淮南市用水结构变化及驱动力分析

高 杨

(1.宿州学院环境与测绘工程学院，安徽宿州234000;2.安徽省煤矿勘探工程技术研究中心，安徽宿州234000)

随着社会经济的快速发展，各行业用水量与日俱增，区域水资源供需矛盾日益突出。通过合理分析区域用水结构来制定水资源利用发展规划，对发挥有限水资源的最大效益和潜力，实现区域水资源的可持续利用以及社会经济的稳步发展具有重要的理论指导意义［1－2］。应用不同方法对区域用水结构变化的研究在各地逐渐展开［3－6］。研究表明近年各区域用水结构发生很大变化，但由于不同地区水资源量、产业结构特征、经济发展速度等影响用水结构变化的因素不尽相同，各地的用水结构变化差异很大。淮南市作为安徽省重要的工矿城市，用水结构的演变会直接影响水资源利用的合理性与用水规模的大小，进而影响区域经济的协调稳定发展。因此，分析淮南市用水结构的变化及驱动力，准确认识水资源利用变化的成因和机制，可以为合理配置水资源、协调水资源供需关系以及制定水资源战略规划提供科学的理论依据。

1 研究区概况

淮南市地处安徽省中北部，市辖六区一县，包括田家庵区、八公山区、谢家集区、潘集区、大通区、毛集实验区和凤台县，总面积约2585km2，人口243.29万人。淮南市地处暖温带与亚热带的过渡区，季风气候典型，年平均气温15.6℃，年均降水量899.4mm，降水年际变化大，季节分配很不均匀，集中在夏季，洪水、干旱、雾霾等灾害性天气突出。市境位于淮河流域，淮河以南多为东西隆起的低山丘陵，淮河北岸为较平坦的平原地区，淮河是市境最大的地表水，区内还有窑河、东淝河、西淝河、泥黑河等支流。市境内有瓦埠湖、焦岗湖、城北湖、高塘湖等多个湖泊分布，全市水域面积400多平方公里，占总面积约16%。2013年，淮南市用水总量约为17.39亿m3，人均用水量740.2 m3。全市总供水量中地表水源供水量15.81亿 m3，地下水源供水量1.05亿m3。

2 用水结构变化特征分析

淮南市2005－2013年用水情况如表1所示，总用水量变化波动明显，整体呈下降趋势。其变化可分为三个阶段，2005 －2008 年，总用水量较为平稳，分别为20.76 亿 m3、20.69 亿 m3、20.74 亿 m3、20.08 亿 m3;2009－2010年，总用水量出现了明显的上升趋势，2010年总用水量达到21.63亿 m3;2011－2013年，总用水量逐年减少趋势明显，2013年总用水量减少至17.39亿m3。用水结构变化主要从不同类型用水量及所占总用水量的比例来反映，淮南市用水结构变化主要应从农业用水、工业用水和生活用水三个方面进行分析。

表1 淮南市2005－2013年用水结构变化

2.1 农业用水

淮南市农业用水在整个用水部门中位居第二，近年来农业用水量上升趋势明显，2005－2008年，农业用水量最低为3.81亿m3，最高为5.79亿m3，而2009－2013年农业用水量都维持在6亿m3以上，最高为6.89亿m3，最低为6.37亿m3。农业用水量占全市用水量的比重也同样呈现出显著的上升趋势，由2005年的18.35%上升为2013年的36.63%，平均每年以2.28%的份额上升，反映出农业用水在淮南市用水结构中的地位日益重要。

2.2 工业用水

淮南市作为安徽省重要的矿业城市，一直是工业用水大户，多年来居于各行业首位。工业用水量整体呈阶梯状下降趋势，2005－2008年明显下降，从15.61亿m3下降到12.88亿m3;2009－2010年保持稳定并略有上升，这两年用水量分别为13.13亿m3、13.18亿m3;2011－2013年又表现出显著减少趋势，2013年用水量为9.24亿m3。工业用水量占全市用水量比重保持了较稳定的下降趋势，从2005年的75.19%下降到2013年的53.13%，每年平均减少的份额为2.76%，虽然工业用水占总用水比重持续下降，但一直保持在总用水量的一半以上，体现出工矿业城市用水的一般特征。

2.3 生活用水

与工农业用水相比，淮南市生活用水的变化幅度较小。生活用水量呈现缓慢稳步上升的趋势，从2005年的1.34亿m3上升至2013年的1.78亿m3，只在2006年出现了小幅下降，为1.21亿m3。生活用水量占总用水量比重表现为波浪式上升的趋势，从2005年的6.45%上升至2013年的10.24%，在2005年、2009年出现小幅回落。

3 用水结构变化驱动力分析

3.1 主成分分析

各用水部门的用水量变化受到多种社会经济因素及自然因素的影响和制约，根据淮南市用水特点选取10个影响淮南市用水结构变化的驱动因子，分别是:农业产值(X1)、年降水量(X2)、耕地面积(X3)、有效灌溉面积(X4)、工业产值(X5)、万元工业增加值用水量(X6)、人口数量(X7)、城市化率(X8)、第三产业产值(X9)和城镇居民人均可支配收入(X10)，从2006－2014年《安徽省统计年鉴》中收集数据，运用统计软件SPSS进行驱动因子的主成分分析，可计算得出相关矩阵，如表2所示，主成分特征值及累计贡献率如表3所示。

