付玉娟,金 泉,張志斌,張旭東,*,白偉樺

1 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院,沈陽(yáng) 110866 2 遼寧省本溪市水文局,本溪 117000 3 遼寧省河庫(kù)管理服務(wù)中心(遼寧省水文局),沈陽(yáng) 110003

隨著氣候的不斷變化,水資源時(shí)空分布不均加劇,水資源短缺問(wèn)題不斷惡化,而適應(yīng)性管理是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵[1- 2]。面對(duì)日益嚴(yán)峻的水資源問(wèn)題,需要以水定產(chǎn)、以水定城,推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)減少水資源消耗[3]。作為新中國(guó)工業(yè)的搖籃,東北老工業(yè)基地?fù)碛幸慌鸀橹袊?guó)工業(yè)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)的國(guó)有企業(yè)。但近年來(lái),國(guó)有企業(yè)由于活力不足、市場(chǎng)化程度不高、過(guò)度依賴資源密集型產(chǎn)業(yè)等問(wèn)題,導(dǎo)致東北經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直處于全國(guó)劣勢(shì)地位[4]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心變量,也是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的本質(zhì)要求[5-6]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的有效調(diào)整能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長(zhǎng)、優(yōu)化社會(huì)整體結(jié)構(gòu)、提高創(chuàng)新效率和科技水平[7- 8],因此產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型是促進(jìn)東北老工業(yè)基地振興的核心動(dòng)力。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及各行業(yè)的用水水平?jīng)Q定了用水結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及數(shù)量[9],所以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變勢(shì)必會(huì)對(duì)用水結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[10],而用水結(jié)構(gòu)以及水資源的供需情況也會(huì)制約產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間存在相互影響關(guān)系。2011年,劉曉霞等[11]在對(duì)山西省進(jìn)行用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)關(guān)系研究中,利用格蘭杰因果檢驗(yàn)法證實(shí)第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用水量的變化是引起其產(chǎn)值變化原因,但是第二產(chǎn)業(yè)的用水量與產(chǎn)值之間的均衡性卻不夠穩(wěn)定。對(duì)于各產(chǎn)業(yè)內(nèi)部用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)關(guān)系,許鳳冉[12]、王卉彤[13]等分別利用灰色關(guān)聯(lián)度對(duì)北京市和北京市海淀區(qū)各產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的用水量和產(chǎn)值進(jìn)行分析,證實(shí)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間是存在一定的響應(yīng)關(guān)系。劉洋[14]等通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏水度和用水結(jié)構(gòu)粗放度兩個(gè)指標(biāo)證實(shí)京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)有一定差異。2014年劉軼芳[15]等構(gòu)建了結(jié)構(gòu)偏差系數(shù),從水資源消耗角度對(duì)北京市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)行了評(píng)估。該方法能夠更好地分析在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中的不均衡程度,為地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供依據(jù)。本文以遼寧省本溪市為研究對(duì)象,對(duì)該市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展轉(zhuǎn)型狀況進(jìn)行評(píng)估,在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整變遷背景下,明晰本溪市近年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源消耗變化過(guò)程,分析三大產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)層次的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)的相互影響及響應(yīng)關(guān)系,為優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),合理配置資源,實(shí)現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高效發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

本溪地處遼東半島腹地,全境總面積8411.3 km2,屬于長(zhǎng)白山余脈,地形呈“啞鈴”形,境內(nèi)山巒起伏,森林繁茂,有遼寧中部平原天然屏障之稱。受地形影響,本溪市降水量比較充沛,年平均降水量為800—1000 mm,其中一半降水量集中在夏季的7、8月份。淺層地下水埋深一般為0.6—7.5 m,主要為第四系孔隙潛水和淺層承壓水。境內(nèi)有中小河流200余條,分屬遼河流域的太子河水系和鴨綠江流域的渾江、叆河水系。太子河作為本溪市的主要河流,是本溪市生活用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水的主要來(lái)源,但同時(shí)也是污水、廢水的最終排放處。太子河流域的平均年徑流深度為288.1 mm,多年平均水資源量為14.5×108m3,開(kāi)發(fā)利用率為22.8%。

