辽宁省水资源与经济社会协调度综合评价_崔舒颖.pdf

200 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）辽宁省水资源与经济社会协调度综合评价崔舒颖（辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113008）摘 要：为了促进辽宁省社会、经济与水资源系统的协调发展，以2011-2020年为研究时段，综合利用社会经济水资源耦合协调度模型、AHP 法、熵权法计算综合系统和各子系统的发展水平及其协调程度，并结合各子系统实际情况提出有针对性的对策建议。结果表明：区域内部的综合发展水平呈明显分化特征，从低到高依次为辽西北、辽东、辽南；全省社会经济水资源耦合协调度均低于耦合度，整体表现出更协调的发展态势；2020 年辽西北、辽东地区达到高度协调-高水平耦合阶段，辽南地区达到极度协调-高水平耦合阶段。关键词：社会经济；水资源；耦合协调度；辽宁地区中图分类号：TV213.4文献标识码：B0 引 言水资源短缺对区域经济的可持续发展构成极大制约，其开发强度和本底条件是组成自然资源承载力的关键因素。在保证经济健康发展的条件下，如何实现水资源的高效利用和水生态的稳定越来越引起广大学者的重点关注，这些研究大都侧重于水资源承载力、流域水资源保护和区域协调发展等领域1-3。左其亭等以河南省为例，利用和谐平衡模型计算分析区域社会、经济、水资源的发展状态；关伟等以辽宁省为例，采用耦合模型分析各子系统协调发展潜力4-5。近年来，随着经济的快速发展及城市空间规模的持续扩大，水资源短缺问题日趋突出6-7。鉴于此，文章结合 2011-2020 年辽宁省经济发展统计数据及水资源数据，应用社会经济水资源耦合度模型分析各子系统的耦合协调关系及其时空演变特征，对区域水资源合理开发、可持续利用以及最严格管理提供决策依据。1 区域概况辽宁省位于东北地区南部，包括辽东(本溪、丹东)，辽西(盘锦、葫芦岛、锦州、朝阳、阜新)，辽北（铁岭、抚顺、沈阳），辽南（大连、营口、鞍山、辽阳）4 个分区。东北部与吉林接壤，西北与内蒙古临界，南邻黄海、渤海，与日本、韩国、山东半岛隔海相望；东、西两侧为山地丘陵，中部为广阔的辽河平原，水域、平地和山地面积比例为9%、33%、58%，地貌形态可以概括成“六山一水三分田”。该区域属温带半干旱半湿润季风气候区，年降水量 6001100mm，不同地区的自然地理环境和气候条件存在显著差异，降水区域性、季节性特征显著，69 月主汛期降水集中，多为暴雨或强降雨。入海河流有沿海诸河、太子河、浑河、辽河，出入境河流有青龙河、东辽河、老哈河、浑江、西辽河、柳河、大凌河支流等，入国际河流包括叆河、鸭绿江、蒲石河等。然而，特殊的气候条件和地貌形态使得境内水资源存在开采难度高、边际效益低、可开发总量少等问题，加之水环境保护滞后、水生态恶化、局部地下水超采以及用水效率低，对区域经济可持续发展构成严重制约。随着振兴东北老工业文章编号:1007-7596（2023）05-0001-04收稿日期2022-03-06作者简介 崔舒颖（1980-），女，辽宁沈阳人，高级工程师，研究方向为水利水电工程、水土保持、水文水资源、河道、农业水利工程等。DOI:10.14122/ki.hskj.2023.05.032 201 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）基地战略的实施，以及沿海经济带与“五点一线”开发战略的深入推进，辽宁省经济社会的协调发展对合理开发利用水资源的要求也越来越高。2 研究方法2.1 评价指标体系文章参考耦合度时空分析、两系统以及三系统耦合度等指标体系构建方法，遵循可操作性、代表性、科学性和系统性等原则，从水资源条件、利用效率、经济实力、经济结构、生活水平、社会人口6 个方面选择 22 项典型指标，将社会、经济与水资源系统交互耦合构成复合系统协调度评价体系，如表 1 所示。