王克龍

(遼寧省河庫管理服務(wù)中心,沈陽 110003)

大凌河流域是我國重要的重工業(yè)基地和農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)基地之一,該流域人口密度大,城鎮(zhèn)化率高,也是東北地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域[1]。然而,在多種影響因素的綜合作用下該流域逐漸表現(xiàn)出水生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化、水土流失嚴(yán)重、水資源供給短缺、水資源空間分布不均勻以及洪水災(zāi)害頻繁等特性,對(duì)大凌河流域高質(zhì)量發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重制約[2-5]。文章以大凌河流域5個(gè)地區(qū)為例,從資源、環(huán)境、能力、設(shè)施和利用5個(gè)維度構(gòu)建水貧困評(píng)價(jià)體系,采用WPI模型測(cè)算分析2014—2020年流域水貧困影響因素及其時(shí)空分異特征,為加快轉(zhuǎn)變大凌河流域水貧困現(xiàn)狀以及構(gòu)建適應(yīng)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展要求的水資源環(huán)境提供參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以朝陽市、北票市、義縣、凌海市和葫蘆島市等大凌河流域主要流經(jīng)的5個(gè)地區(qū)為例,數(shù)據(jù)來源于2015—2021年各地統(tǒng)計(jì)年鑒、環(huán)境年鑒和水資源公報(bào)等相關(guān)資料。

1.2 分析方法

1)構(gòu)建指標(biāo)體系。根據(jù)大凌河流域水資源開發(fā)現(xiàn)狀和水貧困相關(guān)研究資料,遵循可操作性、系統(tǒng)性、代表性、科學(xué)性等原則,從資源、環(huán)境、能力、設(shè)施和利用5個(gè)維度選擇20項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建水貧困評(píng)價(jià)體系,如表1所示。

2)計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。各參評(píng)指標(biāo)的屬性、初始數(shù)據(jù)量綱和數(shù)量級(jí)不同無法直接參與計(jì)算,為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可比性以及統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn),必須先標(biāo)準(zhǔn)化處理所有指標(biāo),然后利用熵權(quán)法計(jì)算客觀權(quán)重[6]。熵權(quán)法是一種綜合考慮每個(gè)指標(biāo)所包含的有效信息量來計(jì)算權(quán)重的客觀賦權(quán)法,該方法可以有效避免主觀隨意性對(duì)判斷結(jié)果的干擾,能夠有效解決多個(gè)因素之間的數(shù)據(jù)信息重疊的問題,主要流程如下:

對(duì)于各個(gè)正向和負(fù)向指標(biāo)的初始數(shù)據(jù),必須利用下式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,即:

(1)

然后利用公式(2)～(4)計(jì)算指標(biāo)比重pij、熵值Hj和權(quán)重Wj,具體如下:

(2)

(3)

(4)

式中:Xij、Zij為參評(píng)指標(biāo)j的初始數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)化值;max(Xij)、min(Xij)為參評(píng)指標(biāo)j的最大值域最小值;m、n為評(píng)價(jià)的地區(qū)數(shù)和參評(píng)指標(biāo)數(shù)。

3)水貧困指數(shù)(WPI)模型。該模型覆蓋資源(R)、環(huán)境(E)、能力(C)、設(shè)施(A)和使用(U)5個(gè)維度,可以反映當(dāng)?shù)丨h(huán)境狀況、水工程、水管理以及水資源的本底狀況。根據(jù)各參評(píng)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)一步計(jì)算確定WPI,該指數(shù)值越高則代表流域水貧困程度越低,其計(jì)算公式為:

(5)

式中:ωj、Zij為參評(píng)指標(biāo)j的權(quán)重及其標(biāo)準(zhǔn)化值;WPI代表水貧困指數(shù)。

4)水貧困影響因素。由于水貧困指數(shù)屬于受限因變量,其最小數(shù)值可以取0,故利用最小二乘法回歸會(huì)引起較大偏差,為準(zhǔn)確識(shí)別關(guān)鍵因素研究選擇面板Tobit模型[7]。水貧困既是融合水土流失自然災(zāi)害治理、農(nóng)業(yè)水利、科技發(fā)展、環(huán)境治理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多方面影響的結(jié)果,也是大凌河流域水資源稟賦問題,充分考慮大凌河流域水貧困現(xiàn)狀和相關(guān)研究成果,選擇技術(shù)水平(tech)、環(huán)境規(guī)制(envir)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(indu)、水土流失治理面積(csw)和農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)(farm)為計(jì)量分析的解釋變量,模型表達(dá)式如下:

