高 楊

(1.宿州學(xué)院環(huán)境與測(cè)繪工程學(xué)院，安徽宿州234000;2.安徽省煤礦勘探工程技術(shù)研究中心，安徽宿州234000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行業(yè)用水量與日俱增，區(qū)域水資源供需矛盾日益突出。通過合理分析區(qū)域用水結(jié)構(gòu)來制定水資源利用發(fā)展規(guī)劃，對(duì)發(fā)揮有限水資源的最大效益和潛力，實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展具有重要的理論指導(dǎo)意義［1－2］。應(yīng)用不同方法對(duì)區(qū)域用水結(jié)構(gòu)變化的研究在各地逐漸展開［3－6］。研究表明近年各區(qū)域用水結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，但由于不同地區(qū)水資源量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度等影響用水結(jié)構(gòu)變化的因素不盡相同，各地的用水結(jié)構(gòu)變化差異很大?；茨鲜凶鳛榘不帐≈匾墓さV城市，用水結(jié)構(gòu)的演變會(huì)直接影響水資源利用的合理性與用水規(guī)模的大小，進(jìn)而影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展。因此，分析淮南市用水結(jié)構(gòu)的變化及驅(qū)動(dòng)力，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)水資源利用變化的成因和機(jī)制，可以為合理配置水資源、協(xié)調(diào)水資源供需關(guān)系以及制定水資源戰(zhàn)略規(guī)劃提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

淮南市地處安徽省中北部，市轄六區(qū)一縣，包括田家庵區(qū)、八公山區(qū)、謝家集區(qū)、潘集區(qū)、大通區(qū)、毛集實(shí)驗(yàn)區(qū)和鳳臺(tái)縣，總面積約2585km2，人口243.29萬人。淮南市地處暖溫帶與亞熱帶的過渡區(qū)，季風(fēng)氣候典型，年平均氣溫15.6℃，年均降水量899.4mm，降水年際變化大，季節(jié)分配很不均勻，集中在夏季，洪水、干旱、霧霾等災(zāi)害性天氣突出。市境位于淮河流域，淮河以南多為東西隆起的低山丘陵，淮河北岸為較平坦的平原地區(qū)，淮河是市境最大的地表水，區(qū)內(nèi)還有窯河、東淝河、西淝河、泥黑河等支流。市境內(nèi)有瓦埠湖、焦崗湖、城北湖、高塘湖等多個(gè)湖泊分布，全市水域面積400多平方公里，占總面積約16%。2013年，淮南市用水總量約為17.39億m3，人均用水量740.2 m3。全市總供水量中地表水源供水量15.81億 m3，地下水源供水量1.05億m3。

2 用水結(jié)構(gòu)變化特征分析

淮南市2005－2013年用水情況如表1所示，總用水量變化波動(dòng)明顯，整體呈下降趨勢(shì)。其變化可分為三個(gè)階段，2005 －2008 年，總用水量較為平穩(wěn)，分別為20.76 億 m3、20.69 億 m3、20.74 億 m3、20.08 億 m3;2009－2010年，總用水量出現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)，2010年總用水量達(dá)到21.63億 m3;2011－2013年，總用水量逐年減少趨勢(shì)明顯，2013年總用水量減少至17.39億m3。用水結(jié)構(gòu)變化主要從不同類型用水量及所占總用水量的比例來反映，淮南市用水結(jié)構(gòu)變化主要應(yīng)從農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水三個(gè)方面進(jìn)行分析。

表1 淮南市2005－2013年用水結(jié)構(gòu)變化

2.1 農(nóng)業(yè)用水

淮南市農(nóng)業(yè)用水在整個(gè)用水部門中位居第二，近年來農(nóng)業(yè)用水量上升趨勢(shì)明顯，2005－2008年，農(nóng)業(yè)用水量最低為3.81億m3，最高為5.79億m3，而2009－2013年農(nóng)業(yè)用水量都維持在6億m3以上，最高為6.89億m3，最低為6.37億m3。農(nóng)業(yè)用水量占全市用水量的比重也同樣呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)，由2005年的18.35%上升為2013年的36.63%，平均每年以2.28%的份額上升，反映出農(nóng)業(yè)用水在淮南市用水結(jié)構(gòu)中的地位日益重要。

2.2 工業(yè)用水

淮南市作為安徽省重要的礦業(yè)城市，一直是工業(yè)用水大戶，多年來居于各行業(yè)首位。工業(yè)用水量整體呈階梯狀下降趨勢(shì)，2005－2008年明顯下降，從15.61億m3下降到12.88億m3;2009－2010年保持穩(wěn)定并略有上升，這兩年用水量分別為13.13億m3、13.18億m3;2011－2013年又表現(xiàn)出顯著減少趨勢(shì)，2013年用水量為9.24億m3。工業(yè)用水量占全市用水量比重保持了較穩(wěn)定的下降趨勢(shì)，從2005年的75.19%下降到2013年的53.13%，每年平均減少的份額為2.76%，雖然工業(yè)用水占總用水比重持續(xù)下降，但一直保持在總用水量的一半以上，體現(xiàn)出工礦業(yè)城市用水的一般特征。

