黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究

張萌物 韓寶麗

(西安理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引 言

黃河流域不僅是我國(guó)生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源開(kāi)發(fā)的重要地區(qū)。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是重大國(guó)家戰(zhàn)略，要著力加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)治理、促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展。[1]98-113近年來(lái)，黃河流域水資源持續(xù)短缺，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)停滯不前，已嚴(yán)重制約黃河流域整體發(fā)展。[2]68-82合理配置水資源是促進(jìn)流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷高級(jí)化和合理化的關(guān)鍵；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和合理化是地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)力，能緩解水資源分配不均，從而減少水資源消耗。因此，推進(jìn)黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)兩大系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)推動(dòng)黃河流域可持續(xù)發(fā)展意義重大。

當(dāng)前，學(xué)者們探討水資源利用和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，多從水資源約束下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整角度分析[3]138-145，或從水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相互耦合角度出發(fā)，探討兩者相互作用的機(jī)制。焦士興、王安周等[4]358-365認(rèn)為河南省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和水資源耦合協(xié)調(diào)是動(dòng)態(tài)升高的變化過(guò)程，反映了河南省不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高水資源綜合利用水平；孟之琳、薛永基等[5]67-72認(rèn)為水資源綜合利用水平與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合協(xié)調(diào)度逐漸升高，空間集聚性較強(qiáng)；劉慧、李景保等[6]1-8分析了湖南長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水資源利用的耦合協(xié)調(diào)機(jī)制，其耦合協(xié)調(diào)度曲線呈“M”型，可分為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)滯后和水資源利用滯后兩階段。

以上研究表明，水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在交互耦合關(guān)系，且結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，如何優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)同時(shí)提高水資源利用是當(dāng)前黃河流域最為關(guān)鍵的問(wèn)題?，F(xiàn)有研究中多數(shù)在探討水資源利用率的時(shí)空差異與影響因素，以及其與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展之間的關(guān)系，而對(duì)黃河流域水資源利用和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究較少，這也正是本文的突破點(diǎn)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

由于省級(jí)數(shù)據(jù)樣本較少，本文從地級(jí)市角度分析黃河流域水資源利用和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。參照岳立、薛丹[7]2274-2284初步選取流域內(nèi)66個(gè)地級(jí)市作為研究對(duì)象，并參考郭晗[8]17-21對(duì)黃河流域的劃分方法，選取黃河流域2008—2019年56個(gè)地級(jí)市的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，原始數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和各城市統(tǒng)計(jì)年鑒，以及各省水資源公報(bào)，部分缺失數(shù)據(jù)采用插值法獲得。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

目前，學(xué)者們多從水資源利用效率視角對(duì)水資源進(jìn)行研究，何楠、袁勝楠[9]7-11，張永凱、孫雪梅[10]37-43+50分別運(yùn)用DEA-Malmquist模型評(píng)價(jià)水資源利用效率，而對(duì)用水效率的綜合評(píng)價(jià)較少，且評(píng)價(jià)指標(biāo)尚不完整。因此本文在現(xiàn)有研究成果[11]44-50，[12]163-167基礎(chǔ)上，以區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展作為構(gòu)建指標(biāo)體系的宗旨，從綜合用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水5個(gè)方面，選取10個(gè)指標(biāo)全面構(gòu)建水資源利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分析黃河流域水資源利用水平。其中人均日生活用水量反映每天耗水程度，能較好分析生活用水情況；億元工業(yè)GDP廢水排放量反應(yīng)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的消耗；城鎮(zhèn)污水處理率能反應(yīng)水資源的循環(huán)利用程度。此外，分別以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和合理化體現(xiàn)黃河流域產(chǎn)業(yè)的變遷過(guò)程和發(fā)展方向。黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

表1 黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 研究方法

1.3.1 全局熵值法

傳統(tǒng)熵值法僅評(píng)價(jià)某年不同地區(qū)或某地區(qū)不同年份的區(qū)域水資源利用情況，分析由指標(biāo)和區(qū)域或指標(biāo)和時(shí)間構(gòu)成的平面數(shù)據(jù)，若在數(shù)據(jù)分析中同時(shí)考慮指標(biāo)、區(qū)域、時(shí)間，需對(duì)每張截面數(shù)據(jù)分別進(jìn)行熵值評(píng)價(jià)，則不同數(shù)據(jù)表評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一。因此，全局熵值法[13]155-162能更好的分析黃河流域水資源利用的變化趨勢(shì)。

