韓亞靜

(鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源供需矛盾日益顯著，水資源短缺已經(jīng)成為制約國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素[1]。在以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主、水資源嚴(yán)重短缺的河南省尤為明顯。鑒于此，本文對河南省典型區(qū)域的用水結(jié)構(gòu)變化、城市化和工業(yè)化進(jìn)程以及二者與農(nóng)業(yè)用水之間的關(guān)系進(jìn)行具體分析，從中找出農(nóng)業(yè)用水隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化規(guī)律，對河南省各市合理配置和調(diào)度水資源、保障糧食安全以及新型城市化、新型工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的和諧發(fā)展等方面具有一定的研究意義。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

河南省位于我國中部，地跨淮河、長江、黃河、海河四大流域，全省多年水資源總量為413.71億m3，全國排名第19位[2]，屬于重度缺水地區(qū)，地區(qū)人口分布差異懸殊，不同地區(qū)工業(yè)化發(fā)展水平不一。同時，河南省又是我國的糧食生產(chǎn)大省，2019年糧食產(chǎn)量為6695.40萬t，位于全國第二。近10年來全省農(nóng)業(yè)年平均用水量227.18億m3,占用水總量的71.2%，工業(yè)用水38.12億m3, 占16.8%；生活用水27.27億m3, 占12.0%[3]。河南省以占全國1.23%的水資源與1.74%的耕地支撐了全國10.09%的糧食產(chǎn)量，產(chǎn)糧任務(wù)繁重，農(nóng)業(yè)用水面臨的形勢日漸嚴(yán)峻。

1.2 典型研究區(qū)的選擇

考慮到河南省各城市工業(yè)化和城市化發(fā)展水平以及水資源稟賦與用水結(jié)構(gòu)的差異性，選擇鄭州、周口兩座城市作為典型研究區(qū)進(jìn)行研究。鄭州市人口規(guī)模較大，經(jīng)濟(jì)水平以及工業(yè)化水平較高，工業(yè)門類齊全，水資源需求大但總量少。周口市為河南省的重要糧食產(chǎn)地，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較落后，工業(yè)化水平較低。因此選擇鄭州市與周口市作為本文主要研究對象。

1.3 數(shù)據(jù)來源

采用鄭州市、周口市兩個典型研究區(qū)2001—2017年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水量、用水總量、降水量來自2001—2017年《河南省水資源公報》，城市化率、第二和第三產(chǎn)業(yè)增加值以及國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值來自2002—2018年《河南省統(tǒng)計年鑒》和2002—2004年《鄭州市統(tǒng)計年鑒》。

2 典型區(qū)用水結(jié)構(gòu)變化

2.1 指標(biāo)選取

由于用水量能夠直接反映水資源不同利用方式下用水的變化情況，且用水量占總用水量的比重更能直觀反映出城鎮(zhèn)擴(kuò)張、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對農(nóng)業(yè)用水的影響，本文選擇計算農(nóng)業(yè)用水量及其占總用水量的比重來綜合分析研究區(qū)農(nóng)業(yè)用水的結(jié)構(gòu)變化特點。農(nóng)業(yè)用水比重采用下式計算：

(1)

2.2 農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化

近年來，鄭州市與周口市的農(nóng)業(yè)用水量變化不盡相同，變化情況見圖1。鄭州市的農(nóng)業(yè)用水量變化趨勢總體較為平緩，呈下降趨勢，由2001年的8.12億m3減少到2017年的4.90億m3，17年間減少了3.22億m3，減幅為39.66%。周口市的農(nóng)業(yè)用水量起伏明顯，其中2001—2003年由13.18億m3急劇減少到5.52億m3，此后又呈波動上升，2009—2013年間保持在12.66億m3以上，2012年達(dá)到最大值13.52億m3，此后呈波動變化，至2017年變至11.34億m3，17年間減少了1.84億m3，減幅為13.96%。鄭州市的農(nóng)業(yè)用水量減小的幅度相較周口市更大。

