河南省水資源消耗驅(qū)動(dòng)因素和時(shí)空分異研究

衛(wèi)玉杰，成金華，王 然,楊 梅

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究中心，湖北 武漢 430074；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)經(jīng)濟(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展息息相關(guān)，是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的基本保證。中國(guó)是一個(gè)人均水資源量嚴(yán)重短缺的國(guó)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(guó)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(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素，《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)》明確提出“全面提高資源利用效率”“實(shí)施國(guó)家節(jié)水行動(dòng)，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(duì)推動(dòng)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(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源生態(tài)壓力，對(duì)制定水資源可持續(xù)利用政策具有重要啟示。

2 文獻(xiàn)綜述

隨著用水矛盾問(wèn)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?yàn)閭鹘y(tǒng)和粗放的水資源利用方式不可能帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，這是經(jīng)濟(jì)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(shí)情況所共同決定的。其中李世詳?shù)日J(rèn)為中國(guó)水資源問(wèn)題的核心就是利用效率的問(wèn)題[1]，學(xué)者們分別從空間計(jì)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(duì)水資源利用效率進(jìn)行深入研究。其中，趙志博等認(rèn)識(shí)到雄安新區(qū)的戰(zhàn)略地位和用水矛盾問(wèn)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(duì)不同情景下雄安區(qū)的用水效率及節(jié)水潛力路徑進(jìn)行深入分析[7]。

指數(shù)分解方法在能源經(jīng)濟(jì)學(xué)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)中被廣泛用來(lái)分解能源強(qiáng)度、能源消耗量、碳排放驅(qū)動(dòng)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(xiàng)，隨著影響因素的增加，剩余項(xiàng)的數(shù)值逐漸變大。1998年，Sun首次提出“共同創(chuàng)造、均等分?jǐn)偂钡耐耆笖?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(zhǎng)的內(nèi)在原因和作用強(qiáng)度的較為成熟的因素分解方法之一，不僅可以測(cè)量能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和部門(mén)強(qiáng)度變化等因素，而且對(duì)能源強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)率進(jìn)行綜合分解[13～15]，主要應(yīng)用在能源強(qiáng)度變化驅(qū)動(dòng)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(duì)廣東省因隨著新型城鎮(zhèn)化帶來(lái)的用水矛盾日益突出問(wèn)題，運(yùn)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(dòng)城鎮(zhèn)化綠色循環(huán)低碳發(fā)展的體制機(jī)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(yùn)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(wèn)題的相關(guān)研究來(lái)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(wèn)題[24]。2019年黃河流域發(fā)展確定為重大國(guó)家戰(zhàn)略，河南省作為黃河流域重要節(jié)點(diǎn)城市、中原城市群中心區(qū)域，對(duì)搶抓黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展這一重大國(guó)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(duì)黃河流域用水效率進(jìn)行測(cè)度，分別從全國(guó)、區(qū)域及流域內(nèi)部3個(gè)視角分析用水效率的時(shí)空分異規(guī)律，認(rèn)為黃河流域用水效率高于全國(guó)平均水平，呈現(xiàn)出“東高西低”的空間分布特征，對(duì)推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[5]。郭鵬軍等運(yùn)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(jì)增長(zhǎng)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(jì)增長(zhǎng)與資源環(huán)境由弱脫鉤向強(qiáng)脫鉤轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)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?dāng)?shù)據(jù)，采用用水系數(shù)和LMDI模型對(duì)工業(yè)用水結(jié)構(gòu)與影響因素進(jìn)行研究[26]。

