發布時間：2019-12-30所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：以長江經濟帶水資源承載力綜合評價為中心，構建涵蓋水資源、社會經濟、生態等方面的水資源承載力綜合評價指標體系。運用TOPSIS綜合評價方法，測算研究了20072016年長江經濟帶11省市水資源承載力動態變化及區域差異，并利用ArcGIS10.2軟件，可視化2007
摘要：以長江經濟帶水資源承載力綜合評價為中心，構建涵蓋水資源、社會經濟、生態等方面的水資源承載力綜合評價指標體系。運用TOPSIS綜合評價方法，測算研究了2007—2016年長江經濟帶11省市水資源承載力動態變化及區域差異，并利用ArcGIS10.2軟件，可視化2007年與2016年長江經濟帶11省市水資源承載力等級分布。結果表明：2007—2016年長江經濟帶水資源承載力呈波動上升趨勢，承載力水平基本維持在警戒和中級水平;經濟發達的東段地區水資源承載力高于經濟欠發達的中段和西段地區，近年來差距不斷擴大;長江經濟帶11省市水資源承載力年均增長率位于前三的分別是貴州、上海和云南，而湖北、重慶、四川年均增長率為負值;長江經濟帶各省市水資源承載力整體水平仍較低，且各省市間水資源承載力均衡性差異并未隨著時間推移而產生大的改觀。
關鍵詞：長江經濟帶;水資源承載力;TOPSIS模型
水是人類社會可持續發展的戰略支撐條件之一，隨著人口增長和城鎮化進程加快，水資源短缺和水環境惡化已成為全球性問題。長江經濟帶橫貫我國東、中、西部三大區域，涵蓋上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州11個省市，其人口總數、地區生產總值、第三產業產值均超過全國的40%，現已成為中國經濟實力最強、戰略支撐作用最大的區域之一。然而長期粗放型增長方式和經濟社會高速發展使得長江經濟帶水資源需求壓力和水生態破壞壓力并存，水資源需求由2007年的2478.8億m3增加為2016年的2607.1億m3，凈增加128.2m3，該增加量相當于每年1/4個南水北調工程的調水總量。用水量占全國比重也由2007年的42.6%上升為2016年的43.2%，提升了0.6%。而廢水、氨氮、化學需氧量等水體污染物排放量占全國比重分別由2007年的43.3%，40.7%，41.4%提升到了2016年的44.2%，47.3%，48.6%，水體污染與水生態破壞問題日益嚴重。長江經濟帶應如何立足流域水資源綜合治理，實現經濟社會發展與水資源可持續利用耦合協同，是當前迫切需要解決的重要課題之一。因此，科學評價長江經濟帶水資源承載力，分析其時空演變趨勢及成因，對長江經濟帶制定科學有效的水資源承載力提升對策有重要參考價值。
目前水資源研究成果主要集中在水資源效率測度[1]、水資源開發利用[2]、水資源優化配置[3]以及水資源承載力測度[4]等方面，尤以水資源承載力更加值得深入研究。水資源承載力是指在某一具體的歷史發展階段下，以可預見的技術、經濟和社會發展水平為依據，以社會可持續發展和水資源可持續利用為原則，以維護生態環境良性發展為條件，以水資源合理開發和配置為前提，水資源可支撐的特定區域社會、經濟、生態環境協調發展的規模[5]。近年來，關于水資源承載力定性與定量研究均取得了豐富成果。研究重點集中在水資源承載力評價，研究內容包括水資源承載力定義[6]、水資源承載力指標體系構建[7]、水資源承載力預測[8]等。研究對象包括城市水資源承載力[9]、區域水資源承載力[10]以及流域水資源承載力評價等[11]。從研究方法來看，代表性的研究方法有投影尋蹤評價模型[12]、系統動力學法[8]及主成分分析法[13]。上述研究在豐富水資源承載力相關理論的同時，也為水資源的綜合利用提供了有效指導。