县域经济社会发展与水资源时空差异关系分析

2021-10-18周召红吴江

人民长江 2021年9期

周召红吴江

摘要：水资源是人类社会发展不可或缺的基础物质资料之一，关系到经济社会发展的各个领域。为了做好区域发展规划，实现社会经济可持续发展，根据宜昌市2005～2018年经济社会发展和水资源数据，分析了宜昌市县域经济社会发展、水资源利用情况以及县域经济社会发展水平与水资源时空差异关系。分析结果表明：① 近年来水资源总量总体稳定，宜昌市各区县水资源利用效率总体上随时间的推移呈上升趋势，水资源利用效率整体由低水平向高水平过渡，仍存在一定的节水潜力;② 用水量随GDP的增长维持在相对稳定的区间范围内，总体呈平稳趋势，用水水平指标呈现逐年增长的趋势，且各区县用水水平差异明显。基于分析结果，提出了以下建议：统筹协调各区县社会经济发展需求与水资源的关系，合理优化配置水资源，促进宜昌市社会经济健康均衡、绿色生态发展。

关键词：水文水资源;经济社会发展水平;水资源开发利用;时空差异关系;用水效率水平;宜昌市

中图法分类号：TV211

文献标志码：A

文章编号：1001-4179（2021）09-0101-06

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.09.016

0 引言

水资源是人类社会发展不可或缺的基础物质资料之一，是经济社会发展的战略资源和经济资源，关系到经济社会发展的各个领域，是人类的生存之本。随着社会经济发展水平提高，各行业对水资源需求量逐渐提高，需要通过水资源优化配置手段实现区域经济社会健康均衡发展[1-3]。目前，各地区的经济发展水平不一，同一城市不同区域的发展水平也参差不齐，为了做好区域发展规划，实现社会经济可持续发展，需要充分认识区域水资源禀赋、开发利用情况与经济社会发展水平之间的时空差异关系[4-6]，合理优化配置水资源。科学评价水资源利用效率是摸清区域水资源开发利用情况与经济社会发展水平之间相关关系的前提，是水资源高效利用急需解决的问题[7]。学者们针对水资源利用效率开展了大量研究工作，采用数据包络分析法、SBM模型、层次分析法、模糊综合评价法、灰色聚类评价法和投影寻踪法等方法对用水效率进行评价[8-9]。然而，这些方法在反映区域内部用水效率的不均衡性方面有所欠缺，难以准确反映不同用水效率水平所支撑的经济体量及其所对应的社会经济发展水平。Gamma函数最初用于数字图像处理，后来也用于水文统计中，如水文频率的统计分析等[10]。

本文以宜昌市为实例开展了研究，采用Gamma函数解析不同用水效率及其对应的经济规模，揭示区域内部用水效率的不均衡性，分析宜昌市县域经济社会发展水平与水资源的时空差异关系。研究成果可为宜昌市水资源管理和经济社会发展措施的制定提供参考。

1 区域概况

宜昌市位于湖北省西南部，地处长江中上游结合部。上控巴蜀，下引荆襄，南通湘粤，北达中原，是中国中部腹地承东接西、南北交流的中枢，素以“三峡门户”、“川鄂咽喉”著称。地理位置处在东经110°15′～112°04′、北纬29°56′～31°34′之间，东西最大横距为174.08 km，南北最大纵距为180.60 km，总面积为21 230 km2。东邻荆州市和荆门市，南抵湖南省石门县，西接恩施土家族苗族自治州，北靠神农架林区和襄阳市。

宜昌市水系（见图1）均属长江流域，可分为长江上游干流水系、长江中游水系、清江水系、洞庭湖区的四口水系和澧水水系等五大水系。以长江干流为主脉，河流多、密度大、水量丰富。除长江、清江干流外，集雨面积在30 km2以上的境内河流有164条，占境内集雨面积的91.5%。河流总长5 089 km，河网密度为0.24 km/km2。根据《宜昌市水资源调查评价》（2015年修订版）[11]，宜昌市水资源分区按水文分区为：三级分区5个（宜宾至宜昌长江干流、清江、宜昌至武汉河段左岸、澧水、洞庭湖环湖区），四级分区6个，单元分区32个。

