西南山區水資源與社會經濟協調發展及其影響因素

肖釗富 彭賢偉 李瑞 廖佶慧

摘要：水資源與社會經濟的協調發展對促進生態環境保護和地區綜合高質量發展具有重要意義。以典型西南山區城市——遵義市為研究對象，構建2個系統協調發展的綜合指標體系;采用熵權法、耦合協調模型，對2009～2019年遵義市“水資源-社會經濟”協調發展狀態及其交互作用機理進行分析，并結合灰色關聯系數探究2個系統協調發展的影響機制。研究結果表明：① 研究期內，水資源綜合水平呈先下降后趨于平穩的態勢，說明水資源承載力和利用效率呈先降低后穩定的狀態，社會經濟發展水平呈上升的趨勢;② 2個系統間的耦合協調狀態由2009年的勉強協調（0.596）向2019年的中級協調（0.719）轉變;③ 水資源與社會經濟的耦合協調度差異受到經濟技術發展、產業用水結構、城鎮化建設、水資源稟賦以及水環境治理水平等要素的共同影響，使得2個系統在發展過程中互為影響，協同演進。研究結果可為西南山區水資源優化及其可持續發展規劃的研制提供科學參考依據。

關 鍵 詞：水資源; 社會經濟; 耦合協調度; 影響因素; 遵義市; 西南山區

中圖法分類號： TV211

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.04.016

0 引 言

區域協調發展是社會、經濟、生態、環境等多種要素相互作用，并實現區域資源優化配置的結果[1]。隨著中國經濟發展及城鎮化進程不斷加快，社會經濟與水資源利用的矛盾日益突出，水環境惡化、水資源短缺等問題在一定程度上制約著經濟的健康發展[2]?？茖W分析水資源-社會經濟協調發展演化及其影響因素，對實現生態環境可持續發展和生態友好型社會經濟發展具有重要意義。

近年來，水資源與經濟發展的相關研究引起了國內外學者的關注，在理論指標、研究內容、評價方法、區域實證等領域開展了諸多有益探索。研究尺度涉及全中國[3-4]、經濟帶[5]、省域[6]、流域[7-9]等不同層面。研究方法上，以往的研究大多側重于使用統計分析方法來對水資源利用進行分析，如層次分析法（AHP）[10]、系統動力學（SD）[11]、主成分分析法（PCA）[7]等，近年來，突變級數[3]和人-環境系統仿真平臺（HESP）[12]等新方法得到了應用。具體研究內容上，大多致力于水資源承載力的演變評價和模擬[7，13]，如Jia等通過對水資源空間相似性和差異性的分析，為中國經濟社會可持續發展管理提供了科學參考[3];Zhang等采用改進后的主成分分析法，對湘江流域城市經濟-社會-生態發展水平及其影響因素進行了研究[7];余灝哲等評估了京津冀水資源承載力風險[13]。為了更為準確地刻畫社會經濟與水資源之間的互動效應，宋冬凌等研究了河南省水資源利用率與經濟高質量發展水平及其耦合協調關系[6]，吳青松等對塔里木河流域水資源-經濟社會-生態環境和諧度進行了分析[9]。不難看出，已有研究對象大多以大尺度流域或傳統的缺水地區為主，而對西南生態敏感的山區城市關注較少[14]，通過定量的方法對水資源與社會經濟協調發展的影響機制方面的研究則略顯不足。

相較于資源型缺水的京津華北、西北地區和污染型缺水的長江三角、珠江三角地區，中國西南山區水資源系統呈現為工程型缺水顯著和利用效率低的特點[14]。近幾年來，城鎮化進程導致西南山區生態問題日益突出，植被破壞、水土流失、喀斯特石漠化[15]等問題加劇了生態環境脆弱性。遵義市作為西南山區城市化與經濟快速發展的典型區，其水資源供需矛盾和水環境污染程度持續增大[16]，因此，科學認識并協調社會經濟與水資源利用的關系，對守住發展和生態2條底線具有重要的現實意義[17]。本文基于2009～2019年遵義市社會經濟和水資源相關數據，應用熵權法、耦合協調模型對2個系統的發展狀況和協調關系進行定量研究，并結合灰色關聯度探究其協調發展的主要因素，以期為西南山區水資源優化利用及區域可持續發展規劃的定制提供一定的理論基礎與實踐經驗。