表 1 社会经济水资源复合系统耦合度评价体系目标层系统层准则层指标层代表符号主观权重客观权重组合权重属性辽宁省水资源复合系统协调度水资源子系统水资源条件水资源总量x1(亿 m3)0.04660.20520.0753正向人均水资源量x2(m3/人)0.17570.05780.0799正向水资源利用效率全年供水总量x3(亿 m3)0.11050.24750.2153正向万元 GDP 耗水量x4(m3/万元)0.17540.02660.0367负向地表水供水比例x5(%)0.08420.17510.1160正向生态环境用水x6(亿 m3)0.18250.09880.1419正向污水处理回用量比例x7(%)0.22510.18900.3349正向经济子系统经济实力人均 GDPx8(元)0.22600.12450.2122正向GDPx9(万元)0.09340.16340.1151正向建成区经济密度x10(万元/km2)0.21360.09750.1571正向固定资产投资x11(亿元)0.13380.18900.1907正向经济结构第三产业产值x12(万元)0.16450.07350.0912正向农业产值比例x13(%)0.06540.14200.0700负向第三产业占 GDP 比例x14(%)0.10330.21010.1637正向社会子系统社会生活水平城镇居民人均可支配收入x15(元)0.09470.11450.0865正向农民人均纯收入x16(元)0.08260.10610.0699正向每千人均拥有卫生院床位、医院数x17(元)0.05440.10120.0439正向城市居民恩格尔系数x18(个)0.14350.14540.1665负向农村居民恩格尔系数x190.12510.10200.1018负向社会人口非农人口比例x200.15530.11410.1414正向非农产业从业人员比例x21(%)0.24680.12040.2371正向人口密度x22(人/km2)0.09760.19630.1529正向2.2 数据来源本研究所用社会经济发展和水资源数据来源于历年水资源公报、统计年鉴、统计局官网等相关资料，以 1978 年可比价确定经济数据。2.3 权重计算考虑到各指标数据量纲或数量级不同以及正、负取向的差异性，为消除这种不可通透性，确保参评数据的可比性，必须先进行标准化处理，对正向(数值越大则耦合态势越好)和负向(数值越小则耦合态势越差)指标的处理公式如下：（1）式中：xij*、xij为第 i 年参评指标 j 的标准化值和初始数据，经处理 xij*的取值区间为 01；min(xj)、max(xj)为研究时段内参评指标j的最小值和最大值。为保证综合系统和各子系统发展水平及其协调度评价的科学合理性，考虑利用 AHP 法和熵权法计算各参评指标的主、客观权重，再利用公式（2）202 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）计算组合权重 j，即：=njjjjjj12121 （2）式中：1j、2j为 AHP 法和熵权法计算的参评指标j 的主、客观权重8-12。然后利用线性加权的计算方式确定社会、经济、水资源子系统的综合评分，计算方法如下：（3）式中：U 为社会、经济和水资源系统的综合评分值。2.4 耦合协调度计算参考电子学中的电路耦合计算模型确定社会经济水资源系统之间的耦合度，并考虑已有研究成果利用下式计算耦合度13-16，即：()333/weswesUUUUUUC+=（4）式中：C 为各子系统之间的耦合度，反映了系统相互作用强度，其取值区间为 01；Us、Ue、Uw为社会、经济、水资源子系统的综合评分。依据相关文献资料13-16，将耦合度划分为低水平耦合、系统颉颃、系统磨合和高水平耦合 4 个阶段，所对应的耦合度变化范围为 0 C 0.3、0.3 C 0.5、0.5 C 0.8、0.8 C 1.0。然后利用社会、经济、水资源系统权重、确定系统综合评分 T，计算公式如下：wesUUUT+=（5）一般地，T 值越大则系统的综合发展水平越高，文中社会、经济、水资源子系统的重要程度相同，故权重、相等均取 1/3。为了更加直观地反映各子系统之间的协调水平构建耦合协调度模型，其表达式为：TCD=（6）式中：D 为耦合协调度，其取值区间 01，D 值越大则代表系统的协调发展水平越高。将耦合协调度划分成低度、中度、高度、极度协调 4 个阶段，所对应的耦合协调度变化范围为 0 D 0.4、0.4 D 0.6、0.6 D 0.8、0.8 D 1.0。3 结果与分析3.1 各子系统发展水平1）水资源子系统发展水平。2011-2020 年，辽南、辽东和辽西北地区的水资源子系统发展水平变化趋势,如图 1(a)所示。