其不足之處在于：(1)現有研究偏重于水資源承載力評價方法的研究，而理論研究有所不足;(2)多數研究集中于水資源承載力時間或空間單一維度，對水資源承載力時空差異關注較少。水資源承載力評價最終目的在于接近水資源承載力的最佳狀態，遠離水資源承載力的最劣狀態，而TOPSIS法就是測度目標對象與正負理想解的距離。鑒于此，本文從水資源子系統—社會經濟子系統—生態子系統3個聯系緊密又相互作用的系統出發構建長江經濟帶水資源承載力評價指標體系，運用TOPSIS法實證測度評價水資源承載力，利用ArcGIS10.2軟件繪制2007年與2016年長江經濟帶水資源承載力等級分布地圖，可視化表達承載力測算結果，為長江經濟帶水資源綜合治理提供依據，亦為區域水資源承載力研究提供參考。
1水資源承載力評價指標體系構建及數據來源
指標體系的構建通常分為兩類，第1類是基于系統論的思想，將系統劃分為既聯系又獨立的不同層次和要素構成的子系統;第2類是基于框架模型，如壓力—狀態—響應(PSR)、驅動力—壓力—狀態—影響—響應(DPSIR)、驅動力—壓力—狀態—影響—響應—管理(DPSIRM)等選取水資源承載力評價指標。充分的文獻研究發現，兩種方法都是將水資源系統作為一個內部各要素之間相互聯系、相互作用的復雜大系統。指標選取上，都將影響水資源承載力的人口、資源、社會、經濟與生態等指標考慮在內，切實反映水資源承載力研究中各組成部分的和諧共存關系。鑒于此，本文在參考《長江經濟帶生態環境保護規劃》基礎上，從水資源—社會—經濟—生態等方面選取水資源承載力評價指標，綜合考慮影響水資源承載力的多種因素，對長江經濟帶水資源承載力作出系統評價。本研究在參考大量有關水資源承載力評價文獻[14-16]基礎上，綜合頻度統計與理論分析方法選取使用頻率較高的指標，同時考慮到數據的可獲得性，力求做到既涵蓋統計年鑒直接可查的指標，又涵蓋根據年鑒數據計算而成的指標，盡可能體現指標的代表性、綜合性和全面性，具體的指標體系見表1。
本文原始數據來源于2007—2016年的《水利發展統計公報》、《水資源公報》、《中國統計年鑒》，部分指標數據根據中國統計年鑒數據及各省統計年鑒數據計算而成。
2長江經濟帶水資源承載力評價方法———TOPSIS法
TOPSIS(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoanIdealSolution)法是一種常見的基于多目標的評價方法，該方法在指標多少、樣本含量和數據分布等方面都沒有嚴格的限制和要求，且能夠實現不同評價指標在同一年份之間的橫向比較和同一評價指標在不同年份間的縱向比較[17]，原理是通過測度備選方案評價值與正負理想解的相對距離進行排序優選。TOPSIS法基本步驟如下：
2.1評價指標同趨勢化
TOPSIS法進行評價時，要求所有指標變化方向一致(即所謂同趨勢化)，一般將低優指標轉化為高優指標，轉化方法常用倒數法，即令原始數據中低優指標xij，通過變換而轉化成高優指標。
3實證研究
為了具體考察長江經濟帶水資源承載力的區域差異，考慮到各地的水資源承載力與經濟發展水平密切相關，因此將長江經濟帶劃分為3個地區，分別為經濟發達的東段地區(上海、江蘇、浙江)、經濟次發達的中段(安徽、江西、湖北、湖南)和西段地區(重慶、四川、貴州、云南)。
3.1長江經濟帶水資源承載力縱向評價及分析
利用式(4)并結合2007—2016年長江經濟帶11個省市數據，計算東段、中段、西段及長江經濟帶水資源綜合承載力水平，數值越大，表明水資源承載力越強，評價結果見圖1。圖1直觀顯示，樣本考察期內，長江經濟帶水資源承載力與東段、中段、西段地區水資源承載力水平保持相似的變化趨勢，波動幅度較小，總體呈上升趨勢。東段地區水資源承載力由2007年的0.419增加到2016年的0.611，增幅為45.7%;中段地區水資源承載力增幅最小，為0.8%;西段地區水資源承載力由2007年的0.459增加為2016年0.503，增幅為14%。可以將圖1分成3個時間段：
