重慶市水資源承載力時空特征與承載狀態(tài)

冉啟智， 廖和平， 洪惠坤

1. 西南大學 地理科學學院， 重慶 400715； 2. 西南大學 國土資源研究所， 重慶 400715；3. 西南大學 精準扶貧與區(qū)域發(fā)展評估研究中心， 重慶 400715

承載力概念來源于物理力學概念， 本意是指物體在不產(chǎn)生任何破壞時所承受的最大負荷， 是可以通過一定的方法測量的． 后來承載力的概念被引入?yún)^(qū)域系統(tǒng)研究中[1-7]， 用以表示區(qū)域系統(tǒng)對外部環(huán)境變化的最大承受能力． 水資源承載力的概念最早由我國學者提出， 目前對水資源承載力的定義有很多種． 左其亭[8]將水資源承載力定義為水資源對人類及其賴以生存的經(jīng)濟社會系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)所能承受的最大規(guī)模； 王建華等[9]認為水資源承載力是指可預見的時期內(nèi)在滿足合理的水域生態(tài)環(huán)境保護和河流生態(tài)環(huán)境用水前提下， 水資源對經(jīng)濟社會能夠承載的最大負荷下所支撐的人口規(guī)模； 高偉等[10]提出了基于不同水質(zhì)水資源量供需的分質(zhì)水資源承載力概念．

對于水資源承載力的研究維度有很多． 張寧寧等[11]和張麗潔[12]采用擴展傅里葉振幅敏感性分析方法 (EFAST)從量、 質(zhì)、 域、 流4個維度分析水資源承載力； 郭倩等[13]構(gòu)建了基于驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應-管理(DPSIRM)概念框架的水資源承載力DPSIRM評價指標體系， 從6個維度對云南省水資源承載力進行綜合評價； 許楊等[14]運用DPSR模型從驅(qū)動力、 壓力、 狀態(tài)和響應4個維度建立水資源承載力綜合評價指標， 構(gòu)建了基于DPSR-改進 TOPSIS 的水資源承載力綜合評價模型； 伍文琪等[15]從水資源、 社會、 經(jīng)濟和生態(tài)4個維度， 構(gòu)建了區(qū)域水資源承載力綜合評價模型， 對云南省水資源的承載能力和利用狀況進行評價， 并探討了其時空分布特征； 劉雁慧等[16]綜合考慮社會、 經(jīng)濟和自然等因素， 從承壓、 壓力、 協(xié)調(diào)和管理4個維度構(gòu)建指標體系， 通過基于熵權(quán)法的綜合評價方法探討了2000-2015年中國水資源承載力； 屈小娥[17]通過構(gòu)建涵蓋水資源、 社會、 經(jīng)濟及生態(tài)等多維度的水資源承載力綜合評價指標體系， 運用TOPSIS綜合評價方法， 實證測算研究了陜西省及其所轄城市水資源承載力的動態(tài)變化及區(qū)域差異； 何秋萍[18]從人口經(jīng)濟、 工業(yè)、 農(nóng)業(yè)和城市4個維度構(gòu)建了 11 個承載力指標， 并對珠江流域資源環(huán)境狀況進行了分析．

關于水資源承載力的研究方法采用相對較多的是TOPSIS模型方法[14，19-21]， 其他研究方法也有不少采用． 比如， 張靖琳等[22]和張萌雪等[23]采用水資源供需平衡理論對區(qū)域承載力進行了研究； 趙穎輝等[24]通過對比研究方法對新加坡、 香港、 廈門和舟山4個海島城市的水資源承載力進行了研究； 曾紅春等[25]利用相對水資源承載力研究方法研究湖南省各州(市)水資源承載力； 劉麗穎等[26]采用MIV-BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型方法分析了各影響因素對喀斯特地區(qū)(貴州為例子)水資源安全影響程度的相對大小； 李玉文等[27]基于SD方法以浙江省為例做了水資源有償使用制度生態(tài)經(jīng)濟效應仿真研究； 楊瑩等[28]以河南鞏義市為例利用狀態(tài)空間法和層次分析法相結(jié)合的手段， 對水資源承載力進行了研究； 王正選等[29]分別采用改進的模糊集對評價模型和模糊綜合評價模型對龍川江高原流域進行水資源承載力評價分析； 彭爭呈等[30]以四川省雅安市為例基于改進后的模型研究了西南地區(qū)相對資源承載力． 朱光磊等[31]運用匹配度、 水資源生態(tài)足跡和LMDI指數(shù)分解模型， 探討了2004-2018年吉林省水資源利用和經(jīng)濟發(fā)展之間的關系．

目前的水資源承載力研究缺乏統(tǒng)一的科學基礎[32]， 定性的研究方法較多， 定量的研究方法較少； 靜態(tài)研究較多， 動態(tài)研究較少． 本研究以重慶市為例， 以縣域為研究單元， 構(gòu)建了包括水資源、 社會、 經(jīng)濟、 生態(tài)環(huán)境和協(xié)調(diào)管理5個維度的指標體系， 采用主客觀綜合賦權(quán)狀態(tài)空間法從定性和定量兩方面對重慶市水資源承載力和承載狀態(tài)進行研究， 以期為管理部門和企業(yè)依據(jù)水資源資源狀況制定發(fā)展計劃以及咨詢決策提供科學的數(shù)據(jù)和合理的建議．

