长江经济带污水排放量与其影响因素的关联序研究

崔 杰，马红燕，孔德财,王蓓蓓,杨正亚

(1.淮阴工学院 管理工程学院，江苏 淮安 223003；2.南京航空航天大学 经济与管理学院，南京 210016；3.淮阴工学院 商学院，江苏 淮安 223001；4.淮阴工学院 党政办公室，江苏 淮安223003)

2016年，中共中央政治局会议审议通过《长江经济带发展规划纲要》，将长江经济带发展上升为重大国家战略。推动长江经济带发展，是以习近平同志为核心的党中央作出的重大决策，是关系国家发展全局的重大战略，对实现“两个百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦具有重大意义。

近年来，长江经济带在策应国家重大战略过程中取得了快速发展，综合立体交通走廊建设加快推进，产业转型升级取得积极进展，新型城镇化持续推进，对外开放水平明显提升，经济保持稳定增长势头，人民生活水平明显提高[1]。然而，在取得成绩的同时，长江经济带亦面临诸多亟待解决的困难和挑战，其中一个突出的问题，就是长江流域水环境状况形势比较严峻，水环境污染物排放基数颇大。据统计，2017年，长江流域污水排放量占全国的43%，大量河流受到严重污染，对长江经济带高质量发展带来极大的威胁。做好长江流域水体污染防治是长江生态环境保护和可持续高质量发展的重要前提之一[2]。正确研判长江上中下游水环境演变趋势，进行分类分区协同治理，是全面解决长江流域水污染、生态环境退化等突出问题的关键所在。因此，针对不同区域，分别辨识其污水排放量的重要影响因素，是对长江经济带水环境实行分区域协同治理的前提条件，亦是一项学界亟待研究的重要课题。

目前,学术界关于区域污水管控与治理的研究主要集中在水污染物总量分配、污水排放量的预测建模等方面。在水污染物总量分配研究方面，王垠[3]在灰色关联理论的基础上构建了面向水污染物总量控制的综合评价模型，对辽宁省各地区水污染物总量控制水平进行了科学评价。刘杰[4]将信息熵应用于环境领域，构建了区域间水污染物的总量分配机制。陈艳萍等[5]选取与水污染物总量分配紧密相关若干主要指标，利用层次分析法和熵权法，基于主、客观权重对水污染物总量分配的影响程度来赋权，得出主客观相结合的组合赋权，进而根据水污染物排放控制量确定分配方案。刘年磊等[6]构建了一个水污染物总量控制目标分配指标体系，对2015 年的国家化学需氧量和氨氮总量控制目标进行省级行政单元分配。刘杰等[7]引入变差系数的概念，选取与水污染物排放量密切相关的各项指标，并利用各指标的变差系数来度量各个区域的社会、经济和环境等客观因素发展的不平衡性，采用相关系数法确定各指标的权重，构建了一种新的水污染物总量分配模型，并通过实例计算验证了该方法的有效性。王媛等[8]建立了以基尼系数最小化为目标的规划模型，通过设定合理的运算规则和约束条件构建优化方程，制定了水污染物总量区域初始分配方案。在污水排放量预测建模研究方面，高益新等[9]基于污水排放量统计信息和灰色预测理论，构建了GM(1,1)预测模型对我国污水排放量进行研究，预测其发展变化过程，为我国水资源的规划和管理，实现水资源的可持续发展利用提供决策参考。王艳萍等[10]以青海省污水排放量相关统计数据为基础，采用灰色预测模型对该污水排放量及总污水排放量进行了预测建模。赵晶等[11]基于城市污水排放数据序列特征，构建了城市污水排放量灰色Verhulst预测模型，为城市水环境规划提供决策参考。

上述学者在区域与城市水污染总量分配与预测控制方面进行了积极探索，做了大量有益的工作，取得了较为丰硕的研究成果。但是，现有文献对环境水污染的研究还存在如下不足：一是研究视角上，仅从总量结果上进行水污染区域分配，缺乏从水污染过程，尤其是污染源角度进行系统研究造成水污染的关键因素。二是在研究方法上，只是根据区域污水排放量的时间序列统计数据进行单一因素的预测建模，没有充分考虑区域污水排放量的相关影响因素以及不同区域污水排放量的关键影响因素的差异性。