第一段為2007—2009年，此時間段內東、中、西段水資源承載力呈下降趨勢，因此長江經濟帶水資源承載力也呈下降趨勢，由2007年的0.464下降為2009年的0.3345，下降幅度為25.6%，水資源承載力等級由中級降為警戒等級。結合表3，可以看出2007—2009年長江經濟帶11個省市中，只有上海市水資源承載力保持上升趨勢，其余10個省市的水資源承載力都呈下降趨勢。2007—2009年上海市經濟增速放緩，2009年GDP增長率為6.94%，但其產業結構不斷優化，2009年第三產業占比59.35%，經濟發展帶來了污水處理技術的普及，單位產值耗水與污染排放減少也是上海市水資源承載力提升的原因。2007—2009年長江經濟帶其余10省市，GDP增長率一直保持兩位數增長，多省GDP增長率高達20%以上，萬元GDP用水量比上海市高出2～5倍。高速增長的經濟與水資源承載力協調能力較差，水資源消耗、浪費嚴重，用水效率和效益低，直接導致長江經濟帶水資源承載力逐年降低。
第二段為2010—2013年，此時間段內東、中、西段水資源承載力呈低值小幅度的波動趨勢。東段、中段和長江經濟帶水資源承載力均呈小幅度波動下降趨勢，分別由2010年的0.421，0.432，0.419下降為2013年的0.381，0.368，0.4，承載力等級均由中級水平降為警戒水平;西段水資源承載力呈小幅度波動上升趨勢，由2010年的0.403上升為2013年的0.442，承載力等級由警戒水平上升為中級水平。雖然在經歷2007—2009年水資源承載力大幅下降之后，長江經濟帶11省市出臺了一系列綜合治理水環境的對策措施，使得2010年水資源承載力小幅上升。但多年粗放型經濟增長方式和“先污染后治理”老路對水資源造成的破壞，并非一朝一夕之功能徹底扭轉的，這也是2010—2013年水資源承載力波動的原因之一。
第三階段為2014—2016年，長江經濟帶11省市水資源承載力均呈較大幅度上升，東段水資源承載力顯著高于中段、西段水資源承載力，2016年為0.685，已達優質水平。并且東段與中段、西段水資源承載力差距逐漸拉大。原因是水資源日趨匱乏制約社會經濟發展的弊端日益顯現，東部經濟發達省份借助先發優勢，在經濟社會發展的同時更加注重水資源的集約高效利用，并投入大量資金用于綠色創新技術研發和生態環境治理，使得水資源承載力與經濟社會發展和生態環境優化漸趨協調。而中段和西段省市經過多年開發建設，加之2012年后生態文明建設成果累積效應的顯現，水資源承載力也漸趨穩定增長態勢。但與東段地區相比，產業結構優化、資源利用效率、環保意識等差距短期內將一直存在，甚至是拉大，導致中、西段水資源承載力低于東段。
3.2長江經濟帶水資源承載力橫向評價及分析
從均值看，2007—2016年長江經濟帶11省市水資源承載力平均值位列前三的分別是東段的浙江、中段的江西以及西段的重慶，其承載力均值分別為0.463，0.458，0.457，處于水資源合理使用階段，承載力等級為中級。之后按照承載力平均值大小排名依次為：上海、江蘇、四川、云南、湖南、湖北、貴州、安徽。11省市只有安徽省水資源承載力處于警戒狀態，相關研究[19]表明，農業生產是安徽省水資源消耗量最大的產業，不合理的產業結構嚴重制約省內水資源安全，水資源緊缺程度十分嚴重，水資源處于不安全狀態，制約著社會經濟的發展。值得注意的是，湖北和貴州水資源承載力接近警戒狀態，未來需重點關注。