1 研究區域與方法

1.1 研究區概況

遵義市（106°17′～107°27′E，27°13′～28°04′N）位于貴州省北部、黔川渝結合部（見圖1），是兩江流域重要的生態屏障，境內以山地丘陵地貌為主，是典型的西南山區城市，屬于亞熱帶濕潤性季風氣候，該地區水資源具有工程型缺水、開發利用難度大的特點。2019年遵義市平均降水量為1 129.1 mm，人均占有水資源量為3 090 m3，全市全年總耗水量為12.88億m3，污廢水排放量為3.48億t。近年來，遵義市處于城鎮化、工業化加速發展時期，其城鎮化率從2009年的33.11%提升到2019年的55.74%，人均GDP從2009年的11 322元增長至2019年的55 411元。隨著生態文明建設和鄉村振興戰略的實施，經濟社會不斷發展，遵義市水資源需求持續增加，水環境問題日益突出。

1.2 指標體系與數據來源

本文以遵義市為研究區，選擇2009～2019年面板數據，參照已有研究成果[7，9]，結合遵義市的地區特征，遵循指標構建的代表性、科學性和數據的操作性、獲取性原則，基于壓力-狀態-響應（PSR）模型共12項指標測算水資源發展指數;由發展規模、經濟結構、民富指數3個方面共10個具體指標來體現社會經濟發展水平（見表1），采用熵權法來確定指標權重。分析數據來源于《中國城市建設統計年鑒》（2010-2020）、《遵義統計年鑒》（2010-2020）以及相關政府網站;未記載的數據，采用插值法計算而成，其中，農業用水量為灌溉和林牧漁畜用水量的總和。

1.3 研究方法

1.3.1 熵權法

熵權法[18]作為常用的客觀賦權法之一，根據原始數據變化客觀地確定指標權重，相對變化程度大的指標權重較大。本文研究重點是解釋水資源-社會經濟系統的反饋機制和演化過程，熵權法能有效避免權重受主觀因素影響。具體過程描述如下。CE4A441E-29DB-4500-833B-048AFE550924

（1） 數據標準化處理。

當指標為正向指標時：

x′ij=xij-xminjxmaxj-xminj（1）

當指標為負向指標時：

x′ij=xmaxj-xijxmaxj-xminj（2）

式中：x′ij為標準化處理后的值，i=1，2，…，n，表示不同的年份，j=1，2，…，m，表示不同的指標;xij表示第i年時第j項指標的原始數據;xmaxj和xminj分別為各項指標的最大值和最小值。

（2） 熵權法計算信息熵和權重。

yij=x′ijni=1x′ij（3）

ej=-1lnnni=1yijlnyij（4）

ωj=1-ejmj=1（1-ej） （5）

式中：yij為第i年第j指標的比重;ej為j指標的信息熵;ωj為該指標的權重。

1.3.2 多因素綜合評價

結合標準化值X′ij和權重系數wj，分別求得遵義市2009～2019年水資源與社會經濟發展指數CDI：

CDI=nj=1（wjX′ij）（6）

1.3.3 耦合協調模型

耦合協調模型源于物理學，其中，2個或多個系統通過各種交互作用相互影響，現廣泛用于判定發展要素與區域發展協調情況[19]。根據多因素綜合評價法獲得水資源與社會經濟發展效益評價值，分別記為U和G，所得耦合協調度判斷2個系統耦合協調發展程度：

C=2UGU+G212

D=CT

T=θU+γG（7）

本文通過耦合協調度模型來反映各個子系統間的協調發展程度。其中，耦合關聯度C表示2個子系統通過各自耦合因素產生彼此影響的程度。D為系統間的耦合協調度。T是反映2個子系統整體協同效應的綜合評價指數。本次研究中，將水資源與經濟發展視為同等重要，通過征詢專家建議，取2個系統權重θ=γ=0.5。參考實際情況和已有文獻[5]，耦合協調類型按表2分類，根據水資源綜合指數U與經濟發展綜合指數G的對比關系，進一步將其分為社會經濟滯后型（U>G）、水資源系統滯后型（U

