陕西省水资源与经济高质量发展耦合关系研究

汪 旺，铁舒雅，杨 森

(西安财经大学，西安 710100)

0 引 言

在生态文明背景下，水资源的有效利用能够支撑经济的高质量发展，经济高质量发展又促进了水资源的循环高效利用。但我国经济长期粗放型增长，导致水资源的低效利用，水资源的低效利用又进一步抑制了经济高质量发展。《生态文明体制改革总体方案》中强调，区域的经济发展不能超出当地水资源的承载能力和生态环境容量。由于陕西省位于西北内陆腹地，在地理学上具有典型性，在水资源分布上具有异质性，在经济发展上具有非均衡性。因此，研究陕西省水资源与经济高质量发展的耦合协调关系对促进陕西乃至全国经济高质量发展尤为重要。

目前，国内对水资源和经济发展之间的相互作用研究主要采用经济脱钩分析理论。该理论认为，经济增长与水资源承载力之间存在两种关系，一是水资源的利用与承载能力随着经济的增长而增长，该现象称之为耦合；另一个是水资源的利用与承载能力随着经济的增长而减少，该现象称之为脱钩[1]。许多学者在研究水资源发展状况时引入水足迹概念,即人们在生产活动中所需要的用水量，从而对水资源利用情况进行评价[2]。国内学者将水足迹理论与经济脱钩分析理论结合来研究两者之间的协调关系[3]，由于粗放型的经济增长模式使得水资源环境被严重破坏，因此在研究水足迹概念时将水足迹分为水量生态足迹和水质生态足迹，考虑了优化水质污染所需用水量这一情况[4]。水资源-经济的耦合模型也是研究两者协调关系的方法之一[5]。为提高水资源对经济的承载力，学者们提出产业结构调整、提高产业内部效率等建议[6]。以往研究大多针对中国的主要城市、中原地区城市、代表性景点城市等，对于地市的研究尚显不足，忽视了不同区域社会经济和地理环境的异质性，且未形成完整的体系。在研究水资源承载力与经济发展之间的协调关系上，较少有针对经济高质量发展评价指标的探讨。

因此，通过构建水资源与经济高质量发展的耦合协调度模型，分析水资源消耗情况和经济高质量发展状况，对区域水资源的开发利用情况进行评价，探讨陕西省水资源与经济高质量发展之间的耦合协调关系，并提出相应的解决措施。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

指标数据来自于2009-2018年《中国统计年鉴》《陕西省统计年鉴》《陕西省水资源公报》《陕西省国民经济和社会发展统计公报》等，部分数据通过整理统计局网站数据库获得。在使用指标数据时，遵循真实性、可比性、内容相符性等原则。

1.2 构建评价指标体系

根据以往文献对水资源综合评价体系的研究基础上[7]，结合所研究的内容需要，遵循真实性、可比性等原则，对陕西省的水资源和经济系统进行指标筛选。从水资源系统中，选取6个符合研究的评价指标，分别是工业用水(108m3)、农业用水(108m3)、人均用水量(m3/人)、万元GDP水耗(m3/万元)、地表水供水量(108m3)以及地下水供水量(108m3)；从经济系统中，根据绿色性、协调性、开放性、创新性、共享性、有效性等方面选取7个符合经济高质量发展的评价指标[8]，分别为单位GDP能耗(吨标准煤/万元)、第三产业增加值占GDP比重(%)、对外贸易进出口总额(亿美元)、R&D经费支出占GDP比重(%)、城镇和农村的居民人均可支配收入(元)以及人均GDP(元)。对指标选取遵循有效性、科学性、可比性原则，构建与研究内容相符合的指标体系。

1.3 构建模型和计算方法

1.3.1 确定指标权重

在对数据进行分析之前，将搜集所得数据进行无量纲化处理，使各指标数据具有可比性。使用“min-max标准化”，将标准化后的数据用主成分分析法确认指标权重，得出水资源与经济高质量发展指标的权重。见表1。

