宁夏水资源与产业发展协调关系分析

黄新蕊 贾玲 陈丹 游进军 郭志辉

摘 要：全面提升水资源利用效率，加快节水型社会建设已成为水资源约束下经济社会发展的必要路径。为促进经济社会发展与水资源承载能力相协调，在测度宁夏产业结构与水资源相关关系和关联度的基础上，分析了不同用水效率水平下可承载的产业发展规模与产业结构优化调整方案。研究表明：宁夏第一产业和第三产业构成与其用水量构成的相关关系较强，这与产业发展对水资源的依赖程度有关;宁夏第三产业发展以特色旅游和农副产品销售为主，与第一产业融合度高，水资源对产业结构有较强的约束作用，产业结构调整空间较大。宁夏未来应以限制农业发展规模为基础、引进先进节水技术为支撑，推动产业由第一产业向第二、第三产业发展，高耗水工业向高新技术工业发展，传统服务业向现代服务业发展，逐步实现产业结构优化升级。

关键词：水资源;产业结构;相关分析;协调关系;宁夏

中圖分类号：TV213.9 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.05.014

Abstract： It has become the necessary path of economic and social development under the constraint of water resources to comprehensively improve the utilization efficiency of water resources and accelerate the construction of water-saving society. In order to promote the coordination between the development of economic society and water resources carrying capacity， this paper analyzed the adjustment scheme of the industrial development scale and industrial structure optimization under different levels of water utilization efficiency， based on the measurement of the correlation and relevancy between industrial structure and water resources in Ningxia. The results show that the composition of primary industries and tertiary industries in Ningxia has a strong correlation with the composition of water consumption， which is related to the degree of dependence of industrial development on water resources. The development of tertiary industries in Ningxia is dominated by characteristic tourism and sales of agricultural and sideline products， which is highly integrated with the primary industries. Water resources have a strong constraint effect on industrial structure and there is a large space for industrial structure adjustment. In the future， Ningxia should be supported by limiting the scale of agricultural development， introducing advanced water-saving technology and promoting the development of industries from primary to secondary and tertiary industries. Water intensive industries should be developed into high-tech industries and traditional service industries should be developed into modern service industries. The industrial structure should be optimized and upgraded step by step.

Key words： water resources; industrial structure; correlation analysis; coordination relationship; Ningxia

宁夏回族自治区地处中国西北部，属于经济欠发达地区，经济增长方式较为单一。2018年，全区GDP为3 705亿元，第一、第二、第三产业比例为8.2∶40.2∶51.6。第一产业对GDP的贡献率较小，第二产业发展方式较为粗放，对第三产业的带动能力不足，农业、工业和服务业三者之间水资源供需矛盾突出。在水资源可利用量有限的约束条件下，需对现行的经济增长模式以及供用水结构进行优化调整，以保证区域水资源的可持续利用和经济社会健康可持续发展。

已有学者对产业结构和用水结构的关系进行了研究，并取得了大量成果，如：苏喜军等[1]采用协整、向量误差纠正估计、脉冲响应和方差分解等方法研究了河南省水资源对产业结构调整的影响;焦士兴等[2]通过建立耦合评价模型分析了河南省水资源和产业结构耦合协调度的时空变化特征;凡炳文等[3]基于相关分析法和灰色系统理论对甘肃省产业结构与用水系统进行了定量分析和比较，提出了产业结构调整方向;贾程程等[4]采用系统动力学方法构建了区域用水结构与国民经济协同演变模型，预测和分析了山东省用水结构与国民经济产业结构的协同演变路径及演变规律。

现有研究对区域产业结构和用水结构单一变量分析较多，但方法较为单一，缺少水资源约束条件下产业结构发展的分析;对水资源及产业结构相关关系的研究较多，但对于水资源与产业之间的协调发展关系缺乏深入挖掘。本文利用相关分析法和灰色关联度理论，对产业取用水与产业结构的相关性进行分析，得到不同用水效率水平下可承載的产业发展规模与产业结构优化调整方案，以期为推动产业结构优化升级、发展现代化产业体系以及完善水资源优化配置等提供参考。

1 宁夏水资源本底条件与用水现状

1.1 水资源本底条件

宁夏位于黄河上游，黄河流经其境内近400 km。宁夏90%的用水引自黄河干流，是依黄河而存、唯黄河而兴的区域。宁夏多年（1956—2016年）平均水资源总量12.12亿m3（当地地表水资源量9.06亿m3，地下水资源量3.06亿m3），人均水资源量不足全国平均水平的1/10，水资源严重短缺。黄河多年（1956—2016年）平均入境水量297亿m3，是宁夏主要的供水水源。2018年全区供水总量66.18亿m3，其中：取用过境黄河水58.26亿m3，占88.0%;当地地表水1.50亿m3，地下水6.14亿m3，占11.6%;污水处理回用量0.28亿m3，占0.4%。