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

重慶市地處中國西南部， 長江上游地區(qū)， 它不僅是全國老工業(yè)基地、 現(xiàn)代制造業(yè)和服務業(yè)基地， 而且因其位于長江經(jīng)濟帶和絲綢之路經(jīng)濟帶的連接處， 也是西南地區(qū)和長江上游最大的經(jīng)濟中心城市． 重慶市處于四川盆地東部， 以丘陵、 山地為主， 中部和西部較低， 東北部和東南部較高， 由南北向長江河谷逐級降低， 有大巴山、 巫山、 大婁山和武陵山等山脈， 故重慶素有“山城”之稱． 重慶市轄38個區(qū)(縣)， 轄區(qū)面積824.01萬hm2， 截至2017年末全市常住總?cè)丝跒? 048.43萬人． 境內(nèi)河流縱橫， 長江自西南向東北橫貫全境， 北有嘉陵江、 南有烏江匯入， 形成向心的、 不對稱的網(wǎng)狀水系． 流域面積大于1萬hm2的河流有274條， 流域面積大于10萬hm2的河流有42條． 重慶市屬亞熱帶季風性濕潤氣候， 年平均氣溫16～18 ℃， 年均降水量大部分地區(qū)在1 000～1 350 mm， 降雨多集中于5-9月， 在全國屬于多雨地區(qū)． 2017年全市地表水資源量為604.866 8億m3， 大中型水庫年末蓄水量為54.824 6億m3， 總供水量為77.483 0億m3， 人均綜合用水量為254 m3．

1.2 數(shù)據(jù)來源

縣域是我國統(tǒng)計資料中經(jīng)常采用的單元， 本研究以重慶市縣域單元為研究樣本， 選擇2018年區(qū)(縣)數(shù)量作為研究樣本數(shù)量， 研究中將市轄區(qū)視為縣域單元， 因此重慶市共38個研究單元． 研究數(shù)據(jù)主要涉及水資源、 社會、 經(jīng)濟和環(huán)境等方面， 主要數(shù)據(jù)來源如下：

1) 水資源方面的數(shù)據(jù)來源于2014-2018年《重慶市水資源公報》和《重慶市水土保持公報》， 由重慶市水利局公布， 主要采集了水資源總量、 地下水資源量、 降水量和供水量等方面的數(shù)據(jù)．

2) 社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來源于2014-2018年《重慶市統(tǒng)計年鑒》、 各區(qū)(縣)同期統(tǒng)計年鑒， 由重慶市統(tǒng)計局公布． 主要采集了總?cè)丝凇?城鎮(zhèn)化率、 GDP總量、 一般公共預算收入和糧食產(chǎn)量等方面的數(shù)據(jù)． 此外還有《重慶市水資源公報》 《重慶市水土保持公報》和《重慶市環(huán)境狀況公報》等資料．

3) 環(huán)境方面的數(shù)據(jù)主要來源于2014-2018年《重慶市環(huán)境狀況公報》， 主要采集了生活污水排放量、 工業(yè)廢水排放量和工業(yè)能耗等方面的數(shù)據(jù)．

部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于重慶市精準扶貧第三方評估調(diào)研數(shù)據(jù)， 矢量數(shù)據(jù)來自于西南大學精準扶貧與區(qū)域發(fā)展評估研究中心．

2 研究方法

2.1 重慶市水資源承載力指標體系構(gòu)建

水資源承載力評價指標體系的構(gòu)建很關鍵， 既要有目的性和整體性， 還要考慮到動態(tài)性和可獲取性． 王建華等[9]和張麗潔[12]從量值域流4個方面構(gòu)建了指標體系， 僅從自然資源方面考慮， 未考慮經(jīng)濟社會以及人的作用因素； 郭倩等[13]基于D(驅(qū)動力)、 P(壓力)、 S(狀態(tài))、 I(影響)、 R(響應)、 M(管理)框架構(gòu)建的指標體系； 劉雁慧等[16]從承壓、 壓力、 協(xié)調(diào)和管理方面構(gòu)建了中國水資源承載力指標體系， 他們的研究側(cè)重指標間的相互作用關系； 楊瑩等[28]、 伍文琪等[15]和屈小娥[17]構(gòu)建了基于生態(tài)、 經(jīng)濟、 社會和水資源等復合系統(tǒng)的指標體系， 未考慮農(nóng)業(yè)、 農(nóng)化產(chǎn)品使用、 產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及城鎮(zhèn)化等方面因素． 為構(gòu)建較為整體全面的評價體系， 本研究參考眾多研究者在水資源評價中使用頻率較高的指標， 構(gòu)建了集水資源、 社會、 經(jīng)濟、 生態(tài)環(huán)境和協(xié)調(diào)管理多系統(tǒng)的綜合評價體系(表1)， 并以區(qū)(縣)為評價單位對重慶市水資源承載力進行了評價．