表1 陕西省水资源-经济高质量发展耦合协调度评价指标及权重

由表1可知，在水资源系统中，万元GDP水耗、工业用水和地表水供水量占据指标权重前三位，其权重分别为0.196、0.192和0.192。可以看出，陕西省水资源对经济高质量发展的促进作用不容忽视。陕西的土地多是农业用地，农业用水量在陕西水资源系统中自然占有一席之地。从2009-2018年的农业用水数据来看，农业用水量正在逐年下降，从2009年的59.01×108m3下降至2018年的57.07×108m3。但是工业用水却在逐渐显著上升，从11.4×108m3上升至14.49×108m3,同时陕西省的工业增长量与上年相比增加9.2%。由于陕南处于亚热带季风气候，为陕西省的降雨量提供了很大的作用，陕西的地表供水量逐年上升，地下供水量逐年下降，水资源处于尚有富余阶段。在经济高质量发展系统中，权重占据前三位的指标有农村居民人均可支配收入、人均GDP和外贸进出口总值，分别是0.184、0.182和0.179。在人均GDP不断提高的基础上，10年间农村居民人均可支配收入显著增高，2013年实施城乡一体化措施之后城镇与农村居民的贫富差距逐渐减小，向经济共享时代推进。陕西省外贸进出口总值也在不断增加，尤其是2017年，较上年增加120.26亿美元，充分贯彻落实了对外开放政策，促进经济高质量发展。但是在科技创新方面，陕西省R&D经费投入强度十分平稳，在经济发展中所占权重严重不足，这将成为阻碍经济高质量发展的关键因素。

1.3.2 构建耦合协调度模型

耦合源于电子领域，耦合度是用于测量两个模板间相关联的程度。廖重斌[9]以珠江三角洲城市群为例，为探索环境与经济的协调性而建立了耦合度模型。首先，结合所得数据对水资源和经济高质量发展建立综合评价函数：

(1)

(2)

其中：ai和bi分别为水资源和经济高质量发展各个指标的权重；xi和yi为水资源和经济高质量发展的评价指标；f(x)为水资源系统的综合评价函数；g(y)为经济高质量发展系统的综合评价函数。

再根据所得的水资源系统与经济高质量发展系统的综合评价函数构建耦合度模型：

(3)

由于只探讨水资源和经济两系统之间的关系，故式(3)中唯一系数为2，C即为水资源和经济高质量发展的耦合度，显然，0≤C≤1。耦合度只强调了系统间的关联强度，并未强调两个系统之间的协调性。为此，用D表示水资源-经济高质量发展的耦合协调度，计算公式为：

(4)

T=αf(x)+βg(y)

(5)

其中：C为两系统之间的耦合度；D为耦合协调度；T为水资源和经济高质量发展水平的综合评价函数，反映了水资源和经济的整体水平；α、β为待定权数，基于相关研究，将水资源系统和经济高质量发展系统视为同等重要，即将α和β均设定为0.5。

1.3.3 耦合协调类型划分

依据以上公式，可得出水资源与经济高质量发展的耦合协调发展状况。根据耦合协调类型划分的相关文献研究[10]，为了便于比较水资源与经济的耦合状态，将耦合协调度均等划分为为严重失调、低度协调、中度协调、高度协调和极度协调5个等级，并在水资源综合评价函数f(x)与经济高质量发展综合评价函数g(y)对比的基础上，进一步细分陕西省水资源滞后发展类型、经济滞后发展类型和水资源经济同步发展类型。

2 实证结果分析

2.1 耦合协调度时序分布特征

以时间为序列，将2009-2018年的陕西省水资源和经济高质量发展数据代入式(3)、式(4)、式(5)中，得到陕西省水资源与经济高质量发展的综合评价函数、耦合度以及耦合协调度。详见表2。

表2 2009-2018年水资源-经济高质量发展综合评价函数、耦合度及耦合协调度

由表2可知，水资源和经济的综合评价指数在时间序列上呈显著上升趋势，两系统整体发展明显优化。从耦合度指数来看，水资源与经济的耦合程度一直处于较高水平，近年来更是呈现攀升趋势。但期间，2014年两系统的耦合度突降为0.84，此时两系统的协调程度虽仍处于中度耦合，但与上年相比还是有所下降，通过对两系统各自的评价指数进行对比，不难发现是由于水资源滞后导致的耦合协调度下降。尽管当年水资源-经济高质量发展系统的综合评价指标、耦合度和耦合协调度均有下降，但是在下一年，通过政府实施政策与居民生活调整的情况下，水资源-经济高质量发展系统的各个评价指数又有所恢复，整个系统仍处于发展良好状态。因此，在水资源-经济高质量系统协调发展的过程中，政府要及时进行产业调整，避免任一系统发展失衡，对生态坏境和居民生活造成不利影响。