受到地形限制,本溪市農(nóng)業(yè)種植面積僅占總面積的10%左右,但水、土地和林業(yè)資源及煤炭、鐵礦、石灰石等礦產(chǎn)資源豐富。本溪的工業(yè)總產(chǎn)值占總GDP的60%左右,二產(chǎn)占比最高達(dá)80%,且以鋼鐵和化學(xué)工業(yè)發(fā)展為主。作為典型的東北老工業(yè)基地,本溪市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以重、化工產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo),以服務(wù)業(yè)發(fā)展為輔[16]；重工業(yè)中原材料工業(yè)、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展處在主導(dǎo)地位。近年來(lái),本溪逐步建立了本溪鋼鐵深加工、南芬鑄件、本溪生物醫(yī)藥和桓仁葡萄酒等4個(gè)產(chǎn)業(yè)集群,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的調(diào)整。

本文根據(jù)本溪市2008—2017年《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《本溪市統(tǒng)計(jì)年鑒》中的經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)和《本溪統(tǒng)市水資源公報(bào)》中的行業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù),分別對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)的變化情況進(jìn)行分析,利用區(qū)位熵對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行測(cè)定；利用灰色關(guān)聯(lián)度分析各行業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)的產(chǎn)值和用水量的關(guān)聯(lián)程度,確定兩者之間的相關(guān)程度；在此基礎(chǔ)上利用協(xié)調(diào)度和結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)分析兩者之間的影響和響應(yīng)關(guān)系。

1.2 研究方法

1.2.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)區(qū)位熵

在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)研究中,區(qū)位熵用來(lái)分析區(qū)域內(nèi)要素的分布情況,也可反映某一產(chǎn)業(yè)部門(mén)的專業(yè)化程度以及它在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)中的地位和作用[17],計(jì)算方法如下：

(1)

式中,LQij是指j地區(qū)的i產(chǎn)業(yè)在全國(guó)的區(qū)位熵；qij為j地區(qū)的第i產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值；qj為j地區(qū)的地區(qū)生產(chǎn)總值；qi指在全國(guó)范圍內(nèi)第i產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值；q為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。區(qū)位熵值越大,說(shuō)明在此區(qū)域內(nèi)該產(chǎn)業(yè)擁有較高的聚集水平；若區(qū)位熵大于1,表明該產(chǎn)業(yè)在區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有很大優(yōu)勢(shì),且屬于主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)；若小于1,則處于劣勢(shì)。

1.2.2灰色關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度分析是對(duì)兩個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行量化比較,反映相對(duì)于始點(diǎn)變化速率的關(guān)聯(lián)程度,用來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相似程度[18-20]。為了分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間存在相互聯(lián)系的程度,本文利用灰色關(guān)聯(lián)度的方法對(duì)二者間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析,計(jì)算方法如下：

(2)

式中,x0、xi為兩個(gè)不同的因素序列,μ為分辨系數(shù),取μ=0.5。γ∈(0,1],當(dāng)γ越接近1,則表明兩個(gè)因素的關(guān)聯(lián)程度越高,相關(guān)性也越好。

1.2.3產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)度

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏水度(P)和用水結(jié)構(gòu)粗放度(W)分別用來(lái)對(duì)用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)特征進(jìn)行描述。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏水度能夠描述一個(gè)城市或一個(gè)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏向高耗水產(chǎn)業(yè)的程度[21]；用水結(jié)構(gòu)粗放度是指用水結(jié)構(gòu)偏向用水效率較低產(chǎn)業(yè)的程度[22]；協(xié)調(diào)度則能更精準(zhǔn)的描述產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)間的演變過(guò)程,以及它們之間的均衡性和穩(wěn)定性[23]。計(jì)算方法如下：

(3)

(4)

(5)

式中,i表示的是各部門(mén)產(chǎn)值或用水量按照從大到小排列后對(duì)應(yīng)的次序；Yi表示第i產(chǎn)業(yè)增加值,Y表示區(qū)域地區(qū)生產(chǎn)總值；wi表示第i部門(mén)用水量,w表示區(qū)域用水總量；H為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)度。P、W、H∈(0,1),當(dāng)P接近0時(shí),說(shuō)明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏向耗水量較低的方向越明顯；當(dāng)W接近0時(shí),表明用水結(jié)構(gòu)越偏向用水效率較高的產(chǎn)業(yè)越明顯。當(dāng)H越趨近1,說(shuō)明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)越協(xié)調(diào)。