1.2 产业用水情况

根据《宁夏水资源公报》，2005—2018年宁夏产业用水量和用水量占比变化情况见图1。宁夏2018年第一产业、第二产业、第三产业用水量分别为56.66亿、4.46亿、0.77亿m3，分别占总用水量的85.6%、6.7%和1.2%，生活用水量和生态环境用水量分别为1.72亿、2.57亿m3，分别占总用水量的2.6%和3.9%。2005年以来，宁夏总用水量呈缓慢下降趋势，其中：第一产业用水量呈下降趋势，年均下降率1.89%;第二产业、第三产业用水量有所上升，年均增长率分别为1.91%和7.58%。第一产业和第二产业用水结构变化明显，第三产业用水结构变化不大。随着城镇化进程的加快，宁夏农业逐渐由传统产业向特色产业转变，节水成果初步显现，用水量下降明显;高新技术产业逐渐发展，规模迅速扩大，带动第二产业用水量占比有所上升;旅游业发展迅速，带动第三产业用水量占比明显上升。

1.3 产业用水效率分析

根据《宁夏水资源公报》及《宁夏统计年鉴》，2005—2018年宁夏产业用水效率变化趋势见图2。2018年宁夏万元GDP用水量较2005年下降86%，万元工业增加值用水量较2005年下降74%。工业在2005—2008年处于急速转型时期，万元工业增加值用水量急剧减少;2009—2018年产业结构逐步优化，万元工业增加值用水量呈现缓慢减少趋势。第三产业万元增加值用水量总体较为稳定。

结合全国与黄河流域部分省（区）万元GDP用水量及万元工业增加值用水量变化趋势（见图3）可知，宁夏2018年万元GDP用水量明显大于全国与黄河流域部分省（区）的，用水效率较低;宁夏2018年万元工业增加值用水量与全国平均水平接近，大于黄河流域平均水平。宁夏工业发展态势较好，节水工作已经初见成效，但与山东、陕西等省份相比还有较大的发展空间。

2 宁夏产业结构与取用水的相关性分析

产业结构制约不同用户的取水比例，影响整体用水效率，而用水效率的提升能产生更大的经济价值，促进产业结构优化调整。通过产业结构与取用水的相关性分析，结合水资源与产业发展的协调关系分析，提出水资源约束条件下的经济社会发展规模和用水效率区间。

2.1 相关性分析

相关关系是事物在各自的发展、变化过程中所表现出来的一种相随变动的关系或趋势，是一种统计关系[5]。为确定宁夏产业结构发展与产业用水结构之间的关系，引入相关关系模型，通过对宁夏产业结构与用水结构之间相关性的分析，寻求其变化规律及相互作用的情况，为设计合理的产业结构优化方案及水资源配置方案提供参考。

相关系数等级划分见表1。

根据宁夏2005—2018年产业产值和用水量数据，由式（1）计算出第一产业、第二产业、第三产业产值构成与用水量构成的相关系数分别为0.93、-0.17、0.95。

宁夏第一产业产值构成与其用水量构成的关系属于高度相关，呈正相关关系，主要原因是宁夏农业种植结构以玉米、水稻为主，用水量大、时段集中，对水的依赖性较强。随着第一产业产值占比的增大，相应的用水量占比呈增大趋势，未来应限制第一产业发展，通过优化用水结构，发展耗水量较小的农产品，创建高效节水的生产模式，保证水资源的良性循环和农业的可持续发展。

宁夏第二产业产值构成与其用水量构成的关系属于微相关的负相关关系，主要原因是宁夏近年来战略新兴产业和轻工业比重逐渐加大，高耗水和低产能产业逐步被淘汰，工业用水重复利用率大幅度提高，产业对水量的依赖性逐渐减小。未来第二产业发展应重在调整产业结构，发展轻工业和高科技工业，增强产业布局的合理性，推动产业朝着结构优化、布局合理、技术密集、资源节约[7]的方向发展。

