濱州市用水量與產業(yè)結構相關關系分析

趙思凝，艾明樂，陳慶忠

（1.濟南大學商學院，山東 濟南 250002；2.濟南大學水利與環(huán)境學院，山東 濟南 250022；3.水發(fā)卓恒工程管理有限公司，山東 濟南 250109）

濱州市地處山東省北部黃河三角洲地區(qū)，整體地形以平原為主，南高北低，地勢平坦，氣候為典型的溫帶大陸性季風氣候，具有“春旱、夏澇、晚秋又旱”的水文氣象規(guī)律。2019 年濱州市全市總供水量為200 791 萬m3，含地表水源供水量186 785 m3，其中黃河水源供水量占地表水總供水量的92.7%。大部分淺層地下水為苦咸水，深層水高氟高碘。黃河作為濱州主要的客水，水源供給時多時少，含沙量大，且具有天然徑流呈明顯減少的趨勢，由于水資源供應緊張，黃河只能為濱州市的發(fā)展提供有限的水量。

為研究濱州市用水量與產業(yè)結構的關系，基于數據的可得性、全面性與準確性，本文使用濱州市2005—2019 年的各產業(yè)GDP、各產業(yè)結構比例、各產業(yè)用水量以及各產業(yè)用水結構等數據進行研究。數據的主要來源為各年《濱州市統(tǒng)計年鑒》以及《濱州水資源公報》。

1 水資源及產業(yè)用水結構現(xiàn)狀分析

根據《濱州水資源公報》，2005—2019 年濱州市產業(yè)用水量與用水結構變化情況，見圖1。

圖1 2005—2019 年濱州市三大產業(yè)用水結構趨勢圖

由圖1 可知，2005—2019 年第一產業(yè)用水占比呈顯著下降趨勢，由2005 年的88.92%下降為60.86%，第二產業(yè)用水占比呈顯著上升趨勢，由2005 年的5.07%上升為15.58%，濱州市第二產業(yè)的用水需求顯著提升。第三產業(yè)用水占比增加，由2005 年的0.34%上升為1.43%。居民生活用水較穩(wěn)定，生態(tài)用水由2005 年占比1.28%顯著提升為2019 年的15.7%，濱州市生態(tài)用水需求在2019 年顯著提高。從三大產業(yè)用水量來看，第一產業(yè)、第二產業(yè)、第三產業(yè)、居民生活與生態(tài)環(huán)境用水量分別為12.22 億m3、3.13 億m3、2 874 萬m3、1.29 億m3和3.15 億m3。濱州市第一產業(yè)用水近年來呈下降趨勢，但仍遠超其他產業(yè)用水情況。這主要受農業(yè)耕作模式限制，“大水浸灌”現(xiàn)象仍比較普遍，農業(yè)水資源浪費嚴重。

由2005—2019 年濱州市三大產業(yè)結構占比趨勢看，濱州市三大產業(yè)產值結構在2018 年前體現(xiàn)為“二三一”型，即濱州市發(fā)展過程中第二產業(yè)占比最大，其次為第三產業(yè)，第一產業(yè)占比最小。自2018 年起，濱州市三大產業(yè)產值結構調整為“三二一”型。2005—2019 年間第一產業(yè)用水量占到總用水量的82.1%，產業(yè)結構占比僅為9.9%。用水效率低是導致第一產業(yè)占比不斷下降的重要原因，僅僅依靠高用水量并不能彌補低效率帶來的產出問題。

由2005—2019 年濱州市三大產業(yè)產值變化看，濱州市整體產值不斷提升，各產業(yè)產值呈現(xiàn)上升趨勢，其中二三產業(yè)產值增長較快。濱州市第二產業(yè)快速發(fā)展的原因在于濱州市工業(yè)以企業(yè)群體形式不斷發(fā)展，改變了傳統(tǒng)工業(yè)分散、單個企業(yè)影響力不足的狀況，企業(yè)規(guī)模不斷擴大，推動濱州市工業(yè)產業(yè)不斷發(fā)展。第三產業(yè)占比與產值保持高增長趨勢。

