海拔、降水量時空分布和經(jīng)濟社會發(fā)展等因素的影響，水資源空間分布極不均勻，總趨勢為西多東少，南多北少，山區(qū)多，河谷平壩少。此外，水資源與人口、耕地等經(jīng)濟發(fā)展要素不匹配，占全省土地面積6%的壩區(qū)，集中了2/3的人口和1/3的耕地，但水資源量卻只有全省的5%；滇中重要經(jīng)濟區(qū)的人均水資源量僅有700 m3左右，處于缺水狀態(tài)[12,13]。因此，在系統(tǒng)分析云南各市(州)水資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎上，選取一定指標對云南各地區(qū)的水資源與社會經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)度進行評價，不僅有利于協(xié)調(diào)區(qū)域分工和產(chǎn)業(yè)布局，避免國土空間開發(fā)和建設的無序，而且對于實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源

云南省及各市(州)2007年與2013年水資源擁有量數(shù)據(jù)、用水總量數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)用水數(shù)據(jù)、工業(yè)用水數(shù)據(jù)、生活用水數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、GDP總量數(shù)據(jù)和土地面積數(shù)據(jù)均來源于《云南統(tǒng)計年鑒2014》、《云南統(tǒng)計年鑒2008》和《云南省水資源公報2013》。獲取以上基礎數(shù)據(jù)后，建立水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展基礎數(shù)據(jù)庫。在GIS技術支持下，利用Arcview3.3軟件，揭示不同時段云南水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間格局特征與空間格局的變化特征。

2 研究方法

2.1 指標體系的構(gòu)建

2.1.1指標的選擇

基于上述對云南省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的理解和把握，遵循科學性、綜合性、層次性、代表性、可操作性等原則[14]，從能夠綜合反映水資源供需矛盾和能夠反映社會經(jīng)濟系統(tǒng)對水資源短缺風險的承受能力的角度[15]，從水資源及其利用、經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境三方面，選取13項指標構(gòu)建云南省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度評價指標體系(見表1)。該評價指標體系包括三層，準則層為水資源及其利用狀況、經(jīng)濟社會發(fā)展水平和生態(tài)環(huán)境保障。指標層中共有人均用水量、萬元GDP用水量、地均水資源占有量等13項指標。其中水資源及其利用評價包括人均用水量、水資源開發(fā)利用率等3項指標；經(jīng)濟社會發(fā)展評價包括萬元GDP用水量、人均GDP等7項指標；生態(tài)環(huán)境評價包括地均水資源占有量、城市污水處理率等3項指標。

2.1.2指標權(quán)重的確定

目前常用的權(quán)重確定方法主要有層次分析法、主成分分析法、熵權(quán)法等，其中層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析過程。本研究采用層次分析法(AHP)，通過問卷調(diào)查的方式，讓多位專家分層給出判斷矩陣，并將多位專家給出的重要性判斷結(jié)果進行平均值計算，得到最終的判斷矩陣，并在此基礎上采用和積法，通過層次單排序、層次總排序和一致性檢驗，計算出各指標的權(quán)重[16](見表1)。

2.2 協(xié)調(diào)度計算方法

水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的計算引用汪黨獻等提出的計算模型[17]，即云南省各市(州)評價指標的協(xié)調(diào)度是相對于云南各市(州)的平均水平而設定的。具體計算公式如下。

(1)

(2)

(3)

式中：CIj為某市(州)綜合協(xié)調(diào)度指數(shù)；WPCRj為某市(州)人均水資源相對指數(shù)，其計算為：某市(州)人均水資源擁有量WPCj與云南全省人均水資源擁有量WPC的比值；OPCRj為某市(州)社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境相對指數(shù)，其計算為：某市(州)社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境指標值OPCj與云南全省社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境指標值OPC的比值；W為指標權(quán)重。