宁夏第三产业产值构成与其用水量构成的关系属于高度正相关关系，主要原因是宁夏服务业发展方向为特色旅游业和特色农副产品销售行业，与生态用水和种植业融合较深，产业发展与水资源联系较为密切，相关度较高。宁夏第三产业正处于初始发展阶段，发展空间大，用水比例上升，产业产值所占比例增长较快。第三产业产值占比的高低，是国家经济发展水平高低的重要标志[8]，在水资源持续减少的形势下，应大力发展特色产业，推进农产品及农副产品品牌化，逐步延伸农业产业链，提高农产品的科技附加值。

2.2 灰色关联度分析

灰色关联分析方法是对系统动态发展过程的关联程度分析[9]，通过对某一系统在一定时期内的动态发展过程进行量化分析，判断系统内的驱动因子之间的联系是否紧密[10]，以便找出主要驱动因子，为系统决策和提高经济效益提供参考信息。为探析宁夏产业发展与水资源利用的关联度，分析产业结构调整对水资源的依赖程度，引入灰色关联分析方法，对产业结构与用水结构进行关联度分析，以此为依据提出产业结构调整方向。

灰色关联度评价步骤[11]如下。

（3）计算灰色关联度，得出综合评价结果。在求得关联系数的基础上，求出系统中各因素之间的关联度。灰色关联度计算公式为

灰色关联度等级划分见表2。

对宁夏2005—2018年各产业产值及用水量原始数据进行初值化处理后，计算各产业产值与用水量之间的灰色关联度，结果见表3。

由表3可知，第一产业、第二产业、第三产业产值与用水量的关联度分别为0.70、0.60、0.56，说明第一产业产值与其用水量为较高关联，第二产业、第三产业产值与其用水量为中等关联。在相同的产业产值增长趋势下，农业所需的水量最大，反映出农业节水潜力最大。横向求和分别为总产值、第一产业产值、第二产业产值、第三产业产值与其用水量的综合关联度，可知第一产业产值与产业用水量的关联度（2.84）最高，表明第一产业产值对产业用水具有较强的依赖性，第三产业产值与产业用水量的关联度（2.37）次之，第二产业关联度（2.34）最小。纵向求和分别为总用水量、第一产业用水量、第二产业用水量、第三产业用水量对各产业产值的综合关联度，其值越小，表明用较少的水就能得到较大的产值，该产业是地区经济发展的优势因素。由第三产业用水量对各产业产值的综合关联度（2.41）最小可知，第三产业是宁夏经济发展的优势产业。在水资源约束下，今后宁夏产业发展方向应是大力发展绿色服务业，积极推进新型工业化建设，优化农业种植结构，降低农业用水强度，推行科技节水。

3 宁夏取用水与产业发展协调关系分析

产业发展具有不确定性，根据相关性分析的结论和建议，对产业结构发展进行趋势预测，为未来产业结构和水资源的协调发展提供理论指导。

3.1 趋势外延方案预测产业发展规模

根据宁夏生产总值发展趋势，剔除异常值影响后，选取趋势相对稳定的2010—2018年系列，设置外延式预测方案。选用2010—2018年平均增速（10%）、考虑增速适当降低到8%和6%这3种情景，分别预测2025年和2035年的生产总值;选用2010—2018年平均增速（7.2%）、考虑优势产业增速适当提高到8%和近3～5 a增速下降到6%这3种情景，分别预测2025年和2035年的工业增加值;选用2010—2018年平均增速（12%）、考虑增速下降到10%、8%和6% 这4种情景，分别预测2025年和2035年的服务业增加值。

由趋势外延方案预测生产总值2025年为5 571亿～7 221亿元，2035年为9 978亿～18 728亿元;工业增加值2025年为1 691亿～1 927亿元，2035年为3 028億～4 161亿元;服务业增加值2025年为2 669亿～3 924亿元，2035年为4 780亿～6 568亿元。

3.2 水资源约束下的产业发展趋势

根据相关性分析，宁夏第二产业产值构成与其用水量构成的关系属于微相关，第三产业产值构成与其用水量构成的关系属于高度相关，进一步利用相关关系计算总取水量与总产值的关系、服务业取水量与服务业产值的关系，预测产业发展趋势。

（1）分析2005—2018年总取水量和GDP的变化情况，利用相关性分析计算得到相关系数为-0.86（高度线性负相关）。

《宁夏回族自治区国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》要求“十三五”末万元GDP用水量较2015年下降25%。根据最严格水资源管理制度确立的水资源开发利用控制红线，在南水北调西线工程生效前，宁夏全区取水总量按照73.27亿m3进行上限控制。考虑外延式预测方案的地区生产总值增速限制，在水资源约束方案下，地区生产总值若保持10%的增速发展，万元GDP用水量比现状下降70%难以达到，综合考虑国家目标要求和宁夏自身情况，由趋势分析得到产业的发展规模，确定未来地区生产总值增速为6%～8%。2025年万元GDP用水量应在2018年的基础上下降30%～40%，为107.1～125.0 m3;2035年万元GDP用水量应在2018年的基础上下降60%～70%，为53.6～71.4 m3。