通過(guò)以上文獻(xiàn)梳理，對(duì)于河南省地級(jí)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(jì)算各驅(qū)動(dòng)效應(yīng)因素的相對(duì)貢獻(xiàn)率，探討水資源利用效率的時(shí)空差異規(guī)律和主要影響因素。研究成果對(duì)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(jià)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(zhǎng)江、黃河和海河四大流域，縱橫交錯(cuò)1500多條河流。以河南省為中心的中原經(jīng)濟(jì)區(qū)和中原城市群因國(guó)家出臺(tái)的促進(jìn)中部地區(qū)崛起的戰(zhàn)略部署而出現(xiàn)了新的機(jī)遇，但同時(shí)面臨因高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而帶來(lái)的資源環(huán)境問(wèn)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(lèi)的活動(dòng)息息相關(guān)，但水資源短缺及空間配置不平衡問(wèn)題制約著我國(guó)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(jì)資源，對(duì)以河南省為主體的中原經(jīng)濟(jì)區(qū)和中原城市群的未來(lái)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(kāi)發(fā)利用潛力，促進(jìn)水資源消耗總量和用水強(qiáng)度“雙控”標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)步效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)，用水強(qiáng)度影響因素分解為技術(shù)進(jìn)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(dòng)機(jī)制以及各影響因素對(duì)水資源消耗變化的變動(dòng)效應(yīng)和貢獻(xiàn)率，并結(jié)合探索性數(shù)據(jù)分析從空間角度研究驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的空間相關(guān)性。

3.2.1 時(shí)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(qiáng)度I可以表示為：

(6)

式(6)中指標(biāo)含義與公式(1)相同。用水強(qiáng)度從時(shí)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(gè)驅(qū)動(dòng)效應(yīng)：

(11)

(12)

(13)

(14)

(2)同理，地區(qū)X和Y用水強(qiáng)度可以表示為：

(15)

式(15)中指標(biāo)含義與(10)相同。用水強(qiáng)度的地區(qū)差異ΔIX-Y可以分解為2個(gè)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(yàn)地市用水總量驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的空間分布狀況[27]，主要是運(yùn)用公式(19)來(lái)進(jìn)行考察：

(19)

3.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選取河南省18個(gè)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(biāo)和三次產(chǎn)業(yè)用水量指標(biāo)。其中，產(chǎn)值指標(biāo)：為了消除價(jià)格因素影響，河南省18個(gè)城市三次產(chǎn)業(yè)增加值均按照2000年不變價(jià)格進(jìn)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(lái)源于《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》，用水量數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《河南省水資源公報(bào)》。

4 結(jié)果與分析

4.1 時(shí)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(dòng)上升趨勢(shì)，共增加了29.76億m3，年均增長(zhǎng)率達(dá)0.79%，由于河南省積極貫徹落實(shí)2011年《中共中央國(guó)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(yán)格水資源管理制度。用水強(qiáng)度從2001年后呈現(xiàn)持續(xù)遞減趨勢(shì)，年均下降9.14%，與全國(guó)平均用水強(qiáng)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(guó)水法》的頒布掀起節(jié)水型社會(huì)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(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展存在巨大挑戰(zhàn)，因此對(duì)河南省用水總量和用水強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)因素及空間相關(guān)性，對(duì)“雙控行動(dòng)”的貫徹實(shí)施具有重要意義。

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

4.1.1 河南省用水總量時(shí)間差異分解分析

4.1.1.1 分階段用水總量時(shí)間變化驅(qū)動(dòng)效應(yīng)

本文將研究時(shí)間結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(gè)時(shí)間段內(nèi)效應(yīng)驅(qū)動(dòng)水資源消耗演繹的時(shí)間分布特征及其動(dòng)態(tài)演變規(guī)律(圖2)。

由圖2可知，研究時(shí)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。“十二五”用水總量總效應(yīng)呈下降趨勢(shì)，與《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》和《最嚴(yán)格水資源管理制度》的貫徹實(shí)施密切相關(guān)。經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)促進(jìn)用水總量累計(jì)增加了398.32億m3，屬于增量效應(yīng)；技術(shù)進(jìn)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(jì)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(jì)戰(zhàn)略資源，在經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展過(guò)程中占有重要地位。由于2011～2018年經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度放緩，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)小于之前兩個(gè)階段。②技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)對(duì)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(qiáng)度下降趨勢(shì)明顯，水資源利用效率提高，說(shuō)明技術(shù)進(jìn)步取得長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。③產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)用水總量的變化起到負(fù)向驅(qū)動(dòng)的作用，貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)，效應(yīng)平均值為-23.01億m3。綜合以上，技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的累計(jì)值對(duì)水資源消耗的抑制作用小于經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)對(duì)水資源消耗的促進(jìn)作用，這與經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)密切相關(guān)。發(fā)展作為第一生產(chǎn)力一直是我國(guó)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(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的策略予以實(shí)施而不應(yīng)該以減緩經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為代價(jià)。