由于協(xié)調(diào)度為一個無量綱數(shù)，所以協(xié)調(diào)度的值越大，則表示水資源對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐能力越強；反之，協(xié)調(diào)度的值越小，支撐能力越弱。并且，協(xié)調(diào)度的值大于1，表明該市(州)水資源對其社會經(jīng)濟發(fā)展支撐能力大于云南省的平均水平；小于1，則小于云南省平均水平。

2.3 協(xié)調(diào)度劃分標準

考慮到目前由于人工采取的節(jié)水和開源、工程措施和許多非工程措施等方面的影響，使水資源的支撐能力具有相對彈性，從而可以在一定程度上提高水資源對社會經(jīng)濟的支撐能力[18]。因此，結(jié)合云南水資源實際情況確定綜合協(xié)調(diào)度的劃分標準(見表2)，并由此可對云南各市(州)水資源與社會經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)度進行劃分和評價。

表2 協(xié)調(diào)度劃分標準Tab.2 The coordination degree of criteria for the classification

3 討論與分析

根據(jù)協(xié)調(diào)度模型的基本內(nèi)涵，由公式(1)、公式(2)和公式(3)計算得到2007年與2013年各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度綜合指數(shù)CIj，并根據(jù)協(xié)調(diào)度劃分標準(見表2)對上述兩個時段水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的類型進行劃分，并在Arcview3.3軟件支持下，揭示不同時段云南水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間格局特征與空間格局的變化特征。結(jié)果見表3和圖1。

3.1 2007年協(xié)調(diào)度的空間格局

3.1.1協(xié)調(diào)度的類型組成

從協(xié)調(diào)度的類型組成看(如表3所示)，2007年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)極不協(xié)調(diào)、不協(xié)調(diào)與協(xié)調(diào)3種類型。其中處于協(xié)調(diào)類型的地(州)有9個，占到56.25%；處于極不協(xié)調(diào)類型的地(州)有4個(占25%)；處于不協(xié)調(diào)類型的有3個地(州)，所占比例為18.75%?？梢?，2007年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的類型以協(xié)調(diào)為主，全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展總體狀態(tài)是協(xié)調(diào)的，協(xié)調(diào)程度的差異較小。

3.1.2協(xié)調(diào)度的空間分布

從協(xié)調(diào)度的空間分布看[如圖1(a)所示]，處于協(xié)調(diào)類型的地(州)主要分布于滇西邊界和滇南邊界，具體為滇西的迪慶州、怒江州、麗江州、保山市、德宏州、臨滄市和滇南的普洱市、西雙版納州、文山州?？梢?，水資源對上述區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐能力很強；處于極不協(xié)調(diào)類型的地(州)集中分布于滇中城市群所在區(qū)域，即昆明市、曲靖市、玉溪市和楚雄州，說明水資源對滇中城市群社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐能力弱，水資源難以支撐社會經(jīng)濟發(fā)展的需水要求；處于不協(xié)調(diào)類型的地(州)分布比較分散，分別為滇東北的昭通市、滇西的大理州和滇南的紅河州，說明這3個區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展與水資源的利用情況不匹配。綜上所述，2007年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間分布呈現(xiàn)出：經(jīng)濟社會發(fā)展程度較高的區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度較低；而經(jīng)濟社會發(fā)展程度較低的邊境區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度卻較高。這表明，水資源的空間分布與經(jīng)濟發(fā)展要素的空間分布不匹配。

3.2 2013年協(xié)調(diào)度的空間格局

3.2.1協(xié)調(diào)度的類型組成

從協(xié)調(diào)度的類型組成看(如表3所示)，2013年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)極不協(xié)調(diào)、不協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)與協(xié)調(diào)四種類型。其中處于協(xié)調(diào)類型的地(州)有6個，占到37.5%；處于極不協(xié)調(diào)類型的地(州)有5個(占31.25%)；處于基本協(xié)調(diào)的地(州)有3個(占18.75%)，處于不協(xié)調(diào)類型的有2個地(州)，所占比例為12.5%。由此可見，2013年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)類型主要為兩種極端類型，即協(xié)調(diào)類型和極不協(xié)調(diào)類型(這兩種類型總共占69%)。這表明，云南各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)程度差異巨大。

