江蘇省長江岸線利用率影響因素分析

陳 達，鐘 菁，吳 騰，劉振沭，廖迎娣

(1.河海大學港口海岸與近海工程學院，江蘇 南京 210098； 2.河海大學長江保護與綠色發展研究院，江蘇 南京 210098)

長江岸線是長江經濟帶建設的重要載體和基礎支撐，是區域經濟社會發展和生態環境空間格局構建的關鍵要素。2016年，習近平總書記提出“共抓大保護、不搞大開發”的長江大保護戰略，隨后，江蘇省在全面貫徹落實長江大保護國家戰略中，嚴格管控岸線利用，大力整治改造違規占用、不合理利用的岸線，恢復岸線生態，加強水資源保護，推動服務長江經濟帶高質量發展的產業結構調整。然而，由于歷史演變、發展觀念等多方面因素影響，導致部分沿江地區產業結構不合理、岸線利用率高、岸線利用效率低等問題突出，亟須對岸線利用率的影響因素進行跟蹤研究。

目前，國內關于長江岸線利用問題的研究較多，但研究方法不盡相同。黃家柱等[1-2]基于衛星遙感和地理信息系統技術對江蘇省長江岸線資源進行了綜合調查評價，分析了岸線資源利用的特點和存在問題，為長江岸線資源合理開發利用奠定基礎。馬榮華等[3-4]對長江蘇州段岸線資源進行了評價，為長江岸線蘇州段的合理利用與開發提供對策和建議。朱紅云等[5-6]綜合分析了長江南京段岸線港口開發情況，指出岸線利用存在的問題，提出長江岸線港口合理布局的對策和方案。周玲霞等[7]基于數理統計方法對長江南京段岸線水源地進行評價，得到了初步評價結果。陳歡等[8]對江蘇中部3市岸線資源開發利用變化及驅動因素進行研究，得到了岸線發展變化的規律。陳誠[9]構建了岸線利用類型轉移矩陣，對岸線利用時空變化特征進行研究，并結合相關調研資料分析了岸線利用變化的影響因素，為泰州岸線利用政策的調整提供依據。梁雙波等[10-11]對長江岸線資源開發利用進行了綜合評估分析，從岸線資源空間管控等方面提出建議，為長江經濟帶岸線資源的規劃提供了重要的參考依據。

綜上所述，現有的研究主要集中在岸線利用問題與對策以及岸線資源評價與分析兩個方面，關于岸線利用率影響因素的研究相對較少，不利于制定針對性的岸線利用政策。為了落實長江大保護國家戰略，推動江蘇長江經濟帶高質量發展走在全國前列，本文利用2002—2018年江蘇省沿江地區相關數據對岸線利用率的發展變化進行研究，并運用主成分分析法和敏感性分析法對可能影響江蘇省長江岸線利用率的若干影響因素進行分析，以期為江蘇省長江岸線的發展提供參考。

1 江蘇省長江岸線利用率變化趨勢

長江岸線具有重要的生產、生活和生態功能，摸清岸線利用率的變化趨勢對沿江地區乃至全省經濟發展、社會生活以及水資源保護有重要的促進和保障作用。為推進長江大保護相關工作以及岸線精細化管理，國家和江蘇省先后出臺了《中華人民共和國長江保護法》《長江經濟帶實施規劃》《長江經濟帶高質量發展意見》以及多個專項規劃和政策文件，包括《市政府關于揚州市長江岸線資源開發利用和管理的意見》《鎮江市長江岸線資源保護條例》《江蘇省長江岸線保護利用規劃指導意見》《關于進一步組織開展長江岸線保護與開發利用專項整治工作的通知》《南京市長江岸線保護辦法》等，意在構建以規劃為龍頭、年度任務為重點、專項行動為抓手的落實體系，推動服務長江經濟帶高質量發展的產業結構調整。

岸線利用率是岸線利用長度與岸線總長度的比值，能反映長江岸線保護和開發利用的現狀以及經濟社會發展對岸線開發利用的要求，計算公式為

(1)

式中：B為岸線利用率，%；LP為岸線保護范圍內開發利用區域對岸線的投影長度，km；L為岸線總長度，km。

基于岸線利用率定義，統計了2002—2018年岸線利用率隨時間的變化情況(圖1)。從圖1可以看出，江蘇省長江岸線利用率隨時間逐漸增大，岸線利用率變化可以分為兩個階段。第一階段(2002—2015年)為岸線利用率快速發展期，該階段由于江蘇省長江岸線資源開發利用加快，岸線利用率增長迅速；第二階段(2016—2018年)為岸線利用率緩慢增長期，該階段由于江蘇省長江大保護戰略的穩步推進，加快落后產能淘汰，推動產業結構調整，岸線利用率增長趨緩。