2 宜昌市县域经济社会发展水平

宜昌全市共辖5个区（西陵区、伍家岗区、点军区、夷陵区、猇亭区），代管5个县（远安县、兴山县、秭归县、长阳土家族自治县、五峰土家族自治县）和3个市（宜都市、当阳市、枝江市）。2019年，宜昌全市实现生产总值4 460.82亿元。分产业看，第一产业实现增加值416.05亿元，比上年增长3.3%;第二产业实现增加值2 054.15亿元，比上年增长9.6%;第三产业实现增加值1 990.62亿元，比上年增长7.5%。根据《宜昌市统计年鉴》[12]，2005～2018年，宜昌全市生产总值由605.77亿元增加至4 064.18亿元，其中2011年增幅最大，为38.35%;2017年增幅最小，为3.98%。全市GDP增长趋势情况如图2所示。宜昌地区的五县三市五区GDP均呈增长趋势，与全市GDP增长趋势基本保持一致。

3 宜昌市水资源概况

3.1 宜昌市水资源现状

根据《宜昌市水资源公报》[13]，2018年宜昌全市平均降水量为1 148.0 mm，全市水资源总量为109.832 3亿m3。其中，地表水资源量为108.867 3亿m3，地下水资源量为37.951 9亿m3，地表与地下水资源重复计算量为36.986 9亿m3。全市入境水量为4 812亿m3，出境水量为4 913亿m3。全市大中型水库年末蓄水量为39.099 5亿m3。全市总供水量为16.391 5亿m3，其中地表水源供水占97.3%，地下水源占2.7%;全市总用水量為16.391 5亿m3，其中农业用水占43.3%，工业用水占32.9%，生活用水占23.8%。全市人均水资源占有量为2 656 m3，亩均水资源占有量为2 705 m3。

3.2 宜昌市水资源利用情况

根据《宜昌市水资源调查评价》（2015年修订版），采用1956～2010年系列数据，统计得到宜昌市多年平均降水总量为252.404亿m3，水资源总量为134.963亿m3，其中地表水资源量为133.502亿m3，多年平均地下水资源量为39.890亿m3，地表水资源量与地下水资源量的重复计算量为38.430亿m3。宜昌市多年人均水资源量为3 386 m3，列全省第4位，亩均水资源量为2 823 m3，列全省第8位，均高于全省和全国平均水平。根据《宜昌市水资源公报》（2005～2018年），得到宜昌市2005～2018年水资源总量情况如表1所列，年平均水资源总量为118.400亿m3，略小于《宜昌市水资源调查评价》（2015年修订版）计算水资源总量，表明近年来宜昌市水资源总量总体稳定。

根据《宜昌市水资源公报》（2005～2018年），统计得到宜昌市下辖区县用水数据，宜昌市用水变化趋势如图3所示，其中，2012年用水量最多，为16.702 3亿m3;2009年用水量最少，为13.276 6亿m3。随着宜昌市社会经济发展，用水需求增大，通过实施最严格水资源管理制度以及节水的普及，宜昌市用水量在一定范围内变动，总体呈现平稳趋势。

4 县域经济社会发展水平与水资源时空差异关系分析

4.1 研究方法

本文采用伽玛函数（Gamma函数）[14]，分析宜昌市县域水资源利用效率，并结合各区县水资源禀赋，研究宜昌市县域经济社会发展水平与水资源时空差异关系[15]。Gamma函数作为阶乘的延拓，是定义在复数范围内的亚纯函数，通常写成Γ（x），实数域上的Gamma函数可以表示为

本研究基于2005～2018年宜昌市各区县的万元GDP用水量（Wi）和对应的GDP（Pi）数据，按Wi的升序编排数组（W1，P1），（W1，P2），…，（W13，P13）;在每一个年份内，以一定的用水效率步长（ΔW）进行分段，对数组（Wi，Pi）进行分类。按照上述分组方法，将所有区县的数据组无一遗漏地分配到相应的区间，然后对各区间的GDP累加起来除以当年的GDP总量P，得到各区间的GDP占总GDP的比例p1，p2，…，pn。将p1，p2，…，pn以柱状图的形式绘制在坐标轴上，并用Gamma函数去拟合这些数据点，得到的曲线称之为水资源利用效率频谱曲线。

取ΔW=20 m3/万元进行分段，将各区间对应区县的GDP进行统计。对Gamma函数的参数进行拟合，Gamma函数以下的面积积分代表当年的经济总量，Gamma函数的形状和峰值对应的万元GDP用水区间反映水资源利用效率的聚合程度和演变趋势[9]。

