衛(wèi)玉杰，成金華，王 然,楊 梅

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源環(huán)境經(jīng)濟研究中心，湖北 武漢 430074；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)經(jīng)濟管理學(xué)院，湖北 武漢 430074；4.潛江市土地交易管理中心，湖北 潛江 433100)

1 引言

水資源與社會經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展息息相關(guān)，是人類社會發(fā)展的基本保證。中國是一個人均水資源量嚴重短缺的國家，人均水資源量不足世界人均水平的33%，河南省人均水資源量不足中國人均水平的20%。水資源短缺和用水效率低下已成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要因素，《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標》明確提出“全面提高資源利用效率”“實施國家節(jié)水行動，建立水資源剛性約束制度”。探索提升水資源利用效率的路徑對推動高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。水資源需求分析更是水資源規(guī)劃與管理的基礎(chǔ)，因此探索經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源生態(tài)壓力，對制定水資源可持續(xù)利用政策具有重要啟示。

2 文獻綜述

隨著用水矛盾問題日益突出，水資源利用效率早期已受到了較多學(xué)者的關(guān)注，水資源的高效利用與有效配置是從本質(zhì)上反映用水效率的變化，因為傳統(tǒng)和粗放的水資源利用方式不可能帶動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，這是經(jīng)濟學(xué)中的邊際效益遞減原理和日益增加的用水矛盾現(xiàn)實情況所共同決定的。其中李世詳?shù)日J為中國水資源問題的核心就是利用效率的問題[1]，學(xué)者們分別從空間計量模型[2]、SBM模型[3]、主成分分析法[4]、前沿最近距離函數(shù)模型[5，6]等方法對水資源利用效率進行深入研究。其中，趙志博等認識到雄安新區(qū)的戰(zhàn)略地位和用水矛盾問題，從水資源用水效率及節(jié)水潛力視角，結(jié)合情景分析和方向性距離函數(shù)模型，對不同情景下雄安區(qū)的用水效率及節(jié)水潛力路徑進行深入分析[7]。

指數(shù)分解方法在能源經(jīng)濟學(xué)與環(huán)境經(jīng)濟學(xué)中被廣泛用來分解能源強度、能源消耗量、碳排放驅(qū)動因素[8-11]。由于傳統(tǒng)的Laspeyres指數(shù)分解方法存在不能完全分解的剩余項，隨著影響因素的增加，剩余項的數(shù)值逐漸變大。1998年，Sun首次提出“共同創(chuàng)造、均等分攤”的完全指數(shù)分解方法得到研究學(xué)者的廣泛推崇[12]。之后Ang B.W等提出了LMDI是研究增長的內(nèi)在原因和作用強度的較為成熟的因素分解方法之一，不僅可以測量能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和部門強度變化等因素，而且對能源強度變化的貢獻率進行綜合分解[13～15]，主要應(yīng)用在能源強度變化驅(qū)動效應(yīng)的分析，也有學(xué)者將該方法應(yīng)用在水資源研究領(lǐng)域[16～22]，其中陳磊等對廣東省因隨著新型城鎮(zhèn)化帶來的用水矛盾日益突出問題，運用LMDI分解模型，探索21市生活用水變化的主要影響因素，推動城鎮(zhèn)化綠色循環(huán)低碳發(fā)展的體制機制，為城鄉(xiāng)水資源管理提供重要的參考依據(jù)[23]。為此，本文將運用較為成熟的LMDI方法研究水資源利用效率的關(guān)鍵因素，以探索提升路徑。