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

4.1.1.2 驅(qū)動(dòng)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(kāi)，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(jìn)步效應(yīng)：各時(shí)間段三次產(chǎn)業(yè)用水效率普遍提高，有力促進(jìn)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(duì)用水總量下降的貢獻(xiàn)最大，“十一五”第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)最大。②產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)：對(duì)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(xiàn)值始終為負(fù)，從“十二五”開(kāi)始，貢獻(xiàn)值開(kāi)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(dòng)因素的產(chǎn)業(yè)差異

4.1.2 河南省用水強(qiáng)度時(shí)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(shì)；第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重處于平穩(wěn)上升趨勢(shì)；第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值比重卻呈現(xiàn)逐步下滑的趨勢(shì)。三次產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)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(duì)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(duì)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(duì)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(qiáng)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(jì)高速發(fā)展的同時(shí)也注重用水效率的提升。雖然用水效率整體處于上升趨勢(shì)，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(qiáng)度整體呈現(xiàn)從快速到緩慢的下降趨勢(shì)，分別下降了177.19 m3/萬(wàn)元、87.41 m3/萬(wàn)元、40.47 m3/萬(wàn)元、9.2 m3/萬(wàn)元，表明河南省用水強(qiáng)度下降的空間逐漸縮小。技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)是促進(jìn)用水強(qiáng)度上升的主次因素且絕對(duì)值都呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明兩者對(duì)用水效率提高的貢獻(xiàn)逐漸增強(qiáng)。①技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)：三次產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度普遍提高但貢獻(xiàn)值卻在逐漸減弱。“十三五”第三產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度為正，這表明僅僅依靠技術(shù)進(jìn)步的提升來(lái)抑制用水強(qiáng)度的下降是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xiàn)值始終為負(fù)且貢獻(xiàn)力度逐漸減弱，表明僅僅依靠降低第一產(chǎn)業(yè)比重來(lái)抑制用水強(qiáng)度下降不是長(zhǎng)久之計(jì)。

表2 2000～2018年河南省三次產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度(m3/萬(wàn)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(yáng)市達(dá)到23.71億m3，用水總量最小的濟(jì)源市2.31億m3，用水總量的標(biāo)準(zhǔn)差為5.61億m3。用水強(qiáng)度最大的濮陽(yáng)297.38 m3/萬(wàn)元、最小的鄭州市89.81 m3/萬(wàn)元，用水強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差為71.71 m3/萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，河南省用水總量和用水強(qiáng)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(jí)市用水總量、用水強(qiáng)度的平均值

4.2.1 分驅(qū)動(dòng)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(guò)Z統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，河南省地市技術(shù)進(jìn)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(mǎn)足5%顯著性水平檢驗(yàn)，且全局Moran’s I值遠(yuǎn)離期望值E(I)(-0.0588)，表明地市分驅(qū)動(dòng)效應(yīng)具有顯著的空間聚集特征，其中技術(shù)進(jìn)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(dòng)趨勢(shì)，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(dòng)趨勢(shì)，而經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)P值不顯著，全局Moran’s I值呈負(fù)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(jìn)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(kuò)散變化。“十五”，全局Moran’s I值呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，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(shì)，這表明全局相關(guān)性特征顯著性再一次加強(qiáng)；“十三五”全局Moran’s I值降低至最低值0.07，表明技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)全局相關(guān)性減弱，空間擴(kuò)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(zhǎng)至0.356，空間相關(guān)性聚集性加強(qiáng)。“十五”、“十一五”莫蘭指數(shù)值增長(zhǎng)至最大值0.418，這表明全局相關(guān)性特征顯著性異常強(qiáng)大，空間呈超強(qiáng)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(duì)分驅(qū)動(dòng)效應(yīng)全局相關(guān)性進(jìn)行判別，局部空間性研究方法可以對(duì)局部特征進(jìn)行可視化研究。運(yùn)用ArcGIS軟件繪制空間格局演化圖，按照上文中定義驅(qū)動(dòng)效應(yīng)正負(fù)值對(duì)用水量的貢獻(xiàn)，將河南省地市劃分為四類(lèi)：抑制區(qū)、次抑制區(qū)、次促進(jìn)區(qū)、促進(jìn)區(qū)，通過(guò)對(duì)比分驅(qū)動(dòng)效應(yīng)抑制區(qū)、次抑制區(qū)、次促進(jìn)區(qū)、促進(jìn)區(qū)，來(lái)分析地市局部空間演化特征，由于驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的空間數(shù)據(jù)都是相對(duì)濟(jì)源市計(jì)算得出，濟(jì)源市的數(shù)據(jù)均為零，所以分析時(shí)不包含濟(jì)源市。因篇幅有限，僅展示2000年、2010年和2018年。

