遼寧省水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性研究

王亞偉

(北票市龍?zhí)端畮旃芾硖?，遼寧 北票 122100)

遼寧省水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性研究

王亞偉

(北票市龍?zhí)端畮旃芾硖?，遼寧 北票 122100)

為了更好地分析遼寧省水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性,用數(shù)學(xué)指標(biāo)模型來構(gòu)建遼寧省水土資源-區(qū)域經(jīng)濟(jì)綜合指數(shù),提出水土資源-區(qū)域經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于水土資源消耗量的泛函,探究遼寧省自2003年以來水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的演化規(guī)律。結(jié)果表明,遼寧省水土資源-區(qū)域經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)性較低,區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于水土資源的消耗較大,其協(xié)調(diào)性需要進(jìn)一步加強(qiáng),但整體態(tài)勢中,區(qū)域經(jīng)濟(jì)對(duì)水土資源的依賴性越來越低,反而與耕地面積之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)逐年加強(qiáng)。

耦合協(xié)調(diào)度;水土資源;經(jīng)濟(jì)發(fā)展;耦合協(xié)調(diào)性

改革開放以來，遼寧省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁上了一個(gè)新臺(tái)階，進(jìn)入新世紀(jì)后，遼寧 G D P以2位數(shù)的速度增長，增速達(dá)11%左右，遠(yuǎn)大于我國總體增速［1］。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中水土資源非常匱乏，對(duì)遼寧省水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析研究，已然成為迫在眉睫的問題［2］。

本文針對(duì)遼寧省水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的供需矛盾，研究遼寧省區(qū)域內(nèi)水土資源的供需關(guān)系，對(duì)2004～2015年12年間遼寧省水土資源與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)性關(guān)系進(jìn)行分析。

1 研究方法

1.1 耦合協(xié)調(diào)作用的基本原理

水土資源與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系越協(xié)調(diào)，水土資源與生態(tài)環(huán)境的耦合水平越高、協(xié)調(diào)性越好［3-4］。在數(shù)學(xué)量化分析中，可以通過2者表示函數(shù)之間的離差來衡量:如果水土資源與生態(tài)環(huán)境的表示函數(shù)之間的離差越小，說明水土資源與生態(tài)環(huán)境的耦合水平越高、協(xié)調(diào)性越好;反之，如果水土資源與生態(tài)環(huán)境的表示函數(shù)之間的離差越大，說明水土資源與生態(tài)環(huán)境的耦合水平越低、協(xié)調(diào)性越差［3］。遵循經(jīng)濟(jì)發(fā)展同水土資源耦合協(xié)調(diào)機(jī)制，設(shè)計(jì)遼寧省發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度模型［5，6］。

表1 遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展同水土資源耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系

續(xù)表1 遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展同水土資源耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系

水土資源可持續(xù)評(píng)價(jià)的函數(shù)為

式中:bi，yi—水土資源的可持續(xù)利用第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重及標(biāo)準(zhǔn)值，而指標(biāo)個(gè)數(shù)則為i。如果g(y)的值越大，則表示水土資源的利用率越高;如果g (y)的值越小，則表示水土資源的利用率越低。

生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為

式中:ai，xi—生態(tài)環(huán)境下第i個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值及權(quán)重，生態(tài)環(huán)境指標(biāo)數(shù)目為i。如果f(x)的值越大，則表示生態(tài)環(huán)境狀態(tài)越好;如果f(x)值越小，表示生態(tài)環(huán)境狀態(tài)越差［7］。

f(x)和g(y)的離差可以表示為

式中:Cv—f(x)和g(y)的離差;S—f(x)和g(y)的標(biāo)準(zhǔn)差。

聯(lián)立式(3)和式(4)，得

據(jù)式(5)定義水土資源利用與生態(tài)環(huán)境關(guān)聯(lián)耦合度

式中:k—調(diào)節(jié)系數(shù)，取值為2～5;C—耦合度，取值在0～1間，C越大，表明水土資源利用和生態(tài)環(huán)境的耦合度越大，C越小，則水土資源利用和生態(tài)環(huán)境的耦合度越小;Cv取最小值的充分必要條件是C取最大值。

為了更好地觀察水土資源利用和生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)情況，定義耦合協(xié)調(diào)度:

式中:D—定義的耦合協(xié)調(diào)度。耦合協(xié)調(diào)度 D越大，水土資源利用與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展水平越高;反之水土資源利用與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展水平越低。

1.2 響應(yīng)模型

采用C++編制相關(guān)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)變量之間進(jìn)行回歸分析，檢驗(yàn)回歸殘差的相關(guān)性?；貧w殘差整體序列較平穩(wěn)，說明2者間存在很好的協(xié)調(diào)性，否則說明2者間不存在協(xié)調(diào)性關(guān)系［8］。用向量自回歸(V A R)模型在相關(guān)擾動(dòng)項(xiàng)上加載一個(gè)擾動(dòng)，通過整體變量的變化程度來對(duì)相關(guān)性的影響程度進(jìn)行分析［9］。脈沖響應(yīng)函數(shù)為