圖1 江蘇省岸線利用率和GDP隨時間變化情況

為了分析岸線利用率的變化規律，搜集了部分經濟、社會和水資源相關數據。從圖1可以看出，2002—2018年江蘇省第一、二、三產業GDP均隨時間逐漸增長，其中第二、三產業增幅基本相當，顯著高于第一產業。從趨勢上看，岸線利用率和GDP均隨時間增大，體現出兩者之間的關聯性。特別是2016年以前，岸線利用率隨GDP增長迅速，說明岸線利用率的增長對社會經濟發展具有明顯的支撐作用；2016年以后，GDP仍保持較快的增長趨勢，但是岸線利用率增長緩慢，岸線利用主要以提高效率為主。

圖2為2002—2018年江蘇省用水總量和工業廢水排放量隨時間變化情況，可以看出2005年以后，工業廢水排放量逐年減少；2012年以后，用水總量呈現下降趨勢，但總體基本保持穩定，說明隨著環境保護等相關政策的實施，江蘇省用水總量趨于穩定，工業廢水排放量明顯減少。對比圖1和圖2發現，提高岸線利用率對用水總量沒有太大的影響，表明岸線利用率的變化可能主要受社會經濟因素的影響，需要進一步研究分析。

圖2 用水總量和工業廢水排放量隨時間變化情況Fig.2 Changes in total amount of water consumption and industrial wastewater discharge with time

2 研究方法

2.1 主成分分析法

主成分分析法是通過線性變換從多個變量中選出少數重要變量的一種多元統計分析方法，是常用的降維方法之一[12]。本文采用主成分分析法對江蘇省長江岸線利用率影響因素進行客觀評價。將影響因素作為評價指標，模型建立的具體步驟如下：

a.收集相關資料，建立評價指標。

b.原始數據標準化，消除量綱影響。本文采用Z-score法對原始數據進行標準化處理:

c.建立評價指標間相關系數矩陣R，求出R的特征值和特征向量[13]。相關系數矩陣為

(3)

d.計算方差貢獻率和累計方差貢獻率，選取主成分數量。當累計方差貢獻率超過95%時，取前m(m

(4)

式中λl為第l個主成分的特征值。

e.計算原始評價指標在不同主成分線性組合中的系數:

(5)

式中：Llj為第j個評價指標在第l個主成分線性組合中的系數；elj為第l個主成分對第j個原始評價指標的載荷數[15]。

f.計算每個評價指標的綜合指標權重。由式(6)可得第j個原始評價指標在綜合模型中的系數dj，由式(7)可得綜合指標權重wj。

(6)

(7)

g.計算綜合主成分得分：

(8)

(9)

式中：Fkl為第l個主成分在k時段的得分；Clj為第j個評價指標在第l個主成分中的得分系數[16]；Fk為k時段的綜合主成分得分；al為第l個主成分的方差貢獻率。

2.2 敏感性分析法

敏感性分析是一種定量描述模型輸入變量對輸出變量重要性程度的方法[17]，一般應用于經濟、生態、工程等領域。該方法通過對模型影響因素進行分析，篩選出引起模型結果不確定性的主要影響因素。影響程度的大小用敏感性系數表示，敏感性系數越大，說明該因素對模型輸出的影響越大[18]。為了對比分析系統屬性對各個因素的敏感度，需對系統各因素進行無量綱處理，本文引用平均敏感度[19]的概念對岸線利用率的影響因素進行分析，第j個因素的平均敏感度表達式為

(10)

式中：savgj為第j個因素的平均敏感度；Bk、ΔBk分別為k時段岸線利用率及其變化量；ΔXkj為第j個評價指標在k時段的變化值。

3 江蘇省長江岸線利用率影響因素分析

3.1 評價指標

長江江蘇段擁有優越的水運和區位條件，岸線利用率影響因素較為復雜[20]。根據江蘇省長江岸線實際情況，參考在港口貨物吞吐量、資源承載力和城市社會經濟發展評價指標體系相關文獻中出現頻率較高的評價指標[21-26]，依據《江蘇省統計年鑒》《江蘇省水資源公報》等，根據科學性原則，綜合選取2002—2018年可能影響江蘇省長江岸線利用率的若干影響因素作為評價指標(表1)，包括：第一產業GDP(X1)、第二產業GDP(X2)、第三產業GDP(X3)、就業人數(X4)、內河港口吞吐量(X5)、工廠數量(X6)、廢氣中SO2排放量(X7)、工業廢水排放量(X8)、用水總量(X9)、水資源總量(X10)、年降水量(X11)。其中，X1、X2、X3為經濟指標，根據前文分析可知，這些指標與岸線利用率關聯性較強；X4反映社會影響力；X5反映岸線利用效率的高低；X6反映岸線利用類型和政策實施的情況；X7、X8反映岸線利用與環境的關系；X9、X10、X11反映岸線利用與水資源的關系。采用式(2)對評價指標進行標準化處理。