圖1 兩市歷年農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化

由兩市近17年來農(nóng)業(yè)用水比重的變化趨勢分析可知，在2001—2017年間，鄭州市的農(nóng)業(yè)用水量占用水總量的比重呈現(xiàn)出較為明顯的下降趨勢，由2001年的53.59%減小到2017年的24.28%，17年間減少了29.31%，年均下降1.83%，其中2011年較上年驟減10.94%，此后又緩慢回升并保持穩(wěn)定。周口市的農(nóng)業(yè)用水比重除了在2001—2004年間下降較為明顯，由73.90%下降到55.00%，其余各年份都在66.27%附近波動，總體較為穩(wěn)定，起伏變化不大。

綜上分析，鄭州市農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)用水比重之間變化緊密，二者相關(guān)系數(shù)為0.97，說明農(nóng)業(yè)用水受非農(nóng)業(yè)用水和水資源總量的影響明顯。周口市兩指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)為0.85，非農(nóng)業(yè)用水需求的變化對農(nóng)業(yè)用水的影響不明顯，水資源相對能夠滿足需求。

2.3 非農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化

兩市2001—2017年工業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化情況見圖2。由圖2可以看出，兩市近17年來的工業(yè)用水量總體呈微弱上升的變化趨勢。鄭州市的工業(yè)用水量與用水比重明顯高于周口市，年平均高出2.79億m3。鄭州市工業(yè)用水量2004—2008年增幅最大，由3.82億m3增加至5.76億m3，4年間增加了1.94億m3。周口市工業(yè)用水量總體較低，最低為1.39億m3，最高為2.88億m3，變化趨勢相對平緩，起伏不大。鄭州市工業(yè)用水比重由2001年的26.05%增至2007年的32.75%，變化明顯；2007—2012年在波動中下降；2013年之后為穩(wěn)定下降的狀態(tài)，該變化反映了鄭州市處于工業(yè)化中后期且正在向后期過渡的特性。周口市工業(yè)用水占比2002—2004年間有較大起伏，其他年份總體微弱上漲，由2001年的10.01%增至2017年的15.70%，增速緩慢且較穩(wěn)定。

圖2 兩市歷年工業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化

由圖3兩市城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水結(jié)構(gòu)對比可知，鄭州市城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水量與用水比重增幅顯著，年平均用水量比周口市多3.02億m3，其城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水量由2001年的3.09億m3增至2017年的9.83億m3，在波動中上升，除2010—2013年間起伏較大之外總體變化穩(wěn)定。周口市城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水量在波動中微弱增長，由2001年的2.87億m3增至2017年的3.50億m3，波動起伏變化不明顯。鄭州市的城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水比重變化較為明顯，由2001年的20.35%增長至2017年的48.74%，增幅為28.39%。總體趨勢與城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水量變化趨勢相似，可見隨著城市化、工業(yè)化的發(fā)展，鄭州市非農(nóng)業(yè)用水所占比重日益增加，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水比重逐步減少。對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較低的周口市，城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水比重自2003年起有所減少，并有微弱的波動，對農(nóng)業(yè)用水無太大影響。

圖3 兩市歷年城鄉(xiāng)生活環(huán)境用水結(jié)構(gòu)變化

3 典型區(qū)城市化及工業(yè)化發(fā)展變化特點

3.1 指標(biāo)選取

為更準(zhǔn)確地反映河南省城市化、工業(yè)化的發(fā)展?fàn)顩r，本文選擇城市化率來表示河南省城市化發(fā)展程度，采用第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的百分比表示工業(yè)化發(fā)展程度，其計算公式如下：

(2)

其中人口數(shù)據(jù)均用常住人口而非戶籍人口。

第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重=

(3)

由于鄭州市正處于從工業(yè)化中期向后期過渡的階段[4]，工業(yè)化率不能較好地反映工業(yè)化進(jìn)程與農(nóng)業(yè)用水之間的關(guān)系，而第二、第三產(chǎn)業(yè)與工業(yè)、生活和環(huán)境用水有著較為緊密的關(guān)系，因而將第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重作為反映工業(yè)化程度的指標(biāo)，能夠較好地反映城市化、工業(yè)化與農(nóng)業(yè)用水的關(guān)系[4]。