從河南省水資源問題的相關(guān)研究來看，由于水利工程不足，區(qū)域之間和流域之間缺乏水系連通，造成用水難的問題[24]。2019年黃河流域發(fā)展確定為重大國家戰(zhàn)略，河南省作為黃河流域重要節(jié)點城市、中原城市群中心區(qū)域，對搶抓黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展這一重大國家戰(zhàn)略具有重要意義。其中劉華軍等構(gòu)建基于非期望產(chǎn)出的前沿最近距離模型，對黃河流域用水效率進行測度，分別從全國、區(qū)域及流域內(nèi)部3個視角分析用水效率的時空分異規(guī)律，認為黃河流域用水效率高于全國平均水平，呈現(xiàn)出“東高西低”的空間分布特征，對推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[5]。郭鵬軍等運用Tapio彈性脫鉤模型和生態(tài)足跡、碳排放模型深入研究了河南省經(jīng)濟增長與資源環(huán)境的脫鉤程度，并利用STIRPAT模型分析了脫鉤關(guān)系的影響因素，研究表明：河南省經(jīng)濟增長與資源環(huán)境由弱脫鉤向強脫鉤轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟的快速增長是制約二者脫鉤關(guān)系的主要影響因素[25]；李俊等基于2008～2015年河南省工業(yè)用水數(shù)據(jù)，采用用水系數(shù)和LMDI模型對工業(yè)用水結(jié)構(gòu)與影響因素進行研究[26]。

通過以上文獻梳理，對于河南省地級市三次產(chǎn)業(yè)用水效率研究較少。基于此，本文利用LMDI分解模型和探索性空間數(shù)據(jù)分析，計算各驅(qū)動效應(yīng)因素的相對貢獻率，探討水資源利用效率的時空差異規(guī)律和主要影響因素。研究成果對調(diào)整及制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和水資源利用政策具有一定的參考價值。

3 研究區(qū)域與方法

3.1 研究區(qū)域

河南省年均水資源總量為440億m3，地跨淮河、長江、黃河和海河四大流域，縱橫交錯1500多條河流。以河南省為中心的中原經(jīng)濟區(qū)和中原城市群因國家出臺的促進中部地區(qū)崛起的戰(zhàn)略部署而出現(xiàn)了新的機遇，但同時面臨因高強度的經(jīng)濟發(fā)展而帶來的資源環(huán)境問題的挑戰(zhàn)。在農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等方面，水資源與人類的活動息息相關(guān)，但水資源短缺及空間配置不平衡問題制約著我國高質(zhì)量發(fā)展的步伐。因此，水作為基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源，對以河南省為主體的中原經(jīng)濟區(qū)和中原城市群的未來建設(shè)和發(fā)展有舉足輕重的影響，從水資源消耗角度，探索其開發(fā)利用潛力，促進水資源消耗總量和用水強度“雙控”標準化工作，助力“中部崛起”。

3.2 研究方法

本文選用LMDI方法將河南省水資源用水總量影響因素分解為技術(shù)進步效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)，用水強度影響因素分解為技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)。本文分析了河南省水資源消耗變化的驅(qū)動機制以及各影響因素對水資源消耗變化的變動效應(yīng)和貢獻率，并結(jié)合探索性數(shù)據(jù)分析從空間角度研究驅(qū)動效應(yīng)的空間相關(guān)性。

3.2.1 時間差異分解模型

(1)用水總量W可以表示為：

(1)

ΔW=Wt-Wt-1=ΔWI+ΔWS+ΔWG

(2)

(3)

(4)

(5)

(2)同理，用水強度I可以表示為：

(6)

式(6)中指標含義與公式(1)相同。用水強度從時間變化到的變化量可以分解為：

(7)

(8)

(9)

3.2.2 空間差異分解模型

(1)假定地區(qū)X和Y，則兩地區(qū)之間用水總量差異ΔWX-Y可以表示為：

(10)

將地區(qū)X和地區(qū)Y之間的用水總量差異ΔWX-Y分解為以下3個驅(qū)動效應(yīng)：

(11)

(12)

(13)

(14)

(2)同理，地區(qū)X和Y用水強度可以表示為：

(15)

式(15)中指標含義與(10)相同。用水強度的地區(qū)差異ΔIX-Y可以分解為2個效應(yīng)：

(16)

其中：

(17)

(18)

3.2.3 探索性空間數(shù)據(jù)分析

利用蒙特卡羅方法檢驗地市用水總量驅(qū)動效應(yīng)的空間分布狀況[27]，主要是運用公式(19)來進行考察：

(19)

