汪 旺，鐵舒雅，楊 森

(西安財經(jīng)大學(xué)，西安 710100)

0 引 言

在生態(tài)文明背景下，水資源的有效利用能夠支撐經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展又促進(jìn)了水資源的循環(huán)高效利用。但我國經(jīng)濟(jì)長期粗放型增長，導(dǎo)致水資源的低效利用，水資源的低效利用又進(jìn)一步抑制了經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展?！渡鷳B(tài)文明體制改革總體方案》中強(qiáng)調(diào)，區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不能超出當(dāng)?shù)厮Y源的承載能力和生態(tài)環(huán)境容量。由于陜西省位于西北內(nèi)陸腹地，在地理學(xué)上具有典型性，在水資源分布上具有異質(zhì)性，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展上具有非均衡性。因此，研究陜西省水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系對促進(jìn)陜西乃至全國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展尤為重要。

目前，國內(nèi)對水資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相互作用研究主要采用經(jīng)濟(jì)脫鉤分析理論。該理論認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)增長與水資源承載力之間存在兩種關(guān)系，一是水資源的利用與承載能力隨著經(jīng)濟(jì)的增長而增長，該現(xiàn)象稱之為耦合；另一個是水資源的利用與承載能力隨著經(jīng)濟(jì)的增長而減少，該現(xiàn)象稱之為脫鉤[1]。許多學(xué)者在研究水資源發(fā)展?fàn)顩r時引入水足跡概念,即人們在生產(chǎn)活動中所需要的用水量，從而對水資源利用情況進(jìn)行評價[2]。國內(nèi)學(xué)者將水足跡理論與經(jīng)濟(jì)脫鉤分析理論結(jié)合來研究兩者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系[3]，由于粗放型的經(jīng)濟(jì)增長模式使得水資源環(huán)境被嚴(yán)重破壞，因此在研究水足跡概念時將水足跡分為水量生態(tài)足跡和水質(zhì)生態(tài)足跡，考慮了優(yōu)化水質(zhì)污染所需用水量這一情況[4]。水資源-經(jīng)濟(jì)的耦合模型也是研究兩者協(xié)調(diào)關(guān)系的方法之一[5]。為提高水資源對經(jīng)濟(jì)的承載力，學(xué)者們提出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高產(chǎn)業(yè)內(nèi)部效率等建議[6]。以往研究大多針對中國的主要城市、中原地區(qū)城市、代表性景點(diǎn)城市等，對于地市的研究尚顯不足，忽視了不同區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)和地理環(huán)境的異質(zhì)性，且未形成完整的體系。在研究水資源承載力與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系上，較少有針對經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展評價指標(biāo)的探討。

因此，通過構(gòu)建水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度模型，分析水資源消耗情況和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展?fàn)顩r，對區(qū)域水資源的開發(fā)利用情況進(jìn)行評價，探討陜西省水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

指標(biāo)數(shù)據(jù)來自于2009-2018年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》《陜西省水資源公報》《陜西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報》等，部分?jǐn)?shù)據(jù)通過整理統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫獲得。在使用指標(biāo)數(shù)據(jù)時，遵循真實(shí)性、可比性、內(nèi)容相符性等原則。

1.2 構(gòu)建評價指標(biāo)體系

根據(jù)以往文獻(xiàn)對水資源綜合評價體系的研究基礎(chǔ)上[7]，結(jié)合所研究的內(nèi)容需要，遵循真實(shí)性、可比性等原則，對陜西省的水資源和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)篩選。從水資源系統(tǒng)中，選取6個符合研究的評價指標(biāo)，分別是工業(yè)用水(108m3)、農(nóng)業(yè)用水(108m3)、人均用水量(m3/人)、萬元GDP水耗(m3/萬元)、地表水供水量(108m3)以及地下水供水量(108m3)；從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，根據(jù)綠色性、協(xié)調(diào)性、開放性、創(chuàng)新性、共享性、有效性等方面選取7個符合經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的評價指標(biāo)[8]，分別為單位GDP能耗(噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元)、第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重(%)、對外貿(mào)易進(jìn)出口總額(億美元)、R&D經(jīng)費(fèi)支出占GDP比重(%)、城鎮(zhèn)和農(nóng)村的居民人均可支配收入(元)以及人均GDP(元)。對指標(biāo)選取遵循有效性、科學(xué)性、可比性原則，構(gòu)建與研究內(nèi)容相符合的指標(biāo)體系。