從年均增長率看，長江經濟帶11省市水資源承載力年平增長率位于前三的分別是貴州省、上海市和云南省，增長率分別為11.41%，10.1%，9.14%;而湖北、重慶、四川年均增長率均為負值，分別為-0.97%，-1.03%，-1.18%。安徽省與湖南省水資源承載力年均增長率也較低，僅為1.41%和2.75%。
利用ArcGIS10.2軟件繪制2007年與2016年長江經濟帶11省市水資源承載力等級空間分布圖(圖2)，空間分布圖顯示：上海水資源承載力由2007年的警戒等級上升為2016年的優質等級，上升幅度最大;江蘇、浙江、湖南由2007年中級等級上升為2016年的良好等級;安徽、湖北、四川、重慶由2007年良好等級降為2016年的中級等級;江西、云南、貴州分別由2007年的警戒等級上升為2016年的良好等級。東段省市水資源承載力上升主要得益于良好的經濟基礎，經濟的快速發展帶來節水減排技術的進步，使得水資源利用效率和效益提高。長江經濟帶中段地區產業偏重，沿江地區高耗水型重化工業林立，部分地區磷礦、重金屬污染嚴重。另外，節能減排技術落后導致水資源利用效率低，浪費嚴重。加之資源管理模式陳舊，水污染治理不力導致水環境質量下降。這些因素都制約了中段地區部分省份水資源承載力的進一步提高。四川、重慶雖然部分指標有所改善，如生態環境用水率逐年增加，萬元GDP用水逐年降低等，但嚴重的水土流失和大規模礦產資源開發帶來的環境污染和生態破壞，導致水資源惡化程度超出其改善程度，水資源承載力相應降低。云南、貴州由于獨特的地理環境限制了其經濟發展，人類活動對水資源破壞較小，水資源承載力處于良好等級。
相關期刊推薦：《水土保持研究》(雙月刊)創刊于1985年，是由中國科學院、中國科學院水利部水土保持研究所主辦的地球科學類期刊。報道本學科前沿領域科學理論、技術創新及其實踐應用研究最新成果，積極引導和推動水土保持學科和水土保持實踐的發展與繁榮。從事水保科技研究、教學與推廣的科教工作者及有關行政管理人員;國內外環境科學、地學、農業、林業、水利等相關學科科教人員及大專院校師生。有投稿需求的作者，可以直接與在線編輯聯系。
此外，研究還發現，2007年長江經濟帶11省市水資源承載力與2016年相比，除東段3省市外，其余8省市承載等級出現了較大反轉，具體表現為北岸的安徽、湖北、重慶、四川均由2007年的良好等級下降為2016年的中級等級，而南岸的江西、湖南、貴州、云南均由警戒或中級等級上升為2016年的良好等級。上文已經分析了東段3省承載力上升的原因，此處不再贅述。而其余8省市承載力出現較大反轉可能原因如下：第一，從經濟社會發展與水資源承載力協調能力看，8省市均有提升，如2016年萬元GDP用水量、城市污水處理能力等相比2007年均有改善。這解釋了雖然南北兩岸8省市水資源承載力出現了較大反轉，但北岸4省市僅從良好等級降為中級等級，并未出現大幅下降，說明承載力變化差異大需要結合自然與經濟社會發展綜合分析;第二，反轉的直觀表現是北岸4省市承載力下降，南岸4省市承載力上升，并形成承載力等級差異。深入分析可得，這一截然不同的發展趨勢可能是因為8省市經濟發展狀況和自然資源稟賦差異共同作用所致。分析8省市水資源承載力影響因素原始數據可知，與2007年相比，2016年南岸的江西、湖南、貴州、云南4省在降水量和水資源總量增加的同時，除個別省份供水量增幅5%以內，供水量和水資源開發利用率均下降，尤其是水資源開發利用率下降顯著。負向因素改善，正向因素提高，共同推動了南岸4省水資源承載力的大幅提升，從警戒或中級水平上升為良好水平。反觀北岸四省市，雖然安徽、湖北2016年降水量和水資源總量相比2007年有所增加，但其供水總量分別增長了25.3%和9%，供水總量大幅增加，一方面反映了水資源需求的快速增長，供需矛盾可能加劇。
SCISSCIAHCI