技術(shù)進(jìn)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(yáng)、三門(mén)峽、許昌、漯河、平頂山和南陽(yáng)；次促進(jìn)區(qū)分布在開(kāi)封和信陽(yáng)；促進(jìn)區(qū)分布在濮陽(yáng)、安陽(yáng)、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(mén)峽、鄭州、許昌、漯河、平頂山、南陽(yáng)、信陽(yáng)、周口、安陽(yáng)和鶴壁；次促進(jìn)區(qū)分布在洛陽(yáng)、新鄉(xiāng)和開(kāi)封；促進(jìn)區(qū)分布在濮陽(yáng)和焦作。2018年的抑制區(qū)分布在駐馬店、商丘和南陽(yáng)、鄭州和許昌；次抑制區(qū)分布在三門(mén)峽、洛陽(yáng)、漯河、周口和鶴壁；次促進(jìn)區(qū)分布在平頂山、安陽(yáng)和信陽(yáng)；促進(jìn)區(qū)分布在濮陽(yáng)、新鄉(xiāng)、焦作和開(kāi)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(yáng)；次促進(jìn)區(qū)分布在濮陽(yáng)、安陽(yáng)、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、開(kāi)封、周口、許昌、漯河、駐馬店、平頂山、南陽(yáng)和三門(mén)峽；促進(jìn)區(qū)分布在商丘和信陽(yáng)。2010年的抑制區(qū)分布在鄭州；次抑制區(qū)分布在洛陽(yáng)；次促進(jìn)區(qū)分布在濮陽(yáng)、安陽(yáng)、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、許昌、漯河、平頂山和三門(mén)峽；促進(jìn)區(qū)分布在開(kāi)封、商丘、周口、駐馬店、信陽(yáng)和南陽(yáng)。2018年的次促進(jìn)區(qū)分布在濮陽(yáng)、安陽(yáng)、鶴壁、焦作、鄭州、許昌、漯河、平頂山、洛陽(yáng)和三門(mén)峽；促進(jìn)區(qū)分布在新鄉(xiāng)、開(kāi)封、商丘、周口、駐馬店、信陽(yáng)、南陽(yáng)。

由上述可知，2000年和2010年，技術(shù)進(jìn)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(yáng)市，說(shuō)明技術(shù)進(jìn)步的提升對(duì)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(jìn)區(qū)集中在，以濮陽(yáng)、焦作和新鄉(xiāng)為中心的東北部城市。隨著時(shí)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(jìn)區(qū)域逐漸擴(kuò)大，說(shuō)明隨著新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城市人口的增加推動(dòng)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(dòng)效應(yīng)用水強(qiáng)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(lái)分析用水強(qiáng)度分驅(qū)動(dòng)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(qiáng)度驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的全局Moran’s I值均大于0且通過(guò)了1%顯著性水平檢驗(yàn)，且全局Moran’s I值遠(yuǎn)離期望值E(I)(-0.0588)，表明驅(qū)動(dòng)效應(yīng)全局相關(guān)性特征顯著性較強(qiáng)。