表1 重慶市水資源承載力指標體系

1) 水資源系統(tǒng)反映區(qū)域水資源稟賦條件， 水資源條件直接關系到水資源承載力大?。?水資源系統(tǒng)包含產(chǎn)水模數(shù)、 人均水資源量、 地下水資源量、 地下水資源占比、 降水量、 水資源總量、 供水總量和供水模數(shù)8個指標．

2) 社會系統(tǒng)是指反映人口社會、 城鎮(zhèn)化、 企業(yè)擁有量及組成等社會因素的系統(tǒng)， 包含總?cè)丝凇?人口密度、 人口自然增長率、 城鎮(zhèn)化率、 產(chǎn)業(yè)活動單位、 水的生產(chǎn)與供應業(yè)和水利管理業(yè)等7個指標．

3) 經(jīng)濟系統(tǒng)反映國民生產(chǎn)總值、 工農(nóng)業(yè)發(fā)展及比重等經(jīng)濟情況， 包含GDP總量、 人均GDP、 一般公共預算收入、 人均可支配收入、 糧食產(chǎn)量、 規(guī)模以上工業(yè)能耗、 農(nóng)作物播種面積和第三產(chǎn)業(yè)比重8個指標．

4) 生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)反映人類生產(chǎn)生活對水污染情況和水土流失情況． 包含生態(tài)環(huán)境補水量、 水土流失治理面積、 生活污水排放量、 工業(yè)廢水排放量、 農(nóng)藥使用量和農(nóng)用化肥施用量共6個指標．

5) 協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)反映區(qū)域人口生產(chǎn)生活用水水平、 固定資產(chǎn)投資和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展等與水資源的協(xié)調(diào)性關系． 該系統(tǒng)包含水土保持總投資、 全社會固定資產(chǎn)投資、 工業(yè)用水量、 人均用水量、 單位耗水生產(chǎn)GDP、 單位面積糧食產(chǎn)量和農(nóng)田灌溉用水量等7個指標．

2.2 水資源承載力評價

2.2.1 綜合賦權(quán)

常用的權(quán)重賦權(quán)法有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法， 為了避免主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法的片面性， 本研究采用主客觀綜合賦權(quán)法． 主觀賦權(quán)法有德爾菲法、 網(wǎng)絡分析法(ANP)和層次分析法(AHP)等， 它是根據(jù)專家的經(jīng)驗和已有的知識將各指標進行打分排序， 計算各指標的權(quán)重， 其結(jié)果主觀性強． 客觀賦權(quán)法主要有熵權(quán)法(EVM)和變異系數(shù)法(VCM)等， 而熵權(quán)法(EVM)使用較為廣泛， 它是根據(jù)評價對象和評價指標矩陣數(shù)據(jù)的熵值確定指標的權(quán)重， 不能依理論上各指標的重要程度賦權(quán)， 其結(jié)果客觀性強，

1) 數(shù)據(jù)標準化處理

正向指標標準化公式為：

(1)

負向指標標準化公式為：

(2)

式中：aij為無量綱化處理后指標值，rij為第i個區(qū)(縣)第j個指標值； maxrij，minrij分別為同一個指標的最大值和最小值．

2) 計算第i區(qū)(縣)第j項指標的比重， 其計算公式為：

(3)

3) 定義熵． 針對m個評價對象，n個評價指標， 第j項指標的熵值為：

(4)

4) 計算指標權(quán)重， 其計算公式為：

(5)

5) 主客觀綜合權(quán)重， 其計算公式為：

(6)

式中：wij為主客觀綜合賦權(quán)法得到的權(quán)重，w1ij和w2ij分別為層次分析法和熵權(quán)法得到的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重．

2.2.2 狀態(tài)空間法

狀態(tài)空間法是用于定量描述系統(tǒng)狀態(tài)的一種幾何方法， 可以衡量承載力與影響因子之間的定量關系， 以表示各要素狀態(tài)向量的三維狀態(tài)空間軸組成． 可用狀態(tài)空間的原點同系統(tǒng)狀態(tài)點所構(gòu)成的矢量模來表示區(qū)域承載力大小[27]， 計算公式為：

(7)

式中：A表示承載力或支撐力， ∣D∣表示從原點到狀態(tài)空間結(jié)束點的向量長度，aij表示指標即因子歸一化值．

考慮到每個系統(tǒng)維度對區(qū)域水資源承載力有不同的影響， 即每個系統(tǒng)維度的權(quán)重不同， 因此， 考慮權(quán)重的區(qū)域水資源承載力公式為：

(8)

式中：wij表示aij的權(quán)重，A值越高表示條件越好．

2.3 水資源承載狀態(tài)分析

本研究以區(qū)域承載力真實值與理想值之間的偏差作為定量描述的基礎， 因此如何確定區(qū)域承載力的理想值十分重要． 確定水資源承載力理想值的方法有問卷調(diào)查法和指標法等． 多年平均法具有可比性和易操作性， 且能夠反映該地區(qū)水資源利用狀況、 社會經(jīng)濟情況、 生態(tài)保護和水資源管理多年平均狀況， 因此， 選取2014-2018年各指標的多年平均值作為平衡狀態(tài)． 計算公式為：

