長江經(jīng)濟帶污水排放量與其影響因素的關(guān)聯(lián)序研究

崔 杰，馬紅燕，孔德財,王蓓蓓,楊正亞

(1.淮陰工學院 管理工程學院，江蘇 淮安 223003；2.南京航空航天大學 經(jīng)濟與管理學院，南京 210016；3.淮陰工學院 商學院，江蘇 淮安 223001；4.淮陰工學院 黨政辦公室，江蘇 淮安223003)

2016年，中共中央政治局會議審議通過《長江經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》，將長江經(jīng)濟帶發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略。推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展，是以習近平同志為核心的黨中央作出的重大決策，是關(guān)系國家發(fā)展全局的重大戰(zhàn)略，對實現(xiàn)“兩個百年”奮斗目標、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢具有重大意義。

近年來，長江經(jīng)濟帶在策應(yīng)國家重大戰(zhàn)略過程中取得了快速發(fā)展，綜合立體交通走廊建設(shè)加快推進，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級取得積極進展，新型城鎮(zhèn)化持續(xù)推進，對外開放水平明顯提升，經(jīng)濟保持穩(wěn)定增長勢頭，人民生活水平明顯提高[1]。然而，在取得成績的同時，長江經(jīng)濟帶亦面臨諸多亟待解決的困難和挑戰(zhàn)，其中一個突出的問題，就是長江流域水環(huán)境狀況形勢比較嚴峻，水環(huán)境污染物排放基數(shù)頗大。據(jù)統(tǒng)計，2017年，長江流域污水排放量占全國的43%，大量河流受到嚴重污染，對長江經(jīng)濟帶高質(zhì)量發(fā)展帶來極大的威脅。做好長江流域水體污染防治是長江生態(tài)環(huán)境保護和可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的重要前提之一[2]。正確研判長江上中下游水環(huán)境演變趨勢，進行分類分區(qū)協(xié)同治理，是全面解決長江流域水污染、生態(tài)環(huán)境退化等突出問題的關(guān)鍵所在。因此，針對不同區(qū)域，分別辨識其污水排放量的重要影響因素，是對長江經(jīng)濟帶水環(huán)境實行分區(qū)域協(xié)同治理的前提條件，亦是一項學界亟待研究的重要課題。

目前,學術(shù)界關(guān)于區(qū)域污水管控與治理的研究主要集中在水污染物總量分配、污水排放量的預(yù)測建模等方面。在水污染物總量分配研究方面，王垠[3]在灰色關(guān)聯(lián)理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建了面向水污染物總量控制的綜合評價模型，對遼寧省各地區(qū)水污染物總量控制水平進行了科學評價。劉杰[4]將信息熵應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域，構(gòu)建了區(qū)域間水污染物的總量分配機制。陳艷萍等[5]選取與水污染物總量分配緊密相關(guān)若干主要指標，利用層次分析法和熵權(quán)法，基于主、客觀權(quán)重對水污染物總量分配的影響程度來賦權(quán)，得出主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)，進而根據(jù)水污染物排放控制量確定分配方案。劉年磊等[6]構(gòu)建了一個水污染物總量控制目標分配指標體系，對2015 年的國家化學需氧量和氨氮總量控制目標進行省級行政單元分配。劉杰等[7]引入變差系數(shù)的概念，選取與水污染物排放量密切相關(guān)的各項指標，并利用各指標的變差系數(shù)來度量各個區(qū)域的社會、經(jīng)濟和環(huán)境等客觀因素發(fā)展的不平衡性，采用相關(guān)系數(shù)法確定各指標的權(quán)重，構(gòu)建了一種新的水污染物總量分配模型，并通過實例計算驗證了該方法的有效性。王媛等[8]建立了以基尼系數(shù)最小化為目標的規(guī)劃模型，通過設(shè)定合理的運算規(guī)則和約束條件構(gòu)建優(yōu)化方程，制定了水污染物總量區(qū)域初始分配方案。在污水排放量預(yù)測建模研究方面，高益新等[9]基于污水排放量統(tǒng)計信息和灰色預(yù)測理論，構(gòu)建了GM(1,1)預(yù)測模型對我國污水排放量進行研究，預(yù)測其發(fā)展變化過程，為我國水資源的規(guī)劃和管理，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展利用提供決策參考。王艷萍等[10]以青海省污水排放量相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用灰色預(yù)測模型對該污水排放量及總污水排放量進行了預(yù)測建模。趙晶等[11]基于城市污水排放數(shù)據(jù)序列特征，構(gòu)建了城市污水排放量灰色Verhulst預(yù)測模型，為城市水環(huán)境規(guī)劃提供決策參考。

上述學者在區(qū)域與城市水污染總量分配與預(yù)測控制方面進行了積極探索，做了大量有益的工作，取得了較為豐碩的研究成果。但是，現(xiàn)有文獻對環(huán)境水污染的研究還存在如下不足：一是研究視角上，僅從總量結(jié)果上進行水污染區(qū)域分配，缺乏從水污染過程，尤其是污染源角度進行系統(tǒng)研究造成水污染的關(guān)鍵因素。二是在研究方法上，只是根據(jù)區(qū)域污水排放量的時間序列統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行單一因素的預(yù)測建模，沒有充分考慮區(qū)域污水排放量的相關(guān)影響因素以及不同區(qū)域污水排放量的關(guān)鍵影響因素的差異性。