结果表明，辽南、辽东和辽西北地区的水资源水平从2011年的0.29、0.11、0.26 分别增长到 2020 年的 0.58、0.35、0.46，所对应的年均增长率为10.0%、21.8%、7.7%。总体而言，水资源发展水平最高和最低的是辽南、辽东地区，并且在 2017 年均有小幅减小。在 2011-2017 年辽东地区的水资源水平呈逐年增长趋势，2017-2010年则表现出“U”型变化特点。辽南地区的水资源匮乏，引碧入连、引英入连、碧流河水库及铁甲水库、三湾水利枢纽等工程解决了中心城区生活用水问题，该地区污水处理回用量比例及用水效率均较高，万元 GDP 耗水量较低，所以整体发展水平较高。为保证用水需求辽西北地区也要依赖外调引水，其全年供水总量、人均水资源量和水资源总量不高，从而使得整体发展水平高于辽东、低于辽南地区。虽然辽东地区的水资源相对丰富且人均占有量较高，但其污水处理回用量比例、全年供水总量及用水效率较低，并且生态环境用水量和万元 GDP 耗水量高，所以发展水平较低。(a)水资源子系统(b)经济子系统 203 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）经济发展水平(c)水社会子系统(d)综合系统图 1 辽宁省社会经济水资源系统发展水平2）经济子系统发展水平。2011-2020 年，辽南、辽东和辽西北地区的经济子系统发展水平变化趋势，如图 1(b)所示。结果表明，辽南、辽东和辽西北地区的经济发展水平从 2011 年的 0.32、0.19、0.10 分别增长到 2020 年的 0.76、0.74、0.51，所对应的年均增长率为 13.8%、28.9%、41.0%。辽南地区位于沿海经济带核心区，其经济结构和实力均明显高于其它地区，产业结构以第三产业为主且人均 GDP 较高。虽然辽西北地区的经济结构和整体实力相对落后，但研究期间的发展速度最快，产业结构以第二产业为主且人均 GDP 小于辽南地区。2011-2017 年辽东地区的经济发展较快，2017 年基本接近辽南地区，2017-2020 年的经济发展速度放缓，但 10a 间仍保持较高的年均增长率。3）社会子系统发展水平。2011-2020 年，辽南、辽东和辽西北地区的社会子系统发展水平变化趋势，如图 1(c)所示。结果表明，辽南、辽东和辽西北地区的经济发展水平从 2011 年的 0.61、0.45、0.05 分别增长到 2020 年的 0.99、0.74、0.38，所对应的年均增长率为 6.2%、6.4%、66.0%。辽南地区具有较好的社会发展基础，社会人口和生活水平较高，常住人口大多数从事非农产业，消费结构、医疗水平、居民可支配收入等数据稳步提升。2012 年辽东地区的社会发展水平略有下降，这主要与消费中的非食物性支出所占比例增加以及医疗水平暂时达不到社会发展需求等因素有关，之后继续维持上升趋势。辽西北地区的社会人口和社会生活水平整体较低，但 2011-2020 年的发展速度较快，特别是 2017 年增幅最为显著。4）社会经济水资源系统综合发展水平。总体而言，2011-2020 年辽宁省社会经济水资源系统综合发展水平明显提升，从低到高综合发展水平排序为辽西北、辽东、辽南，如图 1(d)所示。00.20.40.60.812011201220132014201520162017201820192020年份水资源经济社会子系统发展水平00.20.40.60.812011201220132014201520162017201820192020年份水资源经济社会子系统发展水平(a)辽南地区(b)辽东地区 204 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）00.20.40.60.812011201220132014201520162017201820192020年份水资源经济社会子系统发展水平(c)辽西北地区图 2 各分区社会经济水资源发展水平从图 2 可以看出，辽南、辽东地区的水资源子系统均低于社会、经济子系统发展水平，2011 年经济与水资源水平相差不大，而 2020 年水资源发展水平远低于经济子系统。其中，辽南地区的社会发展水平最高，经 10a 发展辽东地区的经济发展水平逐渐赶上社会子系统。