1.2.4結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)

結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)的概念最先出自何道峰等[24]的《就業(yè)結(jié)構(gòu)變遷與現(xiàn)代化進(jìn)程》研究報(bào)告中,劉軼芳[15]在2014年將此概念運(yùn)用到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水資源消耗結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究中。結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)是利用各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比例與用水比例之間的關(guān)系,分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)的均衡發(fā)展程度。為了分析本溪市各產(chǎn)業(yè)和各行業(yè)用水結(jié)構(gòu)的合理程度,在劉軼芳所建立的結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,確定了本文結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)的計(jì)算方法。該方法不但用來(lái)對(duì)比分析三大產(chǎn)業(yè)間的產(chǎn)業(yè)與用水協(xié)調(diào)程度,同時(shí)首次用來(lái)分析第二產(chǎn)業(yè)中各行業(yè)間的產(chǎn)業(yè)與用水協(xié)調(diào)情況。計(jì)算公式如下：

(6)

式中,εij為結(jié)構(gòu)偏差系數(shù),wi、wj為第i產(chǎn)業(yè)或第j產(chǎn)業(yè)用水量占總用水量的比例,pi、pj為第i產(chǎn)業(yè)或第j產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比例。當(dāng)εij為正,表明用水結(jié)構(gòu)存在較大的調(diào)整空間；當(dāng)εij為負(fù),表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在較大的調(diào)整空間；當(dāng)εij接近0時(shí),表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)處于比較平衡的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

2 結(jié)果分析

2.1 本溪市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及用水結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

2.1.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

根據(jù)本溪市2008—2017年三大產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值和第一、二產(chǎn)業(yè)內(nèi)各行業(yè)的產(chǎn)值及其比例繪制其變化趨勢(shì)圖,見(jiàn)圖1。

圖1 本溪市2008—2017年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化情況Fig.1 Changes of three marine industrial in Benxi City from 2008 to 2017

從圖1可以看出,本溪市在2008—2013年間生產(chǎn)總產(chǎn)值呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì),2013—2015年間停止增長(zhǎng),到2016年出現(xiàn)大幅下跌。第一產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)小幅增加趨勢(shì),但占比相對(duì)較少,在0.05—0.09之間。第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與總產(chǎn)值的變化趨勢(shì)基本一致,呈現(xiàn)先顯著增加后大幅下跌的趨勢(shì),而其比例總體呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì),即第二產(chǎn)業(yè)在本溪市的產(chǎn)業(yè)比例呈逐年下降趨勢(shì)；第二產(chǎn)業(yè)的占比在2012年之前都穩(wěn)定在0.6左右,從2013年開(kāi)始明顯下降,到2018年降到了0.44。第三產(chǎn)業(yè)在2015年之前呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì),在2015—2016年也出現(xiàn)了明顯下跌,但跌幅小于第二產(chǎn)業(yè)；其比例則呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì),且其比例在2015—2016年間超過(guò)了第二產(chǎn)業(yè),成為本溪市三大產(chǎn)業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)。三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由2007年的6.0∶61.9∶32.2調(diào)整為2015年的5.4∶54.8∶39.8,在2018年則達(dá)到6.1∶45.5∶48.5。綜上,本溪市三大產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)有明顯的轉(zhuǎn)換,第二產(chǎn)業(yè)的比例下降明顯,第三產(chǎn)業(yè)增幅較大。

本溪市的第一產(chǎn)業(yè)分為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)及農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)4個(gè)部門(mén),各部門(mén)產(chǎn)值及其所占比例見(jiàn)圖2所示。

圖2 本溪市2008—2017年第一產(chǎn)業(yè)各部門(mén)產(chǎn)值變化情況Fig.2 Output value changes of primary industry departments in Benxi City from 2008 to 2017

本溪市農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)的產(chǎn)值此10年來(lái)比較接近,且在2009—2015年間表現(xiàn)出相似的發(fā)展趨勢(shì),但增速稍有差異,畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)和林業(yè)在該階段的年均增速分別為14.6%、14.8%和16.9%。分析期內(nèi),林業(yè)產(chǎn)值占比增加近了0.13,林木的栽培、種植及其附屬產(chǎn)品的產(chǎn)值逐年增加,呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢(shì),林業(yè)替代農(nóng)業(yè)成為本溪市第一產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。即第一產(chǎn)業(yè)中,畜牧業(yè)和農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)產(chǎn)值的比例比較穩(wěn)定,農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的比例有所下降,僅林業(yè)所占比例呈明顯的增加趨勢(shì)。