3.2 城市化及工業(yè)化發(fā)展變化情況

鄭州市2001—2017年、周口市2004—2017年城市化與工業(yè)化的發(fā)展變化情況見圖4。鄭州市的城市化率在17年間變化穩(wěn)定且上升明顯，由2001年的55.5%上升至2017年的72.2%，17年間增長了16.7%，年平均增長1.04%。周口市近14年間的城市化率也呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的增長態(tài)勢，由2004年的16.6%增長至2017年的41.2%，14年增長了24.6%，年平均增長1.89%。這種差異來自鄭州市之前城市化發(fā)展水平較高，近年來發(fā)展速度相對較為緩慢，而周口市之前城市化程度相對滯后，近年來一直處于較快發(fā)展的狀態(tài)。鄭州市近17年的第二、第三產(chǎn)業(yè)占比增長十分緩慢，且歷年平均水平為96.72%，2001年為94.53%，2017年為98.35%，17年間增長了3.82%，年均增加0.24%。周口市第二、第三產(chǎn)業(yè)占比由2001年的62.05%增至2017年的81.84%，17年間增長了19.79%，年增長率為1.24%。鄭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平始終處于較發(fā)達(dá)的狀態(tài)，近年來變化不明顯，而周口市的經(jīng)濟(jì)進(jìn)程相對落后，近年來發(fā)展較為迅速，導(dǎo)致了兩市的第二、第三產(chǎn)業(yè)占比的差異。

圖4 兩市歷年城市化率和第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重變化

4 典型區(qū)城市化及工業(yè)化進(jìn)程與農(nóng)業(yè)用水相關(guān)性分析

4.1 典型區(qū)城市化及工業(yè)化進(jìn)程與農(nóng)業(yè)用水量的相關(guān)性

回歸分析是研究變量之間作用關(guān)系的一種統(tǒng)計分析方法，多用于探討自變量對因變量的影響，即原因?qū)Y(jié)果的影響程度。高明娟等[5]分析得出城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與用水量之間為對數(shù)曲線模型，即

y=λ+μlnx

(4)

式中：y為城市化率,%；x為用水量，億m3。

本文將經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)與農(nóng)業(yè)用水關(guān)系通過對數(shù)函數(shù)擬合進(jìn)行分析，兩市城市化和工業(yè)化水平與農(nóng)業(yè)用水量的相關(guān)性見圖5。鄭州市的城市化率與農(nóng)業(yè)用水量的相關(guān)系數(shù)為-0.826，表現(xiàn)出較為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且城市化率每提高1%，農(nóng)業(yè)用水量減少0.21億m3。第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重與農(nóng)業(yè)用水量的相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.880，同樣存在較好的相關(guān)關(guān)系，農(nóng)業(yè)用水量隨著社會發(fā)展而減小，由于城市化進(jìn)程加快以及人們生活水平不斷提高，各行業(yè)競爭激烈，城市用水需求增加，水資源配置中農(nóng)業(yè)用水的優(yōu)先權(quán)重低，使得有限的水資源配置給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的量減少，農(nóng)業(yè)用水向非農(nóng)業(yè)用水轉(zhuǎn)移。有效灌溉面積為某區(qū)域當(dāng)年能進(jìn)行正常灌溉的農(nóng)田面積，能夠反映地區(qū)的水利化程度以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定程度。鄭州市農(nóng)業(yè)用水量雖呈減少的趨勢，但有效灌溉面積不斷增加，由2007年的185.06×103hm2增長至2017年的202.47×103hm2，分析鄭州市的有效灌溉面積與農(nóng)業(yè)用水量的相關(guān)性，得到二者之間的相關(guān)系數(shù)為-0.709，為較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且有效灌溉面積每增加1×103hm2，農(nóng)業(yè)用水量減少0.082億m3。由此可見灌溉效率表現(xiàn)出逐步提高的態(tài)勢。