3.2.2協(xié)調(diào)度的空間分布

從協(xié)調(diào)度的空間分布看[如圖1(b)所示]，處于極不協(xié)調(diào)類型的市(州)集中分布于經(jīng)濟社會發(fā)展程度較高的滇中城市群(昆明市、曲靖市、玉溪市和楚雄州)和滇西的大理州，說明水資源對上述5個市(州)社會經(jīng)濟發(fā)展的支撐能力弱，水資源難以支撐社會經(jīng)濟發(fā)展的需水要求；處于不協(xié)調(diào)類型的市(州)分布比較分散，分別為滇東北的昭通市和滇南的紅河州，說明這兩個區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展與水資源的利用情況不匹配；處于基本協(xié)調(diào)類型的市(州)集中分布于滇西的保山市、臨滄市和麗江市，說明上述3個區(qū)域的水資源對其經(jīng)濟社會發(fā)展具有一定的支撐能力；處于協(xié)調(diào)類型的市(州)主要分布在滇西邊境和滇南邊界，具體為滇西的迪慶州、怒江州、德宏州和滇南的普洱市、西雙版納州、文山州，可見這些區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展基本不受水資源的制約，水資源對其經(jīng)濟的發(fā)展具有很強的支撐能力。綜上所述，2013年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間分布呈現(xiàn)出：經(jīng)濟社會發(fā)展程度較高的區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度較低；而經(jīng)濟社會發(fā)展程度較低的邊境區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度卻較高。這表明，水資源的空間分布與經(jīng)濟發(fā)展要素的空間分布不匹配。

3.3 2007-2013年協(xié)調(diào)度空間格局的變化

3.3.1協(xié)調(diào)度的類型組成變化

從協(xié)調(diào)度的類型組成變化看，2007年云南省各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的極不協(xié)調(diào)、不協(xié)調(diào)與協(xié)調(diào)三種類型；到2013年協(xié)調(diào)度增加為極不協(xié)調(diào)、不協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)與協(xié)調(diào)4種類型，增加了基本協(xié)調(diào)這種類型。這表明，2007-2013年全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的類型組成朝著多樣化的方向發(fā)展。與此同時，2007年處于協(xié)調(diào)類型的地(州)有9個，占到56.25%，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的類型以協(xié)調(diào)為主，全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展總體狀態(tài)是協(xié)調(diào)的，協(xié)調(diào)程度的差異較??；到2013年協(xié)調(diào)類型主要為兩種極端類型，即協(xié)調(diào)類型和極不協(xié)調(diào)類型(這兩種類型總共占69%)，各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)程度差異巨大。這表明，2007-2013年全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的差異在增大。

3.3.2協(xié)調(diào)度的數(shù)值變化

從協(xié)調(diào)度的數(shù)值變化看(如表3所示)，2007-2012年云南省16個地(州)中，僅曲靖市、昭通市、紅河州、文山州和西雙版納州的綜合協(xié)調(diào)度值略有增加，但增加的幅度很小，不足以使曲靖市、昭通市和紅河州的協(xié)調(diào)類型發(fā)生改變。與此同時，剩余11個地(州)的綜合協(xié)調(diào)度值均有所下降，其中保山市、麗江市、臨滄市和大理州的綜合協(xié)調(diào)度值下降顯著，已經(jīng)使上述4個市(州)的協(xié)調(diào)類型發(fā)生改變，其中保山市、麗江市、臨滄市的協(xié)調(diào)類型由協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)榛緟f(xié)調(diào)，大理州的協(xié)調(diào)類型由不協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O不協(xié)調(diào)。由此可見，2007-2013年全省僅有5個市(州)綜合協(xié)調(diào)度值略有增加，但增加的幅度很小，不足以使其協(xié)調(diào)類型發(fā)生改變；而同時有11個地(州)的綜合協(xié)調(diào)度值均有所下降，其中有4個市(州)的綜合協(xié)調(diào)度值下降顯著，以至協(xié)調(diào)類型發(fā)生改變。這表明，2007-2013年全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)程度呈下降趨勢。

