2000—2011年西安市水環境演變與社會經濟發展關系的量化分析

2000—2011年西安市水環境演變與社會經濟發展關系的量化分析

張蓉珍1,范華2

(1.西安文理學院 文化與旅游學院,陜西 西安710065; 2.陜西師范大學 旅游與環境學院,陜西 西安710119)

摘要：基于2000—2011年西安市水環境、社會經濟發展狀況,綜合采用頻度分析法和主成分分析法,選取并構建西安市水環境與社會經濟發展指標體系,借助水環境與社會經濟發展協調度模型,對西安市12年間水環境與社會經濟發展的協調性進行量化分析。結果表明: 2000-2005年間西安市各項環保設施仍處于建設時期,西安市水環境趨勢呈現波動上升,其發展水平低于社會經濟發展水平;2006—2011年間水環境與社會經濟發展呈現同步增長,緣于西安市“十一五”期間實施“環境優市”方略,注重人居生態環境的改善,強調建設資源節約和環境友好型社會等各項政策的貫徹落實,2006—2011年間水環境綜合效益增長幅度大于2000—2005年間。指出2000—2011年西安市水環境與社會經濟發展總體處于協調上升趨勢,但水環境略滯后于社會經濟發展;隨著西安市社會經濟的不斷發展及人口數量的增加,西安市水環境質量仍將面臨巨大挑戰,還應繼續注重水環境的保護與防治。

關鍵詞：水環境演變;社會經濟發展;協調度;量化分析;頻度分析法;主成分分析法;西安市

基金項目:陜西省科技廳資助項目(2011KRM62)

作者簡介:張蓉珍(1964—),女,教授,主要從事水資源開發與環境保護研究。E-mail:zhangrongzhen2013@163.com

中圖分類號：TV213.4

文獻標志碼：A

文章編號：1004-6933(2015)05-0067-05

Abstract：Based on the water environment and development status of social and economic of Xi’an in the year of 2000 and 2011,frequency analysis and principal component analysis (PCA) are used to establish the water environment and development of social and economic indicator system of Xi’an. With the help of water environment and development of social and economic coordination model,quantitative analysis is conducted on the coordination level of water environment and development of social and economic of Xi’an in the recent 12 years. The result shows that: during the years of 2000—2005,environmental devices of Xi’an were still under construction,making water environment trend of Xi’an increasing with fluctuation,whose development level was lower than the social and economic development level; during the years of 2006—2011,water environment and social and economic development increased synchronously due to “optimizing the city with environment” executed during the eleventh-five-year. Some policies focusing on the improvement of human settlement and ecological environment were emphasized and carried out to build an energy-saving and environment-friendly society. The overall benefit growth rate of water environment in the years of 2006—2011 was higher than that in the years of 2000—2005. In general,water environment and social and economic development of Xi’an in the years of 2000—2011 increased harmoniously,while water environment development turning out to be slower compared to social and economic development. With the constant social and economic development in Xi’an and increasing population,water environment quality in Xi’an still faces huge challenge. Protection of water environment and prevention of water pollution should still be focused on.

收稿日期：(2014-10-22編輯：徐娟)

Statistic analysis of relation between Xi’an water environment revolution and

development of society and economy from 2000 to 2011

ZHANG Rongzhen1,FAN Hua2

(1.CultureandTourismCollegeofXi’anUniversityofArtsandScience,Xi’an,Shaanxi,710065;

2.TourismandEnvironmentCollegeofShaanxiNormalUniversity,Xi’an,Shaanxi,710119)

Key words： water environment revolution; social and economic development; coordination degree; quantitative analysis; frequency analysis method; principal component analysis; Xi’an City

