陜西省水資源與經濟高質量發展耦合關系研究

汪 旺，鐵舒雅，楊 森

(西安財經大學，西安 710100)

0 引 言

在生態文明背景下，水資源的有效利用能夠支撐經濟的高質量發展，經濟高質量發展又促進了水資源的循環高效利用。但我國經濟長期粗放型增長，導致水資源的低效利用，水資源的低效利用又進一步抑制了經濟高質量發展。《生態文明體制改革總體方案》中強調，區域的經濟發展不能超出當地水資源的承載能力和生態環境容量。由于陜西省位于西北內陸腹地，在地理學上具有典型性，在水資源分布上具有異質性，在經濟發展上具有非均衡性。因此，研究陜西省水資源與經濟高質量發展的耦合協調關系對促進陜西乃至全國經濟高質量發展尤為重要。

目前，國內對水資源和經濟發展之間的相互作用研究主要采用經濟脫鉤分析理論。該理論認為，經濟增長與水資源承載力之間存在兩種關系，一是水資源的利用與承載能力隨著經濟的增長而增長，該現象稱之為耦合；另一個是水資源的利用與承載能力隨著經濟的增長而減少，該現象稱之為脫鉤[1]。許多學者在研究水資源發展狀況時引入水足跡概念,即人們在生產活動中所需要的用水量，從而對水資源利用情況進行評價[2]。國內學者將水足跡理論與經濟脫鉤分析理論結合來研究兩者之間的協調關系[3]，由于粗放型的經濟增長模式使得水資源環境被嚴重破壞，因此在研究水足跡概念時將水足跡分為水量生態足跡和水質生態足跡，考慮了優化水質污染所需用水量這一情況[4]。水資源-經濟的耦合模型也是研究兩者協調關系的方法之一[5]。為提高水資源對經濟的承載力，學者們提出產業結構調整、提高產業內部效率等建議[6]。以往研究大多針對中國的主要城市、中原地區城市、代表性景點城市等，對于地市的研究尚顯不足，忽視了不同區域社會經濟和地理環境的異質性，且未形成完整的體系。在研究水資源承載力與經濟發展之間的協調關系上，較少有針對經濟高質量發展評價指標的探討。

因此，通過構建水資源與經濟高質量發展的耦合協調度模型，分析水資源消耗情況和經濟高質量發展狀況，對區域水資源的開發利用情況進行評價，探討陜西省水資源與經濟高質量發展之間的耦合協調關系，并提出相應的解決措施。

1 數據來源和研究方法

1.1 數據來源

指標數據來自于2009-2018年《中國統計年鑒》《陜西省統計年鑒》《陜西省水資源公報》《陜西省國民經濟和社會發展統計公報》等，部分數據通過整理統計局網站數據庫獲得。在使用指標數據時，遵循真實性、可比性、內容相符性等原則。

1.2 構建評價指標體系

根據以往文獻對水資源綜合評價體系的研究基礎上[7]，結合所研究的內容需要，遵循真實性、可比性等原則，對陜西省的水資源和經濟系統進行指標篩選。從水資源系統中，選取6個符合研究的評價指標，分別是工業用水(108m3)、農業用水(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)；從經濟系統中，根據綠色性、協調性、開放性、創新性、共享性、有效性等方面選取7個符合經濟高質量發展的評價指標[8]，分別為單位GDP能耗(噸標準煤/萬元)、第三產業增加值占GDP比重(%)、對外貿易進出口總額(億美元)、R&D經費支出占GDP比重(%)、城鎮和農村的居民人均可支配收入(元)以及人均GDP(元)。對指標選取遵循有效性、科學性、可比性原則，構建與研究內容相符合的指標體系。

1.3 構建模型和計算方法

1.3.1 確定指標權重

在對數據進行分析之前，將搜集所得數據進行無量綱化處理，使各指標數據具有可比性。使用“min-max標準化”，將標準化后的數據用主成分分析法確認指標權重，得出水資源與經濟高質量發展指標的權重。見表1。