WPIit=β0+β1indu+β2envir+
β3tech+β4farm+β5csw+μit

(6)

式中:i、t為地區(qū)和時(shí)間;β0、β1、β2、β3、β4、β5為常數(shù)項(xiàng)和對(duì)應(yīng)于各解釋變量的系數(shù),變量解釋如表2所示。

表2 能量解釋說明

2 結(jié)果與分析

2.1 指標(biāo)權(quán)重分析

采用熵權(quán)法測(cè)算各項(xiàng)參評(píng)指標(biāo)權(quán)重,如表3所示。結(jié)果表明,設(shè)施和資源子系統(tǒng)具有較大的權(quán)重,表明水資源本底條件和設(shè)施對(duì)大凌河流域水貧困程度的貢獻(xiàn)較高。2014—2016年權(quán)重最小的是環(huán)境影響指標(biāo),環(huán)境退化尚未表現(xiàn)出不利影響,2017—2020年環(huán)境影響指標(biāo)權(quán)重呈現(xiàn)出增大趨勢(shì),使用子系統(tǒng)權(quán)重逐漸減小并成為權(quán)重最小的子系統(tǒng),而能力子系統(tǒng)權(quán)重逐漸增加,對(duì)流域水貧困程度的貢獻(xiàn)居中。

表3 2014—2020年水貧困指標(biāo)權(quán)重

2.2 時(shí)空測(cè)度分析

對(duì)水貧困指標(biāo)體系利用WPI公式進(jìn)行計(jì)算,從而確定朝陽市、北票市、義縣、凌海市和葫蘆島市等大凌河流域主要流經(jīng)地區(qū)的WIP值,如表4所示。

從表4可以看出,大凌河流域主要流經(jīng)地區(qū)的水貧困程度整體較嚴(yán)重,具體可以將2014—2020年水貧困指數(shù)劃分成兩個(gè)時(shí)期:2014—2016年大凌河流域5個(gè)地區(qū)的WPI平均值0.51,其中低于平均值的地區(qū)(義縣和凌海市)占40%,高于平均值的地區(qū)(朝陽市、北票市和葫蘆島市)占60%,且只有2015年低于該時(shí)段平均值;2017—2018年大凌河流域5個(gè)地區(qū)的WPI平均值增大到0.54,低于或者高于平均值的地區(qū)及其占比均未發(fā)生改變;2019—2020年大凌河流域5個(gè)地區(qū)的WPI平均值進(jìn)一步增大到0.55,與2014—2016年相比提高7.84%,其中低于平均值的地區(qū)(義縣、臨海市和葫蘆島市)占60%,高于平均值的地區(qū)(朝陽市、北票市)占40%。2014—2020年大凌河流域5個(gè)地區(qū)的水貧困差距逐漸擴(kuò)大,從大到小對(duì)2014年大凌河流域5個(gè)地區(qū)的水貧困指數(shù)(WPI)排序有:北票市>朝陽市>葫蘆島市>義縣>凌海市,對(duì)2020年大凌河流域5個(gè)地區(qū)的水貧困指數(shù)(WPI)排序有:北票市>朝陽市>義縣>葫蘆島市>凌海市,其中義縣和葫蘆島的排名發(fā)生改變。

為了更加直觀地反映大凌河流域5個(gè)地區(qū)的水貧困程度空間分布差異特征,對(duì)2014年、2017年和2020年的WPI值利用Arc GIS 10.0軟件進(jìn)行可視化處理,將水貧困程度按照相關(guān)研究資料劃分成4個(gè)等級(jí),即極度水貧困(WPI≤0.2)、嚴(yán)重水貧困(0.20.7。結(jié)果顯示,大凌河流域5個(gè)地區(qū)的水貧困程度表現(xiàn)出明顯的空間差異。對(duì)于不同時(shí)段,2014年凌源市處于嚴(yán)重水貧困等級(jí),義縣和葫蘆島市處于中度水貧困等級(jí),朝陽市和北票市處于輕度水貧困等級(jí);2017年凌海市水資源條件明顯改善,從嚴(yán)重轉(zhuǎn)變成中度水平貧困等級(jí),葫蘆島市從中度轉(zhuǎn)變成輕度水貧困等級(jí),其它地區(qū)的水貧困程度未發(fā)生明顯改變。大凌河流域大都位于遼西地區(qū),水資源稟賦條件較差,自然降水量相對(duì)較少,所以必須通過加強(qiáng)水利工程建設(shè),進(jìn)一步提升用水效率,加快轉(zhuǎn)變大凌河流域水貧困現(xiàn)狀[8-9]。2020年大凌河流域各地區(qū)水貧困程度基本穩(wěn)定,只有義縣從中度轉(zhuǎn)變成輕度水貧困等級(jí),葫蘆島市又轉(zhuǎn)變成中度水貧困等級(jí),其它地區(qū)未發(fā)生明顯改變。