社會經濟的快速發展、人口增加、城市化進程加快等社會經濟活動加速了水環境污染和水資源短缺,水環境與水資源評價及其影響因素、驅動力等成為國內外研究熱點。關于水環境演變與社會經濟發展關系的研究,不少學者作了定性和定量研究,郭懷成等[1]采取系統動力學模型研究了城市水環境與社會經濟可持續發展的關系;蓋美[2]采用模糊模式識別模型對大連市近岸海域進行水質評價,研究近岸海域水環境動態變化及影響因素分析;夏霆等[3]基于PSR框架,建立了鎮江市社會經濟與水環境系統可持續發展模式的評價指標體系并進行了預測;方國華等[4]對江蘇省水資源利用、水環境保護與國民經濟發展的關系采取投入產出模型進行了分析;鄭旭等[5]采用環境庫茲涅茨曲線模型建立水環境污染與社會經濟發展之間的關系模型,研究了營口市水環境污染與社會經濟發展的關系。

隨著“關天經濟區”的建立、“西咸一體化”的發展,西安步入了建設國際化大都市的新階段,這對水資源較為貧乏的西安來說必將帶來巨大挑戰。有關學者在西安水環境方面亦進行了相關研究。莊宇等[6]運用建立模型的定量方法對西安地區水環境質量進行了模糊綜合評價;馬蓓蓓等[7]從協調經濟發展與城市水環境保護的角度對西部城市水環境與經濟發展協調模式進行了研究;張蓉珍等[8]針對西安市水環境的生態安全,從狀態-壓力-響應指標框架體系出發,建立水環境生態安全評價體系;卓悅[9]采用復合指標法對西安市 1997—2010 年城市化水平進行綜合測度,構建了城市化與城市用水量、用水效益、人均用水水平之間的模型。基于以上研究和前人研究成果,筆者運用協調度模型,定量分析西安市2000—2011年水環境演變與社會經濟發展的關系并分析其內在原因,以彌補該市水環境演變與社會經濟發展關系研究的空白,為促進西安市區域經濟的發展、水戰略的實施提供科學依據。

1西安市水環境現狀

1.1水資源先天不足

西安市位于陜西省中部,屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區。2011年全市水資源總量為30.74億m3[10],人均水資源占有量不足361.08m3[11],按照國際標準,人均占有水資源量500m3為水資源危機線,因此西安市是一個水資源匱乏的地區。同時,西安的水資源時空分布不均:78%的降水集中在5—10月,其中7—9月的降水占全年降水的47%,且時有暴雨出現,這樣使得洪澇災害出現概率增加,水土流失情況加重;秦嶺山區的地表徑流量占到全市總量的82%,而平原、臺塬區僅占18%,因而水資源利用的難度較大。

1.2城市需水量增大,水污染嚴重

隨著西安市城市化進程的加快,一方面,需水量特別是生活用水量迅速增加,據有關資料顯示,生活用水量以平均每年5.58%的速度上升,且從1998年開始西安市的生活用水比重已經超過生產用水比重[12]。另一方面,由于水污染日益嚴重,有限的水資源可利用量減少,加劇了西安市水資源的短缺。2011年西安市10個地表水體25個斷面中有12個為劣Ⅴ類,河流斷面水功能達標率僅為29.4%,說明地表水體超標嚴重,2011年主要污染物排放量COD 12.4689萬t,NH3-N 1.4186萬t[13]。西安市地表水環境首要污染物是NH3-N,石油類、COD排放量也較大，水污染情況不容樂觀。

2評價指標體系的構建

根據對水環境與社會經濟的關系分析,首先確定一系列指標,然后搜集并整理相關數據;再利用SPSS軟件對其進行主成分分析,提取到3項主成分,定為3大類別:水環境、社會和經濟；最后從3大類別中可以分別選取相關性最高的17個指標。這樣就得到西安市水環境與社會經濟可持續發展評價指標體系,并將其分為3大層次:第1層次為目標層，分別為水環境質量指數和社會經濟發展質量指數;第2層次為類別層,分別為水環境、社會、經濟;第3層次為指標層,為各類具體指標。