第二產(chǎn)業(yè)所屬行業(yè)較多,在此選取產(chǎn)值占第二產(chǎn)業(yè)比例超過(guò)1%的行業(yè)進(jìn)行分析。各行業(yè)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類代碼見(jiàn)表1,各行業(yè)2008—2017年的產(chǎn)值見(jiàn)表2。

表1 國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類代碼

表2中,本溪市第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)的產(chǎn)值在這10年中發(fā)生了劇烈變化,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)隨之改變。作為支柱產(chǎn)業(yè)B31的產(chǎn)值有漲有跌,且變幅較大,在2008—2015年間年均減少速率為11%,在2015年達(dá)到最低,此后兩年雖有大幅增加,依然是本溪市第二產(chǎn)業(yè)的主體,但沒(méi)有達(dá)到降低前的水平。產(chǎn)業(yè)B08和B27在2009—2014年間獲得了迅速的發(fā)展,特別是作為新興行業(yè)和重點(diǎn)扶持行業(yè)的B27產(chǎn)值的年增速達(dá)到了36.9%,這與本溪市政府轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略導(dǎo)向有非常大的關(guān)系。

表2 2008—2017年第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)產(chǎn)值/(108元)

綜上,本溪市第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定,第二產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷過(guò)大幅下跌之后緩慢增長(zhǎng),第三產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅速,且逐步替代第二產(chǎn)業(yè)成為本溪市的支柱產(chǎn)業(yè)；第二產(chǎn)業(yè)內(nèi),本溪市占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)的重工業(yè)及化工業(yè)都呈現(xiàn)下降趨勢(shì),僅B27和B31總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。因此可以認(rèn)定本溪市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定程度的調(diào)整和轉(zhuǎn)型。

2.1.2用水結(jié)構(gòu)

本溪市三大產(chǎn)業(yè)用水量變化情況見(jiàn)圖3所示。

圖3 本溪市2008—2017年各產(chǎn)業(yè)用水情況Fig.3 Water consumption of various industries in Benxi City from 2008 to 2017

由圖3可知,本溪市近十年的用水總量在2008—2012年間呈現(xiàn)波動(dòng)性變化,2012年之后持續(xù)減少。三大產(chǎn)業(yè)中,第一產(chǎn)業(yè)用水量呈穩(wěn)定的減少趨勢(shì),所占比例由2009年的40%降低到2012年的32.7%,后逐漸增加,且在2015年超過(guò)40%,這與總用水量的整體減少趨勢(shì)有一定的關(guān)系。第二產(chǎn)業(yè)用水量所占比例最大,且變化更為劇烈,是導(dǎo)致總用水量變化的主導(dǎo)因素。第三產(chǎn)業(yè)用水量整體平穩(wěn),但由于總用水量減少,其比例有小幅的上升。與此對(duì)應(yīng)的,全國(guó)第一產(chǎn)用水比例近年穩(wěn)定在60%以上,二產(chǎn)用水比例在20%左右。通過(guò)對(duì)比可以看出,本溪市農(nóng)業(yè)用水比例遠(yuǎn)低于全國(guó)整體水平,而第二產(chǎn)業(yè)的用水比例相對(duì)較高,這與本溪市山地多,農(nóng)田面積少,雨量相對(duì)充沛,第二產(chǎn)業(yè)所占比例較高且以重化工業(yè)為主等因素有直接關(guān)系。

第一產(chǎn)業(yè)中,農(nóng)業(yè)年均灌水量為1.38×108m3,灌溉對(duì)象以水田和菜田為主,是第一產(chǎn)業(yè)的主體。本溪市年均降雨量達(dá)到800—1000 mm,基本可以滿足森林和牧草的用水需求,沒(méi)有人工灌溉補(bǔ)水量,因此第一產(chǎn)業(yè)內(nèi)的用水結(jié)構(gòu)不做詳細(xì)分析。

第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)的用水量見(jiàn)表3所示。

表3 2008—2017年第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)用水量/(104 m3)

