金華市用水量變化主要驅動力因子灰色關聯度分析

趙 蕾，馮利華，崔 嬙

（1.浙江師范大學地理與環境科學學院，浙江 金華 321004；2.忻州師范學院，山西 忻州 034000）

水資源是人類發展不可或缺的資源，也是維持城市經濟社會可持續發展的戰略性基礎資源。目前，在我國640個城市中，缺水城市達300個以上，其中嚴重缺水的城市114個，日缺水1 600萬m3，每年因缺水造成的直接損失達2 000億元[1]。雖然水資源在我國非常稀缺，但用水效率并沒有質的提升，與發達國家相比我國水資源浪費現象仍十分嚴重。用水的常規部門包含工業、農業及生活用水，隨著人類生產生活方式的逐步改變，這些常規部門對水資源的利用結構也在逐漸變化[2]。

浙江省金華市屬亞熱帶季風氣候，是浙中地區的中心城市。該地區雖降水較充沛，但時空分布不均，加之該區人口數量增加迅速，人水關系更趨于緊張，人均水占有量僅2 028 m3。采用灰色關聯分析法，對導致金華市工業、農業及生活用水產生變化的各因素進行分析，找出關鍵的驅動因子，以期對今后金華市更合理地利用水資源，實現水資源的可持續利用提供參考依據。

1 灰色關聯分析

灰色關聯分析評價系統根據所給出的評價標準或比較序列，通過計算參考序列與各評價標準或比較序列的關聯度大小，判斷該參考序列與哪級比較序列的接近程度來評定該參考序列的等級[3]。與傳統的回歸分析、方差分析、主成分分析等數理統計分析方法相比，灰色關聯分析方法對觀測數據要求不高，計算過程簡便，而且分析結果真實可靠，可以有效避免系統特征數據之間共線性問題。該分析方法的基本思想是根據序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯系的緊密性。曲線越接近，則相應序列之間的關聯度就越大，反之就越小[4]。灰色關聯分析的基本原理如下[5]：

設一母序列x0（t）和子序列xi（t），先對x0（t）和子序列xi（t）進行無量綱化處理，并且記它們在t時刻的絕對差值為：

二級最大差值是：

二級最小差值是：

關聯系數是反映第i個比較序列xi與參考序列x0在第t期的關聯程度，其計算公式為：

式中：k為分辨系數（其取值不影響母序列和子序列關聯度分析），k∈（0,1）。

由（4）式可以得出關聯度：

式中：關聯度γ0i表示母序列x0（t）和子序列xi（t）之間相關的程度，γ0i的數值越大，表示母序列x0（t）和子序列xi（t）的相關程度越高，反之則表示相關程度低。

2 金華市用水量主要驅動力因子分析

2.1 金華市多年用水結構變化趨勢

如表1所示，2001～2011年，金華市農業用水在總用水量中占有最大比例，長期占總用水量的50%以上；該市工業用水比重居第2位，占總用水量的25%以上；生活用水所占比重最小，占總用水量的15%左右。隨著時間的推移，社會經濟結構逐漸改變，用水結構將會發生改變。金華市11 a內農業用水的比重明顯降低，由2001年的占有量67.3%下降到2011年的46.9%，共下降了20.4個百分點；工業用水與生活用水則基本呈穩步上升趨勢，與2001年相比，2011年工業用水的比重上升了9.7個百分點，生活用水的比重上升了10.7個百分點。

表1 2001～2011年金華市用水結構匯總

2.2 金華市農業用水的變化驅動力因子

農業用水在金華市用水比重中占絕對主導地位。它主要由農田灌溉用水和林牧漁用水兩部分組成，而農田灌溉用水又占農業用水總量的絕大部分。結合金華市農業用水實際情況，認為影響該市農業用水量的主要因素有：降水量、平均氣溫、土地類型、農田實際灌溉面積、作物結構、林牧漁面積等。經綜合比較，選擇近8年來該市降水量（x01）、平均氣溫（x02）、農田實際灌溉面積（x03）及林牧漁面積（x04）作為驅動力因子進行關聯度分析，結果見表2。農業用水變化驅動力因子關聯度分析結果顯示，γ03（0.405 8）＞γ04（0.356 0）＞γ02（0.341 2）＞γ01（0.310 9），即金華市農田實際灌溉面積的變化對農業用水的影響程度最大，林牧漁面積的變化影響次之，平均氣溫對農業用水影響排在第3位，而降水量變化的影響最小。由此可見，水庫、堤壩等蓄水灌溉工程的建設逐步加強了對水資源的調控，降水量的變化對農業用水量的推動作用已逐漸減弱。截至2011年末，金華市大中型水庫蓄水總量達7.561 8億m3，比2010年增加了0.444 3億m3，蓄水能力逐年提高。與此同時，農田灌溉面積對農業用水的影響程度日益增加。鑒于此，應擴大農田有效灌溉面積，建設蓄水工程，創新與推廣農業新技術，合理調整作物結構，提高農業用水的利用效率。

表2 農業用水變化驅動力因子關聯系數

2.3 金華市工業用水的變化驅動力因子

由于產業結構發生變化，近些年來金華市工業用水比重逐漸增加。工業用水分為國有及規模以上工業用水以及規模以下用水兩部分，規模以下用水比重不斷上升。影響工業用水量變化的驅動因素主要有：工業產值、工業產值占國內生產總值的比重、產業結構、重復利用率、國有及規模以上工業增值、規模以下工業增值等。綜合考慮金華市工業現狀，比較分析后選擇近8 a來該市工業產值（x01）、工業產值占國內生產總值的比重（x02）、國有及規模以上工業增值（x03）以及規模以下工業增值（x04）作為驅動力因子進行關聯度分析，結果見表3。