2.1指標的選取

綜合采用頻度分析法和主成分分析法選取指標。采用頻度分析法[14]對關于水環境和城市社會經濟協調發展研究的論文中的指標進行頻度統計,從中選擇使用頻度較高的指標,如人口密度、GDP、城鎮居民可支配收入、人均工業產值、農民人均純收入、城市生活污水排放量、污水處理廠處理能力、污水處理率、人均公共綠地面積、居民家庭用水、人均日生活用水量等。在頻度分析法選擇的指標中運用主成分分析法[15]把原來多個變量劃為少數幾個綜合指標。在此基礎上,參考相關文獻確定最終研究指標。指標數據來源于2001—2012年的《西安市統計年鑒》、《陜西省統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》，以及2004—2009年《中國區域經濟統計年鑒》等,少數指標，如工業用水重復利用率、污水再生利用量、COD去除量等，通過線性插值計算獲得。

2.2指標權重的確定

指標權重采用AHP方法[16]并結合變異系數法[3]確定。評價體系中的標準值(表1)源于西安市“十二五”環境保護規劃和西安市建設國際化大都市的相關指標等資料。

表1　西安市水環境與社會經濟可持續發展評價指標體系

2.3協調度計算

根據文獻[17],構建水環境與社會經濟發展協調度模型。協調度是度量系統或要素之間協調狀況好壞程度的定量指標[18]。

根據協調度的定義,設正數X1,X2,…,Xm為描述水環境特征的m個指標;設正數Y1,Y2,…,Yn為描述社會經濟特征的n個指標。則分別稱函數

(1)

為水環境綜合效益指數(或綜合環境評價指標)和社會經濟綜合效益指數(或綜合經濟評價指標)。

式中,ai和bj為權重。

(2)

(3)

式中，k為系數，文中計算取k=2。

協調度C作為反映水環境與社會經濟相互協調的重要指標,它對于約束環境與社會經濟的發展行為,促進二者健康、協調發展具有十分重要的意義。

然而,協調度在有些情況下卻很難反映出水環境與社會經濟的整體功能大小(或發展水平)。為此,用城市協調發展水平D來反映水環境與社會經濟的綜合發展水平。

(4)

式中，T為協調發展系數。

3評價結果與分析

通過式(1)~(4)對2000—2011年西安市水環境與社會經濟發展指標值進行計算,得出水環境綜合效益指數f(X)、社會經濟綜合效益指數g(Y)、協調度C、城市協調發展水平D,具體結果見圖1。

圖1　水環境綜合效益指數f(X)、社會經濟綜合效益 指數g(Y)、協調度C、城市協調發展水平D的年際變化

根據水環境與社會經濟協調發展的分類體系及其判別標準[17],從圖1中可以看出:西安市在2000—2011年間水環境綜合效益、社會經濟綜合效益以及城市協調水平均呈現增長趨勢,且后期均呈不斷增長的趨勢,表明西安市水環境與社會經濟可持續發展潛力較大。2000—2011年期間,隨著國家實施西部大開發以及西安市“十五”、“十一五”各項環保措施和經濟發展政策的落實西安市水環境和社會經濟呈現協調增長趨勢。有關數據顯示:這一時期西安社會經濟以年均13.7%的速度遞增,高于全國平均增幅3.8%,高于全省平均增幅1.3%;特別是從2001年開始,生產總值連續8年保持了13%以上的速度[18],經濟發展速度穩步提高;期間通過創建國家園林城市、衛生城市以及建設與改造城市基礎設施、不斷增大環保投資力度等,城市環境質量得到明顯改善。