1.3 構(gòu)建模型和計(jì)算方法

1.3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之前，將搜集所得數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，使各指標(biāo)數(shù)據(jù)具有可比性。使用“min-max標(biāo)準(zhǔn)化”，將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)用主成分分析法確認(rèn)指標(biāo)權(quán)重，得出水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展指標(biāo)的權(quán)重。見表1。

表1 陜西省水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度評價指標(biāo)及權(quán)重

由表1可知，在水資源系統(tǒng)中，萬元GDP水耗、工業(yè)用水和地表水供水量占據(jù)指標(biāo)權(quán)重前三位，其權(quán)重分別為0.196、0.192和0.192。可以看出，陜西省水資源對經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的促進(jìn)作用不容忽視。陜西的土地多是農(nóng)業(yè)用地，農(nóng)業(yè)用水量在陜西水資源系統(tǒng)中自然占有一席之地。從2009-2018年的農(nóng)業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)來看，農(nóng)業(yè)用水量正在逐年下降，從2009年的59.01×108m3下降至2018年的57.07×108m3。但是工業(yè)用水卻在逐漸顯著上升，從11.4×108m3上升至14.49×108m3,同時陜西省的工業(yè)增長量與上年相比增加9.2%。由于陜南處于亞熱帶季風(fēng)氣候，為陜西省的降雨量提供了很大的作用，陜西的地表供水量逐年上升，地下供水量逐年下降，水資源處于尚有富余階段。在經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)中，權(quán)重占據(jù)前三位的指標(biāo)有農(nóng)村居民人均可支配收入、人均GDP和外貿(mào)進(jìn)出口總值，分別是0.184、0.182和0.179。在人均GDP不斷提高的基礎(chǔ)上，10年間農(nóng)村居民人均可支配收入顯著增高，2013年實(shí)施城鄉(xiāng)一體化措施之后城鎮(zhèn)與農(nóng)村居民的貧富差距逐漸減小，向經(jīng)濟(jì)共享時代推進(jìn)。陜西省外貿(mào)進(jìn)出口總值也在不斷增加，尤其是2017年，較上年增加120.26億美元，充分貫徹落實(shí)了對外開放政策，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。但是在科技創(chuàng)新方面，陜西省R&D經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度十分平穩(wěn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占權(quán)重嚴(yán)重不足，這將成為阻礙經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素。

1.3.2 構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合源于電子領(lǐng)域，耦合度是用于測量兩個模板間相關(guān)聯(lián)的程度。廖重斌[9]以珠江三角洲城市群為例，為探索環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)性而建立了耦合度模型。首先，結(jié)合所得數(shù)據(jù)對水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展建立綜合評價函數(shù)：

(1)

(2)

其中：ai和bi分別為水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展各個指標(biāo)的權(quán)重；xi和yi為水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的評價指標(biāo)；f(x)為水資源系統(tǒng)的綜合評價函數(shù)；g(y)為經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的綜合評價函數(shù)。

再根據(jù)所得的水資源系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的綜合評價函數(shù)構(gòu)建耦合度模型：

(3)

由于只探討水資源和經(jīng)濟(jì)兩系統(tǒng)之間的關(guān)系，故式(3)中唯一系數(shù)為2，C即為水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合度，顯然，0≤C≤1。耦合度只強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，并未強(qiáng)調(diào)兩個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性。為此，用D表示水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度，計(jì)算公式為：

(4)

T=αf(x)+βg(y)

(5)

其中：C為兩系統(tǒng)之間的耦合度；D為耦合協(xié)調(diào)度；T為水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展水平的綜合評價函數(shù)，反映了水資源和經(jīng)濟(jì)的整體水平；α、β為待定權(quán)數(shù)，基于相關(guān)研究，將水資源系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)視為同等重要，即將α和β均設(shè)定為0.5。