表2 相关系数矩阵

表3 前8个主成分特征值及主成分贡献率

在进行因子主成分分析时，要求所提取的主成分的特征值必须大于1，且累计贡献率达到85% ～95%。根据表3所示的特征值及贡献率，前两个主成分的累计贡献率达92.359%，因此应选取第一个和第二个主成分，可代表初始因子表示的基本信息。主成分载荷矩阵如表4所示，其反映了原始因子与主成分的相关度，可以看出各因子对淮南市用水结构变化具有不同程度的驱动作用，第一主成分中X1、X2、X3、X5、X6、X7、X9、X10的载荷较大，上述因子反映的是气候变化、工农业生产投入、人口数量以及居民生活水平等;第二主成分中X8的载荷较大，此因子反映的是区域城市化水平。根据主成分载荷及表征信息的分析，淮南市用水结构变化的主要驱动力可以归纳为气候条件、生产规模、生产技术和人口因素等四个方面。

表4 主成分载荷矩阵

3.2 主要驱动力分析

3.2.1 气候条件

气候变化是影响农业发展最重要的因素之一，降水的多少直接影响着农业用水中灌溉用水的需求量［7］。图1所示为2005－2013年淮南市年降水量与农业用水比重变化的对应关系，可以看出农业用水比重随降水量变化呈明显的反向变化，其中2005－2007年的降水量较多，分别为1055.2mm、1060.6mm和1098.1mm，其对应年份的农业用水比重较低，分别为18.35%、24.17%和21.26%;2011－2013年为降水量最少的年份，分别为825.6mm、797.2mm 和 793.8mm，其对应年份的农业用水比重明显较高，分别为 37.74%、36.36%、36.63%，说明降水量变化直接影响了区域农业用水量的多少，进而显著影响了淮南市用水结构变化。

图1 2005－2013年淮南市年降水量与农业用水比重变化关系

3.2.2 生产规模

在国民经济快速发展过程中，各产业的生产投入与日俱增，生产规模逐步扩大，由此带来的是产值的增加。淮南市2005－2013年主要产业产值如表5所示，各产业产值都呈现逐年增加的态势。从农业发展看，农业产值从2005年的29.49亿元增加到2013年的66.15亿元，近年淮南市的耕地面积虽有所减少，但淮南市加大投入，扶持“三农”发展，农村经济保持持续稳定发展态势，尤其是养殖业产品产量增长较快，2013年新增畜禽规模养殖场9家，改扩建畜禽规模养殖场12家，建成国家、省级标准化示范场16家，畜禽规模养殖比重达68%以上，生产规模的扩大必然要以增加用水量作为保障。

表5 2005－2013年淮南市主要产业产值 亿元

3.2.3 生产技术

图2 2005－2013年万元工业增加值用水量与工业用水比重变化关系

淮南市工业产值从2005年的282.14亿元增加到2013年的1077.69亿元，但工业用水量及比重是下降的，这反映出淮南市工业用水效率大幅度提高，意味着生产技术的改进。万元工业增加值用水量已成为新时期衡量水资源利用效率和效益的关键指标［8］。淮南市2005－2013万元工业增加值用水量与工业用水比重变化关系如图2所示，二者表现出较好的正相关关系，淮南市万元工业增加值用水量从2005年的172.5m3减少为2013年的88.9 m3。工业企业增加技术投入以提高用水效率得益于政府政策的引导。淮南市编制的年度全市用水计划中明确规定，对工业用水重复率低的单位不增加用水计划，对浪费水严重、违反节水管理规定的企业(单位)扣减用水计划。

3.2.4 人口因素

人口因素包括了人口数量和人口生活质量的变化。2005－2011年，淮南市人口呈增加趋势，从235.77万增加到243.29万，尤其是随着城市化的建设和发展，城镇居民人口加快增长，城市化率达到66.7%，必然会导致生活用水量的增加。另外，随着人们生活水平的日益提高，其对用水质量的要求也会随之提高。反映居民生活水平的指标有很多，其中收入水平是最直观的，淮南市城镇居民人均可支配收入从2005年的8598.94元增加到2013年的22919.58元，与生活用水量及比重的增加对应;第三产业的发展在一定程度上也能够反映出居民生活水平的提高，相关研究表明第三产业总值与生活用水成高度相关关系［9］，表5所示的淮南市第三产业产值，从2005年的93.93亿元增加到2013年的244.74亿元，与生活用水比重的变化具有较好的正相关关系。这些都说明人口因素的变化驱动着淮南市用水结构的变化。

4 结论

利用淮南市2005－2013年各类用水数据，进行用水结构变化及驱动力的主成分分析，得出结论:(1)近年来淮南市总用水量变化波动明显，整体呈下降趋势，2005－2008年较为平稳，2009－2010年出现了明显的上升趋势，2011－2013年总用水量逐年减少趋势突出;(2)用水结构变化明显，农业用水在整个用水部门中位居第二，农业用水量及比重上升趋势明显;工业用水量及比重整体呈阶梯状下降趋势，但其用水比重一直保持在总用水量的一半以上;生活用水的变化幅度较小。生活用水量及比重呈现出稳步缓慢上升的趋势;(3)驱动淮南市用水结构变化的主要因素有气候条件、生产规模、生产技术和人口因素等。

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