3.3 數(shù)據(jù)來源

本文選取河南省18個城市2000～2018年的數(shù)據(jù)，所涉及主要數(shù)據(jù)為產(chǎn)值指標和三次產(chǎn)業(yè)用水量指標。其中，產(chǎn)值指標：為了消除價格因素影響，河南省18個城市三次產(chǎn)業(yè)增加值均按照2000年不變價格進行調(diào)整，調(diào)整后的三次產(chǎn)業(yè)增加值加總便是河南省地區(qū)生產(chǎn)總值。產(chǎn)值數(shù)據(jù)主要來源于《河南省統(tǒng)計年鑒》，用水量數(shù)據(jù)主要來源于《河南省水資源公報》。

4 結(jié)果與分析

4.1 時間差異分解分析

從圖1可以看出，河南省用水總量在2000～2018年間呈波動上升趨勢，共增加了29.76億m3，年均增長率達0.79%，由于河南省積極貫徹落實2011年《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》中首次提出的最嚴格水資源管理制度。用水強度從2001年后呈現(xiàn)持續(xù)遞減趨勢，年均下降9.14%，與全國平均用水強度一致，可能由于河南省水資源供給量較少以及《中華人民共和國水法》的頒布掀起節(jié)水型社會建設(shè)熱潮所致，在2003年出現(xiàn)較大幅度的下降。因水資源總量貧乏且利用效率較低，對于區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展存在巨大挑戰(zhàn)，因此對河南省用水總量和用水強度的驅(qū)動因素及空間相關(guān)性，對“雙控行動”的貫徹實施具有重要意義。

圖1 2000～2018年河南省水資源消耗變化趨勢(數(shù)據(jù)來源于河南省水資源公報)

4.1.1 河南省用水總量時間差異分解分析

4.1.1.1 分階段用水總量時間變化驅(qū)動效應(yīng)

本文將研究時間結(jié)合經(jīng)濟社會發(fā)展的五年規(guī)劃，劃分為2000～2005年(十五)、2006～2010年(十一五)、2011～2015年(十二五)、2016～2018年(十三五)，綜合考察這4個時間段內(nèi)效應(yīng)驅(qū)動水資源消耗演繹的時間分布特征及其動態(tài)演變規(guī)律(圖2)。

由圖2可知，研究時期內(nèi)用水量總效應(yīng)分別增加了6.49億m3、23.74億m3、-12.57億m3、-15.48億m3?！笆濉庇盟偭靠傂?yīng)呈下降趨勢，與《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》和《最嚴格水資源管理制度》的貫徹實施密切相關(guān)。經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)促進用水總量累計增加了398.32億m3，屬于增量效應(yīng)；技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)抑制用水總量增加了-254.75億m3和-113.8億m3，屬于減量效應(yīng)。分階段效應(yīng)值：①經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)是導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)用水量上升的首要因素，效應(yīng)均值81.94億m3，水作為重要的經(jīng)濟戰(zhàn)略資源，在經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展過程中占有重要地位。由于2011～2018年經(jīng)濟增長速度放緩，導(dǎo)致經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)小于之前兩個階段。②技術(shù)進步效應(yīng)對用水量的變化起到顯著的減量效應(yīng)，效應(yīng)均值為-52.77億m3。研究期內(nèi)河南省用水強度下降趨勢明顯，水資源利用效率提高，說明技術(shù)進步取得長足的發(fā)展和進步。③產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對用水總量的變化起到負向驅(qū)動的作用，貢獻遠小于技術(shù)進步效應(yīng)，效應(yīng)平均值為-23.01億m3。綜合以上，技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的累計值對水資源消耗的抑制作用小于經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)對水資源消耗的促進作用，這與經(jīng)濟的快速增長密切相關(guān)。發(fā)展作為第一生產(chǎn)力一直是我國可持續(xù)發(fā)展的第一訴求，因此用水總量控制應(yīng)圍繞提高用水效率、優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的策略予以實施而不應(yīng)該以減緩經(jīng)濟增長為代價。