(9)

2.4 空間自相關分析

以空間統(tǒng)計資料為基礎的空間自相關分析分為全局空間自相關和局部空間自相關[33-35]， 也稱探索性空間數(shù)據(jù)分析方法[36]． 主要通過莫蘭指數(shù)(Moran’sI)來表征空間分布特征． 莫蘭指數(shù)分全局莫蘭指數(shù)(Global-Moran’sI)和局部莫蘭指數(shù)(Local-Moran’sI)[37-38]．

本研究利用GeoDa軟件對水資源承載力測度結(jié)果進行空間自相關分析(ESDA)， 空間自相關分析主要描述水資源承載力在整個區(qū)域的空間關聯(lián)和空間差異特征． 即通過莫蘭指數(shù)來表征重慶市各區(qū)(縣)水資源承載力的空間分布特征． 莫蘭指數(shù)值計算公式為：

(10)

(11)

式中：n為研究單元個數(shù)，Xi和Xj分別為空間位置i和j的觀測值，S2為得分值的方差，Wij為空間權(quán)重矩陣．

全局莫蘭指數(shù)在0～1之間取值， 為正相關， 表示具有相似的屬性集聚在一起； 全局莫蘭指數(shù)在0～-1之間取值， 則為負相關， 表示有相異的屬性集聚在一起； 若接近于零， 則表示隨機分布， 不存在空間自相關性． 全局莫蘭指數(shù)的顯著與否， 通過Z值大小進行檢驗．

(12)

式中：E(I)為莫蘭指數(shù)的期望值，σ(I)為所有觀測值的標準差． 原假設是不存在空間自相關， 根據(jù)以下標準化統(tǒng)計量參考正態(tài)分布表可以進行假設檢驗． 正太分布中， 若|Z| ≤ 1.96，p>0.05， 那么符合零假設， 即區(qū)域間不存在空間自相關； 若|Z|≥1.96，p<0.05， 則不符合零假設， 即區(qū)域間存在顯著的空間自相關； 若|Z|≥2.58，p<0.01， 則區(qū)域間存在極為顯著的空間自相關[37]．

通過全局莫蘭指數(shù)僅反映區(qū)域內(nèi)部屬性值的空間集聚(差異)平均程度． 而通過局部莫蘭指數(shù)則能夠進一步識別不同地理現(xiàn)象或類型屬性值的空間集聚模式．

3 研究結(jié)果分析

3.1 時間序列上水資源承載力分析

根據(jù)平均值法計算出重慶市水資源承載力值， 近5年重慶市水資源承載力呈先下降、 后上升、 再下降的發(fā)展趨勢(圖1)， 2014年為0.452 8， 2015年下降為0.435 8， 2016年上升為0.450 4， 2017年和2018年后又呈現(xiàn)下降趨勢， 分別為0.434 8和0.412 4．

圖1 2014-2018年重慶市水資源承載力發(fā)展趨勢圖

從2014-2018年各區(qū)(縣)水資源承載力測度值排名來看(表2)， 每個區(qū)(縣)發(fā)展趨勢各不相同． 有的呈現(xiàn)反復上升與下降發(fā)展趨勢， 如南岸、 渝北、 潼南、 榮昌、 梁平、 武隆、 秀山和彭水等區(qū)(縣)； 有的呈現(xiàn)先上升后下降發(fā)展趨勢， 如江北、 九龍坡、 銅梁、 開州、 豐都和巫山等區(qū)(縣)； 有的呈現(xiàn)先下降后上升發(fā)展趨勢， 如涪陵、 渝中、 江津、 合川和璧山等區(qū)(縣)； 有的變化較小， 如黔江、 城口和巫溪等區(qū)(縣)． 2014年得分前5名分別是巫溪、 渝中、 城口、 酉陽和彭水， 得分后5名分別是大足、 云陽、 合川、 綦江和墊江； 2015年得分前5名分別是巫溪、 渝中、 城口、 酉陽和渝北， 后5名分別是永川、 云陽、 綦江、 墊江和合川； 2016年得分前5名分別是酉陽、 巫溪、 渝中、 彭水和城口， 得分后5名分別是璧山、 綦江、 忠縣、 合川和墊江； 2017年得分前5名分別是巫溪、 渝中、 城口、 渝北和南岸， 得分后5名分別是巴南、 綦江、 潼南、 合川和墊江； 2018年得分前5名分別是渝中、 酉陽、 巫溪、 城口和沙坪壩， 得分后5名分別是銅梁、 長壽、 豐都、 梁平和云陽．