表3 工業用水變化驅動力因子關聯系數

工業用水變化驅動力因子關聯度分析結果表明，γ02（0.815 8）＞γ04（0.607 9）＞γ01（0.551 5）＞γ03（0.478 9），即對金華市工業用水量變化影響最大的是工業產值占國內生產總值的比重，其次是規模以下工業增值，再次為工業產值，國有及規模以上工業增值對工業用水量變化的影響最小。工業產值占國內生產總值的比重越大工業用水量越大，是影響工業用水比重的主要驅動因子。金華市小商品市場發達，規模以下工業占有一定比例，所以其對工業用水比重影響較大。一般規模以下工業由于受到技術和資金的限制，節水能力有限，水資源重復利用率差，不能充分利用水資源。此外，市場機制不完善、產業結構不合理及污水回用率差等也是企業不能有效節水的主要原因。因此，解決工業節水的問題應著眼于工業用水大戶。

2.4 金華市生活用水的變化驅動力因子

金華市生活用水隨著社會經濟結構的轉變，呈現逐年穩步增長的趨勢。生活用水包括城鎮生活用水和農村生活用水兩部分，城鎮生活用水由公共用水和居民家庭用水構成，農村生活用水則由牲畜用水和農民家庭用水構成。綜合考慮生活用水的各組成部分，將影響生活用水的可能驅動因子歸納如下：人口、人均可自由支配收入、第三產業的發展、城市化水平的提高、水價的調整等。經綜合比較，篩選出金華市近8 a來人口（x01）、人均可自由支配收入（x02）、城鎮化水平（x03）作為驅動力因子進行關聯度分析，結果見表4。

表4 生活用水變化驅動力因子關聯系數

生活用水變化驅動力因子關聯度分析結果為γ01（0.613 5）＞γ03（0.467 4）＞γ02（0.445 6），說明人口變化對金華市生活用水變化的影響最大，城鎮化水平次之，人均可自由支配收入對生活用水變化的影響最小。近年來，金華市人口數量呈增長趨勢，每年均有增加，其影響力也呈上升趨勢。但由于城市化進程加快，人口增加是金華市發展的必然趨勢，因此控制人口數量的可操作性不大且不科學，普及居民節水意識和減少個人用水量就成為生活用水節約的最佳途徑。人均可自由支配收入對生活用水變化的影響最小，這反映了2個問題：其一，水價較低。較低價位的水資源支出只占人均可自由支配收入的一小部分，并不能引起居民的足夠重視，所以適當調整水價可以深化居民的節水觀念。其二，人均可自由支配收入增加，居民生活水平提高，對水資源的需求也逐漸增加。

3 金華市節水的對策

3.1 改進技術，提高水資源利用率

鼓勵金華市高新節水技術的發展是解決水供需矛盾的有效途徑。采用新工藝可以有效提高農田灌溉水利用系數，減少水資源浪費。企業采取污廢水回用的方式可以降低產品用水消耗，提高用水重復利用率。現在所提倡的清潔生產，即采用先進的工藝技術與設備將清潔的原料合理利用，從而最大限度地提高資源利用效率，這對節水技術提出了新的要求。在生活中應全面推廣節水型器具，使生活用水充分得到利用。

3.2 調整水價，強化居民節水意識

水價低是目前金華市水資源浪費的重要原因。據對上海用戶需水量價格彈性系數研究，水價每增加10%，需水量將下降3.8%。水費支出占家庭收入1%時，對用戶心理影響不大；占2%時，用戶開始關注水量；占2.5%時，用戶注意節水；占5%時，用戶認真節水；占10%時，用戶考慮水的重復利用[6]。金華市水質較好，全市自來水覆蓋率達95%以上，水價低于供水成本。目前金華市水費支出占家庭收入的比例為0.43%，仍然具有價格調整的空間。應完善水價體系，逐步形成合理的節水途徑。

3.3 加強管理，制定相關規章制度

近年來，金華市工業發展迅速，工業用水比重也逐年增大，某些行業的一些企業節水意識淡薄。在以粗放型經濟增長模式為主的產業結構中，一般采用粗放的用水方式，更加劇了水資源的浪費。農業一直是用水比重最大的產業，其用水方式中也存在許多問題，由于管理原因所導致的農業用水浪費現象普遍存在。生活用水方面也需要有完善的規章制度，規范居民不合理的用水習慣。總之，在統籌考慮金華市水資源功能的基礎上，有必要制定合理的用水規范，實現全方位的高效節水。

[1] 姜文來.中國21世紀水資源安全對策研究[J].水科學進展，2001，12（1）：66-71.

[2] 呂翠美，吳澤寧，胡彩虹.用水結構變化主要驅動力因子灰色關聯度分析[J].節水灌溉，2008，（2）：39-41.

[3] 鄧聚龍.灰色系統理論教程[M].武漢：華中理工大學出版社，1990.

[4] 安 輝，史常亮.北京市城市化水平與資源壓力系數的灰色關聯分析[J].科教導刊，2010，1（32）：171-173.

[5] 馮利華.水資源變化趨勢的物元分析[J].地域研究與開發，1999，18（2）：18-21.

[6] 袁志彬，王占生.改革水價制度促進城市供水行業的發展[J].城鄉建設，2001，1（10）：16-17.