圖2 2000～2018年河南省分階段用水總量驅(qū)動因素分解結(jié)果

4.1.1.2 驅(qū)動效應(yīng)在三次產(chǎn)業(yè)內(nèi)部差異

由上可知，控制用水量上升應(yīng)圍繞用水效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)展開，因此分析三次產(chǎn)業(yè)內(nèi)部差異更有利于控制策略的制定。由圖3可知，①技術(shù)進步效應(yīng)：各時間段三次產(chǎn)業(yè)用水效率普遍提高，有力促進了用水總量下降。“十五”“十二五”和“十三五”，第一產(chǎn)業(yè)用水效率提高對用水總量下降的貢獻最大，“十一五”第二產(chǎn)業(yè)貢獻最大。②產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)：對第一產(chǎn)業(yè)的政策是降低其比重，但此政策不適用二、三產(chǎn)業(yè)，因此，僅分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)在第一產(chǎn)業(yè)內(nèi)部差異。從下圖可知，研究期內(nèi)第一產(chǎn)業(yè)貢獻值始終為負，從“十二五”開始，貢獻值開始下降，表明該產(chǎn)業(yè)抑制用水量上升但抑制作用逐漸減弱。

圖3 2000～2018年河南省分階段用水總量驅(qū)動因素的產(chǎn)業(yè)差異

4.1.2 河南省用水強度時間差異分解分析

從表1中可以看出，2000～2018年河南省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“二三一”，第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重一直大于第一和第三產(chǎn)業(yè)且處于上升趨勢；第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重處于平穩(wěn)上升趨勢；第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重卻呈現(xiàn)逐步下滑的趨勢。三次產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)與當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和文明程度有著密切聯(lián)系。如果用水結(jié)構(gòu)以第一產(chǎn)業(yè)為主，則代表該地區(qū)的技術(shù)水平相對落后；如果用水結(jié)構(gòu)以第二產(chǎn)業(yè)為主，則代表該地區(qū)工業(yè)化水平相對較高；如果用水結(jié)構(gòu)以第三產(chǎn)業(yè)為主，則代表該地區(qū)文明程度相對較高[28]。河南省第一產(chǎn)業(yè)用水比重從66%下降至52%，第二產(chǎn)業(yè)用水比重從20%上升至21%，第三產(chǎn)業(yè)用水比重從14%上升至27%；用水強度從2000年的0.15 m3/元下降至0.05 m3/元，用水效率從2000年的24.66元/m3上升至134.84元/m3，表明河南省在經(jīng)濟高速發(fā)展的同時也注重用水效率的提升。雖然用水效率整體處于上升趨勢，但是三次產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的用水效率則存在較大差距，第二產(chǎn)業(yè)用水效率最高，其次是第三產(chǎn)業(yè)，而第一產(chǎn)業(yè)的用水效率最低。

表1 2000～2018年河南省三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu) %

從表2可知，用水強度整體呈現(xiàn)從快速到緩慢的下降趨勢，分別下降了177.19 m3/萬元、87.41 m3/萬元、40.47 m3/萬元、9.2 m3/萬元，表明河南省用水強度下降的空間逐漸縮小。技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)是促進用水強度上升的主次因素且絕對值都呈遞減趨勢，說明兩者對用水效率提高的貢獻逐漸增強。①技術(shù)進步效應(yīng)：三次產(chǎn)業(yè)用水強度普遍提高但貢獻值卻在逐漸減弱。“十三五”第三產(chǎn)業(yè)用水強度為正，這表明僅僅依靠技術(shù)進步的提升來抑制用水強度的下降是遠遠不夠的。②產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)：研究期內(nèi)第一產(chǎn)業(yè)貢獻值始終為負且貢獻力度逐漸減弱，表明僅僅依靠降低第一產(chǎn)業(yè)比重來抑制用水強度下降不是長久之計。

表2 2000～2018年河南省三次產(chǎn)業(yè)用水強度(m3/萬元)

4.2 空間差異分解分析

圖4可看出用水總量最大的南陽市達到23.71億m3，用水總量最小的濟源市2.31億m3，用水總量的標準差為5.61億m3。用水強度最大的濮陽297.38 m3/萬元、最小的鄭州市89.81 m3/萬元，用水強度的標準差為71.71 m3/萬元。由此可見，河南省用水總量和用水強度存在比較顯著的空間區(qū)域分異。