表2 2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載力值與排名

續(xù)表2

3.2 空間分布上水資源承載力值分析

利用 ArcGIS 10.2 軟件， 按照自然斷裂點方法， 將重慶市各區(qū)(縣)的水資源承載力劃分為高值區(qū)、 較高值區(qū)、 中值區(qū)、 較低值區(qū)和低值區(qū) 5種類型， 用以描述各年度各區(qū)域水資源承載力在空間上的相對變化． 本研究將重慶市分渝東北、 渝東南、 中心城區(qū)和渝西4個區(qū)域進行空間分析， 其中渝東北包含萬州、 開州、 梁平、 城口、 豐都、 墊江、 忠縣、 云陽、 奉節(jié)、 巫山和巫溪等11個區(qū)(縣)， 渝東南包含黔江、 武隆、 石柱、 秀山、 酉陽和彭水等6個區(qū)(縣)， 中心城區(qū)包含渝中、 大渡口、 江北、 沙坪壩、 九龍坡、 南岸、 北碚、 渝北和巴南等9個區(qū)(縣)， 渝西包括涪陵、 長壽、 江津、 合川、 永川、 南川、 綦江、 大足、 璧山、 銅梁、 潼南、 榮昌等12個區(qū)(縣)．

如圖2所示， 重慶市水資源承載力空間分布特征為： 高值區(qū)和較高值區(qū)的區(qū)(縣)主要分布在渝東北和渝東南區(qū)域， 中值區(qū)分布較零散， 較低值區(qū)和低值區(qū)主要分布在工農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)、 人口大區(qū)以及工況區(qū)域． 總體上， 重慶市水資源承載力的空間分布格局較穩(wěn)定， 部分區(qū)(縣)有所變化． 具體每年的空間分布格局如下：

1) 2014年重慶市水資源承載力高值區(qū)主要分布在渝東北的巫溪、 城口以及主城的渝中3個區(qū)(縣)； 較高值區(qū)主要分布在渝東北的巫山和渝東南的武隆、 彭水、 酉陽、 秀山以及經(jīng)濟較發(fā)達的主城渝北、 江北、 沙坪壩、 九龍坡、 南岸和大渡口等11個區(qū)(縣)； 中值區(qū)主要分布在奉節(jié)、 萬州、 梁平、 忠縣、 石柱、 黔江、 涪陵、 江津、 巴南和北碚等10個區(qū)(縣)； 較低值區(qū)主要分布在開州、 豐都、 長壽、 南川、 榮昌、 永川、 璧山和銅梁等8個區(qū)(縣)； 低值區(qū)主要分布在云陽、 墊江、 綦江、 潼南、 合川和大足等6個區(qū)(縣)．

2) 2015年重慶市水資源承載力高值區(qū)和2014年一樣， 主要分布在渝東北的巫溪、 城口以及主城的渝中3個區(qū)(縣)； 較高值區(qū)主要分布在渝東北的巫山和渝東南的武隆、 彭水、 酉陽以及中心城區(qū)的九龍坡、 渝北、 江北、 南岸、 大渡口和沙坪壩等10區(qū)(縣)； 中值區(qū)主要分布在渝東北的開州、 奉節(jié)、 萬州和渝東南的石柱、 黔江、 秀山以及渝西的涪陵、 南川、 巴南、 江津、 榮昌等11個區(qū)(縣)； 較低值區(qū)主要分布在渝東北的云陽、 梁平、 忠縣、 豐都和渝西的潼南、 銅梁、 大足、 永川、 璧山以及中心城區(qū)的北碚等10個區(qū)(縣)； 低值區(qū)主要分布在渝東北的墊江和渝西的合川、 綦江等3個區(qū)(縣)．

3) 2016年重慶市水資源承載力高值區(qū)主要分布在渝東北的巫溪和渝東南的酉陽以及主城的渝中3個區(qū)(縣)； 較高值區(qū)主要分布在渝東北的城口、 巫山和渝東南的武隆、 彭水、 秀山以及中心城區(qū)的九龍坡、 渝北、 江北等9個區(qū)(縣)； 中值區(qū)主要分布在開州、 奉節(jié)、 梁平、 豐都、 石柱、 黔江、 南川、 巴南、 江津、 永川、 沙坪壩和南岸等12個區(qū)(縣)； 較低值區(qū)主要分布在渝東北的云陽和渝西的長壽、 涪陵、 榮昌、 大足、 銅梁以及主城的北碚等7個區(qū)(縣)； 低值區(qū)主要分布在渝東北的萬州、 忠縣、 墊江以及渝西的潼南、 合川、 璧山、 綦江等7個區(qū)(縣)．

4) 2017年重慶市水資源承載力高值區(qū)和2015年一樣， 主要分布在渝東北的巫溪、 城口以及主城的渝中3個區(qū)(縣)； 較高值區(qū)主要分布在渝東北的巫山、 奉節(jié)和渝東南的彭水、 酉陽以及主城的渝北、 江北、 南岸、 九龍坡等8個區(qū)(縣)； 中值區(qū)主要分布在萬州、 開州、 云陽、 豐都、 石柱、 武隆、 黔江、 秀山、 涪陵、 江津、 榮昌和沙坪壩等12個區(qū)(縣)； 較低值區(qū)主要分布在渝東北的梁平、 忠縣和渝西的長壽、 南川、 巴南、 銅梁、 大足、 永川、 璧山和中心城區(qū)的北碚等10個區(qū)(縣)； 低值區(qū)主要分布在渝東北的墊江和渝西的潼南、 合川、 綦江等4個區(qū)(縣)．