第一步，用p個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)x1,x2,…,xp對(duì)n個(gè)地區(qū)T年水資源利用情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，而每年都有一張截面數(shù)據(jù)表Xt=(xij)n×p，T年則有T張截面數(shù)據(jù)表，用全局方法將T張截面數(shù)據(jù)表按照時(shí)間順序從上到下排列，構(gòu)成一個(gè)nT×p的全局評(píng)價(jià)矩陣，見(jiàn)(1)式：

X=(X1,X2,…,XT)′nT×p=(xij)nT×p

(1)

第二步，不同計(jì)量單位的指標(biāo)會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果，因此要對(duì)全局評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，見(jiàn)(2)式。為避免負(fù)數(shù)和零的干擾，進(jìn)行數(shù)據(jù)平移，見(jiàn)(3)式：

1≤i≤nT,1≤j≤P

(2)

1≤i≤nT,1≤j≤P

(3)

其中，(2)式為正向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理，(3)式為負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。Xijmax和Xijmin分別為第i個(gè)系統(tǒng)第j個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值，Xij為第i個(gè)系統(tǒng)第j個(gè)指標(biāo)的初始值，yij為標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

第三步，計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)地區(qū)在該指標(biāo)中所占的比重，見(jiàn)(4)式：

(4)

第四步，計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的信息熵值，見(jiàn)(5)式：

1≤i≤nT,1≤j≤P

(5)

第五步，計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的差異系數(shù)，見(jiàn)(6)式：

dj=1-ej

(6)

第六步，指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，見(jiàn)(7)式：

(7)

第七步，系統(tǒng)綜合得分計(jì)算，見(jiàn)(8)式：

(8)

1.3.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的測(cè)度

(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)過(guò)程轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為以第三產(chǎn)業(yè)占比為主導(dǎo)，第一產(chǎn)業(yè)占比逐漸下降，第二產(chǎn)業(yè)占比達(dá)到一定規(guī)模。借鑒付凌暉[14]79-81對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的理解，把三次產(chǎn)業(yè)分別占GDP的比重作為一個(gè)分量，構(gòu)成一個(gè)三維向量X0=(x1,0，x2,0，x3,0)，分別計(jì)算X0與第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)排列的向量X1=(1,0,0)，X2=(0,1,0)，X3=(0,0,1)的夾角θ1、θ2、θ3，見(jiàn)(9)式：

(j=1,2,3)

(9)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)值越大說(shuō)明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化水平越高，見(jiàn)(10)式：

(10)

(2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化指數(shù)。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化反映產(chǎn)業(yè)間的協(xié)調(diào)性和生產(chǎn)要素在產(chǎn)業(yè)中的合理配置程度。引入泰爾指數(shù)[15]4-16+31評(píng)價(jià)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化水平，見(jiàn)(11)式：

(11)

其中，U為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化指數(shù)；Tl為泰爾指數(shù)；Yi和Li分別表示第i產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員和產(chǎn)值；Y和L分別表示三次產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量及產(chǎn)值。U越大，說(shuō)明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越合理。

1.3.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合指兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)受到各種相互作用的力而彼此影響的現(xiàn)象，耦合度可有效測(cè)算系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)程度，耦合協(xié)調(diào)度能反映各系統(tǒng)是否相互促進(jìn)[16]1339-1350，[17]788-799。參照現(xiàn)有研究[18]269-283，從黃河流域水資源利用和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)兩大系統(tǒng)，計(jì)算水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合協(xié)調(diào)度，見(jiàn)(12)、(13)式：

(12)

(13)

其中，T代表綜合協(xié)調(diào)指數(shù)，u1，u2表示各系統(tǒng)綜合水平指數(shù)，由于水資源利用和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重要程度相同，因此取a=b=0.5，C為耦合度，D為耦合協(xié)調(diào)度。根據(jù)現(xiàn)有研究成果[19]119-129，按照均等分布方法劃分耦合協(xié)調(diào)度，耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分見(jiàn)表2。