圖4 2000～2018年河南省各地級市用水總量、用水強度的平均值

4.2.1 分驅(qū)動效應(yīng)用水總量的探索性空間數(shù)據(jù)分析

(1)全局自相關(guān)。由表3可以看出，通過Z統(tǒng)計量檢驗發(fā)現(xiàn)，河南省地市技術(shù)進步效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的Moran’s I 指數(shù)均為正值且滿足5%顯著性水平檢驗，且全局Moran’s I值遠離期望值E(I)(-0.0588)，表明地市分驅(qū)動效應(yīng)具有顯著的空間聚集特征，其中技術(shù)進步效應(yīng)全局Moran’s I值總體呈現(xiàn)出增加-減小-增加-減小的“M”型波動趨勢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)全局Moran’s I值總體呈現(xiàn)增加-減小的倒“U”型波動趨勢，而經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)P值不顯著，全局Moran’s I值呈負相關(guān)[27]。

表3 河南省地市用水總量空間自相關(guān)Moran’s I指數(shù)

技術(shù)進步效應(yīng)全局Moran’s I值由0.476降低至0.07，空間相關(guān)性由聚集向擴散變化?！笆濉保諱oran’s I值呈現(xiàn)增長趨勢，表現(xiàn)出明顯的空間聚集狀態(tài)，“十一五”莫蘭指數(shù)的下降表明了空間上由集聚轉(zhuǎn)向分散，全局相關(guān)性特征顯著性減弱；“十二五”全局Moran’s I值呈現(xiàn)反彈上升趨勢，這表明全局相關(guān)性特征顯著性再一次加強；“十三五”全局Moran’s I值降低至最低值0.07，表明技術(shù)進步效應(yīng)全局相關(guān)性減弱，空間擴散特征更加顯著。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)全局Moran’s I值由0.324增長至0.356，空間相關(guān)性聚集性加強。“十五”、“十一五”莫蘭指數(shù)值增長至最大值0.418，這表明全局相關(guān)性特征顯著性異常強大，空間呈超強聚集狀態(tài)；2010～2018年，全局Moran’s I值由0.418降低至0.356，這表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)空間聚集現(xiàn)象有所減弱。

(2)局部自相關(guān)。全局空間Moran’s I指數(shù)值是對分驅(qū)動效應(yīng)全局相關(guān)性進行判別，局部空間性研究方法可以對局部特征進行可視化研究。運用ArcGIS軟件繪制空間格局演化圖，按照上文中定義驅(qū)動效應(yīng)正負值對用水量的貢獻，將河南省地市劃分為四類：抑制區(qū)、次抑制區(qū)、次促進區(qū)、促進區(qū)，通過對比分驅(qū)動效應(yīng)抑制區(qū)、次抑制區(qū)、次促進區(qū)、促進區(qū)，來分析地市局部空間演化特征，由于驅(qū)動效應(yīng)的空間數(shù)據(jù)都是相對濟源市計算得出，濟源市的數(shù)據(jù)均為零，所以分析時不包含濟源市。因篇幅有限，僅展示2000年、2010年和2018年。

技術(shù)進步效應(yīng)：2000年的抑制區(qū)分布在周口和駐馬店；次抑制區(qū)分布在商丘、鄭州、洛陽、三門峽、許昌、漯河、平頂山和南陽；次促進區(qū)分布在開封和信陽；促進區(qū)分布在濮陽、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)和焦作。2010年的抑制區(qū)分布在駐馬店和商丘；次抑制區(qū)分布在三門峽、鄭州、許昌、漯河、平頂山、南陽、信陽、周口、安陽和鶴壁；次促進區(qū)分布在洛陽、新鄉(xiāng)和開封；促進區(qū)分布在濮陽和焦作。2018年的抑制區(qū)分布在駐馬店、商丘和南陽、鄭州和許昌；次抑制區(qū)分布在三門峽、洛陽、漯河、周口和鶴壁；次促進區(qū)分布在平頂山、安陽和信陽；促進區(qū)分布在濮陽、新鄉(xiāng)、焦作和開封。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)：2000年的抑制區(qū)分布在鄭州和洛陽；次促進區(qū)分布在濮陽、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、開封、周口、許昌、漯河、駐馬店、平頂山、南陽和三門峽；促進區(qū)分布在商丘和信陽。2010年的抑制區(qū)分布在鄭州；次抑制區(qū)分布在洛陽；次促進區(qū)分布在濮陽、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、許昌、漯河、平頂山和三門峽；促進區(qū)分布在開封、商丘、周口、駐馬店、信陽和南陽。2018年的次促進區(qū)分布在濮陽、安陽、鶴壁、焦作、鄭州、許昌、漯河、平頂山、洛陽和三門峽；促進區(qū)分布在新鄉(xiāng)、開封、商丘、周口、駐馬店、信陽、南陽。