1.3.4 灰色關聯度

灰色關聯模型是根據母序列和各特征序列之間發展趨勢的變化態勢來定量衡量其之間的關聯程度，常用于動態的歷程分析。本文采用耦合協調度作為母序列（Y），將所選的14個影響因素組成的數據列為特征序列（Xi）。關鍵步驟如下[20]。

（1） 確定分析序列并做標準化處理。

Y=Y（1），Y（2），Y（3），…Y（11）;

X（i），=X（1），X（2），X（3），…X（11）;

Δi（k）=Y（k）-Xi（k）（8）

本文中，年數k取1，2，3，…，11;i取1，2，3，…，14。

（2） 計算關聯系數ξ1（k）。

ξ1（k）=miniminkΔi（k）+ρmaximaxkΔi（k）Δi（k）+ρmaximaxkΔi（k）（9）

（3） 計算灰色關聯度Ri。

Ri=11k=1ξ1（k）11（10）

式中：分辨系數ρ越小，其分辨力越大，取值區間為（0，1），本文取ρ=0.5?；疑P聯度越大，說明特征序列對母序列影響越大。參考現有研究成果[4]，認定0.352 結果分析

2.1 水資源與經濟發展水平分析

利用公式（1）～（6）測算水資源系統綜合指數U、社會經濟發展綜合指數G與各子系統指數的時序變化（見圖2）。由圖2可知：研究期間，遵義市水資源綜合指數整體呈現為先波動下降最后趨于平穩狀態的趨勢，其中，壓力指數逐漸下降，狀態指數和響應指數波動上升。2009年，遵義市由于水資源壓力較小，其綜合指數U為研究期內的最高值（0.58）。分階段來看：2009～2011年，U呈下降趨勢，這是因為早期城市化處于粗狂式發展階段，傳統產業耗水量大且其利用效率不高;2011～2012年，U有短暫緩慢回升，這與中央一號文件《中共中央、國務院關于加快水利改革發展的決定》的頒布有關，當地政府得到響應，使得狀態指數和響應指數相應增加;2012～2016年，U不斷下降，壓力指數下降明顯，這是因為經濟快速發展帶來產業用水量加大、環境污染嚴重，加之污水處理能力滯后也對水環境產生了負面影響;2016～2019年，水資源綜合指數趨于平穩，得利于2016年12月中央全面推行河長制，加強了產業結構優化和高污染產業監管，水環境壓力得到明顯緩解，2019年水資源綜合指數穩定在0.40。

遵義市經濟綜合評價指數G不斷增長，表明區域經濟實力不斷增強。其中，發展規模擴大、民富指數增強，經濟結構指數呈先減少后增加的變化態勢，說明西南山區的經濟發展較為粗狂，產業結構需要不斷優化。分階段來看：2009～2015年為經濟綜合發展水平快速增長期，2015～2016年為低速增長期，2016～2019年為快速增長期，增速為年均4%。其中，2009～2019年間，遵義市經濟發展綜合指數的提高得益于發展規模和民富指數的同步增長，具體表現為發展規模從2009年的0.078增長到2019年的0.332，民富指數從2009年的0.086到2019年的0.321，表明遵義市在經濟規模擴張的同時人民生活水平得到明顯改善;2015～2016年，綜合指數的增長緩慢是由于發展規模的小幅下降;2016～2019年得利于經濟發展規模的擴大，遵義市社會經濟水平快速發展，使得經濟綜合指數在2019年達到研究期內的最高值0.66。

2.2 水資源與社會經濟協調發展演化

研究期內，遵義市水資源系統從2009年的0.58下降到了2019年的0.40，社會經濟系統從2009年的0.22增長到了2019年的0.66，兩者發展對比，在時序上階段性差異明顯（見圖3），這與OU YANG等研究的結論一致，水資源利用效率在經濟發展初期呈明顯下降的趨勢，隨著經濟發展逐漸得以改善，最終實現良性循環[21]。分階段來看：① 2009～2013年為社會經濟系統滯后期，說明早期遵義市水資源稟賦和環境基礎較好，隨著城鎮化、工業化進程加快，社會經濟系統以4.3%的增速穩步上升發展，水資源短缺、水生態環境污染等問題逐漸突顯，水資源系統指數呈波動式下降，總體上能夠滿足經濟發展需要，2個系統差距減小。② 2014～2019年為水資源系統滯后期，隨著社會經濟持續快速發展，水資源系統壓力進一步加大，說明該階段社會經濟是以消耗資源、破壞環境為代價的低效率增長，水資源承載力下降。③ 2016年后，隨著河長制等政策的落實以及節水治水技術的升級，遵義市加大了對水資源保護的重視程度和對水污染的治理投資，水資源系統趨于平穩，但水生態文明建設仍有較大發展空間。