1.3.4 空間自相關(guān)模型

空間自相關(guān)是描述系統(tǒng)間在地理空間上相互聯(lián)系的重要依據(jù)，分為全局自相關(guān)和局部自相關(guān)。全局空間自相關(guān)性表示整體的相關(guān)程度，而局部自相關(guān)性展示聚集的類型和程度。在坐標(biāo)圖中表示為4個(gè)象限點(diǎn)的聚集，第一象限為“高-高”型聚集，表示該地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度高相鄰地區(qū)也高；第二象限為“低-高”型聚集，表示該地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度低而相鄰地區(qū)高；第三象限為“低-低”型聚集，表示該地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度低相鄰地區(qū)也低；第四象限為“高-低”型聚集，表示該地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度高而相鄰地區(qū)低，通常用Moran's I指數(shù)來(lái)測(cè)度，計(jì)算公式見(jiàn)(14)、(15)式：

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)劃分

(14)

(15)

(16)

2 結(jié)果與分析

2.1 黃河流域水資源利用分析

運(yùn)用全局熵值法計(jì)算黃河流域56個(gè)地級(jí)市的水資源綜合利用情況，為更好分析黃河流域水資源利用的內(nèi)部差異，從上游、中游、下游和黃河流域整體研究2008—2019年黃河流域水資源利用綜合指數(shù)變化，見(jiàn)圖1。

從整體來(lái)看，黃河流域水資源綜合利用情況不容樂(lè)觀，農(nóng)業(yè)用水量和人均用水量占主要部分。2008—2019年水資源綜合利用整體呈上升趨勢(shì)，2008—2010年上升速度較快；2010—2015年有輕微下降后又迅速升高，2011年上游達(dá)到最小值，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展會(huì)影響水資源需求，水資源壓力逐漸增大；2015—2019年緩慢波動(dòng)變化，2019年達(dá)到研究期內(nèi)最大值，主要原因在于農(nóng)業(yè)用水量下降，減緩了水資源壓力。

圖1 2008—2019年黃河流域水資源利用綜合指數(shù)圖

從流域劃分來(lái)看，黃河上游水資源利用最低，其次是中游，而下游的水資源利用情況最好，明顯超過(guò)黃河流域整體的水資源利用水平。黃河流域貫穿我國(guó)西、中、東部地區(qū)，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異明顯。上游地區(qū)水資源豐富，生態(tài)環(huán)境較好，但城市總體發(fā)展水平不足，對(duì)水資源利用還存在局限性；中游地區(qū)能源資源豐富，生態(tài)較為脆弱，例如山西省的一些資源型城市，雖在產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造效益，但對(duì)水資源的利用卻有不足；下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好，人口分布合理，近年來(lái)多以生態(tài)保護(hù)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型為主，因此水資源利用程度較好。綜上所述，黃河流域水資源利用呈“東高西低”的分布特征。

2.2 黃河流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析

通過(guò)計(jì)算產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和合理化指數(shù)，得出黃河流域56個(gè)地級(jí)市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化情況，見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 黃河流域2008年和2019年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化雷達(dá)圖