由上述可知，2000年和2010年，技術(shù)進步效應(yīng)抑制區(qū)集中在周口、駐馬店和商丘，2018年形成了“川”字型分布，由東向西主要包括：商丘、鄭州、許昌、駐馬店和南陽市，說明技術(shù)進步的提升對用水量的下降起到明顯的抑制作用更有利于縮小空間差異。促進區(qū)集中在，以濮陽、焦作和新鄉(xiāng)為中心的東北部城市。隨著時間的變化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)抑制區(qū)域逐漸減少，而促進區(qū)域逐漸擴大，說明隨著新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城市人口的增加推動了水資源消耗的上升，不利于空間差異的減小。

4.2.2 分驅(qū)動效應(yīng)用水強度的探索性空間數(shù)據(jù)分析

4.2.2.1 全局自相關(guān)

根據(jù)全局莫蘭指數(shù)值來分析用水強度分驅(qū)動效應(yīng)的全局空間相關(guān)性，結(jié)果如表2所示。研究期內(nèi)用水強度驅(qū)動效應(yīng)的全局Moran’s I值均大于0且通過了1%顯著性水平檢驗，且全局Moran’s I值遠離期望值E(I)(-0.0588)，表明驅(qū)動效應(yīng)全局相關(guān)性特征顯著性較強。

技術(shù)進步效應(yīng)在研究期內(nèi)全局莫蘭值在0.288～0.137范圍內(nèi)變動，呈現(xiàn)出增長—減小—增長—減小的“M”型波動趨勢?！笆濉比諱oran’s I值呈現(xiàn)增長趨勢，呈現(xiàn)出顯著的空間集聚狀態(tài)；“十一五”莫蘭指數(shù)的下降表明了空間上由集聚轉(zhuǎn)向分散，全局相關(guān)性特征顯著性減弱；“十二五”全局Moran’s I值呈現(xiàn)反彈上升趨勢，這表明全局相關(guān)性特征顯著性再一次加強；2015～2018年全局Moran’s I值再次下降至最低點0.137，表明技術(shù)進步效應(yīng)全局相關(guān)性減弱，空間擴散特征更加顯著。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)在研究期內(nèi)全局莫蘭指數(shù)值在0.382～0.4范圍內(nèi)波動增長，呈現(xiàn)出增長—減小的波動“倒U”趨勢。“十五”全局Moran’s I值由0.382波動增長至2005年的最大值0.437，這表明全局相關(guān)性特征顯著性異常強大，空間呈超強聚集狀態(tài)；“十一五”、“十二五”、“十三五”莫蘭指數(shù)值由0.437降低至最低點0.4，表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)空間集聚現(xiàn)象逐漸減弱至最弱。

4.2.2.2 局部自相關(guān)。

同用水量局部相關(guān)分析一樣，結(jié)果如圖6所示。

圖6 2000年、2010年和2018年用水強度驅(qū)動效應(yīng)聚集圖

技術(shù)進步效應(yīng)：2000年的抑制區(qū)集中在鄭州、許昌、漯河、商丘、周口、駐馬店、平頂山、南陽和三門峽；次抑制區(qū)在洛陽；次促進區(qū)集中在信陽和開封；促進區(qū)集中在濮陽、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)和焦作。2010年的抑制區(qū)集中在商丘、許昌、漯河、駐馬店和三門峽(南陽、周口、鶴壁)；次抑制區(qū)集中在鄭州、信陽、平頂山、洛陽和安陽；次促進區(qū)是開封；促進區(qū)集中在濮陽、新鄉(xiāng)和焦作。2018年的抑制區(qū)是駐馬店、三門峽、南陽、漯河、許昌、鄭州和商丘；次抑制區(qū)集中在鶴壁、周口和洛陽；次促進區(qū)集中在安陽和新鄉(xiāng)、平頂山、信陽；促進區(qū)集中在濮陽、焦作和開封。