5) 2018年重慶市水資源承載力高值區(qū)有所變化， 主要分布在渝東北的巫溪、 城口和渝東南的酉陽以及主城的渝中4個區(qū)(縣)； 較高值區(qū)主要分布在渝東南的彭水和中心城區(qū)的渝北、 沙坪壩和巴南等4個區(qū)(縣)； 中值區(qū)主要分布在巫山、 萬州、 武隆、 黔江、 秀山、 北碚、 九龍坡、 江北、 南岸、 璧山、 江津和涪陵等12個區(qū)(縣)； 較低值區(qū)主要分布在開州、 奉節(jié)、 墊江、 石柱、 大渡口、 合川、 大足、 榮昌、 綦江和南川等10個區(qū)(縣)， 低值區(qū)主要分布在渝東北的云陽、 梁平、 豐都、 忠縣和渝西的長壽、 潼南、 銅梁、 永川等8個區(qū)(縣)．

總之， 2014-2018年重慶市水資源承載力的空間分布格局較穩(wěn)定， 部分區(qū)(縣)有所變化． 高值區(qū)和較高值區(qū)分布相對集中， 主要分布在渝東北、 渝東南區(qū)域以及中心城區(qū)． 低值區(qū)和較低值區(qū)主要分布在渝西和渝東北區(qū)域的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)， 其他區(qū)域的少部分區(qū)(縣)也有分布． 中值區(qū)分布最零散， 各區(qū)域均有分布．

3.3 水資源承載狀態(tài)分析

通過(8)式計算重慶市各區(qū)(縣)水資源承載狀態(tài)理想值， 將水資源承載力值和理想值進行對比分析， 可以計算得出2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載狀態(tài)， 結(jié)果見表3．

表3 2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載狀態(tài)

審圖號： GS(2019)3333號．圖2 2014-2018年重慶市水資源承載力空間分布示意

2014年除合川區(qū)外， 各區(qū)(縣)水資源承載力值均大于理想值， 處于可載狀態(tài)， 合川區(qū)水資源承載力值小于理想值， 處于超載狀態(tài)． 2014年超載區(qū)(縣)占比2.63%， 無滿載狀態(tài)區(qū)(縣)， 可載區(qū)(縣)占比97.37%．

2015年超載區(qū)(縣)3個， 分別為合川、 江津和璧山， 其他區(qū)(縣)水資源承載力值處于可載狀態(tài)． 較上一年度新增江津和璧山． 超載區(qū)(縣)占比上升為7.89%， 無滿載狀態(tài)區(qū)(縣)， 可載區(qū)(縣)占比92.11%． 較上一年超載區(qū)(縣)有少量增加， 相應可載區(qū)(縣)的數(shù)量有少量減少．

2016年超載區(qū)(縣)較多， 共有10個， 分別為萬州、 涪陵、 大渡口、 沙坪壩、 北碚、 渝北、 合川、 璧山、 城口和奉節(jié)， 其他區(qū)(縣)水資源承載力值處于可載狀態(tài)． 較上一年度新增萬州、 涪陵、 大渡口、 沙坪壩、 北碚、 渝北、 城口和奉節(jié)等8個區(qū)(縣)， 江津變?yōu)榭奢d狀態(tài)． 2016超載區(qū)(縣)占比26.32%， 無滿載狀態(tài)區(qū)(縣)， 可載區(qū)(縣)占比73.68%． 較上一年超載區(qū)(縣)有繼續(xù)少量增加， 相應可載區(qū)(縣)的數(shù)量繼續(xù)有少量減少．

2017年超載區(qū)(縣)有10個， 分別為沙坪壩、 北碚、 巴南、 合川、 璧山、 潼南、 墊江、 秀山、 酉陽和彭水， 其他區(qū)(縣)水資源承載力值處于可載狀態(tài)． 較上一年度新增巴南、 潼南、 墊江、 秀山、 酉陽和彭水等6個區(qū)(縣)， 萬州、 涪陵、 大渡口、 渝北、 城口和奉節(jié)變?yōu)榭奢d狀態(tài)． 2017重慶市水資源承載狀態(tài)與2016年相似， 超載區(qū)(縣)占比26.32%， 無滿載狀態(tài)區(qū)(縣)， 可載區(qū)(縣)占比73.68%．

2018年超載區(qū)(縣)較多， 共23個， 分別為渝中、 大渡口、 江北、 九龍坡、 南岸、 渝北、 長壽、 合川、 永川、 南川、 大足、 銅梁、 潼南、 榮昌、 開州、 梁平、 豐都、 忠縣、 云陽、 奉節(jié)、 巫山、 巫溪和石柱， 其他區(qū)(縣)水資源承載力值處于可載狀態(tài)． 較上一年新增渝中、 大渡口、 江北、 九龍坡、 南岸、 渝北、 長壽、 永川、 南川、 大足、 銅梁、 榮昌、 開州、 梁平、 豐都、 忠縣、 云陽、 奉節(jié)、 巫山、 巫溪和石柱等21個區(qū)(縣)， 沙坪壩、 北碚、 巴南、 璧山、 墊江、 秀山、 酉陽和彭水變?yōu)榭奢d狀態(tài)． 超載區(qū)(縣)占比60.53%， 無滿載狀態(tài)區(qū)(縣)， 可載區(qū)(縣)占比39.47%．