鑒于此，以長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域污水排放量為研究對象，從系統(tǒng)工程角度分析了區(qū)域污水排放量的相關(guān)影響因素，采用灰色關(guān)聯(lián)模型對長江經(jīng)濟帶各區(qū)域的污水排放量與其相關(guān)影響因素間的關(guān)聯(lián)度進行了計算，并根據(jù)關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果進行排序，從而揭示長江經(jīng)濟帶各區(qū)域的污水排放量關(guān)鍵影響因子，為長江經(jīng)濟帶水環(huán)境污染協(xié)同治理提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

長江經(jīng)濟帶橫跨中國東中西三大板塊，覆蓋11 個省市，上游地區(qū)包括貴州、云南、四川和重慶；中游地區(qū)包括湖北、湖南和江西；下游地區(qū)包括江蘇、浙江、安徽和上海。區(qū)域總面積約205萬Km2。2017年末，長江經(jīng)濟帶常住總?cè)丝?.89億，GDP40.29萬億元，分別占當年全國的42.89%和44.80%。由此可見，長江經(jīng)濟帶人口規(guī)模和經(jīng)濟總量均占據(jù)全國“半壁江山”，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｅc此同時，長江經(jīng)濟帶污水排放總量大、強度高。2017年末，該區(qū)域污水排放總量為310.38億t，占全國的44.36%，生態(tài)環(huán)境治理形勢十分嚴峻。

構(gòu)建2013-2017年長江經(jīng)濟帶中各省市社會經(jīng)濟相關(guān)指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)表，其中所有指標數(shù)據(jù)均來自于中國統(tǒng)計年鑒(2014-2018年)[12]。

1.2 研究方法

采用灰色關(guān)聯(lián)分析模型分別測算長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域污水排放量與其相關(guān)影響因素間的關(guān)聯(lián)度大小，然后進行排序，從而得到其關(guān)聯(lián)序，進而識別各區(qū)域污水排放量的關(guān)鍵影響因素。下面介紹灰色關(guān)聯(lián)分析模型及其計算步驟[13]。

設(shè)X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))系統(tǒng)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))

為系統(tǒng)相關(guān)因素序列集。

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

為序列X0與在Xi第k點的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

為系統(tǒng)相關(guān)因素序列Xi與系統(tǒng)特征序列X0之間的灰色關(guān)聯(lián)度。其中r為分辨系數(shù)。通常計算過程中r=0.5。

現(xiàn)對長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域的污水排放量與其相關(guān)影響因素間的關(guān)聯(lián)度計算過程中涉及的各相關(guān)變量的內(nèi)涵作如下說明。

(1)上游地區(qū)

(2)中游地區(qū)

(3)下游地區(qū)

2 結(jié)果與分析

根據(jù)表1中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用上述灰色關(guān)聯(lián)度模型對長江經(jīng)濟帶上中下游各地區(qū)污水排放量與其相關(guān)影響因素間關(guān)聯(lián)度進行計算，結(jié)果見表2。

表1 2013-2017年長江經(jīng)濟帶上中下游地區(qū)污水排放總量與其相關(guān)影響因素指標值統(tǒng)計表

表2 長江經(jīng)濟帶上中下游地區(qū)污水排放總量與其相關(guān)影響因素間的關(guān)聯(lián)序

從表2中可知，長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域的污水排放量與其相關(guān)影響因素間的關(guān)聯(lián)序，兩兩相異。由此可見，長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域的污水排放量受各相關(guān)因素的影響程度亦各不相同。

2.1 同一影響因素對各區(qū)域的影響程度

2.2 各不同區(qū)域不同影響因素的關(guān)聯(lián)序

該地區(qū)的污水排放量受農(nóng)業(yè)、工業(yè)的產(chǎn)值增加值影響最顯著。

3 結(jié)論

基于2013-2017年長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域污水排放量及其相關(guān)影響因素統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用灰色關(guān)聯(lián)分析模型對上述各區(qū)域的污水排放量與其相關(guān)影響因素間的關(guān)聯(lián)度進行了計算，并在此基礎(chǔ)上進行排序，得到相應(yīng)的關(guān)聯(lián)序，從而辨識出長江經(jīng)濟帶上中下游各區(qū)域污水排放量的關(guān)鍵影響因素，進而得到如下研究結(jié)論：

(1)對長江經(jīng)濟帶上游地區(qū)，應(yīng)適當增加人口規(guī)模，重點提升服務(wù)業(yè)的產(chǎn)值產(chǎn)能。

(2)對長江經(jīng)濟帶中下游地區(qū)，應(yīng)重點提升工業(yè)、服務(wù)業(yè)的產(chǎn)值產(chǎn)能。

(3)對整個長江經(jīng)濟帶而言，應(yīng)著力控制人口規(guī)模，在穩(wěn)住農(nóng)業(yè)基本盤、守好“三農(nóng)”基礎(chǔ)的條件下重點提升工業(yè)和服務(wù)業(yè)的產(chǎn)值產(chǎn)能，從而有效降低長江經(jīng)濟帶的污水排放總量。