基于水資源-社會經濟系統之間的相互作用，結合耦合協調類型（見表2），測算遵義市2009～2019年水資源與社會經濟發展耦合協調度（見表3）。從2個系統耦合協調度來看：遵義市水資源-社會經濟耦合協調發展度D從2009年的0.596上升到2019年的0.719，狀態從勉強協調發展演變為中級協調，協調發展模式日益改善。其中，2009～2011年為勉強協調發展階段，是因為早期遵義市為實現經濟快速發展，呈粗放的經濟增長，加之污水處理廠建設進展緩慢，使得工業水污染加劇、水資源負荷大;2012～2019年從初級協調發展到中級協調，這得益于遵義市水環境治理的資金和技術投入加大，而且公眾節水和環保意識不斷增強，水資源利用效率不斷提高，2個系統耦合協調度得以進一步增長。可見，社會經濟與水資源之間相互作用，社會經濟發展可以促進水資源系統改善，良好的水環境質量也為經濟高效發展提供保障，合理的城鎮化和工業化在很大程度上促進了“低排放”和“高效率”發展模式的形成，使得這一時期的環境建設和經濟運行取得了顯著成效。

2.3 水資源與社會經濟協調發展影響因素

本文利用灰色關聯度模型分析水資源與社會經濟協調發展的影響因素。借鑒前人研究成果[7，22-24]，綜合考慮遵義市發展的實際情況，同時吸收本領域內相關專家的意見，確定從經濟技術發展、產業用水結構、城鎮化建設、水資源稟賦、水環境治理水平等5個方面選取影響因素指標（見表4）。利用公式（8）～（10），計算各因素與耦合協調度的灰色關聯度。為了保證灰色關聯度結果客觀性，結合Pearson相關系數進行驗證（見表4），當其通過了顯著性檢驗，說明關聯度結果可靠[20]。

單從灰色聯度來看，所選的14個因素對水資源與社會經濟的耦合協調發展具有較高的決定作用。結合Pearson相關系數，年平均降雨量和農用化肥施用量未通過顯著性檢驗。具體分析如下。

（1） 經濟技術發展。城鎮居民可支配收入、農民人均可支配收入、人均GDP 3個因素與耦合協調度呈現顯著正相關性，且Ri皆大于0.65，為高等程度相關，亦即經濟發展水平提高會促進水資源與社會經濟系統的耦合協調度增加。這與馬海良等[24]、鞏燦娟等[25]的研究結論一致，因為經濟發展水平的提升將促進該區域產業聚集、水資源生產管理升級和環境防治技術改善，基礎設施建設和水污染防治資金也將得到保證，最終使得水資源利用效率提高，水資源與社會經濟得到協調發展。

（2） 產業用水結構。農田灌溉用水占比與耦合協調度呈顯著負相關，工業用水占比、城鎮公共用水占比與耦合協調度呈正相關，該結論與俞雅乖等的有關農業、工業生活用水都對水資源效率呈現負面影響的觀點不同[22]。究其原因：西南山區受地形和農業開發限制，以大水漫灌、串灌等粗放的灌溉模式為主，致使農業水資源效率低，《遵義市水資源公報》數據顯示，研究期內遵義市農業耗水占水資源總耗水的70%，水資源的高消費、低收益制約了與經濟的協調發展。由于工業用水比農業用水可控制性更強，加之工業所帶來的經濟效應顯著，所以工業用水占比的增加能促進水資源與社會經濟的耦合協調發展，但仍需優化產業結構，適度壓縮高耗水的初級產品制造業[26]。城鎮公共用水占比增加是源于城鎮化的推進使得住宅、醫療、教育等生活生產要素向城鎮集中，城市用水效率得以提高。