表1 陜西省水資源-經濟高質量發展耦合協調度評價指標及權重

由表1可知，在水資源系統中，萬元GDP水耗、工業用水和地表水供水量占據指標權重前三位，其權重分別為0.196、0.192和0.192。可以看出，陜西省水資源對經濟高質量發展的促進作用不容忽視。陜西的土地多是農業用地，農業用水量在陜西水資源系統中自然占有一席之地。從2009-2018年的農業用水數據來看，農業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,同時陜西省的工業增長量與上年相比增加9.2%。由于陜南處于亞熱帶季風氣候，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。在經濟高質量發展系統中，權重占據前三位的指標有農村居民人均可支配收入、人均GDP和外貿進出口總值，分別是0.184、0.182和0.179。在人均GDP不斷提高的基礎上，10年間農村居民人均可支配收入顯著增高，2013年實施城鄉一體化措施之后城鎮與農村居民的貧富差距逐漸減小，向經濟共享時代推進。陜西省外貿進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，充分貫徹落實了對外開放政策，促進經濟高質量發展。但是在科技創新方面，陜西省R&D經費投入強度十分平穩，在經濟發展中所占權重嚴重不足，這將成為阻礙經濟高質量發展的關鍵因素。

1.3.2 構建耦合協調度模型

耦合源于電子領域，耦合度是用于測量兩個模板間相關聯的程度。廖重斌[9]以珠江三角洲城市群為例，為探索環境與經濟的協調性而建立了耦合度模型。首先，結合所得數據對水資源和經濟高質量發展建立綜合評價函數：

(1)

(2)

其中：ai和bi分別為水資源和經濟高質量發展各個指標的權重；xi和yi為水資源和經濟高質量發展的評價指標；f(x)為水資源系統的綜合評價函數；g(y)為經濟高質量發展系統的綜合評價函數。

再根據所得的水資源系統與經濟高質量發展系統的綜合評價函數構建耦合度模型：

(3)

由于只探討水資源和經濟兩系統之間的關系，故式(3)中唯一系數為2，C即為水資源和經濟高質量發展的耦合度，顯然，0≤C≤1。耦合度只強調了系統間的關聯強度，并未強調兩個系統之間的協調性。為此，用D表示水資源-經濟高質量發展的耦合協調度，計算公式為：

(4)

T=αf(x)+βg(y)

(5)

其中：C為兩系統之間的耦合度；D為耦合協調度；T為水資源和經濟高質量發展水平的綜合評價函數，反映了水資源和經濟的整體水平；α、β為待定權數，基于相關研究，將水資源系統和經濟高質量發展系統視為同等重要，即將α和β均設定為0.5。

1.3.3 耦合協調類型劃分

依據以上公式，可得出水資源與經濟高質量發展的耦合協調發展狀況。根據耦合協調類型劃分的相關文獻研究[10]，為了便于比較水資源與經濟的耦合狀態，將耦合協調度均等劃分為為嚴重失調、低度協調、中度協調、高度協調和極度協調5個等級，并在水資源綜合評價函數f(x)與經濟高質量發展綜合評價函數g(y)對比的基礎上，進一步細分陜西省水資源滯后發展類型、經濟滯后發展類型和水資源經濟同步發展類型。

2 實證結果分析

2.1 耦合協調度時序分布特征

以時間為序列，將2009-2018年的陜西省水資源和經濟高質量發展數據代入式(3)、式(4)、式(5)中，得到陜西省水資源與經濟高質量發展的綜合評價函數、耦合度以及耦合協調度。詳見表2。

表2 2009-2018年水資源-經濟高質量發展綜合評價函數、耦合度及耦合協調度

由表2可知，水資源和經濟的綜合評價指數在時間序列上呈顯著上升趨勢，兩系統整體發展明顯優化。從耦合度指數來看，水資源與經濟的耦合程度一直處于較高水平，近年來更是呈現攀升趨勢。但期間，2014年兩系統的耦合度突降為0.84，此時兩系統的協調程度雖仍處于中度耦合，但與上年相比還是有所下降，通過對兩系統各自的評價指數進行對比，不難發現是由于水資源滯后導致的耦合協調度下降。盡管當年水資源-經濟高質量發展系統的綜合評價指標、耦合度和耦合協調度均有下降，但是在下一年，通過政府實施政策與居民生活調整的情況下，水資源-經濟高質量發展系統的各個評價指數又有所恢復，整個系統仍處于發展良好狀態。因此，在水資源-經濟高質量系統協調發展的過程中，政府要及時進行產業調整，避免任一系統發展失衡，對生態壞境和居民生活造成不利影響。