鉴于此，以长江经济带上中下游各区域污水排放量为研究对象，从系统工程角度分析了区域污水排放量的相关影响因素，采用灰色关联模型对长江经济带各区域的污水排放量与其相关影响因素间的关联度进行了计算，并根据关联度计算结果进行排序，从而揭示长江经济带各区域的污水排放量关键影响因子，为长江经济带水环境污染协同治理提供科学依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区域与数据来源

长江经济带横跨中国东中西三大板块，覆盖11 个省市，上游地区包括贵州、云南、四川和重庆；中游地区包括湖北、湖南和江西；下游地区包括江苏、浙江、安徽和上海。区域总面积约205万Km2。2017年末，长江经济带常住总人口5.89亿，GDP40.29万亿元，分别占当年全国的42.89%和44.80%。由此可见，长江经济带人口规模和经济总量均占据全国“半壁江山”，发展潜力巨大。与此同时，长江经济带污水排放总量大、强度高。2017年末，该区域污水排放总量为310.38亿t，占全国的44.36%，生态环境治理形势十分严峻。

构建2013-2017年长江经济带中各省市社会经济相关指标统计数据表，其中所有指标数据均来自于中国统计年鉴(2014-2018年)[12]。

1.2 研究方法

采用灰色关联分析模型分别测算长江经济带上中下游各区域污水排放量与其相关影响因素间的关联度大小，然后进行排序，从而得到其关联序，进而识别各区域污水排放量的关键影响因素。下面介绍灰色关联分析模型及其计算步骤[13]。

设X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))系统特征序列，且xi(k)>0,i=1,2…m;k=1,2…n

X1=(x1(1),x2(2),…,x1(n))

……

Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n))

……

Xm=(xm(1),xm(2),…,xm(n))

为系统相关因素序列集。

g(x0(k),xi(k))=

为序列X0与在Xi第k点的灰色关联系数。

为系统相关因素序列Xi与系统特征序列X0之间的灰色关联度。其中r为分辨系数。通常计算过程中r=0.5。

现对长江经济带上中下游各区域的污水排放量与其相关影响因素间的关联度计算过程中涉及的各相关变量的内涵作如下说明。

(1)上游地区

(2)中游地区

(3)下游地区

2 结果与分析

根据表1中的统计数据，采用上述灰色关联度模型对长江经济带上中下游各地区污水排放量与其相关影响因素间关联度进行计算，结果见表2。

表1 2013-2017年长江经济带上中下游地区污水排放总量与其相关影响因素指标值统计表

表2 长江经济带上中下游地区污水排放总量与其相关影响因素间的关联序

从表2中可知，长江经济带上中下游各区域的污水排放量与其相关影响因素间的关联序，两两相异。由此可见，长江经济带上中下游各区域的污水排放量受各相关因素的影响程度亦各不相同。

2.1 同一影响因素对各区域的影响程度

2.2 各不同区域不同影响因素的关联序

该地区的污水排放量受农业、工业的产值增加值影响最显著。

3 结论

基于2013-2017年长江经济带上中下游各区域污水排放量及其相关影响因素统计数据，采用灰色关联分析模型对上述各区域的污水排放量与其相关影响因素间的关联度进行了计算，并在此基础上进行排序，得到相应的关联序，从而辨识出长江经济带上中下游各区域污水排放量的关键影响因素，进而得到如下研究结论：

(1)对长江经济带上游地区，应适当增加人口规模，重点提升服务业的产值产能。

(2)对长江经济带中下游地区，应重点提升工业、服务业的产值产能。

(3)对整个长江经济带而言，应着力控制人口规模，在稳住农业基本盘、守好“三农”基础的条件下重点提升工业和服务业的产值产能，从而有效降低长江经济带的污水排放总量。