2017 年前，辽西北地区的社会、经济发展水平均低于水资源子系统，之后水资源发展水平下降且经济得到大力发展，虽然社会发展水平明显提升，但依然落后经济、水资源子系统。3.2 耦合协调度分析通过分析耦合协调度发现，各分区的耦合协调度均低于耦合度，表明社会、经济与水资源系统之间存在相互作用关系，但未达到相互促进发展和最优的协调效果，如图 3 所示。0.70.750.80.850.90.9512011201220132014201520162017201820192020年份辽南辽东辽西北耦合度 C00.10.20.30.40.50.60.70.80.912011201220132014201520162017201820192020年份辽南辽东辽西北耦合协调度 D(a)耦合度(b)耦合协调度图 3 辽宁省社会经济水资源耦合发展过程结合图 3(a)变化趋势，将耦合度水平按照时间序列可以划分成 3 个阶段，具体如下：2011-2013 年，辽西北地区的耦合度水平均低于辽南、辽东地区，除 2011 年辽西北地区外其它区域均处于高水平耦合阶段，2013 年辽西北地区的耦合值大幅度提升；2014-2016 年，辽西北地区的耦合至接近辽南，并超过辽东地区；2017-2020 年，辽西北地区的耦合至达到最高阶段，并且超过辽东、辽南地区，并且辽东地区的耦合度达到最低，而导致这种结果的原因可能是辽东地区的水资源发展水平较低。在 2015 年、2019 年辽西北和辽南地区均处于高度协调阶段，如图 3(b)所示。2011-2020 年辽南地区始终维持在高度协调阶段，2019 年不断提升到极度协调阶段。2011-2012 年辽西北地区位于低度协调阶段，经 2013-2016 年中度协调后达到高度高度协调阶段。从时间、空间上分析耦合协调度-耦合度，结果显示 2011-2017 年辽南地区处于高度协调-高水平耦合阶段，2018-2020 年处于极度协调-高水平耦合阶段，说明辽南地区社会经济水资源系统达到协调发展状态；2011-2014 年辽东地区处于中 205 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）度协调-高水平耦合阶段，2015-2020 年处于高度协调-高水平耦合阶段，经波动变化后各系统的耦合度趋向有序发展态势。辽西北地区的本底条件较差，各子系统处于变化发展过程，2011 年为低度协调-系统磨合阶段，2012 年为低度协调-高水平耦合阶段，2013-2016 年为中度协调-高水平耦合阶段，2017-2020 年为高度协调-高水平耦合阶段，说明辽西北地区的社会、经济、水资源系统间的耦合协调度及耦合度具有较大发展空间和潜力。3.3 对策建议根据上述分析结果和各分区具体情况，为保证区域经济可持续发展提出以下建议：加快辽东、辽西北和辽南各分区的协调发展进程，在水资源方面统一配制水资源总量，合理控制开发强度，对水环境保护经费做到统筹安排使用；切实保证生态环境用水，逐步完善水环境保护体系，坚持保涵养、重洼地、抓源头的原则完善流域生态体系；另外，优化辽宁省城市群空间的驱动力是促进产业空间变迁和人口空间流动，通过建设大型交通枢纽优化生活型、生产型服务业布局，积极探索医疗、教育等共享模式，切实提升居民生活和经济发展水平，从而实现社会经济水资源的协调发展。4 结 论文章从水资源条件、利用效率、经济实力、经济结构、生活水平、社会人口 6 个方面选择 22 项指标构建辽宁省社会经济水资源协调度综合评价体系，并利用合适的方法计算评价综合系统和各子系统的发展水平及其协调程度，主要结论为：1）辽宁省社会经济水资源系统整体表现出协调发展态势，但区域内部的综合发展水平呈明显分化特征，从低到高依次为辽西北、辽东、辽南。辽西北地区的社会、经济发展水平落后于辽东和辽南地区，但具有较快的发展速度。2）辽宁省各分区的耦合协调度均低于耦合度，表明社会、经济与水资源系统之间存在相互作用关系，但未达到相互促进发展和最优的协调效果。研究期间，耦合协调度与耦合度均表现出和谐发展态势，2020 年辽西北、辽东地区达到高度协调-高水平耦合阶段，辽南地区达到极度协调-高水平耦合阶段。参考文献：1 白千千，王录仓，杨小梅水资源承载力下的城市化发展模式以黑河流域张掖市为例 J干旱区资源与环境，2009，23(04)：75-782 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