（3） 城鎮化建設。城鎮化率與耦合協調度呈現出很高的正相關性，而且其灰色關聯度為0.898，有極高程度的關聯，這點與李瓊等的關于社會保障與經濟發展耦合的研究成果相似[20]。遵義市的城鎮化率從2009年的33.11%提升到2019年的55.74%，隨著研究期內遵義市城鎮化進程推進，各生產要素向城鎮集中，財政收入、科技管理水平同步增加，人們節水環保意識也相應增強，水資源與經濟得到協調發展。

（4） 水資源稟賦。人均用水量、萬元GDP用水量與耦合協調度呈顯著正相關性，說明遵義市水資源得到了合理利用，它對社會經濟的正向反饋彌補了水資源消耗增加帶來的負面影響。這一點與馬海良等[24]的結論相同，馬海良等研究指出，西部水資源豐富的地區非期望產出的水資源效率較高。而遵義市的年平均降雨量未通過顯著性檢驗，是因為中國西南山區屬于亞熱帶季風濕潤氣候，雨量充沛，降雨對水資源與社會經濟協調發展無顯著作用。

（5） 水環境治理水平。農用化肥施用量、生活污水處理率、工業廢水排放達標率、環保資金投入占GDP比重與耦合協調度呈顯著正相關性，說明隨著遵義市水環境治理能力、科技水平的提高，地方財政加強改善農業基礎水利設施建設[24]，使得水資源利用和污染治理效率得到提高。

可見，經濟發展提高、城鎮化建設加強、水資源稟賦充足、水環境治理優化等方面改善了水資源與社會經濟的協調發展，而農田灌溉用水占比這類表征水資源利用效率不高的因素阻礙了2個系統協調。CE4A441E-29DB-4500-833B-048AFE550924

參考前人研究經驗[27]，結合上述有關影響因素的計算結果，可構建出遵義市水資源與社會經濟耦合協調發展的影響機制（見圖4）：首先，城鎮化建設和經濟技術發展響應了水資源-社會經濟系統水平;隨后在水環境治理、城鎮化建設、治理改革的綜合管理影響下，表現為不同的產業用水結構形式，并最終作用于2個系統;最后，區域內水資源-社會經濟系統對水資源管理系統進行反饋。

3 討論與建議

3.1 水資源與社會經濟協調作用機制

已有研究表明：人口密度、水功能區水質達標率是影響南京市等污染型缺水城市的主要因素[28];人均水資源量、人口增長與城鎮化是影響京津冀等資源型缺水地區的主要因素[13，19]。中國西南山區水資源系統具有工程型缺水顯著和利用效率低的特點，雖然水資源總量豐富但開發利用難度大[17]，但隨著經濟快速發展對水資源承載力要求的提高，水資源與社會經濟的協調發展顯得愈加重要。

西南山區社會經濟與水資源之間存在著復雜的相互作用：一方面，水資源系統對支持社會經濟發展起著至關重要的作用，良好的水資源稟賦和環境質量是城市發展的物質基礎和重要保證，也是人類生產生活的必要條件;相反，城鎮化與工業化所產生的水污染和水資源短缺會對城市經濟健康發展產生制約。另一方面，社會經濟系統作為水資源系統的主要支撐體，對其產生促進作用，具體表現為社會經濟增長能夠為水環境保護和管理提供資金保障和技術支持，例如投資建設污水處理廠、改善水環境管理信息系統;同理，粗放的經濟增長方式也對水資源系統產生威脅，會帶來水污染和缺水問題[8]。

水資源系統與社會經濟的耦合協調度是區域水資源開發利用效率的客觀和具體反映，人類可以通過自身行為來調整2個系統協調度的大小方向。因此，中國西南山區水資源與社會經濟的耦合協調度綜合了自然屬性和社會屬性，主要受經濟技術發展、產業用水結構、城鎮化建設、水資源稟賦、水環境治理水平的綜合影響?？傮w而言，社會經濟發展可以促進水資源高效利用，良好的水資源系統是經濟發展的基礎。社會經濟系統與水資源系統之間存在積極（支持和促進）和消極（約束和威脅）反饋。兩系統協同演進、相互制約，最終達到水資源-社會經濟系統耦合協調發展（見圖5）。