1.3.3 耦合協(xié)調(diào)類型劃分

依據(jù)以上公式，可得出水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r。根據(jù)耦合協(xié)調(diào)類型劃分的相關(guān)文獻(xiàn)研究[10]，為了便于比較水資源與經(jīng)濟(jì)的耦合狀態(tài)，將耦合協(xié)調(diào)度均等劃分為為嚴(yán)重失調(diào)、低度協(xié)調(diào)、中度協(xié)調(diào)、高度協(xié)調(diào)和極度協(xié)調(diào)5個等級，并在水資源綜合評價函數(shù)f(x)與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展綜合評價函數(shù)g(y)對比的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)分陜西省水資源滯后發(fā)展類型、經(jīng)濟(jì)滯后發(fā)展類型和水資源經(jīng)濟(jì)同步發(fā)展類型。

2 實(shí)證結(jié)果分析

2.1 耦合協(xié)調(diào)度時序分布特征

以時間為序列，將2009-2018年的陜西省水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展數(shù)據(jù)代入式(3)、式(4)、式(5)中，得到陜西省水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的綜合評價函數(shù)、耦合度以及耦合協(xié)調(diào)度。詳見表2。

表2 2009-2018年水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展綜合評價函數(shù)、耦合度及耦合協(xié)調(diào)度

由表2可知，水資源和經(jīng)濟(jì)的綜合評價指數(shù)在時間序列上呈顯著上升趨勢，兩系統(tǒng)整體發(fā)展明顯優(yōu)化。從耦合度指數(shù)來看，水資源與經(jīng)濟(jì)的耦合程度一直處于較高水平，近年來更是呈現(xiàn)攀升趨勢。但期間，2014年兩系統(tǒng)的耦合度突降為0.84，此時兩系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度雖仍處于中度耦合，但與上年相比還是有所下降，通過對兩系統(tǒng)各自的評價指數(shù)進(jìn)行對比，不難發(fā)現(xiàn)是由于水資源滯后導(dǎo)致的耦合協(xié)調(diào)度下降。盡管當(dāng)年水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的綜合評價指標(biāo)、耦合度和耦合協(xié)調(diào)度均有下降，但是在下一年，通過政府實(shí)施政策與居民生活調(diào)整的情況下，水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的各個評價指數(shù)又有所恢復(fù)，整個系統(tǒng)仍處于發(fā)展良好狀態(tài)。因此，在水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的過程中，政府要及時進(jìn)行產(chǎn)業(yè)調(diào)整，避免任一系統(tǒng)發(fā)展失衡，對生態(tài)壞境和居民生活造成不利影響。

2.2 陜西省發(fā)展類型評價

根據(jù)計(jì)算所求得的各年耦合協(xié)調(diào)度，再依據(jù)耦合協(xié)調(diào)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，將陜西省2009-2018年水資源和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)類型及發(fā)展類型劃分如下，見表3。