總體來說， 2014-2018年， 重慶市各區(qū)(縣)水資源承載狀態(tài)呈現(xiàn)逐漸惡化的趨勢， 2014年僅有合川區(qū)處于超載狀態(tài)， 2015年超載狀態(tài)區(qū)(縣)增加為3個， 2016年和2017年增加到10個， 2018年超載狀態(tài)區(qū)(縣)增加至23個， 超載狀態(tài)區(qū)(縣)超過了可載狀態(tài)區(qū)(縣)． 前后可以看出2014-2018年水資源承載狀態(tài)變化趨勢與水資源承載力變化趨勢相吻合， 水資源承載力下降， 對應的承載狀態(tài)呈現(xiàn)下降趨勢， 說明關于水資源承載力和承載狀態(tài)的研究比較成功， 承載力的逐年下降導致承載狀態(tài)的惡化， 承載狀態(tài)的逐年惡化又驗證了承載力的下降趨勢． 究其原因， 主要是隨著工農(nóng)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及人口的增加， 對水資源的需求量逐年增加．

3.4 水資源承載力空間關聯(lián)格局分析

運用GeoDa軟件分析重慶市水資源承載力是否存在關聯(lián)性即重慶市的全局莫蘭指數(shù)(圖3)． 分析結(jié)果顯示， 2014年重慶市水資源承載力莫蘭指數(shù)為0.282 387，Z值為2.964 5； 2015年重慶市水資源承載力莫蘭指數(shù)為0.331 958，Z值為3.468 4； 2016年重慶市水資源承載力莫蘭指數(shù)為0.270 381，Z值為2.901 9； 2017年重慶市水資源承載力莫蘭指數(shù)為0.400 973，Z值為4.097 4； 2018年重慶市水資源承載力莫蘭指數(shù)為0.232 541，Z值為2.342 7． 研究表明， 2014-2018年重慶市38個區(qū)(縣)水資源承載力空間分布表現(xiàn)出正相關性， 在一定水平下均通過檢驗(p<0.05)， 具有相似水資源承載力的空間單元趨于空間集聚分布． 表明2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載力在空間上的分布不是隨機的， 在地理空間上存在明顯的空間集聚效應． 2017年莫蘭指數(shù)和Z值最大， 空間集聚效應最明顯， 2018年莫蘭指數(shù)和Z值最小， 空間集聚效應相對較弱， 2014-2018年莫蘭指數(shù)值呈現(xiàn)波浪型發(fā)展趨勢．

審圖號： GS(2019)3333號．圖3 2014-2018年重慶市水資源承載力空間關聯(lián)格局分析示意圖

從關聯(lián)格局分析圖可以看出： 2014年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)為巫山縣、 巫溪縣、 江北區(qū)、 南岸區(qū)和沙坪壩區(qū)， 低高值集聚區(qū)為開州區(qū)， 低低值集聚區(qū)主要在豐都、 潼南、 銅梁、 大足和榮昌等5個區(qū)(縣)， 其余區(qū)(縣)未呈現(xiàn)集聚特征； 2015年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)為城口、 巫山、 江北、 南岸、 九龍坡和沙坪壩等6個區(qū)(縣)， 低高值集聚區(qū)為開州區(qū)， 低低值集聚區(qū)為萬州、 梁平、 忠縣、 銅梁、 潼南和大足等6個區(qū)(縣)， 其余區(qū)(縣)未呈現(xiàn)集聚特征； 2016年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)為黔江、 秀山、 彭水、 江北和南岸等5個區(qū)(縣)， 高低值集聚區(qū)為梁平區(qū)， 低低值集聚區(qū)為潼南、 銅梁和合川等3個區(qū)(縣)， 其余區(qū)(縣)未呈現(xiàn)集聚特征； 2017年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)分布在開州、 城口、 巫山、 巫溪、 奉節(jié)和江北等6個區(qū)(縣)， 高低值集聚區(qū)為涪陵區(qū)， 低高值集聚區(qū)為云陽縣， 低低值集聚區(qū)為梁平、 潼南、 銅梁和大足等4個區(qū)(縣)， 其余區(qū)(縣)未呈現(xiàn)集聚特征； 2018年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)分布在黔江、 秀山、 江北、 南岸、 沙坪壩和九龍坡等6個區(qū)(縣)區(qū)， 高低值集聚區(qū)為萬州區(qū)， 低低值集聚區(qū)分布在忠縣、 墊江和大足等3個區(qū)(縣)， 其余區(qū)(縣)未呈現(xiàn)集聚特征．

總體上看2014-2018年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)主要分布在渝東北、 渝東南和主城3個區(qū)域， 低低值集聚區(qū)主要分布在渝東北和渝西兩個區(qū)域， 2014，2015和2017年低高值集聚區(qū)分布在渝東北區(qū)域的開州區(qū)和云陽縣， 2016，2017和2018年高低值集聚區(qū)分布在渝東北的梁平區(qū)和萬州區(qū)以及渝西區(qū)域的涪陵區(qū)．