4.2 结果分析

基于上述方法，绘制出了宜昌市2005～2018年水资源利用效率频谱曲线，将各个年份的效率频谱曲线进行离散取点，绘制得到了三维曲面，如图4所示。由图4可知：宜昌市各区县水资源利用效率总体上随着时间推移呈现上升趋势，用水总量随着GDP的增长维持在一个相对稳定的区间范围内，说明水资源效率提升带来的节水效应还未超过经济发展对水资源的增量需求，还存在一定的节水潜力。随着时间的推移，水资源效率频谱曲线由扁长逐渐变得尖窄，说明宜昌市的水资源利用效率整体在由低水平向高水平过渡。通过水资源利用效率频谱曲线，能够反映宜昌市各区县用水效率的不均衡性，通过对比不同年份水资源利用效率频谱曲线的形状和变化趋势，能够反映不同用水效率水平所支撑的经济体量及其所对应的社会经济发展水平，相比传统的方法，更能反映区域内部用水效率和社会经济发展水平随时间发展的相关关系及其演变趋势。

宜昌市各区县2005～2018年万元GDP用水量变化情况如图5所示。由图5可知：各区县的水资源利用效率随着时间的推移总体上呈增高的趋势。各区县GDP近年来增加明显，万元GDP用水量减少显著，二者之间呈负相关变化趋势。2005～2010年，各区县万元GDP用水量下降比较迅速，2011年以后，万元GDP用水量下降趋势减缓，说明随着社会经济发展水资源利用效率逐渐提高，并逐渐趋于稳定。

2018年宜昌市县域社会经济发展水平、人口、水资源需求情况如表2所列。由表2可知：宜昌市各区县用水量均未超过当地的水资源总量;其中，宜昌城区和枝江市用水量较大，为4.03亿m3和4.02亿m3;五峰县用水量最小，为0.41亿m3。在水量使用率（用水量/水资源总量）方面，当阳市和枝江市水量使用率较高，分别为49.83%和44.79%;秭归县、长阳县和五峰县的水量使用率较低，分别为5.68%，2.66%和2.1%。在人均GDP（GDP/人口）方面，宜昌城区（包括西陵区、伍家岗区、点军区、夷陵区、猇亭区）、宜都市较高，分别为15.09万元和15.63万元;秭归县、长阳县和五峰县较低，分别为3.67万元、3.75万元和3.59万元。

定义用水水平指标为：用水水平=人均GDP（归一化值）/用水量（归一化值）。选取宜昌市2018年人均GDP和用水量为1，宜昌市下辖区县的人均GDP（归一化值）和用水量（归一化值）按照2018年宜昌市人均GDP和用水量进行归一化处理，计算得到2005～2018年宜昌县域用水水平指标，如图6所示。由图6可知：宜昌市下辖区县用水水平呈现逐年增长的趋势，而且各区县用水水平差异明显，其中远安县、兴山县和五峰县的用水水平指标较大，枝江市的用水水平指标最小。

4.3 问题及建议

根据宜昌市县域经济社会发展水平与水资源时空差异分析结果可知：近年来，宜昌市水资源利用效率有了大幅提升，但是与发达国家的用水水平相比仍然存在一定差距（发达国家万元GDP用水量为85～90 m3，万元工业增加值用水量为25～50 m3）[16]，宜昌市下辖区县用水水平指标呈现逐年增长的趋势，而且各区县的用水水平差异明显。宜昌市本地水資源量和过境水资源量丰富，能够满足现状和未来一段时间的用水需求，在节水动力方面相较于缺水地区稍显不足;近年来，宜昌市万元GDP用水量下降趋势减缓，部分区县个别年份不减反增，因此在节水方面还应加大力度，充分挖掘节水潜力，提升水资源利用效率，制定有利于节水和水资源高效利用的政策法规，根据区域水资源禀赋、开发利用情况和社会经济发展情况进行精准调控。应当把水资源作为刚性约束，坚持问题导向，强化水资源监管基础，严格取用水管控，促进水生态突出问题治理，不断提升水资源监管能力和水平，实现社会经济可持续发展。

5 结论

本文对宜昌市县域经济社会发展水平和水资源现状及其利用情况进行了分析，根据相关分析结果，可以得出以下结论。

（1）近年来，宜昌市水资源总量相对稳定，宜昌市各区县水资源利用效率总体上随时间的推移呈上升的趋势，水资源利用效率整体由低水平向高水平过渡，仍存在一定的节水潜力;

（2）通过实施最严格水资源管理制度以及节水的全面普及，宜昌市用水量在一定范围内波动，总体呈现平稳的趋势;

（3）宜昌市下辖区县用水水平指标呈现逐年增长的趋势，而且各区县的用水水平差异明显。

总体来看，宜昌市本地水资源量丰富，加上充沛的客水水资源量，能够满足宜昌市社会经济发展用水需求。但是宜昌市县域经济社会发展水平与水资源禀赋和利用水平在时间和空间尺度上存在着差异性，需要统筹协调各区域的发展需求与水资源的关系，合理配置水资源，以水资源作为刚性约束，来促进宜昌市社会经济的可持续发展。

参考文献：

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