2000—2011年可以分為兩個階段:

a. 2000—2005年間西安市各項環保設施仍處于建設時期,工業廢水排放率2005年污水處理率僅38.9%[12],西安市水環境呈現波動上升,其發展水平低于社會經濟發展水平。

b. 在2006—2011年間水環境與社會經濟發展呈現同步增長。西安市“十一五”期間實施“環境優市”方略,注重人居生態環境的改善,強調建設資源節約和環境友好型社會,城市綜合服務功能得以提升。因此,2006—2011年間水環境綜合效益增長幅度快于2000—2005年間。如GDP耗水量2004 年為30m3/萬元,2010年下降5.4m3/萬元,工業用水量從2004年的209.96t/萬元降到2010年的121.4t/萬元,廢水排放量在2005年為最高達40.1t/萬元,在2010年為最低值17.9t/萬元,這與不斷加大工業企業的整頓和各項排污治理措施的落實有關[19]。

4結語

城市是社會經濟活動最為密集的地域,以城市為單元開展社會經濟發展與環境演變相互作用及調控研究,是實現城市可持續發展的有效途徑。社會經濟發展是影響水環境演變的重要因素,水環境質量的高低與社會經濟之間存在相互依賴、相互制約、彼此促進的緊密關系,一方面優良的水環境和切實的環境治理是社會經濟發展的基礎,另一方面社會經濟發展又給水環境保護與治理提供雄厚的資金保障。西安市水環境演變與城市經濟發展、產業結構的調整及環境保護政策的實施有很大的關系。運用頻度分析法、主成分分析法、層次分析法和變異系數法構建水環境與社會經濟可持續發展評價指標體系,并構建了兩者的協調度模型,分析西安市2000—2011年水環境演變與社會經濟發展的關系,得出這12年間西安市在水環境綜合效益、社會經濟綜合效益以及城市協調水平均呈曲折增長趨勢的結論。2006年是一拐點,之前,水環境發展水平低于社會經濟發展水平;2006年以后增長趨勢明顯,表明西安市水環境與社會經濟可持續發展潛力較大。2000—2011年西安市水環境與社會經濟發展雖呈協調上升趨勢,但水環境略滯后于社會經濟發展。隨著西安市社會經濟的不斷發展,人口數量的增加,西安市水環境質量仍將面臨巨大挑戰,因此西安市還應繼續注重水環境的保護與防治。這一研究結果與相關研究比較契合[3]。筆者通過定性與定量兩種相結合的方法選取水環境與社會經濟發展指標,相較單一方法,該方法更加全面、科學。同時運用協調度模型將水環境演變與社會經濟發展間的關系進行定量分析,使得結果更具有客觀性。但是在指標權重確定時專家打分中仍有一定的主觀性,社會經濟發展指標數量較少涵蓋,顯得不夠全面,在今后的研究中應繼續梳理、完善相關指標體系,更加全面、系統地研究區域水環境與社會經濟的關系。

參考文獻：

[1] 郭懷成,唐劍武.城市水環境與社會經濟可持續發展對策研究[J].環境科學學報,1995,15(3):363-369.(GUO Huaicheng,TANG Jianwu.A strategy for sustainable development of urban water environment and socio-economy[J].Acts Scientiae Circumstantiae,1995,15(3):363-369. (in Chinese))

[2] 蓋美.大連市近岸海域水環境質量、影響因素及調控研究[J].地理研究,2003,22(5):643-653.(GAI Mei. Research on water environmental quality,affecting factors and regulation of the nearshore waters of Dalian[J]. Geographical Research,2003,22(5):643-653. (in Chinese))

[3] 夏霆,朱偉,趙聯芳.鎮江市社會經濟-水環境系統協調發展[J].水資源保護,2007,23(4):52-55.(XIA Ting,ZHU Wei,ZHAO Lianfang. Coordinated development of social economy-water environment system in Zhenjiang City[J].Water Resources Protection,2007,23(4):52-55.(in Chinese))

[4] 方國華,鐘淋涓,張建華.江蘇省水資源利用、水環境保護與國民經濟發展關系分析[J].長江流域資源與環境,2009,18(11):1008-1013.(FANG Guohua,ZHONG Linjuan,ZHANG Jianhua.Analysis on relationship between water resources utilization,water environment protection and national economic development of Jiangsu Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin,2009,18(11):1008-1013. (in Chinese))