3.3.3協(xié)調(diào)度的空間分布變化

從協(xié)調(diào)度的空間分布變化看(如圖1所示)，2007-2013年處于極不協(xié)調(diào)類型市(州)的空間分布范圍在擴大，而處于協(xié)調(diào)類型市(州)的空間分布范圍在縮小。原本部分協(xié)調(diào)類型的分布區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樾鲁霈F(xiàn)的基本協(xié)調(diào)分布區(qū)。不協(xié)調(diào)區(qū)的分布和范圍均沒有發(fā)生變化。由此可見，2007-2013年全省經(jīng)濟社會發(fā)展程度較高的區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度較低；而經(jīng)濟社會發(fā)展程度較低的邊境區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度卻較高，水資源的空間分布與經(jīng)濟發(fā)展要素的空間分布不匹配的格局并沒有發(fā)生改觀，并且這種空間分布不匹配的狀態(tài)有擴大趨勢。

4 結(jié) 語

根據(jù)不同年份云南各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度綜合指數(shù)CIj的計算結(jié)果，并結(jié)合協(xié)調(diào)度劃分標準對不同年份云南各市(州)水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)狀態(tài)進行劃分，在GIS技術支持下，利用Arcview3.3軟件揭示不同時段云南水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的空間格局特征與空間格局的變化特征，結(jié)論如下。

第一，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的差異在增大。由協(xié)調(diào)度的類型組成變化可以看出， 2007年處于協(xié)調(diào)類型的地(州)占56.25%，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度的類型以協(xié)調(diào)為主，全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展總體狀態(tài)是協(xié)調(diào)的，協(xié)調(diào)程度的差異較??；到2013年協(xié)調(diào)類型主要為協(xié)調(diào)和極不協(xié)調(diào)兩種類型(總共占69%)，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)程度的差異在增大。

第二，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)程度總體呈下降趨勢由協(xié)調(diào)度的數(shù)值變化可以看出，2007-2013年全省僅有5個市(州)綜合協(xié)調(diào)度值略有增加，但增加的幅度很小，不足以使其協(xié)調(diào)類型發(fā)生改變；而同時有11個地(州)的綜合協(xié)調(diào)度值均有所下降，其中有四個市(州)的綜合協(xié)調(diào)度值下降顯著，以至協(xié)調(diào)類型發(fā)生改變。這表明，2007-2013年全省水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)程度呈下降趨勢。

第三，水資源空間分布與經(jīng)濟發(fā)展要素空間分布不匹配的狀態(tài)有擴大趨勢由協(xié)調(diào)度的空間分布變化可以看出，2007-2013年處于極不協(xié)調(diào)類型市(州)的空間分布范圍在擴大，而處于協(xié)調(diào)類型市(州)的空間分布范圍在縮小。原本部分協(xié)調(diào)類型的分布區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樾鲁霈F(xiàn)的基本協(xié)調(diào)分布區(qū)。不協(xié)調(diào)區(qū)的分布和范圍均沒有發(fā)生變化。全省經(jīng)濟社會發(fā)展程度較高的滇中地區(qū)，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度較低；而經(jīng)濟社會發(fā)展程度較低的邊境區(qū)域，水資源與經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)度卻較高，水資源空間分布與經(jīng)濟發(fā)展要素空間分布不匹配的格局并沒有發(fā)生改觀，并且這種空間分布不匹配的狀態(tài)有擴大趨勢。

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