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本研究構(gòu)建了全面合理的重慶市水資源承載力指標體系， 通過綜合賦權(quán)狀態(tài)空間法計算得出2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載力值和水資源承載狀態(tài)， 并通過GIS 和GeoDa軟件對水資源承載力值進行時空分析和空間關聯(lián)格局分析研究， 研究結(jié)果基本符合重慶市實際情況， 對于管理部門咨詢和決策具有重要的參考意義．

1) 2014-2018年重慶市水資源承載力呈先下降、 后上升、 再下降的發(fā)展趨勢． 各區(qū)(縣)水資源承載力發(fā)展趨勢各不相同． 其排名有的呈現(xiàn)反復上升與下降發(fā)展趨勢， 如南岸、 渝北、 潼南、 榮昌、 梁平、 武隆、 秀山和彭水等區(qū)(縣)； 有的呈現(xiàn)先上升后下降發(fā)展趨勢， 如江北、 九龍坡、 銅梁、 開州、 豐都和巫山等區(qū)(縣)； 有的呈現(xiàn)先下降后上升發(fā)展趨勢， 如涪陵、 渝中、 江津、 合川、 璧山等區(qū)(縣)； 有的變化較小， 如黔江區(qū)、 城口縣、 巫溪縣等區(qū)(縣)．

2) 2014-2018年重慶市水資源承載力的空間分布格局較穩(wěn)定， 部分區(qū)(縣)有所變化． 高值區(qū)和較高值區(qū)分布相對集中， 主要分布在渝東北、 渝東南區(qū)域以及中心城區(qū)． 低值區(qū)和較低值區(qū)主要分布在渝西和渝東北區(qū)域的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)， 其他區(qū)域的少部分區(qū)(縣)也有分布． 中值區(qū)分布最零散， 各區(qū)域均有分布．

3) 總體來說， 2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載狀態(tài)呈現(xiàn)逐漸惡化的趨勢， 其變化趨勢與水資源承載力變化趨勢相吻合， 水資源承載力下降， 對應的承載狀態(tài)呈現(xiàn)下降趨勢， 說明關于水資源承載力和承載狀態(tài)的研究比較合理， 承載力的逐年下降導致承載狀態(tài)的惡化， 承載狀態(tài)的逐年惡化又驗證了承載力的下降趨勢．

4) 2014-2018年重慶市各區(qū)(縣)水資源承載力在空間上的分布不是隨機的， 在地理空間上存在明顯的空間集聚效應． 2017年莫蘭指數(shù)和Z值最大， 空間集聚效應最明顯， 2018莫蘭指數(shù)和Z值最小， 空間集聚效應相對較弱， 2014-2018年莫蘭指數(shù)值呈現(xiàn)波浪型發(fā)展趨勢． 總體上看2014-2018年重慶市水資源承載力高高值集聚區(qū)主要分布在渝東北、 渝東南和中心城區(qū)3個區(qū)域， 低低值集聚區(qū)主要分布在渝東北和渝西2個區(qū)域， 2014，2015和2017年低高值集聚區(qū)分布在渝東北區(qū)域的開州區(qū)和云陽縣， 2016，2017和2018年高低值集聚區(qū)分布在渝東北的梁平區(qū)和萬州區(qū)以及渝西區(qū)域的涪陵區(qū)．

4.2 討論

水資源承載力研究是一個復雜的課題， 本研究采用主客觀綜合賦權(quán)狀態(tài)空間法研究水資源承載力， 定性和定量結(jié)合， 分析了重慶市水資源的承載力和承載狀態(tài)， 找出了重慶市水資源承載力時空分布特征和承載狀態(tài)， 以及水資源承載力和承載狀態(tài)間的對應發(fā)展關系， 創(chuàng)新性和實用性強． 我國的水資源分布非常不均， 南北和東西差異較大， 各區(qū)域地形和地質(zhì)條件和人文差異很大， 本研究雖然只針對了西南地區(qū)的重慶市， 但研究思路和方法可以借鑒到其他區(qū)域乃至全國的水資源承載力進行研究， 可以為管理部門和企業(yè)依據(jù)水資源狀況制定發(fā)展計劃以及咨詢決策提供很好的政策建議．

在今后的研究中可以拓展對水資源承載力影響因素以及水資源承載力與經(jīng)濟發(fā)展之間的關聯(lián)度這一塊的研究， 以便在不犧牲水資源承載力的情況下更好地制定經(jīng)濟發(fā)展政策和規(guī)劃． 探索開展以鎮(zhèn)域或者村域尺度的研究， 以使研究結(jié)果更加準確合理． 目前學術(shù)界對水資源承載力指標體系的選擇沒有統(tǒng)一的標準， 本研究參考眾多研究者在水資源評價中使用頻率較高的指標， 結(jié)合重慶市的部分經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)， 構(gòu)建了重慶市水資源承載力指標體系， 具有較強的代表性和合理性．