皖北地區用水結構與產業結構協調性評價

高楊，許東升，孫奕琳

(宿州學院 環境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000)

用水結構是指一定時期各用水部門(農業、工業、居民生活等)在總用水量中的比例關系[1]，用水結構變化與區域的經濟社會發展關系密切，對用水量和用水水平有著顯著影響.由于水資源的供需矛盾已成為制約區域經濟發展的重要因素，用水結構研究更多集中在其變化過程及影響因素上[2-6]，但隨著社會經濟發展速度的加快，不同地區面臨產業結構優化和升級，分析區域用水結構與產業結構的關系將成為新的關注點.唐宏等[7]通過構建系統仿真模型，分析烏魯木齊用水結構和產業結構調整的優化模型，賈程程，等[8]通過引入協調度概念，定量分析了山東省用水結構與用水結構的協調性，鐘科元等[9]綜合運用對稱logratio變換與偏最小二乘回歸方法建立線性回歸模型，分別從福建省整體和區內差異分析用水結構與產業結構的相關性，劉曉霞，等[10]通過對用水結構和產業結構變化序列的平穩性檢驗、協整檢驗和因果關系分析，研究山西省用水結構與三次產業結構之間的變動關系.用水結構與產業結構的關系研究多是經濟發展水平較高地區的整體研究，較少針對欠發達地區在產業轉型升級特定時期的差異比較研究.皖北地區處于黃淮經濟區的腹地，但隨著皖江地區經濟的快速發展，皖北地區經濟已呈現相對落后的態勢，工業產業基礎薄弱，三次產業的整體結構層次也偏低，水資源的短缺更是作為阻礙其加快發展的重大障礙，研究其用水結構與產業結構之間的協調關系，為區域水資源的合理配置及經濟中長期規劃提供參考.

1 研究區概況

皖北地區指安徽省北部地區，包括宿州、淮北、亳州、阜陽、蚌埠、淮南6個地級市，轄35個縣市區，總面積42261 km2，約占安徽省總面積的28.58%，總人口約3303.35萬人，占安徽省總人口的47.54%.皖北地處暖溫帶南緣，屬暖溫帶半濕潤季風氣候，具有暖溫帶向北亞熱帶漸變的過渡帶氣候特征，四季分明，無霜期200 d以上，年平均氣溫15.4 ℃，降水適中，但季節分配不均勻，年均降水量820-950 mm.皖北位于淮河以北，黃泛區以南，是黃河泛濫和淮河沖積形成的，大部屬平原地帶，地勢平坦.轄區內河流均屬淮河水系，河流主要依靠降水補給，受季風氣候影響，徑流年際變化大.皖北處在蘇、魯、豫、皖四省交界，對于黃淮海經濟帶和長江經濟帶具有承東啟西，連接南北的重要作用.近年來國民經濟保持穩步增長，“十二五”時期，皖北六市生產總值年均增長10.1%，經濟總量由3589億元增加到6230億元，年均增長15%，增幅高于安徽省0.8個百分點.皖北地區水資源量低于全省平均水平，2015年水資源總量111.67億m3，占安徽省水資源總量的12.22%，地區總供水量為71.63億m3，其中地表水源供水量41.66億m3，地下水源供水量29.89億m3，其他水源供水量0.92億m3.

2 皖北地區用水結構特征分析

皖北各市2015年用水量情況如表1所示，可以看出各市用水量及用水比例差異明顯.從總用水量看，阜陽市總用水量最大，為17.02億m3，淮北市總用水量最小，為4.54億m3，總用水量的區域差異主要是由于各市人口數量和工農業需水量的差異產生，阜陽市在皖北各市中人口數量最多，為1042.65萬人，區域面積9775 km2，僅次于宿州市，淮北市的人口數量和區域面積在皖北都為最小，分別為216.5萬人和2802 km2.從用水結構看，皖北地區農業用水比重最大，除淮南市外其他各市的農業用水比重都居于各類用水首位，其中蚌埠市、阜陽市和亳州市農業用水比重較大，分別為68.05%、64.39%、63.09%，阜陽市的農業用水量超過了10億m3，與阜陽市作為國家大型商品糧油生產基地的地位相符合；皖北各市中工業用水比重較高的為淮南、淮北兩市，分別為49.09%和37%，淮南市工業用水比重超過農業用水居于各類用水部門首位，工業用水量為7.52億m3，遠遠高于其他各市，兩淮地區曾是國土資源部劃定設立煤炭國家規劃礦區，工礦業是兩市的傳統優勢產業部門，皖北其他各市工業用水比重基本都在20%左右；生活用水比重在皖北六市用水結構中都為最低，其中宿州市和淮北市較高，分別24.14%和21.15%，蚌埠市和淮南市較低，分別為11.96%和10.64%，由于生活用水在總用水量中比重較小，其比重大小受工農業用水變化影響較大.