式中:Yt+s—指標(biāo)向量;φs—脈沖向量;Ut—誤差項(xiàng);t取1、2、3、K、T;K，L，T—常數(shù)項(xiàng)。

耦合協(xié)調(diào)度可以通過子系統(tǒng)彼此影響耦合度的強(qiáng)弱表示，運(yùn)算式如下:

式中:α、β及γ—子系統(tǒng)的貢獻(xiàn)度待定系數(shù);T—區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合協(xié)調(diào)指數(shù)、土地利用綜合指數(shù)及水資源利用綜合指數(shù)［6］;其他變量含義同前。

若區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度待定系數(shù)是0.25，土地資源系統(tǒng)貢獻(xiàn)度待定系數(shù)是0.35，水資源系統(tǒng)貢獻(xiàn)度待定系數(shù)是0.4［10］。借助廖重斌策略制定系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度種類。

表2 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)程度的種類劃分

2 結(jié)果分析

2.1 耦合效應(yīng)分析

遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展-水資源-土資源的評(píng)價(jià)函數(shù):經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)函數(shù)、水資源評(píng)價(jià)函數(shù) 、土資源評(píng)價(jià)函數(shù)。計(jì)算區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展同水土資源的耦合度評(píng)價(jià)指數(shù)和耦合度，表示為T、C，運(yùn)算遼寧省水土資源和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度，如圖1-2所示。

圖1 遼寧省水、土資源同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的評(píng)價(jià)變化

2004～2008年遼寧省區(qū)域經(jīng)濟(jì)綜合知識(shí)發(fā)展緩慢，波動(dòng)小;2009～2015年區(qū)域經(jīng)濟(jì)綜合知識(shí)發(fā)展較快，波動(dòng)大;水資源和土地資源的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在2004～2015年間呈現(xiàn)出上升態(tài)勢，波動(dòng)大。

2004～2015年，遼寧省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展-水資源-土資源耦合度維持在一個(gè)比較低的水平，但整體上顯現(xiàn)出上升的態(tài)勢，上升幅度小;2005年后，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展-水資源-土資源耦合度上升速度非常緩慢，維持在0.3～0.32間，波動(dòng)幅度?。?］。遼寧省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展-水資源-土資源耦合協(xié)調(diào)度處于0.28～0.5之間，并且整體顯現(xiàn)出上升的態(tài)勢。

圖2 遼寧省水、土資源同區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度及耦合度變化

2.2 系統(tǒng)響應(yīng)分析

選取遼寧省 2004～2015年的人均生產(chǎn)總值(G D P)、人均供水量、人均耕地?cái)?shù)量，建立 V A R模型，進(jìn)行脈沖響應(yīng)分析，如圖3所示。

圖3 人均GD P響應(yīng)情況

圖4 人均供水響應(yīng)狀況示意

遼寧省人均供水會(huì)嚴(yán)重受到經(jīng)濟(jì)增長和波動(dòng)的影響。整個(gè)沖擊過程在前4期表現(xiàn)為正值，在第4期之后才開始有正值轉(zhuǎn)化為負(fù)值。經(jīng)濟(jì)增長加深了對(duì)水資源的利用，前期經(jīng)濟(jì)增長導(dǎo)致了水資源的嚴(yán)重不合理利用，經(jīng)濟(jì)的增長以大量消耗水資源為代價(jià)［11］。但經(jīng)濟(jì)發(fā)展后，水資源的利用效率增大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的消耗依賴性較小［12］。不同經(jīng)濟(jì)時(shí)期下經(jīng)濟(jì)對(duì)于水資源的影響方式不同。

在前期4大相應(yīng)周期內(nèi)不存在沖擊作用，但后期圍繞0值上下波動(dòng)，波動(dòng)幅度逐漸增加。在遼寧省經(jīng)濟(jì)快增長時(shí)，區(qū)域經(jīng)濟(jì)同人均耕地面積的聯(lián)系更加密切，在經(jīng)濟(jì)初步增長期是基于資源浪費(fèi)的發(fā)展模式，產(chǎn)業(yè)發(fā)展以消耗耕地資源為代價(jià)。但當(dāng)遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度時(shí)，雖然對(duì)耕地需求仍然存在，但經(jīng)濟(jì)增長給耕地帶來了正沖擊，說明耕地利用更加有效［13］。

3 結(jié)論

遼寧省需要進(jìn)一步加強(qiáng)水土資源的利用效率，根據(jù)實(shí)際的水土資源情況提出切實(shí)可行的解決方法，需要增加資金投入，扶持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，加快產(chǎn)業(yè)調(diào)整步伐，進(jìn)一步增加水土資源和區(qū)域經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)性。雖然區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水土資源之間的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)上升態(tài)勢，但是其耦合協(xié)調(diào)性仍然具有很大的上升空間，整個(gè)系統(tǒng)之間的不均勻性、不平衡性仍然存在。隨著遼寧省區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期對(duì)于水資源的沖擊產(chǎn)生正向效果，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的后期會(huì)產(chǎn)生負(fù)向效果。

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F 062.2

A

1008-1305(2016)05-0043-04

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.05.017

2016-03-01

王亞偉(1980年—)，男，工程師。