2.3 生活用水

與工農(nóng)業(yè)用水相比，淮南市生活用水的變化幅度較小。生活用水量呈現(xiàn)緩慢穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，從2005年的1.34億m3上升至2013年的1.78億m3，只在2006年出現(xiàn)了小幅下降，為1.21億m3。生活用水量占總用水量比重表現(xiàn)為波浪式上升的趨勢(shì)，從2005年的6.45%上升至2013年的10.24%，在2005年、2009年出現(xiàn)小幅回落。

3 用水結(jié)構(gòu)變化驅(qū)動(dòng)力分析

3.1 主成分分析

各用水部門的用水量變化受到多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素及自然因素的影響和制約，根據(jù)淮南市用水特點(diǎn)選取10個(gè)影響淮南市用水結(jié)構(gòu)變化的驅(qū)動(dòng)因子，分別是:農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(X1)、年降水量(X2)、耕地面積(X3)、有效灌溉面積(X4)、工業(yè)產(chǎn)值(X5)、萬元工業(yè)增加值用水量(X6)、人口數(shù)量(X7)、城市化率(X8)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X9)和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入(X10)，從2006－2014年《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》中收集數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS進(jìn)行驅(qū)動(dòng)因子的主成分分析，可計(jì)算得出相關(guān)矩陣，如表2所示，主成分特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率如表3所示。

表2 相關(guān)系數(shù)矩陣

表3 前8個(gè)主成分特征值及主成分貢獻(xiàn)率

在進(jìn)行因子主成分分析時(shí)，要求所提取的主成分的特征值必須大于1，且累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85% ～95%。根據(jù)表3所示的特征值及貢獻(xiàn)率，前兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)92.359%，因此應(yīng)選取第一個(gè)和第二個(gè)主成分，可代表初始因子表示的基本信息。主成分載荷矩陣如表4所示，其反映了原始因子與主成分的相關(guān)度，可以看出各因子對(duì)淮南市用水結(jié)構(gòu)變化具有不同程度的驅(qū)動(dòng)作用，第一主成分中X1、X2、X3、X5、X6、X7、X9、X10的載荷較大，上述因子反映的是氣候變化、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入、人口數(shù)量以及居民生活水平等;第二主成分中X8的載荷較大，此因子反映的是區(qū)域城市化水平。根據(jù)主成分載荷及表征信息的分析，淮南市用水結(jié)構(gòu)變化的主要驅(qū)動(dòng)力可以歸納為氣候條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)和人口因素等四個(gè)方面。

表4 主成分載荷矩陣

3.2 主要驅(qū)動(dòng)力分析

3.2.1 氣候條件

氣候變化是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展最重要的因素之一，降水的多少直接影響著農(nóng)業(yè)用水中灌溉用水的需求量［7］。圖1所示為2005－2013年淮南市年降水量與農(nóng)業(yè)用水比重變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以看出農(nóng)業(yè)用水比重隨降水量變化呈明顯的反向變化，其中2005－2007年的降水量較多，分別為1055.2mm、1060.6mm和1098.1mm，其對(duì)應(yīng)年份的農(nóng)業(yè)用水比重較低，分別為18.35%、24.17%和21.26%;2011－2013年為降水量最少的年份，分別為825.6mm、797.2mm 和 793.8mm，其對(duì)應(yīng)年份的農(nóng)業(yè)用水比重明顯較高，分別為 37.74%、36.36%、36.63%，說明降水量變化直接影響了區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量的多少，進(jìn)而顯著影響了淮南市用水結(jié)構(gòu)變化。

圖1 2005－2013年淮南市年降水量與農(nóng)業(yè)用水比重變化關(guān)系

3.2.2 生產(chǎn)規(guī)模

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)投入與日俱增，生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，由此帶來的是產(chǎn)值的增加?；茨鲜?005－2013年主要產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值如表5所示，各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值都呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢(shì)。從農(nóng)業(yè)發(fā)展看，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值從2005年的29.49億元增加到2013年的66.15億元，近年淮南市的耕地面積雖有所減少，但淮南市加大投入，扶持“三農(nóng)”發(fā)展，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)保持持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢(shì)，尤其是養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，2013年新增畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)9家，改擴(kuò)建畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)12家，建成國(guó)家、省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化示范場(chǎng)16家，畜禽規(guī)模養(yǎng)殖比重達(dá)68%以上，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大必然要以增加用水量作為保障。

表5 2005－2013年淮南市主要產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值 億元

3.2.3 生產(chǎn)技術(shù)