2.2 陕西省发展类型评价

根据计算所求得的各年耦合协调度，再依据耦合协调类型划分标准，将陕西省2009-2018年水资源和经济高质量发展的耦合协调类型及发展类型划分如下，见表3。

表3 2009-2018年水资源-经济高质量发展耦合协调类型

由表3可知，2009和2010年陕西省水资源与经济高质量发展的耦合协调度较低，2009年耦合协调度只有0.357，协调程度较低，当年人们还没有经济高质量发展的意识，整体经济也还处于缓慢发展阶段，水资源对经济的承载作用不够明显，因此2009-2010年陕西省的水资源与经济属于较低耦合状态中的经济滞后型。2011年耦合协调度有所上升，耦合协调度达到0.589，耦合协调程度达到中等水平，虽然水资源-经济高质量发展系统的耦合程度提高了，但此时陕西省的发展类型仍处于经济滞后型。2012-2013年陕西省的水资源-经济高质量发展耦合协调度有了明显上升，2013年耦合协调度高达0.71，属于高度耦合协调类型，水资源开始逐渐承担支撑经济的作用，但是经济高质量发展仍不显著，对外开放口径也未达到一定高度，因此这两年陕西省属于高度耦合协调发展经济滞后型。2014年陕西省水资源由于降雨量、地表水资源和主要河流年径流量等与多年平均值相比均有一定幅度的减少，该年水资源系统综合评价指数大幅下降，两系统的耦合协调度为0.542，与上年相比下降至中等耦合协调程度，且其发展类型转为水资源滞后型。2015年经过政府调整和水资源供应量回升，水资源-经济高质量发展系统的耦合协调度回到0.828，属于极度耦合协调发展经济滞后型。2016-2018年，随着经济高质量发展政策的实施，不断进行产业调整，水资源对经济高质量发展的承载力迎来新的挑战，3年内陕西省水资源与经济高质量发展系统的耦合协调度都有较高的水平，属于极度耦合协调类型，随着经济高质量发展水平的提高，陕西省的发展类型逐步变为水资源滞后型。

3 结论与启示

3.1 结 论

通过以陕西省为例，根据水资源与经济高质量发展两系统的耦合协调模型，对陕西省2009-2018年水资源-经济高质量发展系统的耦合关系进行分析。结果表明，水资源与经济高质量发展的耦合度和耦合协调度均处于上升趋势，由低度耦合向高度甚至极度耦合发展，尤其是经济发展状况，由之前的粗放型发展模式逐步改善为高质量发展模式。但随着经济步入新常态，水资源对经济的承载力逐渐面临更大的挑战，从2014年起，陕西省的发展类型从先前的经济滞后型转变为水资源滞后型，这表明水资源已不能有效协同经济增长。由于陕西省的水资源在时空上分布不均，水资源相对短缺，开发利用程度较低，农业用水量大，工业用水效率低下，因此应采取措施提高水资源的承载力和重复使用率，使其能够更好地承载经济的发展，而在发展经济的同时也要注重高质量发展，提高科技创新能力，坚持绿色发展。

3.2 启 示

根据陕西省水资源与经济高质量发展的耦合协调关系分析结果，为了解决陕西省水资源滞后型发展这一问题，增强水资源对经济的承载力，以实现经济的高质量可持续发展，提出以下建议：

1)完善节水设施建设。陕西省的土地多为农业用地，农业用水量在水资源利用总量中占有很大一部分，陕西省要改善水资源的利用效率还要注重抓好农业用水这一大工程，调整农业结构，在农业灌溉方面要做到高效节能，改善农业灌溉节水工程，减少运输途中的水资源损耗和管理上的缺陷，发展更加现代的节水及蓄水技术，提高水资源开发利用水平。

2)实行差别价格管理方式。陕西省农业、工业和服务业的用水量差异较大，对不同行业实行不同额度的水资源管理，根据各行业必需的基础用水量设置一个额度界值，超出额度部分采取不同的价格收取水费，以拉开高额耗水行业与低额耗水行业的水费差距，从而转变工业、农业和服务业的用水方式，促进产业结构性调整。

3)实施创新驱动战略。根据以上研究可知，阻碍陕西省经济高质量发展的一大制约因素是创新性发展不足。在水资源承载力逐渐减弱的情况下，技术开发费用投入力度较弱，水资源的节水工程没有得到技术上的突破，使得水资源承载力不能适应经济规模的增长速度。要解决这一问题，必须进行产业结构调整，增加技术开发费用的投入，只有实现技术进步才能提高陕西省的经济高质量发展水平，使得水资源能够更好地承载经济的发展，实现经济与水资源环境的协调可持续发展。