新疆水資源承載力及用水效率評價分析

賽衣旦·艾力

(新疆水利水電科學研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 新疆水資源現狀

經濟社會加速發展的同時，各行業對有限水資源的需求也是越來越大，最突出的用水矛盾是農業用水與工業、人飲用水等方面[1]。即使約占全國水資源總量3%新疆，現今也存在亟待解決的用水矛盾。根據《全國水資源綜合規劃》成果，新疆多年平均降水總量2 544億 m3，多年平均年自產水資源量832億 m3。新疆地處亞歐大陸腹地，有大量出境水資源和生態用水，由于氣候干旱少雨且蒸發較快，水資源十分有限，目前，新疆正處在經濟社會發展的關鍵時期，也是生態文明建設的重要時期，社會發展對水資源需求仍然迫切，從現狀用水總量角度來看新疆實現2030年用水總量控制目標難度較大，落實用水總量控制目標的關鍵是將灌溉面積控制在合理的范圍內，但在新疆部分地區存在農業高效節水難度大，工業基礎薄弱，用水結構調整困難等問題。因此，客觀評價新疆水資源承載力，對于合理開發水資源及促進新疆經濟社會可持續發展具有重要意義[2-3]。

2 研究方法

本文所選取的數據來自《新疆統計年鑒》和《新疆水資源公報》中2002-2016年的統計數據，在參考其他專家學者對水資源承載力研究的基礎上[4-5]，主要選取2002-2016年間的10個指標因子對新疆水資源承載力進行評價，選取的10個指標因子為：X1為常住人口(104人)、X2為國內生產總值(108元)、X3為固定資產投資(108元)、X4為用水量(108m3)、X5為降水量(mm)、X6為水資源總量(108m3)、X7為人均用水量(m3/人)、X8為萬元GDP用水量(m3/104元)、X9為農田畝均用水量(m3/畝)、X10為耗水總量(108m3)。對原始數據進行標準化處理，標準化矩陣見表1。

表1 標準化矩陣

3 水資源承載力計算

3.1 數據共同度分析

選取10個影響新疆水資源承載力的指標因子，運用SPSS軟件進行統計主成分分析，公因子方差見表2。由表2可知，初始共同度均為1.000，提取主成分后的共同度均較高，其中有8個變量的公因子方差超過了0.900。因此，提取的公因子均能較好的反映原始變量所包含的信息，適合用主成分分析法進行評價。

表2 公因子方差

3.2 主成分的確定

利用SPSS對標準化后的數據進行分析，變化驅動因子相關系數矩陣見表3，主成分特征值和方差貢獻率見表4，旋轉主成分荷載矩陣見表5。

由表3可知，X1與X2、X3、X4及X10的相關性大于0.8，X2與X3、X4及X10的相關性大于0.8，X3與X4、X5的相關性大于0.8，X4與X10的相關性大于0.9，X8與X9的相關性大于0.8，表明各變量之間存在較大的相關性，符合主成分分析的必要條件。

表3 新疆各地州水資源承載力變化驅動因子相關系數矩陣

由表4可知，主成分1和主成分2的累計貢獻率大于80%，這兩個主成分對水資源承載力的綜合信息能力很強。前3個主成分的累計貢獻率為93.458%，具有較強的信息綜合能力，能夠全面的反映新疆各地州水資源承載力變化的驅動因子。

表4 主成分的特征值和方差貢獻率

由表5可知，主成分1與人口X1、國內生產總值X2、固定資產投資X3、用水量X4及總耗水量X10呈顯著正相關關系，與萬元GDP用水量X8、農田畝均用水量X9存在顯著負相關關系；主成分2與降水量X5、水資源總量X6呈顯著正相關關系；主成分3與人均用水量X7存在較強的正相關關系。

表5 旋轉主成分荷載矩陣

第一主成分占61.437%的貢獻率，是人口及社會經濟發展對水資源造成的壓力，人口、國內生產總值、固定資產投資、用水量及耗水量屬于主要控制因子，對水資源承載力的影響較為明顯。從2002-2016年，全疆人口從1 905.19萬人增加到2 398.08萬人，常住人口城鎮化率從33.8%增長到48.35% 隨著人口增加、城市化發展，社會經濟的發展對水資源需求逐漸增大，各行業用水量和耗水量逐漸加大，對水資源承載力造成巨大壓力。因此，充分挖掘水資源開發利用率及加大節水措施是很有必要的。