圖3 黃河流域2008年和2019年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化雷達(dá)圖

2008—2019年黃河流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化程度整體不高，多數(shù)城市較為平穩(wěn)，少數(shù)城市有略微向下浮動(dòng)的趨勢(shì)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展階段由“二、三、一”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭?、二、一”和“二、三、一”并存的格局，其中第一產(chǎn)業(yè)占比在逐漸下降，第三產(chǎn)業(yè)占比有所增加，變化均較緩慢。隨著時(shí)間的推移，各城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸有所改善，但仍有50%的城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)落后，且達(dá)不到整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化平均值，經(jīng)濟(jì)發(fā)展還有很長(zhǎng)的過(guò)渡期，其中以甘肅省和寧夏回族自治區(qū)各地級(jí)市最為突出。山東省發(fā)展相對(duì)較好，地區(qū)生產(chǎn)總值高，山東是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)增加值長(zhǎng)期穩(wěn)居全國(guó)第一，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)不明顯。由于黃河流域傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)偏重，是能源基地，高污染企業(yè)多，煤化工企業(yè)占到全國(guó)80%以上，使得第二產(chǎn)業(yè)占比大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型速度較慢也較為困難。太原市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)較高，原因是山西省煤炭資源豐富，受煤炭資源的剛性約束和生態(tài)環(huán)境的壓力，政府及相關(guān)企業(yè)不斷完善環(huán)境規(guī)制政策[20]19-30+37，著力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。另外，烏海市是新興工業(yè)城市，礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備豐富，因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化較好。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化方面來(lái)看，除個(gè)別地級(jí)市有下降外，其他地級(jí)市均出現(xiàn)不同程度的上升趨勢(shì)，說(shuō)明黃河流域各市在積極推進(jìn)去產(chǎn)能，加快綠色轉(zhuǎn)型，逐步推進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，使絕大多數(shù)城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化趨勢(shì)向好。從時(shí)間來(lái)看，變化不顯著，主要原因在于黃河流域大多數(shù)省份屬于中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，產(chǎn)業(yè)層次較低，流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的重化工傾向，因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化改造較慢。最為突出的是榆林市在2008年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化達(dá)到最低，為0.140，而在2019年達(dá)到0.769，是由于榆林市是能源礦產(chǎn)資源聚集區(qū)，近年來(lái)不斷推行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，加快提高能源開(kāi)發(fā)和綜合利用能力，著力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化。此外，河南省各地級(jí)市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化依然保持良好的上升狀態(tài)，且合理化程度普遍較高，這與其著力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型密切相關(guān)。

2.3 水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)空間耦合特征

2.3.1 水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序分析

分別對(duì)黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和合理化的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行時(shí)序分析，見(jiàn)圖4，圖4中1表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化，2表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化。

從耦合度來(lái)看，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化數(shù)值總體在0.3～0.5之間，表明黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的耦合屬于拮抗階段，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展較不合理，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水資源相互作用程度較低；而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化數(shù)值總體在0.65～0.85之間，表明水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的耦合均處于磨合階段，相對(duì)于高級(jí)化來(lái)說(shuō)較好，說(shuō)明彼此相互作用程度較高。

圖4 黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序圖

從耦合協(xié)調(diào)度來(lái)看，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化2008—2009年屬于中級(jí)協(xié)調(diào)，2010—2019年屬于良好協(xié)調(diào)；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化2008—2013年屬于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)，2014—2019年屬于初級(jí)協(xié)調(diào)，兩者呈不斷上升的趨勢(shì)。就產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的耦合度高于耦合協(xié)調(diào)度，說(shuō)明兩系統(tǒng)間相互促進(jìn)的狀況欠佳，這是由水資源利用不合理和生產(chǎn)要素的配置不協(xié)調(diào)所致。

2.3.2 水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空分析

運(yùn)用ARCGIS 10.2軟件對(duì)黃河流域56個(gè)地級(jí)市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化和合理化耦合協(xié)調(diào)度分別進(jìn)行時(shí)空分析，見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 2008年和2019年水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化耦合協(xié)調(diào)度圖

圖6 2008年和2019年水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化耦合協(xié)調(diào)度圖

從整體來(lái)看，水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的耦合協(xié)調(diào)度得到明顯改善，到2019年全部達(dá)到良好協(xié)調(diào)狀態(tài)，說(shuō)明黃河流域的水資源利用水平在提高，水污染問(wèn)題逐漸得到改善。同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局的變化來(lái)優(yōu)化水資源配置，兩者形成良性互動(dòng)，但仍未達(dá)到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài)，還需繼續(xù)堅(jiān)持以水定產(chǎn)，量水而行的原則，使黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更趨協(xié)調(diào)。從局部來(lái)看，2008年有7%的城市屬于初級(jí)協(xié)調(diào)，59%的城市屬于中級(jí)協(xié)調(diào)，34%的城市屬于良好協(xié)調(diào)。其中屬于初級(jí)協(xié)調(diào)的晉中市、忻州市、臨汾市和隴南市，至2019年也轉(zhuǎn)變到良好協(xié)調(diào)；而2008年是良好協(xié)調(diào)的城市到2019年仍沒(méi)有顯著變化，說(shuō)明黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化間的關(guān)系到達(dá)瓶頸期，在平衡水資源合理利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型間受到嚴(yán)重阻礙，由于黃河流域水分布不均，產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異明顯，各城市聯(lián)系不緊密，山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展較好但對(duì)黃河流域其他城市的帶動(dòng)輻射作用較弱，導(dǎo)致水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化間的協(xié)調(diào)存在困難。