2.3 影響因素分析

大凌河流域貫穿遼西大部分地區(qū),地理位置、資源稟賦等條件差異使得影響水貧困程度的因素具有明顯差異,對(duì)大凌河流域5個(gè)地區(qū)和整體水貧困影響因素利用Stata16軟件進(jìn)行Tobit回歸,結(jié)果如表5所示。

表5 Tobit回歸分析

從整體上,在1%顯著水平下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)WPI存在負(fù)向影響,大凌河流域位于遼寧糧食主產(chǎn)區(qū),有牧區(qū)+農(nóng)業(yè)、牧區(qū)+糧區(qū)等農(nóng)業(yè)類型帶,而農(nóng)業(yè)是我國基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),嚴(yán)重污染浪費(fèi)會(huì)提高水貧困程度;環(huán)境規(guī)制對(duì)水貧困指數(shù)產(chǎn)生顯著的正向影響,這是人類管理生態(tài)環(huán)境的方式,為緩解水貧困現(xiàn)狀應(yīng)調(diào)整合適的環(huán)境規(guī)則強(qiáng)度;技術(shù)水平對(duì)WPI存在顯著正影響,大凌河流域整體技術(shù)水平明顯提升,環(huán)保、綠色、水利等高科技研發(fā)有利于提高水資源利用效率,有效保護(hù)自然資源稟賦條件及水貧困現(xiàn)狀;水土流失治理面積對(duì)水貧困指數(shù)具有顯著正向影響,隨著大凌河流域水利綠化工作和水生態(tài)文明建設(shè)開展,水土保持治理范圍的增大,修建水庫、植樹造林等治理措施的實(shí)施,水資源用水效率不斷提高,在一定程度上緩解了水貧困程度;另外,未通過顯著性檢驗(yàn)的是農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)。

從各地區(qū)上,北票市農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)、技術(shù)水平和環(huán)境規(guī)制對(duì)WPI存在負(fù)向影響,并且通過顯著性檢驗(yàn),水土流失治理面積對(duì)水貧困程度的具有顯著正向影響,未通過顯著性檢驗(yàn)的是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。朝陽市中土流失治理面積、農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)、技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)WPI有顯著正向影響,環(huán)境規(guī)制對(duì)水貧困程度具有顯著負(fù)向影響。義縣5個(gè)因素對(duì)水貧困程度均具有顯著負(fù)影響,屬農(nóng)業(yè)大縣,第一產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中起著重要作用,農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)和技術(shù)水平落后會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉用水浪費(fèi);另外,環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度與農(nóng)業(yè)面源污染不匹配,這對(duì)WPI也具有負(fù)向作用。技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是凌海市水貧困程度的關(guān)鍵影響因素,而葫蘆島市水貧困程度受5個(gè)因素的影響均不顯著[11-12]。總體而言,流域內(nèi)地貌形態(tài)具有較大差異,自然資源稟賦條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不同,所以水貧困程度關(guān)鍵影響因素也不盡相同。

3 結(jié) 論

文章利用水貧困模型測(cè)算大凌河流域2014—2020年水貧困指數(shù),并利用Tobit模型準(zhǔn)確識(shí)別關(guān)鍵影響因素,主要結(jié)論如下:

1)大凌河流域主要流經(jīng)地區(qū)的水貧困程度整體較嚴(yán)重,水貧困差距也逐漸擴(kuò)大,2014—2020年義縣和葫蘆島水貧困指數(shù)排名發(fā)生改變。

2)大凌河流域5個(gè)地區(qū)的水貧困程度表現(xiàn)出明顯的空間差異,凌海市從嚴(yán)重轉(zhuǎn)變成中度水平貧困等級(jí),義縣從中度轉(zhuǎn)變成輕度水貧困等級(jí),葫蘆島市經(jīng)歷中度—輕度—中度水貧困的發(fā)展過程,其它地區(qū)的水貧困程度未發(fā)生明顯改變。

3)總體上,農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)、水土流失治理面積、技術(shù)水平和環(huán)境規(guī)制對(duì)水平程度具有顯著正向影響,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有顯著負(fù)向影響,各地區(qū)的水貧困程度關(guān)鍵影響因素具有一定差異。