表3 2009-2018年水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)類型

由表3可知，2009和2010年陜西省水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度較低，2009年耦合協(xié)調(diào)度只有0.357，協(xié)調(diào)程度較低，當(dāng)年人們還沒有經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的意識，整體經(jīng)濟(jì)也還處于緩慢發(fā)展階段，水資源對經(jīng)濟(jì)的承載作用不夠明顯，因此2009-2010年陜西省的水資源與經(jīng)濟(jì)屬于較低耦合狀態(tài)中的經(jīng)濟(jì)滯后型。2011年耦合協(xié)調(diào)度有所上升，耦合協(xié)調(diào)度達(dá)到0.589，耦合協(xié)調(diào)程度達(dá)到中等水平，雖然水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的耦合程度提高了，但此時陜西省的發(fā)展類型仍處于經(jīng)濟(jì)滯后型。2012-2013年陜西省的水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度有了明顯上升，2013年耦合協(xié)調(diào)度高達(dá)0.71，屬于高度耦合協(xié)調(diào)類型，水資源開始逐漸承擔(dān)支撐經(jīng)濟(jì)的作用，但是經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展仍不顯著，對外開放口徑也未達(dá)到一定高度，因此這兩年陜西省屬于高度耦合協(xié)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)滯后型。2014年陜西省水資源由于降雨量、地表水資源和主要河流年徑流量等與多年平均值相比均有一定幅度的減少，該年水資源系統(tǒng)綜合評價指數(shù)大幅下降，兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度為0.542，與上年相比下降至中等耦合協(xié)調(diào)程度，且其發(fā)展類型轉(zhuǎn)為水資源滯后型。2015年經(jīng)過政府調(diào)整和水資源供應(yīng)量回升，水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度回到0.828，屬于極度耦合協(xié)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)滯后型。2016-2018年，隨著經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展政策的實(shí)施，不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)調(diào)整，水資源對經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的承載力迎來新的挑戰(zhàn)，3年內(nèi)陜西省水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度都有較高的水平，屬于極度耦合協(xié)調(diào)類型，隨著經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展水平的提高，陜西省的發(fā)展類型逐步變?yōu)樗Y源滯后型。

3 結(jié)論與啟示

3.1 結(jié) 論

通過以陜西省為例，根據(jù)水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)模型，對陜西省2009-2018年水資源-經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的耦合關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明，水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度均處于上升趨勢，由低度耦合向高度甚至極度耦合發(fā)展，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，由之前的粗放型發(fā)展模式逐步改善為高質(zhì)量發(fā)展模式。但隨著經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)，水資源對經(jīng)濟(jì)的承載力逐漸面臨更大的挑戰(zhàn)，從2014年起，陜西省的發(fā)展類型從先前的經(jīng)濟(jì)滯后型轉(zhuǎn)變?yōu)樗Y源滯后型，這表明水資源已不能有效協(xié)同經(jīng)濟(jì)增長。由于陜西省的水資源在時空上分布不均，水資源相對短缺，開發(fā)利用程度較低，農(nóng)業(yè)用水量大，工業(yè)用水效率低下，因此應(yīng)采取措施提高水資源的承載力和重復(fù)使用率，使其能夠更好地承載經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時也要注重高質(zhì)量發(fā)展，提高科技創(chuàng)新能力，堅(jiān)持綠色發(fā)展。

3.2 啟 示

根據(jù)陜西省水資源與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系分析結(jié)果，為了解決陜西省水資源滯后型發(fā)展這一問題，增強(qiáng)水資源對經(jīng)濟(jì)的承載力，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，提出以下建議：

1)完善節(jié)水設(shè)施建設(shè)。陜西省的土地多為農(nóng)業(yè)用地，農(nóng)業(yè)用水量在水資源利用總量中占有很大一部分，陜西省要改善水資源的利用效率還要注重抓好農(nóng)業(yè)用水這一大工程，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，在農(nóng)業(yè)灌溉方面要做到高效節(jié)能，改善農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程，減少運(yùn)輸途中的水資源損耗和管理上的缺陷，發(fā)展更加現(xiàn)代的節(jié)水及蓄水技術(shù)，提高水資源開發(fā)利用水平。

2)實(shí)行差別價格管理方式。陜西省農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè)的用水量差異較大，對不同行業(yè)實(shí)行不同額度的水資源管理，根據(jù)各行業(yè)必需的基礎(chǔ)用水量設(shè)置一個額度界值，超出額度部分采取不同的價格收取水費(fèi)，以拉開高額耗水行業(yè)與低額耗水行業(yè)的水費(fèi)差距，從而轉(zhuǎn)變工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)的用水方式，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整。

3)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。根據(jù)以上研究可知，阻礙陜西省經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的一大制約因素是創(chuàng)新性發(fā)展不足。在水資源承載力逐漸減弱的情況下，技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入力度較弱，水資源的節(jié)水工程沒有得到技術(shù)上的突破，使得水資源承載力不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的增長速度。要解決這一問題，必須進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加技術(shù)開發(fā)費(fèi)用的投入，只有實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步才能提高陜西省的經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展水平，使得水資源能夠更好地承載經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與水資源環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。