2.2 陜西省發展類型評價

根據計算所求得的各年耦合協調度，再依據耦合協調類型劃分標準，將陜西省2009-2018年水資源和經濟高質量發展的耦合協調類型及發展類型劃分如下，見表3。

表3 2009-2018年水資源-經濟高質量發展耦合協調類型

由表3可知，2009和2010年陜西省水資源與經濟高質量發展的耦合協調度較低，2009年耦合協調度只有0.357，協調程度較低，當年人們還沒有經濟高質量發展的意識，整體經濟也還處于緩慢發展階段，水資源對經濟的承載作用不夠明顯，因此2009-2010年陜西省的水資源與經濟屬于較低耦合狀態中的經濟滯后型。2011年耦合協調度有所上升，耦合協調度達到0.589，耦合協調程度達到中等水平，雖然水資源-經濟高質量發展系統的耦合程度提高了，但此時陜西省的發展類型仍處于經濟滯后型。2012-2013年陜西省的水資源-經濟高質量發展耦合協調度有了明顯上升，2013年耦合協調度高達0.71，屬于高度耦合協調類型，水資源開始逐漸承擔支撐經濟的作用，但是經濟高質量發展仍不顯著，對外開放口徑也未達到一定高度，因此這兩年陜西省屬于高度耦合協調發展經濟滯后型。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，該年水資源系統綜合評價指數大幅下降，兩系統的耦合協調度為0.542，與上年相比下降至中等耦合協調程度，且其發展類型轉為水資源滯后型。2015年經過政府調整和水資源供應量回升，水資源-經濟高質量發展系統的耦合協調度回到0.828，屬于極度耦合協調發展經濟滯后型。2016-2018年，隨著經濟高質量發展政策的實施，不斷進行產業調整，水資源對經濟高質量發展的承載力迎來新的挑戰，3年內陜西省水資源與經濟高質量發展系統的耦合協調度都有較高的水平，屬于極度耦合協調類型，隨著經濟高質量發展水平的提高，陜西省的發展類型逐步變為水資源滯后型。

3 結論與啟示

3.1 結 論

通過以陜西省為例，根據水資源與經濟高質量發展兩系統的耦合協調模型，對陜西省2009-2018年水資源-經濟高質量發展系統的耦合關系進行分析。結果表明，水資源與經濟高質量發展的耦合度和耦合協調度均處于上升趨勢，由低度耦合向高度甚至極度耦合發展，尤其是經濟發展狀況，由之前的粗放型發展模式逐步改善為高質量發展模式。但隨著經濟步入新常態，水資源對經濟的承載力逐漸面臨更大的挑戰，從2014年起，陜西省的發展類型從先前的經濟滯后型轉變為水資源滯后型，這表明水資源已不能有效協同經濟增長。由于陜西省的水資源在時空上分布不均，水資源相對短缺，開發利用程度較低，農業用水量大，工業用水效率低下，因此應采取措施提高水資源的承載力和重復使用率，使其能夠更好地承載經濟的發展，而在發展經濟的同時也要注重高質量發展，提高科技創新能力，堅持綠色發展。

3.2 啟 示

根據陜西省水資源與經濟高質量發展的耦合協調關系分析結果，為了解決陜西省水資源滯后型發展這一問題，增強水資源對經濟的承載力，以實現經濟的高質量可持續發展，提出以下建議：

1)完善節水設施建設。陜西省的土地多為農業用地，農業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業用水這一大工程，調整農業結構，在農業灌溉方面要做到高效節能，改善農業灌溉節水工程，減少運輸途中的水資源損耗和管理上的缺陷，發展更加現代的節水及蓄水技術，提高水資源開發利用水平。

2)實行差別價格管理方式。陜西省農業、工業和服務業的用水量差異較大，對不同行業實行不同額度的水資源管理，根據各行業必需的基礎用水量設置一個額度界值，超出額度部分采取不同的價格收取水費，以拉開高額耗水行業與低額耗水行業的水費差距，從而轉變工業、農業和服務業的用水方式，促進產業結構性調整。

3)實施創新驅動戰略。根據以上研究可知，阻礙陜西省經濟高質量發展的一大制約因素是創新性發展不足。在水資源承載力逐漸減弱的情況下，技術開發費用投入力度較弱，水資源的節水工程沒有得到技術上的突破，使得水資源承載力不能適應經濟規模的增長速度。要解決這一問題，必須進行產業結構調整，增加技術開發費用的投入，只有實現技術進步才能提高陜西省的經濟高質量發展水平，使得水資源能夠更好地承載經濟的發展，實現經濟與水資源環境的協調可持續發展。