第二主成分占20.492%的貢獻率，反映降水量及水資源量情況，是水資源稟賦因子。2002-2016年期間，新疆水資源量的變化趨勢基本與降水量的變化趨勢相同2002、2005、2010年和2016年降水偏多，同年水資源量也有明顯的增多，2007、2008、2009年和2014年降水量偏少，導致水資源量也相應的減少。

第三主成分為人均用水量情況，受第一主成分的影響，人口和用水量的耦合性反過來也影響水資源的承載力，隨著新疆經濟社會的發展，人民生活水平有了顯著提高，日常用水、公共服務、城市綠化等方面的用水量不斷加劇水資源的承載力。

3.3 主成分得分及綜合得分

根據各個主成分在整個主成分中的貢獻率作為權重，計算出新疆2002-2016年水資源承載力的綜合得分，結果見表6及圖1。

圖1 主成分綜合得分趨勢圖

表6 新疆水資源承載力綜合評價值

從表6及圖1可以看出，新疆水資源承載力呈現以下特征：

(1)2002-2007年，新疆水資源承載力隨時間變化呈顯著增加趨勢，2008-2016年呈波動增加趨勢，第一主成分的變化趨勢和綜合得分趨勢一致，而第二、第三主成分波動較大。在2002-2009年的主成分得分為負值表明這8年水資源承載力處于平均值以下，而2010-2016的主成分得分為正值表明水資源承載力在這7年處于平均水平之上。

(2)第一主成分呈波動上升趨勢，說明人口和經濟發展對水資源承載力具有較大影響。第二主成分呈減少-增加-減少-增加趨勢，說明降水量豐沛程度對水資源承載力也具有一定程度影響。新疆人均用水量呈減少-增加-減少趨勢的影響，第三主成分呈增加-減少-增加-減少趨勢，隨著社會經濟發展，節水意識提高，多種節水措施下，人類活動對水資源的需求不斷合理化，緩解了水資源承載力的壓力。

4 用水效率分析

目前新疆各行業整體用水效率不高，工農業用水定額均高于全國平均水平。2002-2016年萬元GDP用水量、人均用水量及農業灌溉畝均用水量變化趨勢見圖2。

由圖2可以看出，2002-2016年，新疆萬元GDP用水量呈顯著下降趨勢，由2 969 m3下降到562 m3；人均用水量隨時間變化呈波動變化，平均值為2 466 m3；農業畝均用水量在2008年以前呈顯著性下降趨勢，2008年以后呈波動變化趨勢，下降幅度不明顯，值由821 m3下降到593 m3。相比較2002年，2016年新疆工農業用水效率提升較為明顯，但與其他省份相比，新疆用水效率還有很大提升空間。

圖2 行業用水效率變化趨勢圖

5 結語

針對新疆水資源承載力和用水效率評價分析，得到以下結論：

(1)2002-2016年新疆水資源承載力水平呈上升趨勢，水資源承載力因子是人口與社會經濟發展因素、水資源稟賦因子、人口用水水平因子，人口與社會經濟發展因素貢獻率為61.44%，對水資源承載綜合得分影響最大。水資源稟賦因子貢獻率為20.49%，說明水資源承載力受降水和水資源量自然條件的限制。人口用水水平是受第一主成分的影響，人口和用水量的耦合性反過來也影響水資源的承載力，人類活動對水資源的需求不斷合理化、節約化，緩解了水資源承載力的壓力。

(2)2002-2016年，新疆萬元GDP用水量、農業畝均用水量呈顯著下降趨勢，用水效率提升較為明顯，但仍然高于全國平均水平，新疆用水效率具有較大提升空間。

在城市化迅速發展的背景下，有限的水資源與增長的人口及社會經濟矛盾日益突出，建立“節水型”城市、制定節水制度、提高節水意識能有效緩解水資源承載力的壓力。新疆為農業大省，農業用水占比較高，占總用水量的90%以上。因此，農業節水的潛力在經濟社會發展的各行業中是最具潛力的，可采取發展高效節水灌溉、調整農作物種植結構、推動農業水價綜合改革和加快水權交易市場建設等措施加大農業節水力度。