圖5顯示周口市隨著城市化率與第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比值的不斷提高，農(nóng)業(yè)用水量看似呈現(xiàn)出增加的趨勢，但二者相關(guān)性并不緊密，造成這種現(xiàn)象的主要原因是周口市為國家糧食主產(chǎn)區(qū)，工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，城市化水平遠(yuǎn)低于鄭州市，屬于后發(fā)農(nóng)業(yè)地區(qū)[2]。將農(nóng)業(yè)長期作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)才能促進(jìn)周口市經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，從而推進(jìn)城市化的進(jìn)程。又由于其經(jīng)濟(jì)水平相對落后，城市化進(jìn)程緩慢，此過程中非農(nóng)業(yè)用水變化不明顯，水資源的供應(yīng)基本上可以滿足非農(nóng)業(yè)用水的需求，因而社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)用水的影響并不顯著。且分析周口市近17年來的降水量與農(nóng)業(yè)用水量之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.819，年降水量每減少100mm，農(nóng)業(yè)用水量增加0.588億m3，可見周口市的農(nóng)業(yè)用水量很大程度取決于當(dāng)?shù)氐哪杲邓俊?/p>

圖5 城市化率和第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重與農(nóng)業(yè)用水量的關(guān)系

4.2 典型區(qū)城市化及工業(yè)化進(jìn)程與農(nóng)業(yè)用水比重的相關(guān)性

由圖6可以看出，鄭州市城市化、工業(yè)化的發(fā)展對農(nóng)業(yè)用水比重的影響非常大，相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.882，表現(xiàn)為城市化率每升高1%，農(nóng)業(yè)用水所占比重相應(yīng)降低1.8%，鄭州市第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重與農(nóng)業(yè)用水比重之間也呈現(xiàn)極顯著相關(guān)關(guān)系。隨著第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重的不斷升高，農(nóng)業(yè)用水所占比重不斷下降，二者相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.927。由此可見，鄭州市的水資源供需矛盾十分突出。隨著鄭州市城市化、工業(yè)化的快速發(fā)展，農(nóng)村人口不斷向城鎮(zhèn)遷移，第一產(chǎn)業(yè)逐漸向第二、第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。第二、第三產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益壯大，非農(nóng)業(yè)用水與農(nóng)業(yè)用水之間的矛盾加劇，在一定程度上非農(nóng)用水能夠帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，使得配置給非農(nóng)業(yè)用水的水資源量不斷增加，致使農(nóng)業(yè)用水所占比重不斷下降。同時由于農(nóng)村勞動力也不斷向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)規(guī)模逐漸減小，農(nóng)業(yè)用水相應(yīng)減少，這也是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水所占比重不斷減小的一個重要原因。

圖6 城市化率和第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重與農(nóng)業(yè)用水比重的關(guān)系

通過對周口市的城市化率和第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重與農(nóng)業(yè)用水比重之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)關(guān)系并不顯著，相關(guān)系數(shù)僅為0.325、-0.144。這是由于周口市的城市化進(jìn)程較為落后，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱且水資源相對充沛。由于城市化水平較低，城鎮(zhèn)人口占比較少，第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后，第一產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，非農(nóng)業(yè)用水對農(nóng)業(yè)用水的擠占并不明顯。并且水資源量較充沛，基本上能夠滿足城市用水的需求，在水資源配置中分配給農(nóng)業(yè)用水的水量能夠滿足需求。因此周口市農(nóng)業(yè)用水量相對穩(wěn)定，農(nóng)業(yè)用水比重與城市化、工業(yè)化進(jìn)程之間的相關(guān)性并不明顯，農(nóng)業(yè)用水量與年降水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

5 結(jié) 論

本文利用鄭州市、周口市2001—2017年經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)及用水量數(shù)據(jù)，分析了兩市的用水結(jié)構(gòu)和社會發(fā)展現(xiàn)狀，并采用回歸分析法探討兩市城市化及工業(yè)化進(jìn)程與農(nóng)業(yè)用水的相關(guān)關(guān)系，得出如下結(jié)論：

a.隨著社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，鄭州市的城市化水平仍將不斷提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重心也會不斷向第二、第三產(chǎn)業(yè)傾斜，農(nóng)業(yè)用水與非農(nóng)業(yè)用水之間的矛盾仍將存在；但速度將有所放緩。周口市社會發(fā)展進(jìn)程將不斷加快，農(nóng)業(yè)與非農(nóng)業(yè)用水之間的矛盾將逐漸凸顯。

b.處于不同發(fā)展階段的城市，其城市化、工業(yè)化發(fā)展變化形式不同，鄭州市的城市化、工業(yè)化進(jìn)程與農(nóng)業(yè)用水之間關(guān)系顯著，周口市農(nóng)業(yè)用水并未有顯著的改變。