第二產(chǎn)業(yè)中,各行業(yè)的用水量因產(chǎn)值的劇烈變化也有一定的震蕩,特別是作為第二產(chǎn)業(yè)用水主體的B31的用水量在這10年中變化劇烈,2017年的用水量甚至降低到最大值2010年用水量的1/2以下。B27、B33和B34 這3個(gè)部門(mén)的用水量則存在明顯的增加趨勢(shì),特別是作為本溪市新興產(chǎn)業(yè)的B27的用水量增幅特別明顯。

綜上,本溪市的用水結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為第一產(chǎn)業(yè)較少,二產(chǎn)最多,各產(chǎn)業(yè)用水量均呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)；第二產(chǎn)業(yè)中,B27、B33和B34的用水量存在明顯的增加趨勢(shì)。

2.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)區(qū)位熵

計(jì)算各本溪市2008—2017年的地區(qū)三大產(chǎn)業(yè)的區(qū)位熵,結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 本溪市2008—2017年三大產(chǎn)業(yè)區(qū)位熵 Fig.4 Location entropy of three marine industrial of Benxi City from 2008 to 2017

受地形限制,本溪市耕地面積比例僅占總面積的8.7%,第一產(chǎn)業(yè)區(qū)位熵在2008年僅0.54；此后隨著林業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,區(qū)位熵有一定的增加,但仍明顯低于全國(guó)平均水平。本溪市第二產(chǎn)業(yè)區(qū)位熵始終大于1,擁有較高的聚集水平,即該產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值所占比例高于全國(guó)平均水平,對(duì)本溪市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響較大；但該產(chǎn)業(yè)的區(qū)位熵呈現(xiàn)為先緩慢增加后明顯減少的發(fā)展趨勢(shì),且越來(lái)越接近于1,說(shuō)明第二產(chǎn)業(yè)的規(guī)模處于下降態(tài)勢(shì),逐步接近全國(guó)平均水平,老工業(yè)基地的規(guī)模優(yōu)勢(shì)逐步消失。第三產(chǎn)業(yè)的區(qū)位熵在2008—2013年間都在0.75—0.8左右,從2014年開(kāi)始呈現(xiàn)增加態(tài)勢(shì),且接近1,即接近全國(guó)整體水平。通過(guò)數(shù)據(jù)分析看出,本溪市第三產(chǎn)業(yè)區(qū)位熵的增加與第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的增加有一定的關(guān)系,但也與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值大幅下降有直接關(guān)系。

綜上,本溪市第一、三產(chǎn)業(yè)規(guī)模低于全國(guó)平均水平,但由于林業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的增加,這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)的區(qū)位熵有增加的趨勢(shì),特別是第三產(chǎn)業(yè)逐步逼近全國(guó)平均水平；第二產(chǎn)業(yè)的區(qū)位熵由于傳統(tǒng)工業(yè)的產(chǎn)值下降而呈現(xiàn)不斷減少趨勢(shì),產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)不斷降低。

2.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)度

以2008—2017年本溪市各產(chǎn)業(yè)的用水量為母因素序列,對(duì)應(yīng)各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為子因素序列,利用灰色關(guān)聯(lián)度分析兩者間的關(guān)聯(lián)程度。結(jié)果顯示,一、三產(chǎn)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度為0.689,第二產(chǎn)業(yè)為0.645。三大產(chǎn)業(yè)的用水量和產(chǎn)值有一定的關(guān)聯(lián),但關(guān)聯(lián)度不高,這說(shuō)明該階段用水量并沒(méi)有隨著產(chǎn)值的增加而增加,這與各產(chǎn)業(yè)的用水水平和用水效率不斷提高有很大關(guān)系。

第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 本溪市2008—2017年規(guī)模以上產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與用水量關(guān)聯(lián)度