2 研究方法

2.1 相關分析

相關關系是事物在各自的發(fā)展、變化和運動過程中表現(xiàn)出來的一種相關趨勢。設隨機變量X，Y，基于兩變量的一組觀察值（xi，yi）（i=1，2，……n），可以計算相應樣本離差平方和Lxx，Lyy、Lxy和樣本相關系數r：

2.2 灰色關聯(lián)分析

灰色關聯(lián)分析方法是分析系統(tǒng)動態(tài)發(fā)展過中各因素間關聯(lián)程度[2]的方法，通過系統(tǒng)內因素構成曲線的幾何相似程度判斷因素間關系是否緊密，為系統(tǒng)決策提供參考信息。本文在相關分析的基礎上進一步使用灰色關聯(lián)分析方法探析濱州市水資源與產業(yè)結構間關聯(lián)關系。

第一步確定要分析的參考序列Y 與比較序列Xi：

k 為時間，i 為比較數列中的一行。

第二步對樣本數據進行無量綱化處理：

第三步計算關聯(lián)系數εi（k）：

ρ 為分辨系數，取ρ=0.5。

第四步計算灰色關聯(lián)度，確定比較數列與參考數列間整體關聯(lián)程度：

基于以上理論與模型，計算濱州市2005—2019 年各產業(yè)產值及用水量之間的灰色關聯(lián)度。

3 結果與討論

3.1 相關分析

基于相關分析理論，對2005—2019 年濱州市各產業(yè)產業(yè)結構及用水量數據進行相關分析以及顯著性檢驗。結果顯示，三大產業(yè)產業(yè)結構與用水量間相關系數分別為0.726、-0.725 以及0.672，相關系數在0.01 顯著性水平是顯著的。

第一產業(yè)產業(yè)結構與用水量間相關系數為0.726，呈顯著正相關關系。在目前濱州市產業(yè)結構中，第一產業(yè)在三大產業(yè)中占用用水量最多，遠遠超出第二產業(yè)與第三產業(yè)用水量，但第一產業(yè)產值所占比重最低。以種植業(yè)為主導的農業(yè)結構導致濱州市第一產業(yè)用水份額仍占絕對比重，而粗放式的經營理念和較為傳統(tǒng)的生產方式導致農業(yè)用水效益低下。加大農業(yè)科學技術投入，提升用水素養(yǎng)，提高水資源利用效率是第一產業(yè)未來主要發(fā)展方向。

第二產業(yè)產業(yè)結構與用水量間相關系數為-0.725，呈顯著的負相關關系，最主要的原因在于由于近年來國家戰(zhàn)略調整，新興產業(yè)、高新技術產業(yè)及服務業(yè)等占比逐漸加大，高耗水和低產能的工業(yè)產業(yè)逐步被淘汰，第二產業(yè)占比不斷降低。同時工業(yè)用水重復利用率不斷提升，由2006—2019 年工業(yè)用水重復利用率由38.9%上升為87.9%，工業(yè)產業(yè)對于水資源的依賴性逐年下降。未來第二產業(yè)發(fā)展的重點在于調整產業(yè)結構，優(yōu)先發(fā)展輕工業(yè)和高科技工業(yè)，產業(yè)布局統(tǒng)籌兼顧，推動第二產業(yè)朝著結構優(yōu)化、布局合理、技術密集、資源節(jié)約的方向發(fā)展。

第三產業(yè)產業(yè)結構與用水量間呈顯著正相關關系，相關系數為0.672。以農業(yè)觀光體驗為特色的旅游業(yè)發(fā)展方向和濱州農副產品銷售是濱州市服務業(yè)的主要發(fā)展方向，產業(yè)發(fā)展與水資源聯(lián)系較為密切，相關度較高。三大產業(yè)中濱州市第三產業(yè)的水資源使用量最低，2005—2019 年間用水量占比均值僅為0.65%，同時第三產業(yè)產值不斷提高，自2018 年起濱州市第三產業(yè)產值超過第二產業(yè)位列第一，2019 年濱州市第三產業(yè)占比48.3%。在水資源緊缺的形勢下，大力發(fā)展特色服務業(yè)，推進農業(yè)產業(yè)鏈的形成是濱州市未來的主要發(fā)展方向。

