河南省水资源消耗关联度与生态位适宜度研究

何慧爽

(华北水利水电大学管理与经济学院，河南郑州450046)

国务院《关于支持河南省加快建设中原经济区的指导意见》第26条特别强调，要加强水资源保障体系建设。河南省作为我国极度缺水的六大地区之一，水成为制约区域经济、社会和环境可持续发展的瓶颈，已是不争的事实。快速发展的经济和不断增加的人口对水资源需求的迅速增加使得水资源供需矛盾不断凸显。河南省作为农业大省，根据历年《河南省水资源公报》，2000—2011年间，河南省水资源用水量在波动中呈现上涨趋势，特别在2000—2001、2005—2006年间增长最快，而水资源在开发利用到一定程度时会出现枯竭。据有关分析，河南省各地区水资源利用率普遍达到中度到高度开发利用的水平。因此，消耗量的增长趋势与水资源总量的减少趋势呈现出矛盾局面。经济的发展需要水资源为其提供生产的保障，水资源的消耗量随着需求量的增加而越来越多，水资源会因过度消耗而成为经济发展的主要障碍。而水资源消耗配置不当易引发各种问题，如上游拦截会破坏自然水循环，城市居民用水增长快会使地下水超采过度，工业用水严重污染农业用水等。在这种背景下，水资源的合理开发利用和水资源消耗配置的优化显得尤其重要。对河南省水资源消耗与各部门消耗的配置进行关联性分析，运用生态位评估模型对水资源消耗和区域水资源的可持续利用进行正确评价，对区域经济社会的可持续发展和生态环境的良性循环及水生态文明建设都具有重要的意义。

一、河南省水资源消耗在部门间配置的灰色关联分析

(一)河南省水资源消耗在部门间配置的灰色关联分析方法及计算

关联度是表征系统中两个因素同步变化的关联程度，其与同步变化程度呈正比。灰色系统理论所提出的灰色关联分析对于一个系统变化态势提供了量化的度量，非常适合动态过程分析［1］(P1－100)。

其计算步骤为:

(1)确定反映系统行为特征的参考数列和比较数列，并对其进行无量纲化处理。

(2)求参考数列与比较数列的灰色关联系数ε(xi)，也可简化为其中，Δ(min)、Δ(max)、Δ0i(k)分别为对应数列与参考数列绝对值差的最大值、最小值、绝对值差。ρ为分辨系数，一般在0～1之间，通常取0．5，计算比较数列xi上各点k与参考数列x0参照点的关联系数，然后求各系数和的平均值即是xi与x0上的关联度

(3)比较各关联度大小，值愈大，关联度越高。

根据历年《河南省水资源公报》，利用灰色关联分析法对河南省水资源消耗配置情况进行分析，具体指标值见表1。由表1可以看出，2001—2011年耗水量占总用水量的比重稳定在56．94% ～60．32%。按照以上计算步骤，对2001—2011年河南省水资源消耗总量以及各部门消耗配置的数据进行计算处理，得出关于水资源消耗配置的广义邓氏灰色关联度、灰色相对关联度、灰色绝对关联度和灰色综合关联度，如表2所示。由于灰色综合关联度更能全面反映水资源消耗配置的关联度，因此选取灰色综合关联度的度量指标。由表2可以看出，农业耗水量、工业耗水量、生活及生态环境耗水量与河南省水资源消耗总量的关联度分别为0．666 1、0．673 0、0．760 1，由此可以得出，生活及生态环境耗水量对河南省水资源消耗总量的影响最大、关系最为密切，其次是工业耗水量，影响最小的是农业耗水量。

表2 河南省水资源消耗与各部门间消耗配置的灰色关联计算结果

(二)河南省水资源消耗配置的综合关联度结论分析

首先，河南省是人口大省，也是生活耗水大省。随着经济的发展和生活水平的提高，生活用水量持续增长，生活污水排放量不断增加，而河南省尤其是城市生活用水普遍存在着水源单一、现有供水设施老化、生活用水缺乏水价弹性变动机制等问题，致使生活中到处存在着水资源浪费的现象。因此，生活耗水量对河南省水资源消耗总量的影响最大①《河南省水资源公报》中水资源消耗部门配置数据未把生活用水消耗和生态用水消耗分开，但根据社会经济生活用水规律和《中国水资源公报》(历年)及其他地区《水资源公报》，可以确定的是，生活用水消耗占据了生活及生态用水消耗总量的绝大部分。。

其次，水资源是战略性经济资源，是工业经济的命脉。随着工业化的发展，工业用水消耗占水资源消耗的比重也在一直上升，从2000年的6．2%上升到2011年的10．3%。工业用水消耗的增加，既和工业化进程加速有关，又和我省工业发展中“三高一低一重(高耗水、高耗能、高耗材、低效益、重污染)的现象难以在短期内根本改观有关。因此，工业部门水资源消耗量对河南省水资源消耗量的关联度仅次于生活及生态环境耗水量。

再次，河南省80%的人口依附于农业，农业部门水资源耗水利用率较低。这一点从2011年《中国水资源公报》和《河南省水资源公报》也能够看出来。2011年，中国农田灌溉耗水率为62%，河南省农田灌溉耗水率为71．6%，河南明显高于全国平均水平。这一状况，既与河南省农业节水技术落后有关，又和农业用水权发展滞后有关。相对于工业和生活及生态环境需用水而言，农业用水权尚不够明晰。随着水权制度的逐步建立和完善，农业水权的问题应相机提上议事日程。