圖2 2005－2013年萬元工業(yè)增加值用水量與工業(yè)用水比重變化關(guān)系

淮南市工業(yè)產(chǎn)值從2005年的282.14億元增加到2013年的1077.69億元，但工業(yè)用水量及比重是下降的，這反映出淮南市工業(yè)用水效率大幅度提高，意味著生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)。萬元工業(yè)增加值用水量已成為新時(shí)期衡量水資源利用效率和效益的關(guān)鍵指標(biāo)［8］?；茨鲜?005－2013萬元工業(yè)增加值用水量與工業(yè)用水比重變化關(guān)系如圖2所示，二者表現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系，淮南市萬元工業(yè)增加值用水量從2005年的172.5m3減少為2013年的88.9 m3。工業(yè)企業(yè)增加技術(shù)投入以提高用水效率得益于政府政策的引導(dǎo)?；茨鲜芯幹频哪甓热杏盟?jì)劃中明確規(guī)定，對(duì)工業(yè)用水重復(fù)率低的單位不增加用水計(jì)劃，對(duì)浪費(fèi)水嚴(yán)重、違反節(jié)水管理規(guī)定的企業(yè)(單位)扣減用水計(jì)劃。

3.2.4 人口因素

人口因素包括了人口數(shù)量和人口生活質(zhì)量的變化。2005－2011年，淮南市人口呈增加趨勢(shì)，從235.77萬增加到243.29萬，尤其是隨著城市化的建設(shè)和發(fā)展，城鎮(zhèn)居民人口加快增長(zhǎng)，城市化率達(dá)到66.7%，必然會(huì)導(dǎo)致生活用水量的增加。另外，隨著人們生活水平的日益提高，其對(duì)用水質(zhì)量的要求也會(huì)隨之提高。反映居民生活水平的指標(biāo)有很多，其中收入水平是最直觀的，淮南市城鎮(zhèn)居民人均可支配收入從2005年的8598.94元增加到2013年的22919.58元，與生活用水量及比重的增加對(duì)應(yīng);第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在一定程度上也能夠反映出居民生活水平的提高，相關(guān)研究表明第三產(chǎn)業(yè)總值與生活用水成高度相關(guān)關(guān)系［9］，表5所示的淮南市第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，從2005年的93.93億元增加到2013年的244.74億元，與生活用水比重的變化具有較好的正相關(guān)關(guān)系。這些都說明人口因素的變化驅(qū)動(dòng)著淮南市用水結(jié)構(gòu)的變化。

4 結(jié)論

利用淮南市2005－2013年各類用水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行用水結(jié)構(gòu)變化及驅(qū)動(dòng)力的主成分分析，得出結(jié)論:(1)近年來淮南市總用水量變化波動(dòng)明顯，整體呈下降趨勢(shì)，2005－2008年較為平穩(wěn)，2009－2010年出現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)，2011－2013年總用水量逐年減少趨勢(shì)突出;(2)用水結(jié)構(gòu)變化明顯，農(nóng)業(yè)用水在整個(gè)用水部門中位居第二，農(nóng)業(yè)用水量及比重上升趨勢(shì)明顯;工業(yè)用水量及比重整體呈階梯狀下降趨勢(shì)，但其用水比重一直保持在總用水量的一半以上;生活用水的變化幅度較小。生活用水量及比重呈現(xiàn)出穩(wěn)步緩慢上升的趨勢(shì);(3)驅(qū)動(dòng)淮南市用水結(jié)構(gòu)變化的主要因素有氣候條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)和人口因素等。

［1］翟遠(yuǎn)征，王金生，鄭潔瓊，等.北京市近30年用水結(jié)構(gòu)演變及驅(qū)動(dòng)力［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2011，26(4):635－643.

［2］馮天梅，張?chǎng)?包頭市用水結(jié)構(gòu)的演變分析［J］.節(jié)水灌溉，2014(2):69－73.

［3］趙菲菲，劉東，于苗，等.建三江分局用水結(jié)構(gòu)演變及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究［J］.水土保持研究，2012，19(2):244－247.

［4］鄭愛勤，王文科，段磊.關(guān)中盆地用水結(jié)構(gòu)變化及其驅(qū)動(dòng)因子分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25(9):75－79.

［5］潘雄鋒，流鳳朝，郭蓉蓉.我國(guó)用水結(jié)構(gòu)的分析與預(yù)測(cè)［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22(10):11－14.

［6］呂翠美，吳澤寧，胡彩虹.用水結(jié)構(gòu)變化主要驅(qū)動(dòng)力因子灰色關(guān)聯(lián)度分析［J］.節(jié)水灌溉，2008(2):39－45.

［7］高楊，苗穎.宿州市農(nóng)業(yè)用水變化及影響因素分析［J］.河北北方學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2013，29(6):55－58.

［8］雷歡，張?chǎng)?陜西省近10年用水結(jié)構(gòu)演變及驅(qū)動(dòng)力分析［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2012，23(4):125－128.

［9］云逸，鄒志紅，王惠文.北京市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的成分?jǐn)?shù)據(jù)回歸分［J］.系統(tǒng)工程，2008，26(4):67－70.