（2）由于第二产业产值构成与其用水量构成属于微相关关系，因此修正水资源约束方案，设置未来全区工业取水量为现状取水量以及分别比现状增加1亿、2亿、4亿、6亿m3等5种情形;设置未来全区万元工业增加值用水量为现状万元工业增加值用水量以及分别比现状下降10%、20%、30%、40%、50%等6种情形，得到不同用水效率水平下可承载的工业发展规模。

在现状工业取水量情景下，万元工业增加值用水量比2018年下降30%，到2025年工业增加值难以达到6%的增速，因此需要增加工业取水量。考虑外延式预测方案中工业增加值增速限制，由趋势分析得到未来工业增加值增速为6%～8%。2025年万元工业增加值用水量比2018年下降10%～20%，为30.9～34.7 m3;2035年万元工业增加值用水量比2018年下降25%～35%，为25.1～29.0 m3。

（3）经相关性分析，计算得到2005—2018年服务业取水量和增加值的相关系数为0.93（高度线性正相关）。

考虑外延式预测方案的服务业增加值增速限制，当服务业增加值增速取6%～12%时，服务业取水量为1.0亿～1.5亿m3，比2018年增加0.2亿～0.7亿m3，万元服务业增加值取水量下降到3.8 m3左右。到2035年服务业增加值增速减缓到6%～8%时，服务业取水量为1.8亿～2.4亿m3，比2018年增加1.0亿～1.6亿m3，万元服务业增加值用水量下降到3.6 m3左右。现状服务业用水效率较高，产业发展空间较小，服务业万元增加值用水量应尽量维持现状水平，即4 m3左右。

3.3 协调关系分析结果

宁夏农业用水比例高、取水量大但经济效益低，是全区综合用水效率偏低的主要原因。分析产业间分配利用水资源的最优方式，提高用水效益，以保证用水效率相对较高的第二、第三产业基本需水为原则，优先确定第二产业和第三产业的发展规模，再根据水资源总量约束，反算第一产业的发展规模。由于建筑业用水在第二产业中占比很小，且变化不明显，因此在分析产业用水与产业发展协调关系时，并未涉及建筑业。

在水资源刚性约束下，未来将限制或适当压缩第一产业的发展规模，全区第一产业增加值比重将由2018年的7.6%下降到2025年的1.2%和2035年的0.6%;适当发展优势产业，第二产业增加值比重基本维持现状，即44%～47%之间;大力发展第三产业，第三产业增加值比重从2018年的47.9%提高到2025年的52.3%、2035年的53.1%。

4 结 语

（1）本文基于宁夏经济现状和历史趋势，将定量分析与定性分析有机结合，进行了产业结构与取用水的相关性、协调性分析。相关性分析方法用于分析产业结构与用水结构的相关性，考虑社会发展现实，结合宁夏产业发展规划和政策，提出产业发展规模区间和产业结构优化调整建议。灰色关联度方法对相关分析结果进行检验，分析产业结构调整方向的合理性，保证水资源与产业协调发展优化方案真实可靠，为后续产业结构优化提供指导。

（2）宁夏第一产业和第三产业产值构成与其用水量构成成高度正相关关系，第二产业产值构成与用水量构成属于微相关的负相关关系。宁夏农业用水占总用水量的80%以上，供水矛盾突出，对水的依赖性较强。未来可适当限制第一产业发展，通过优化用水结构，发展对水依赖性较小的农作物种植，推广节水灌溉技术，扩大高效节水灌溉面积。第二产业发展重在增强产业布局的合理性，引入节水新技术、新工艺、新设备，大力改造传统高耗水行业，淘汰落后产能。加强计划用水管理，提高传统生产的科技含量，推动产业协同发展。

（3）考虑水资源系统的不确定性和随机性，水资源约束下的产业发展规模和产业结构还需结合来水条件作出调整。近年来，宁夏引黄水量不断减少，而灌溉面积不断扩张，产業结构调整刻不容缓。因此，有必要进一步在水资源优化配置的基础上，开展枯水条件下的产业调整方案和对策研究。

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【责任编辑 张华兴】