青岛市用水量变化趋势及驱动因子分析

2020-11-19廖荣明

陕西水利 2020年9期

廖荣明

（安徽国祯环保节能科技股份有限公司,安徽合肥 230000）

随着人口增长和城市化进程的加快，2018 年青岛市常住人口为939.48 万人，常住人口城镇化率达73.67%，对水资源的需求也不断增加。作为重要的自然资源，水资源对青岛市经济社会发展的影响作用日益凸显，对青岛市用水量变化趋势及驱动因子进行分析，探究青岛市用水量的主要影响因素。

1 青岛市用水量变化趋势分析

1.1 自然概况

青岛地处山东半岛东南部，下辖市南、市北、黄岛、崂山等7 个区和胶州、平度、莱西3 个县级市，总面积 11282 km2。2018 年全市常住总人口939.48 万人，全市常住人口城镇化率达到73.67%，国民生产总值12001.5 亿元，较上年增长7.4%。2018 年全市平均降水量741.6 mm，全市水资源总量为16.02 亿m3，比多年平均值偏少25.4%，全市总用水量9.33 亿m3，较2017 年减少 0.11 亿 m3。

由青岛市国民经济和社会发展统计公报、青岛统计年鉴、青岛市水资源公报，收集青岛社会经济、水资源指标数据，对青岛市用水量变化趋势进行分析。青岛市2011 年～2018 年总人口和水资源总量变化趋势见图1。

图1 总人口与水资源总量变化趋势

图1 显示，2011 年～2018 年青岛市总人口持续增长，年平均增长率为0.032%，增长幅度不大。2011 年～2018 年青岛市水资源总量波动较大，2011 年最大值为 20.925 亿 m3，2015 年最小值仅为6.849 亿m3，年际变化较大。

1.2 用水量变化趋势

青岛市各区市2011 年～2018 年用水总量变化趋势见图2。其中市区：2011 年～2012 年为市南、市北、四方、黄岛四区，2013 年～2018 年为市南、市北、黄岛三区。

图2 各区市用水总量

图2 显示，2011 年～2018 年市区、崂山区和城阳区用水量总体呈增长趋势，其他区市用水总量总体呈降低趋势。其中，市区2017 年较2011 年增加0.987 亿m3，年平均增长率为0.072%；黄岛区 2015 年较 2011 年减少 0.618 亿 m3，年平均增长率为0.089%，莱西市2016 年较2011 年减少0.553 亿m3，年平均增长率为0.092%。

1.3 用水结构分析

青岛市用水量包括农业用水、工业用水、生活用水和生态环境用水，2011 年～2018 年青岛市用水结构见图3。

图3 青岛市用水结构示意图

图3 显示，2011 年～2018 年青岛市农业用水比例不断降低，生活用水比例不断增长，工业用水和生态环境用水比例变化不大。可见，随着人口城镇化进程的加快和居民生活方式的改变，农业用水比例持续降低，生活用水比例不断增大。

2 用水量驱动因子分析

2.1 影响因子选取

参考已有研究成果[1-5]，结合青岛市实际情况，通过对可能影响工农业生产、居民生活、生态环境用水的驱动因子进行分析，依据科学性、合理性和可操作性原则，选取青岛市用水量主要影响因子，见表1。

表1 用水量主要影响因子

2.2 用水量驱动因子分析方法

采用集对分析系统分析方法进行驱动因子分析，基本步骤如下。

步骤1：建立集对关系。用水量是基于用水影响因子而产生的，构建用水量集合A={y1，y2，K，yn}与主要影响因子集合Bi={xi1，xi2，K，xin}，建立集对H＝(A，Bi）。分析集对H 所包含的特征，构建研究对象的同异反关系。

步骤2：指标标准化。对用水量和主要影响因子指标数据进行标准化：

步骤3：确定联系数表达式。分析用水量和主要影响因子组成的集对H＝（A，B）的同一性、差异性和对立性，建立集对H 的联系数表达式为[6-7]：

式中：a、b、c∈[0，1]且 a+b+c=1；a 表示同一度；b 表示差异度；c 表示对立度；I 为差异度系数，取值区间为[-1,1]，有时仅起差异标记作用；J 为对立度系数，取值规定为-1，有时仅起对立标记作用。

联系数表达式的确定方法如下：

①对用水量和影响因子指标标准化数据等级划分：[0，0.3)，[0.3，0.7)，[0.7，1.0]分别为 I，II，III 级；

②根据等级标准判别用水量和影响因子指标等级；

③对应样本年的指标等级相同的数目所占比例为同一度，等级相邻的数目所占比例为差异度，等级相隔的数目所占比例为对立度，确定集对H 的联系数表达式。

步骤4：计算联系数。差异度系数取值I=0[7]，对立度系数J取值为-1，获得集对H 的联系数。

步骤5：确定用水量驱动因子。依据用水量与用水影响因子集对H 的联系数u 的大小确定用水量的驱动因子，用水影响因子联系数u 越大，对用水量的影响越大，因此，将联系数u＞0 的指标确定为用水量驱动因子。

2.3 青岛市用水量驱动因子分析

按照基于集对分析的用水量驱动因子分析方法的基本步骤对青岛市2011 年～2018 年用水量驱动因子进行分析，结果见表2。

表2 青岛市用水量驱动因子分析结果

由表2，依据用水量驱动因子判定方法，青岛市用水量驱动因子主要为农业单位产值用水量（C3），林牧渔业单位产值用水量（C4），有效灌溉面积比（C5），工业增加值用水量（C7），建成区排水管道密度（C10）和建成区绿化覆盖率（C11）。

3 结果分析

（1）青岛市用水量驱动因子根据影响程度由高到低依次为林牧渔业单位产值用水量（C4）、农业单位产值用水量（C3）、工业增加值用水量（C7）、建成区排水管道密度（C10）、建成区绿化覆盖率（C11）和有效灌溉面积比（C5）。从驱动因子指标变化率进行分析：对应驱动因子指标变化率依次为60.817%（C4）、58.418%（C3）、25.661%（C7）、36.555%（C10）、13.647%（C11）和27.075%（C5），与青岛市用水量驱动因子的影响基本一致。

（2）其他主要影响因子：总人口、GDP、节水灌溉面积比、工业用水重复利用率和城镇人均生活用水量等，其影响程度相对较低，主要因为指标变化率较小，如总人口、城镇人均生活用水量等；或指标值已经处于较高值，再提高空间有限，如节水灌溉面积比、工业用水重复利用率等。