由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)不存在抑制作用，僅劃分次促進區(qū)和促進區(qū)。2000年除鄭州是次促進區(qū)域外其他均為促進區(qū)。2010年的次促進區(qū)集中在安陽、焦作、鄭州、許昌、漯河、平頂山、洛陽和三門峽；促進區(qū)集中在濮陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、開封、商丘、周口、駐馬店、信陽和南陽。2018年除信陽是促進區(qū)外其他均為次促進區(qū)。

由上述可知，技術(shù)進步效應(yīng)抑制區(qū)域集中在中部城市，2018年形成了“川”字形分布態(tài)勢，說明技術(shù)進步的提升對用水效率下降起到明顯的抑制作用且有利于空間差異縮?。欢a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的促進區(qū)占據(jù)除鄭州市之外的所有城市，說明除鄭州市外河南省其余地市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍穩(wěn)定的以第一產(chǎn)業(yè)為主，用水效率低下不利于空間差異的縮小。

5 討論

由于水資源利用方式、不同行業(yè)生產(chǎn)方式和用水強度、社會經(jīng)濟條件及自然條件的顯著性差異，引起的水資源開發(fā)利用存在明顯的區(qū)域性特征。目前水資源研究聚焦于開發(fā)利用[29]、水安全[30]、水資源可持續(xù)發(fā)展[31]等方面，河南省水資源消耗主要是對單一產(chǎn)業(yè)用水量進行指數(shù)分解或者側(cè)重于時間維度，缺乏空間格局演化分析。河南省作為黃河流域重要節(jié)點城市、中原城市群中心城市，搶抓黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略。習(xí)近平總書記強調(diào)：著力加強生態(tài)保護治理、保障黃河長治久安、促進全流域高質(zhì)量發(fā)展、改善人民群眾生活。LMDI分解模型從技術(shù)進步、經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三個方面定量分析用水總量和用水強度，并首次結(jié)合探索性空間數(shù)據(jù)分析，探討水資源消耗的時空差異規(guī)律和主要影響因素。研究成果對調(diào)整及制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和水資源利用政策具有一定的參考價值。因此，以河南省為例采用LMDI模型開展水資源消耗研究，選擇區(qū)域比較典型，研究方法具有科學(xué)性。

6 結(jié)論

本文采用LMDI方法，按用水產(chǎn)業(yè)分析了水資源消費的三個驅(qū)動因素，包括技術(shù)進步效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)，并從空間角度結(jié)合探索性數(shù)據(jù)分析，研究了驅(qū)動因素的空間相關(guān)性。結(jié)論如下。

(1)從總用水量來看，由于經(jīng)濟的快速增長，經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)是導(dǎo)致總用水量增加的主要因素。技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)調(diào)整并不能促進總用水量的下降。但是，作為第一生產(chǎn)力的發(fā)展一直是中國可持續(xù)發(fā)展的第一要求，限制經(jīng)濟發(fā)展來促進用水量下降是不可取的。

(2)從用水強度來看，技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對用水強度的貢獻呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢。結(jié)果表明，技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對提高用水強度的貢獻逐漸減弱。

(3)從全球自相關(guān)來看，技術(shù)進步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)均存在顯著的全局正相關(guān)關(guān)系。技術(shù)進步效應(yīng)呈現(xiàn)出增-縮-增-縮“M”的趨勢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)呈現(xiàn)出增-縮“倒U”的趨勢。

(4)從局部空間相關(guān)性來看，技術(shù)進步效應(yīng)形成了以“川”字形分布的抑制區(qū)域，這表明隨著技術(shù)進步的不斷提升，抑制用水量的上升發(fā)揮了顯著作用，更有利于縮小空間差異；從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)看，城市人口的增加推動了居住部門水資源消耗的上升但第一產(chǎn)業(yè)用水量仍占據(jù)主要地位，不利于空間差異的縮小，需要提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)用水效率優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。