由表4中,本溪市第二產(chǎn)業(yè)各行業(yè)產(chǎn)值和用水量之間的關(guān)聯(lián)性整體較高,不同行業(yè)間差異也比較明顯。12個(gè)行業(yè)中,B10、B15、B26、B30、B33、B34、B35和B36等8個(gè)行業(yè)的關(guān)聯(lián)度在0.9以上,說(shuō)明這些行業(yè)的產(chǎn)值和用水量呈一致的變化趨勢(shì),需要通過(guò)提高生產(chǎn)工藝或引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)手段,提高用水效率和用水水平,從而達(dá)到降低兩者之間關(guān)聯(lián)程度的目的。關(guān)聯(lián)程度較弱的行業(yè),如產(chǎn)值最高的B31的用水量和產(chǎn)值的灰色關(guān)聯(lián)度為0.509,表明這些行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中用水量沒(méi)有隨著行業(yè)規(guī)模的增加而增加,而是用水效率和用水水平不斷提高。從水資源開(kāi)發(fā)利用角度來(lái)看,這些產(chǎn)業(yè)可作為大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

綜上,三大產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)與用水量發(fā)展的關(guān)聯(lián)度較低,這與各產(chǎn)業(yè)用水效率和用水水平不斷提高有關(guān)；規(guī)模以上行業(yè)中,大部分行業(yè)的關(guān)聯(lián)度較高,用水量隨著產(chǎn)值的增加而增加,需要進(jìn)一步提高用水水平,但產(chǎn)值最高的B31的關(guān)聯(lián)度較低,從水資源開(kāi)發(fā)利用角度可作為大力扶持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

2.4 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性

對(duì)本溪市2008—2017年間三大產(chǎn)業(yè)和規(guī)模以上行業(yè)間的用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果如圖5所示。

圖5 本溪市2008—2017年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)度變化Fig.5 Change of coordination degree between industrial structure and water use structure in Benxi City from 2008 to 2017W: 用水結(jié)構(gòu)粗放度; P: 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏水度; H: 產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)性

圖5中,三大產(chǎn)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)粗放度W分布在0.35左右,與北京(0.4)、天津(0.7)和河北(0.9)三地相比[11],本溪的用水結(jié)構(gòu)向用水效率較高的產(chǎn)業(yè)偏向程度較高,這主要與本溪市耕地面積小,農(nóng)業(yè)灌溉用水量較小,而二、三產(chǎn)業(yè)用水比例相對(duì)較高有關(guān)。本溪市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏水度P主要分布在0.25左右,與北京(0.1)、天津(0.2)和河北(0.4)三地相比[11],本溪市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏向耗水量較低的方向優(yōu)于河北、低于北京,與天津最為接近,說(shuō)明其產(chǎn)業(yè)用水效率處于較高的水平。本溪市三大產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)性H分布在0.7左右,高于河北(0.4)和天津(0.5),與北京基本持平[11]。即該市的用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性保持穩(wěn)定,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性處在良好程度。

本溪市第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)的用水結(jié)構(gòu)粗放度W和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏水度P都分布在0.1以內(nèi),遠(yuǎn)低于三大產(chǎn)業(yè)粗放度和偏水度,表明本溪市第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)的用水集中在耗水低和用水效率較高的方向,且處在較高的水平。第二產(chǎn)業(yè)大部分年份協(xié)調(diào)性數(shù)值都在0.95以上,說(shuō)明兩個(gè)系統(tǒng)之間已經(jīng)達(dá)到了非常高的協(xié)調(diào)程度。從變化趨勢(shì)上來(lái)看,本溪市第二產(chǎn)業(yè)P,W,H的變化不穩(wěn)定,但從2016年之后,趨向耗水低、用水效率高且協(xié)調(diào)性更高的方向發(fā)展。

綜上,本溪市三大產(chǎn)業(yè)間粗放度、偏水度和協(xié)調(diào)度都處在較高水平；第二產(chǎn)業(yè)的規(guī)模以上行業(yè)的粗放度和偏水度都分布在0.1以內(nèi),協(xié)調(diào)度在0.95以上,都處于更高的水平,且趨向耗水低、用水效率高且協(xié)調(diào)性更高的方向發(fā)展。

2.5 結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)

進(jìn)一步分析本溪市各產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)間產(chǎn)值占比與用水量占比之間的關(guān)系,三大產(chǎn)業(yè)間的結(jié)構(gòu)偏差分析結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 本溪市2008—2017年三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏差系數(shù) Fig.6 Deviation coefficient of three industrial structures in Benxi City from 2008 to 2017