技術(shù)進(jìn)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(dòng)，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)—減小—增長(zhǎng)—減小的“M”型波動(dòng)趨勢(shì)。“十五”全局Moran’s I值呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，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(shì)，這表明全局相關(guān)性特征顯著性再一次加強(qiáng)；2015～2018年全局Moran’s I值再次下降至最低點(diǎn)0.137，表明技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)全局相關(guān)性減弱，空間擴(kuò)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(dòng)增長(zhǎng)，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)—減小的波動(dòng)“倒U”趨勢(shì)。“十五”全局Moran’s I值由0.382波動(dòng)增長(zhǎng)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(qiáng)大，空間呈超強(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)度驅(qū)動(dòng)效應(yīng)聚集圖

技術(shù)進(jìn)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(yáng)和三門(mén)峽；次抑制區(qū)在洛陽(yáng)；次促進(jìn)區(qū)集中在信陽(yáng)和開(kāi)封；促進(jìn)區(qū)集中在濮陽(yáng)、安陽(yáng)、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(mén)峽(南陽(yáng)、周口、鶴壁)；次抑制區(qū)集中在鄭州、信陽(yáng)、平頂山、洛陽(yáng)和安陽(yáng)；次促進(jìn)區(qū)是開(kāi)封；促進(jìn)區(qū)集中在濮陽(yáng)、新鄉(xiāng)和焦作。2018年的抑制區(qū)是駐馬店、三門(mén)峽、南陽(yáng)、漯河、許昌、鄭州和商丘；次抑制區(qū)集中在鶴壁、周口和洛陽(yáng)；次促進(jìn)區(qū)集中在安陽(yáng)和新鄉(xiāng)、平頂山、信陽(yáng)；促進(jìn)區(qū)集中在濮陽(yáng)、焦作和開(kāi)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(jìn)區(qū)和促進(jìn)區(qū)。2000年除鄭州是次促進(jìn)區(qū)域外其他均為促進(jìn)區(qū)。2010年的次促進(jìn)區(qū)集中在安陽(yáng)、焦作、鄭州、許昌、漯河、平頂山、洛陽(yáng)和三門(mén)峽；促進(jìn)區(qū)集中在濮陽(yáng)、鶴壁、新鄉(xiāng)、開(kāi)封、商丘、周口、駐馬店、信陽(yáng)和南陽(yáng)。2018年除信陽(yáng)是促進(jìn)區(qū)外其他均為次促進(jìn)區(qū)。

由上述可知，技術(shù)進(jìn)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(shì)，說(shuō)明技術(shù)進(jìn)步的提升對(duì)用水效率下降起到明顯的抑制作用且有利于空間差異縮小；而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的促進(jìn)區(qū)占據(jù)除鄭州市之外的所有城市，說(shuō)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(qiáng)度、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件及自然條件的顯著性差異，引起的水資源開(kāi)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(kāi)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(duì)單一產(chǎn)業(yè)用水量進(jìn)行指數(shù)分解或者側(cè)重于時(shí)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(diǎn)城市、中原城市群中心城市，搶抓黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：著力加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)治理、保障黃河長(zhǎng)治久安、促進(jìn)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(jìn)步、經(jīng)濟(jì)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三個(gè)方面定量分析用水總量和用水強(qiáng)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(shí)空差異規(guī)律和主要影響因素。研究成果對(duì)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(jià)值。因此，以河南省為例采用LMDI模型開(kāi)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(fèi)的三個(gè)驅(qū)動(dòng)因素，包括技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)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(dòng)因素的空間相關(guān)性。結(jié)論如下。

(1)從總用水量來(lái)看，由于經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)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(jìn)步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)調(diào)整并不能促進(jìn)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(guó)可持續(xù)發(fā)展的第一要求，限制經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)促進(jìn)用水量下降是不可取的。

(2)從用水強(qiáng)度來(lái)看，技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)用水強(qiáng)度的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢(shì)。結(jié)果表明，技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)提高用水強(qiáng)度的貢獻(xiàn)逐漸減弱。

(3)從全球自相關(guān)來(lái)看，技術(shù)進(jìn)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(jìn)步效應(yīng)呈現(xiàn)出增-縮-增-縮“M”的趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)呈現(xiàn)出增-縮“倒U”的趨勢(shì)。

(4)從局部空間相關(guān)性來(lái)看，技術(shù)進(jìn)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(jìn)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(dòng)了居住部門(mén)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(jí)。