從整體來(lái)看，黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化耦合協(xié)調(diào)度不高，只達(dá)到初級(jí)協(xié)調(diào)。從城市來(lái)看，除忻州市、臨汾市、烏蘭察布市、菏澤市、延安市、榆林市、隴南市以外，其他城市協(xié)調(diào)度均未發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，2019年達(dá)到勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的城市有巴彥淖爾市、烏蘭察布市、延安市、榆林市、武威市、慶陽(yáng)市和中衛(wèi)市，其余均為初級(jí)協(xié)調(diào)，其原因是城市發(fā)展水平影響耦合協(xié)調(diào)度，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低是勉強(qiáng)協(xié)調(diào)城市的突出表現(xiàn)，會(huì)通過(guò)耦合關(guān)系牽連其他系統(tǒng)，使水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化的耦合協(xié)調(diào)度低?？梢?jiàn)，黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展存在不足，主要是由于黃河流域城市資源稟賦存在差異，且受諸多因素影響，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整困難且緩慢。

2.4 黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)的空間自相關(guān)性

為進(jìn)一步分析黃河流域耦合協(xié)調(diào)度的空間分布特性，引入空間分析的概念，從全局和局部?jī)煞矫孢M(jìn)行空間自相關(guān)分析。

2.4.1 全局空間自相關(guān)性

分析56個(gè)地級(jí)市水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度的全局自相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)兩者存在空間上的關(guān)聯(lián)性，黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度的全局Moran's I指數(shù)見(jiàn)表3。

表3 黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度的全局Moran's I指數(shù)

從表3可以看出，2008—2019年黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)度的全局Moran's I指數(shù)均為正，且大多數(shù)年份通過(guò)了5%的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明黃河流域56個(gè)地級(jí)市的水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈明顯正向空間相關(guān)性，即出現(xiàn)空間聚集效應(yīng)。(1)耦合協(xié)調(diào)度1的全局Moran's I指數(shù)在2009—2015年呈上升趨勢(shì)，而2016年開(kāi)始出現(xiàn)下降，直到2018年，2019年又開(kāi)始回升；(2)耦合協(xié)調(diào)度2在2009—2014年持上升趨勢(shì)，2016—2017年緩慢下降，2018年逐漸回升至2019年。隨著時(shí)間的推移，兩者的全局Moran's I指數(shù)變化趨勢(shì)大體相同，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，表明耦合協(xié)調(diào)在空間上不斷聚集，流域內(nèi)散亂分布的狀況有所改善。

2.4.2 局部空間自相關(guān)性

全局自相關(guān)只能描述整體的空間相關(guān)性，很難看出各地區(qū)之間的空間相關(guān)性，而局部自相關(guān)可以從局部分析各地區(qū)的聚集程度，黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化耦合協(xié)調(diào)度Moran's I指數(shù)散點(diǎn)圖見(jiàn)圖7，合理化耦合協(xié)調(diào)度Moran's I指數(shù)散點(diǎn)圖見(jiàn)圖8。

從Moran's I指數(shù)變化看，黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化耦合協(xié)調(diào)度呈明顯的空間聚集性，以第一象限和第三象限聚集最多，即表示“高-高”型和“低-低”型的地級(jí)市聚集較多，說(shuō)明耦合協(xié)調(diào)度在較高或較低的水平下更容易聚集，原因是較高聚集的地區(qū)資源利用較好、發(fā)展水平高，從而帶動(dòng)周邊地區(qū)，因而這些地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度高，出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。而較低地區(qū)人口分布較廣，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為落后，因此耦合協(xié)調(diào)度較低聚集，“低-高”和“高-低”的地級(jí)市聚集不多，由于這些地區(qū)較為分散，且與周圍區(qū)域的耦合協(xié)調(diào)度差異明顯，導(dǎo)致耦合空間差異較大。