3.2 協調水資源與社會經濟發展的措施

近年來，得益于工程技術開發、節水調水建設，中國西北地區和華北地區等傳統資源型缺水區水資源系統已得到改善。相比之下，隨著經濟快速發展和人口增長，長江上游水生態安全威脅加大，中國西南山區工程型缺水與污染問題日趨嚴重[29]，水環境改善和污水綜合治理迫在眉睫，迫切需要科學合理的水資源管理以解決區域供需矛盾。結合遵義市的實際情況，參考上述協調發展的影響因素，有針對性地提出以下建議。

（1） 強化水資源管理。應加強水資源綜合管理、用水需求管理和水質管理，適當提高人均用水量，加大烏江和赤水河的水岸線污染整治，推動遵義市各縣區城鎮管網及污水處理廠建設，提升相關部門對生活、工業污廢水處理能力。

（2） 優化產業結構。遵義市工業化城鎮化發展起步較晚，應提防資源消耗、經濟發展和水資源的內在矛盾，優化農田灌溉用水措施，適當提高工業用水和城鎮公共用水占比，提高水資源利用效率，如提升治理白酒企業對赤水河流域的污染問題等，走綠色發展模式。

（3） 增加經濟技術投入。加大環保資金投入占比，增強市民節水意識和環境意識;應加強對企業實施環境法規的激勵，開發創新的節水技術，提高生活污水處理率和工業廢水排放達標率，在促進經濟效應的同時減少其對環境的破壞。

4 結 論

（1） 研究期內，遵義市水資源綜合水平呈波動式下降，社會經濟發展水平逐年上升。2009～2013年為經濟發展滯后階段，總體上能夠滿足經濟發展的需要;2014～2019年為水資源滯后，2個系統差距減小。

（2） 水資源-社會經濟系統耦合協調度由2009年的0.596增長至2019年的0.719，呈穩定上升的趨勢，實現了“勉強協調-初級協調-中級協調”的轉變。

（3） 中國西南山區水資源與社會經濟的協調發展受到經濟技術發展、產業用水結構、城鎮化建設、水資源稟賦、水環境治理水平等要素的共同作用，2個系統在發展過程中互為影響，協同演進。

本文通過分析遵義市水資源與社會經濟發展現狀，探究了2個系統發展的耦合協調度及其影響機制，研究成果可為中國西南山區水資源管理優化和區域可持續發展規劃的制定提供參考。但本文研究在各指標選取和權重確定方面還存在一定的不足，后續可借助于熵權法與層次分析法或因子分析法相結合來予以綜合賦權;其次，由于信息的缺乏，本文研究僅進行了時間差異性分析，對于空間尺度和更廣時間序列方面的研究仍有待后續跟進。

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（編輯：趙秋云）

Study on coordinated development and influencing factors of water resources and social

economy in mountainous areas of Southwest China：case of Zunyi City

XIAO Zhaofu，PENG Xianwei，LI Rui，LIAO Jihui

（School of Geography and Environmental Science，Guizhou Normal University，Guiyang，550025，China）

Abstract：

The coordinated development of water resources and social economy is of great significance to promoting ecological environment protection and regional comprehensive high-quality development.Taking Zunyi City，a typical mountainous city in Southwest China as the research object，we constructed a comprehensive index system for the coordinated development of the two systems，analyzed the coordinated development status and interaction mechanism of ‘water resources-social economy in Zunyi City from 2009 to 2019 by using entropy weight method and coupling coordination model，and explored the influence mechanism of the coordinated development of the two systems combing with grey correlation coefficient.The results showed that：① During the study period，the comprehensive level of water resources first decreased and then stabilized，indicating that the water resources carrying capacity and efficiency first decreased and then stabilized，while the overall level of socio-economic development showed an upward trend.② The coupling coordination state between the two systems had changed from barely coordinated （0.596） in 2009 to moderately coordinated （0.719） in 2019.③ The difference of coupling coordination degree between water resources and social economy development was affected by economic and technological development，industrial water utilization structure，urbanization construction，water resources endowment，water environment governance level and other factors，which made the two systems influence each other in the development process and evolve in coordination.The study can provide a scientific reference for the optimization and sustainable development of water resources in mountainous areas of Southwest China.

Key words：

water resources;social economy;coupling coordinated development degree;influencing factors;Zunyi City;mountainous areas of Southwest ChinaCE4A441E-29DB-4500-833B-048AFE550924