圖6中,一、三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)均大于1,說(shuō)明這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值對(duì)偏差系數(shù)的貢獻(xiàn)度大于用水的貢獻(xiàn)度,用水效率較低,用水結(jié)構(gòu)存在較大的調(diào)整空間,這與第一產(chǎn)業(yè)用水量大但產(chǎn)值小相關(guān)。一、二產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)在0.2—0.4之間,明顯低于一、三產(chǎn)業(yè)的偏差系數(shù),說(shuō)明第一、二產(chǎn)業(yè)間用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展比較協(xié)調(diào),用水結(jié)構(gòu)仍有一定的調(diào)整空間。而二、三產(chǎn)業(yè)的偏差系數(shù)逐漸接近0,說(shuō)明二、三產(chǎn)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)不斷調(diào)整,逐漸趨于協(xié)調(diào)狀態(tài)。發(fā)展趨勢(shì)上,三條線趨勢(shì)線都不同程度的向0逼近,說(shuō)明均向協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。

選取分析期內(nèi)各行業(yè)產(chǎn)值變化比較大具有一定代表性的3個(gè)典型年,分別為2008、2014和2017年,借此說(shuō)明對(duì)第二產(chǎn)業(yè)中規(guī)模以上行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)。各典型年規(guī)模以上行業(yè)結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)的矩陣熱圖見(jiàn)圖7。

圖7 本溪市典型年規(guī)模以上行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)Fig.7 Deviation coefficient of industrial structure above scale in typical years of Benxi City

圖7中,B08、B10和B34 這3個(gè)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過(guò)調(diào)整后用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)偏差由不均衡狀態(tài)變到均衡狀態(tài)的變化比較明顯。B10產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)變化最明顯,結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)在2014年處在非常不均衡狀態(tài),經(jīng)過(guò)調(diào)整之后,到2017已接近均衡狀態(tài)。而B(niǎo)33、B36和D44產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)偏差變化幅度較小,且D44產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值與用水量仍然存在較高的不均衡性。B35的變化與其它產(chǎn)業(yè)相差較大,從2008年的接近均衡發(fā)展演變?yōu)椴痪鉅顟B(tài),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)較大偏差。生產(chǎn)規(guī)模比較大的B31、B08、B27、B30的結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)都有減少趨勢(shì),其用水結(jié)構(gòu)有較大的調(diào)整空間,且趨于協(xié)調(diào)。

3 結(jié)論

(1)本溪市第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定,第二產(chǎn)業(yè)大幅下跌之后緩慢增長(zhǎng),第三產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅速,且逐步替代第二產(chǎn)業(yè)成為本溪市的支柱產(chǎn)業(yè)；第二產(chǎn)業(yè)中,僅B27和B31總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),以往占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)的重工業(yè)及化工業(yè)都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比例由2008年的0.06∶0.60∶0.34調(diào)整為2017年的0.6∶0.44∶0.50,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定程度轉(zhuǎn)型；三大產(chǎn)業(yè)用水量比例由2008年的0.39∶0.59∶0.02 調(diào)整為2017年的0.41∶0.51∶0.07,總用水量減少了1/4以上。

(2)2008—2017年間,本溪市林業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值不斷增加,一、三產(chǎn)業(yè)的區(qū)位熵有增加趨勢(shì),特別是第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步接近全國(guó)平均水平,但一、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比仍低于全國(guó)平均水平。三大產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與用水量發(fā)展的關(guān)聯(lián)度較低；規(guī)模以上行業(yè)中,區(qū)位熵大于0.95的行業(yè)用水量隨著產(chǎn)值的增加而增加,需要轉(zhuǎn)換生產(chǎn)工藝,提高用水水平；產(chǎn)值最高的B31從水資源開(kāi)發(fā)利用角度可作為大力扶持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

(3)本溪市三大產(chǎn)業(yè)間粗放度、偏水度和協(xié)調(diào)度都處在較高水平；一、三產(chǎn)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)存在非常大的調(diào)整空間,第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)不斷調(diào)整后,逐漸趨于協(xié)調(diào)狀態(tài)。第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上行業(yè)的粗放度和偏水度處于更高的水平,且趨向耗水低、用水效率高且協(xié)調(diào)性更高的方向發(fā)展。行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模比較大的B31、B08、B27、B30的行業(yè)的結(jié)構(gòu)偏差系數(shù)都有減少趨勢(shì),其用水結(jié)構(gòu)存在較大的調(diào)整空間,且趨于協(xié)調(diào)。