[5] 鄭旭,趙軍,朱悅,等.營口市水環境污染與社會經濟發展的關系研究[J].中國人口·資源與環境,2013,23(5):87-91.(ZHENG Xu,ZHAO Jun,ZHU Yue,et al. The relationship between water pollution and social-economic development in Yingkou City[J]. China Population Resources and Environment,2013,23(5):87-91. (in Chinese))

[6] 莊宇,昌琳.西安地區水環境質量的模糊綜合評價[J].干旱區資源與環境,2007,21(11):22-26.(ZHUANG Yu,CHANG Lin. A fuzzy comprehensive evaluation model of the water environment quality in Xi'an area[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2007,21(11):22-26. (in Chinese))

[7] 馬蓓蓓,薛東前,延軍平.西部城市水環境與經濟發展協調模式研究:以西安市浐灞生態區為例[J].干旱區資源與環境,2007,21(5):53-58.(MA Beibei,XUE Dongqian,YAN Junping. Research on the harmonization between urban water environment and economic development in Western China: a case study of Chanba ecology district in Xi’an City[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2007,21(5):53-58. (in Chinese))

[8] 張蓉珍,李劍.陜西省西安市水環境生態安全評價[J].安徽農業科學,2009,37(25): 12129-12131.(ZHANG Rongzhen,LI Jian. Ecological security assessment of the water environment in Xi’an City of Shaanxi[J]. Journal of Anhui Agricultural Science,2009,37(25):12129-12131. (in Chinese))

[9] 卓悅.關中地區經濟發展與渭河水環境質量演變關系研究[D].西安:西北大學,2010.

[10] 西安市統計局.西安市統計年鑒(2011年)[M].北京:中國統計出版社,2012:3-4.

[11] 西安市水務局.西安市再生水利用“十二五”規劃[R].西安:西安市人民政府,2011:63-78.

[12] 李華,師謙友,高楠,等.西安城市化與水資源利用關系的量化研究[J].地域研究與開發,2012,31(5):131-134.(LI Hua,SHI Qianyou,GAO Nan,et al.Study on the quantitative relationship between urbanization and water resources utilization in Xi’an City[J]. Areal Research and Development,2012,31(5):131-134. (in Chinese))

[13] 西安市環境保護局.西安市2012年主要污染物減排實施方案[R].西安:西安市人民政府，2013.

[14] 徐世龍.可持續發展定量評價指標體系的構想[J].統計與信息論壇,2000,15(1)：7-14.(XU Shilong. Suggestions on statistic index system for the quantitative evaluation of sustainable development[J].Statistics & Information Tribune,2000,15(1)：7-14. (in Chinese))

[15] 徐建華.地理建模方法[M].北京:科學出版社,2010.

[16] 樊彥芳,劉凌,陳星,等.層次分析法在水環境安全綜合評價中的應用[J].河海大學學報:自然科學版,2004,32(5):512-514.(FAN Yanfang,LIU Ling,CHEN Xing,et al. Application of analytic hierarchy process method to comprehensive evaluation of water environmental safety system[J]. Journal of Hohai University: Natural Sciences,2004,32(5):512-514.(in Chinese)).

[17] 楊士弘.城市生態環境學[M].北京:科學出版社,2003:254-256.

[18] 西安市統計局.社會保障體系建立健全和諧西安建設成效顯著:改革開放以來西安經濟社會發展成就系列統計報告之十五[R].西安:西安市統計局,2009.

[19] 耿雅妮.基于向量模法的西安市水環境承載力研究[J].中國農學通報,2013,29(11):168-172.(GENG Yani.Water environmental carrying capacity in Xi’an City based on vector norm method[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2013,29(11):168-172. (in Chinese))