圖7 黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化耦合協(xié)調(diào)度Moran's I指數(shù)散點(diǎn)圖

圖8 黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化耦合協(xié)調(diào)度Moran's I指數(shù)散點(diǎn)圖

就黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化耦合協(xié)調(diào)度Moran's I指數(shù)來(lái)說(shuō)，2008年多聚集于第一、四象限，即“高-高”型和“高-低”型的聚集較多，說(shuō)明兩系統(tǒng)之間差異較大，地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)配置較不合理，水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)沒(méi)有形成良性互動(dòng)；到2014年和2019年主要在第一、三象限，以“高-高”型和“低-低”型聚集為主，表明兩者間差異在不斷縮小，需進(jìn)一步加強(qiáng)水資源的利用和合理配置產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)要素。

3 結(jié) 語(yǔ)

3.1 研究結(jié)論

(1)黃河流域水資源總體利用情況呈逐年上升趨勢(shì)，上游水資源利用最低，其次是中游，下游的水資源利用情況最好，表現(xiàn)為“東高西低”的分布特征；從結(jié)構(gòu)來(lái)看，綜合用水穩(wěn)步上升且效率逐步提升，生態(tài)用水逐年大幅提升，農(nóng)業(yè)用水和生活用水最低，水資源利用綜合得分均較低。

(2)黃河流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化程度呈上升趨勢(shì)，但變化效果不明顯，多數(shù)城市較平穩(wěn)，少數(shù)城市有略微向下浮動(dòng)趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展階段由2008年“二、三、一”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?019年的“三、二、一”和“二、三、一”并存的格局，但仍有50%的城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)落后；對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化來(lái)說(shuō)，除個(gè)別地級(jí)市有下降外，其他城市均出現(xiàn)上升趨勢(shì)，但數(shù)值較低。黃河流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，重消耗產(chǎn)業(yè)占比較大，地區(qū)差異明顯。

(3)黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的耦合均處于拮抗階段，耦合協(xié)調(diào)度以初級(jí)、中級(jí)和良好協(xié)調(diào)為主；而水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化均處于磨合階段，耦合協(xié)調(diào)度則以失調(diào)、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)和初級(jí)協(xié)調(diào)為主，明顯低于前者。黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合協(xié)調(diào)程度較低。

(4)黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)空間正相關(guān)性，具有明顯的聚集效應(yīng)，多以“高-高”型和“低-低”型的聚集為主，表明流域內(nèi)兩系統(tǒng)之間的差異在逐漸縮小。

3.2 政策建議

基于黃河流域水資源利用低的現(xiàn)狀，黃河流域整體要面向國(guó)家重大需求，堅(jiān)持節(jié)約用水，嚴(yán)格控制用水需求，推動(dòng)用水方式轉(zhuǎn)向更合理化；要加強(qiáng)水資源管理，提高管理技術(shù)，減少污染物排放，嚴(yán)格按照水資源管控紅線用水；要調(diào)動(dòng)全民節(jié)水主動(dòng)性，提高污水治理能力，同時(shí)要持續(xù)發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，推廣適宜的節(jié)水技術(shù)。

基于黃河流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化效果不顯著的特征，要加快扶持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，改造傳統(tǒng)高投入、高耗能、高排放的產(chǎn)業(yè)，加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向綠色、智能、技術(shù)轉(zhuǎn)變；此外，要引進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，加快發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。

基于黃河流域水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)發(fā)展與自相關(guān)關(guān)系，要合理配置水資源對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的支撐作用，建立兩者協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，減少耗水高、效用低產(chǎn)業(yè)規(guī)模，鼓勵(lì)耗水少、效用高的產(chǎn)業(yè)發(fā)展；建立與經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好地區(qū)的互聯(lián)互通機(jī)制，引領(lǐng)周邊地區(qū)快速發(fā)展，縮小地區(qū)之間差異，增強(qiáng)黃河流域整體的聚集性，又要考慮黃河流域上、中、下游的差異，根據(jù)流域特點(diǎn)施策。