表1 皖北各市2015年用水量情況

注：用水資料來源于2015年《安徽省水資源公報》

3 皖北地區用水結構與產業結構協調性評價

3.1 評價方法

用水結構和產業結構的協調性主要表現在兩個方面，一方面是用水結構中用水比例的高低是否與不同產業的用水效率匹配，另一方面是產業結構是否偏向于用水效率高的產業部門，因此通過用水結構粗放度[11]指標和產業結構偏水度[12]指標定量評估用水結構與產業結構的協調性.用水結構粗放度指標是表示用水結構偏向于低用水效率產業的程度，產業結構偏水度指標是表示產業結構偏向于低用水效率產業的程度.而產業部門的用水效率高低主要取決于該產業部門在區域增加值比例與區域用水比例的比值關系，比值越大表明該產業部門用水效率越高，比值越小表示該產業部門用水效率越低.計算前可假設研究區有N個產業部門，對不同產業部門用水效率進行排序賦予特定位置值，用水效率最低的產業賦值為1，用水效率次之的產業賦值為2，以此類推，用水效率最大的產業賦值為N，由此用水結構粗放度和產業結構偏水度計算公式如下：

(1)

(2)

式中：W表示用水結構粗放度，I表示產業結構偏水度，N表示產業部門用水效率的賦值，U表示區域總用水量，Ui表示第i個產業部門的用水量，V表示區域產業增加總值，Vi表示第i個產業部門的增加值.

用水結構粗放度和產業結構偏水度分別從用水結構和產業結構來描述與產業部門用水效率高低的匹配程度，兩個指標值越接近1，表示區域用水結構和產業結構越集中于低用水效率產業，兩個指標值越接近0，表示區域用水結構和產業結構越集中于高用水效率產業.用水結構與產業結構的協調性應同時考慮兩個指標，引出用水結構與產業結構協調度的概念，計算如下：

(3)

式中：H為用水結構與產業結構協調度，H值應為0-1之間，H值越大表明用水結構與產業結構越協調.

3.2 評價分析

皖北六市2015年三次產業增加值如表2所示，各市產業結構特征差異明顯，傳統農業地市阜陽市、宿州市和亳州市第一產業增加值比重相對較高，分別為22.59%、21.17%和20.69%，煤炭資源豐富的淮北市和淮南市第二產業增加值比重較高，分別為60.61%、51.56%，各市的第三產業比重差距不大，基本在30%-40%之間，由于第三產業發展和生活用水的關聯程度存在不明確性，在進行用水結構和產業結構協調性度計算時主要針對第一、二產業與工農業用水的協調關系.

表2 皖北各市2015年產業增加值情況

注：經濟數據來源于2016年《安徽省統計年鑒》

根據公式(1)—(3)計算得出皖北地區用水結構粗放度、產業結構偏水度及兩者協調度如表3所示，可以看出皖北六市用水結構與產業結構的協調性存在明顯差異，可以分為三類情況，淮南市和淮北市協調度較高，分別為0.701和0.678，說明用水結構和產業結構的協調性較好，這兩市均為皖北工礦業較發達地區，具有相似的用水結構和產業結構特點，產業結構偏水度較小，分別為0.114和0.148，說明兩市的產業結構集中于高用水效率產業，對應了工業用水和創造增加值比重較高；阜陽市和亳州市協調度較低，分別為0.430和0.442，表明用水結構和產業結構的協調性較差，分析發現這兩市的農業用水比重和第一產業增加值比重都是相似的，分別是64.39%、63.09%和22.59%、20.69%，大耗水量的第一產業創造產業增加值有限，用水結構粗放度分別為0.787和0.771，顯示兩市用水結構集中于低用水效率產業；宿州市和蚌埠市的協調度分別為0.501和0.500，說明用水結構和產業結構的協調性一般，兩市的協調度計算結果雖然相當，但從用水結構和產業結構的具體關系特征有一定差異，兩市的用水結構粗放度分別為0.653和0.773，產業偏水度分別為0.346和0.227，顯示宿州市用水比例與產業增加值的匹配情況要優于蚌埠市，而蚌埠市產業結構集中于高用水效率產業程度強于宿州市.

表3 皖北各市2015年用水結構與產業結構協調度

4 結 論

(1)利用皖北地區2015年各類用水資料，分析區域用水結構特征，結果表明皖北各市用水結構差異明顯.皖北地區農業用水比重最大，蚌埠市、阜陽市和亳州市尤為突出，工業用水比重較高的為淮南、淮北兩市，生活用水比重在皖北六市用水結構中都為最低，其中宿州市和淮北市相對較高.

(2)通過用水結構粗放度和產業結構偏水度指標，計算用水結構與產業結構協調度，評價皖北地區用水結構和產業結構的協調性，結果表明淮南市和淮北市用水結構和產業結構的協調性較好，兩市的產業結構集中于高用水效率產業；阜陽市和亳州市用水結構和產業結構的協調性較差，兩市用水結構集中于低用水效率產業；宿州市和蚌埠市用水結構和產業結構的協調性一般，宿州市用水比例與產業增加值的匹配情況要優于蚌埠市，而蚌埠市產業結構集中于高用水效率產業程度強于宿州市.

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