由此可以得出濱州市產業(yè)產值同用水量之間具有顯著相關性的結論，其中一三產業(yè)為正相關，第二產業(yè)為負相關。考慮區(qū)域水資源條件進行產業(yè)結構調整具有現(xiàn)實意義。

3.2 灰色關聯(lián)度分析

利用灰色關聯(lián)分析計算得到2005-2019 年濱州市各產業(yè)產值與用水量間灰色關聯(lián)度系數，整理得到灰色關聯(lián)矩陣。灰色關聯(lián)度系數及計算結果見表1。

表1 三大產業(yè)灰色關聯(lián)度計算結果

由表1 可知，各產業(yè)產值與對應產業(yè)用水量的關聯(lián)度系數分別為0.78、0.77、0.69。灰色關聯(lián)度在0.35～0.65 間為中等關聯(lián)水平，0.65～0.85 為較高關聯(lián)水平，由計算結果可知，第一產業(yè)、第二產業(yè)產值和對應的用水量為較高關聯(lián)水平，第三產業(yè)產值與用水量為中等關聯(lián)水平。第一產業(yè)產值與之用水量的關聯(lián)系數最大，兩者的關聯(lián)程度最高，可以看出濱州市農業(yè)發(fā)展所需用水量最大。第三產業(yè)產值與用水量間關聯(lián)程度最低。農業(yè)節(jié)水與工業(yè)節(jié)水是濱州市節(jié)水發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，第三產業(yè)對于用水量的依賴性最小，在水資源有限的情況下應加大力度推動第三產業(yè)發(fā)展。

對矩陣R 橫向求和得到Ri（1，2，3，4），Ri為各產，業(yè)產，值和總產值對應整體用水量的綜合關聯(lián)度系數，關聯(lián)度系數越大表示產業(yè)用水對于產業(yè)產值的影響越明顯。由表1 可知：R1＞R2＞R4＞R3，即第一產業(yè)與用水量的關聯(lián)性最大，其次為第二產業(yè)，第三產業(yè)的關聯(lián)性最小。對矩陣R 縱向求和得到Rj（1，2，3，4），Rj為各產業(yè)水量及總用水量對產值的綜合關聯(lián)度系數。關聯(lián)度值越小，說明該產業(yè)用水量與產值的相關性越低，在相同用水量下可以獲得更高的產值。由表1 可知R4＞R2＞R1＞R3，表明基于用水量關聯(lián)度分析結果第三產業(yè)為濱州市節(jié)水發(fā)展優(yōu)勢產業(yè)。

4 結論與建議

本文基于2005—2019 年濱州市水資源與產業(yè)結構數據，使用相關分析和灰色關聯(lián)度分析定量研究用水量與產業(yè)結構的相關性。結果顯示，濱州市三大產業(yè)結構與用水量間相關系數分別為0.726、-0.725、0.672，各產業(yè)產值與對應產業(yè)用水量的關聯(lián)度系數分別為0.78、0.77、0.69，第一、三產業(yè)結構與用水量間呈顯著正相關關系，第二產業(yè)結構與用水量間呈顯著的負相關關系。

在水資源可利用量有限的約束條件下，需對現(xiàn)行的經濟增長模式以及供用水結構進行優(yōu)化調整，以保證區(qū)域水資源的可持續(xù)利用和經濟社會可持續(xù)發(fā)展。一是第一產業(yè)對水資源依賴性最高，水資源條件與生產力狀況不匹配，未來可適當限制第一產業(yè)發(fā)展，同時普及農業(yè)灌溉知識，推動農業(yè)種植結構不斷優(yōu)化，加大節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)能等技術開發(fā)與推廣力度，提高水資源利用效率并節(jié)約農業(yè)用水。二是應積極推進新型工業(yè)化建設，利用市場在資源配置中的決定性作用，引導企業(yè)轉變發(fā)展模式，減少并改造傳統(tǒng)高耗水行業(yè)，提高工業(yè)科技投入，加快新舊動能轉換。三是大力發(fā)展特色旅游業(yè)與服務業(yè)，打造農村農業(yè)產業(yè)鏈，形成品牌效應，提升濱州市旅游業(yè)知名度。