二、河南省水资源消耗在部门间配置的生态位适宜度

生态位的概念世界上最早由J．Grinnell使用。我国最早由王刚、赵松岭等人引入此概念并对生态位进行定量描述［2］。李自珍在此基础上，提出生态位适宜度的概念，即现实资源位与其最适资源位之间的贴近程度［3］。这一概念现已被广泛应用于人口、农作物和水资源、城市研究方面，如赵奥、覃荔荔、李志、周生路等人［4-6］。

在借鉴以往研究和河南省水资源消耗关联分析的基础上，笔者把生态位适宜度评估模型引入到河南省水资源消耗配置上，依据测算结果并结合水资源消耗的关联分析，分析出河南省水资源消耗配置所存在的问题。

设有 m 个评估年份，xij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)表示第i年生态系统中生态因子j的观测数据值，在实际研究中，将数据进行标准化处理后得到生态因子的现实生态位。其中，xmax表示xij中的最大值，按照 x'ij=xij/xmax进行无量纲化处理。又设x0j(j=1，2，…，n)表示第j个生态因子的最佳生态位，即:x0j=max(x'ij)。然后建立的水资源消耗配置的生态位适宜度评估模型为:

式中:Fi为第i年的水资源消耗配置的生态位适宜度，ε(0≤ε≤1)为模型参数。关于参数ε的估算，可以假定当Fi=0．5时估算出来。经计算可得:ε =0．512 7。

依据上述步骤，分别计算出2000—2011年水资源消耗配置的生态位适宜度，具体计算结果如表3所示。

表3 2000—2011年河南省水资源消耗在部门间配置的生态位适宜度

按照表3计算出的各年份适宜度，根据现有研究资料，可以把2000—2011年河南省水资源消耗配置的生态位适宜度划分为3个梯度。大于0．8的为水资源总量在部门间的消耗配置生态位适宜度相对较高的第1梯度，在0．7和0．8之间的为水资源总量在部门间的消耗配置生态位适宜度相对居中的第2梯度，低于0．7的为水资源总量在部门间的消耗配置生态位适宜度相对较低的第3梯度。

由表3可以看出，2003—2006年水资源消耗总量在部门间的配置属于生态位适宜度较高的第1梯度，水资源消耗总量在农业、工业、生活及生态环境部门配置的生态位都较佳，处于较优位置，有利于水资源的可持续利用。其中，2006年水资源消耗总量在部门间消耗配置的生态位适宜度最优，为0．972 3。

2000、2008、2011各年水资源消耗总量在各部门间配置的生态位适宜度处于中等水平的第2梯度，水资源消耗总量在农业、工业、生活及生态环境部门配置的生态位居中，存在进一步改善的空间。2001、2007、2010各年水资源消耗总量在各部门配置的生态位适宜度处于较低水平的第3梯度，配置效率较低。

三、结论分析与对策建议

综上，将生态经济学领域中的生态位适宜度模型引入到水资源消耗配置研究中，可以很容易看出水资源消耗总量在各部门间的配置水平和配置效率。生态位适宜度的高低和配置水平及配置效率呈正相关关系。而且，经过以上关联度和生态位适宜度研究可知，河南省水资源消耗配置的优化要统筹考虑工业部门、农业部门、生活及生态环境部门之间耗水量分配，水资源消耗总量在农业、工业、生活及生态环境部门间配置的生态位适宜度有待提高和改善。如何顺应新一轮经济发展的要求，充分利用自身优势，赶超发达地区，规避水资源紧缺的劣势，实现经济可持续发展，是中原经济区建设背景下河南省重点发展的目标。

首先，加强产业结构和技术结构升级，提高水资源的利用效率，进行再生水利用。工业是经济的命脉，而水资源又是战略经济的控制性要素。结合河南省资源优势、经济发展需求以及水资源约束条件，进行产业结构优化和部门结构升级，实现工业用水和农业节水技术的升级，提高水资源利用效率，进行再生水利用，是缓解水资源、水环境压力的关键性措施。

其次，优化水资源消耗在各部门间的配置，除了要完善用水权制度及利用价格杠杆外，还要做好水资源信息化建设。水资源消耗优化配置是水资源管理的重点，而水资源信息化建设对水资源消耗优化配置的作用举足轻重。从水资源消耗优化配置的实际需要出发，利用在建和已建工程项目，建立统一的全省和流域水资源信息网络，实现各类水资源管理相关信息的自动采集、实时传输、在线分析和分项处理及决策等，为河南省各类消耗用水的现代化管理提供科学依据和强有力的技术支持。

［1］刘思峰，党耀国．灰色系统理论及其应用［M］．北京:科学出版社，2010．

［2］王刚，赵松岭，张鹏云，等．关于生态位定义的探讨及生态位重叠计测公式改进的研究［J］．生态学报，1984(2)．

［3］李自珍．生态位适宜度理论及其在作物生长系统中的应用［J］．兰州大学学报(自然学科版)，1993(4)．

［4］赵奥，武春友．中国水资源消耗配置的灰色关联度与适宜度测算［J］．中国人口·资源与环境，2010(9)．

［5］覃荔荔，王道平，周超．综合生态位适宜度在区域创新系统可持续性评价中的应用［J］．系统工程理论与实践，2011(5)．

［6］李志，周生路，吴绍华，等．基于生态位适宜度的城市边缘区农居点用地城镇化整治研究——以连云港市为例［J］．地理科学，2013(8)．