3.2 KMO和Bartlett檢驗

根據式(3)建立江蘇省長江岸線利用率評價指標間相關性矩陣，如表2所示，各評價指標間的相關系數基本大于0.6，說明各評價指標間存在較好的相關關系，主成分分析法可用于江蘇省長江岸線利用率影響因素的分析。

利用KMO檢驗比較變量間的相關系數以判斷數據是否適合進行主成分分析。經計算，KMO值為0.629，大于0.6，說明整個樣本適合進行主成分分析[27-28]。Bartlett球形檢驗法是基于相關系數矩陣的檢驗方法，用于檢驗數據是否服從多元正態分布。經計算，Bartlett球形檢驗的顯著性為0.000，小于0.01，說明這11個變量間存在顯著相關性，需要進行主成分分析，該結論與相關性矩陣結論相一致。

表1 2002—2018年江蘇省長江岸線利用率評價指標統計

表2 評價指標相關性矩陣

3.3 主成分分析

表3為各主成分特征值和累計方差貢獻率，方差貢獻率反映每個成分對原始數據量的貢獻。本模型提取3個主成分，累計貢獻率已經達到96.465%。

表3 各主成分特征值和累計方差貢獻率

表4為主成分載荷矩陣，反映不同主成分對評價指標的載荷數。從表4可以看出，第一主成分對第一產業GDP、第二產業GDP、第三產業GDP、就業人數、內河港口吞吐量、廢氣中SO2排放量、工業廢水排放量、工廠數量這8個指標的載荷較大，與廢氣中SO2排放量和工業廢水排放量呈負相關關系；第二、三主成分對用水總量、降水量、水資源總量這3個指標的載荷較大。可以認為，第一主成分主要反映江蘇省社會經濟情況，為社會經濟主成分；第二、三主成分主要反映江蘇省水資源情況，為水資源自然主成分。

表5為主成分得分系數矩陣，反映不同主成分對評價指標的得分系數。進一步分析可以得出，社會經濟發展相關因素是江蘇省長江岸線利用率的主要影響因素，隨著社會經濟持續發展，岸線利用率不斷增大。與此同時，在社會經濟發展的過程中，廢氣和廢水排放給岸線利用帶來負面影響，但是社會經濟發展和相關環境保護政策的實施，使產業布局進一步優化，對廢氣和廢水的處理能力得到明顯提升，岸線利用逐漸向提高效率方向發展。此外，在江蘇省水資源總量基本保持穩定的情況下，降水量的補充和用水量分配模式的優化在一定程度上促進了岸線利用逐漸轉化為以提高效率為主，是江蘇省社會經濟高質量發展的保障。

權重反映各影響因素或評價指標的相對重要程度，指標權重越大，該指標對于整個樣本就越重要，對綜合評價結果全面性和合理性影響越大。由式(4)～(7)計算得到各評價指標的綜合指標權重和排名，結果見表6?？梢钥闯?，指標權重前三位為就業人數、工廠數量和內河港口吞吐量。就業人數代表社會勞動力，主要反映江蘇省社會狀況；工廠數量與環境保護政策相關，主要反映江蘇省環境政策實施情況；內河港口吞吐量代表內河港口經營成果，主要反映江蘇省經濟狀況。該結果表明，江蘇省岸線利用率主要受社會、經濟和環境政策因素的影響。促進社會經濟發展，推動生態環境保護仍是江蘇省高質量發展的主題。

由式(8)(9)計算得到綜合主成分得分和排名，如表7所示。可以看出，2002—2018年綜合主成分得分排名整體上呈現上升的趨勢，主要由社會經濟主成分決定，說明江蘇省社會經濟發展水平不斷提高，岸線利用率受社會經濟發展的影響顯著。水資源自然主成分得分整體上呈現先增加后減少的趨勢，這與江蘇省長江岸線生態環境保護治理措施的效果有關，說明江蘇省生態保護政策的實施能夠優化產業結構和水資源分配模式，促進社會經濟發展。

3.4 敏感性分析

由式(10)得到的各指標平均敏感度計算結果和排名見表8?？梢钥闯?，就業人數的平均敏感度最大，第三產業GDP的平均敏感度最小，說明在研究岸線利用率內在機制時，就業人數的影響最強，應重點關注。

表4 主成分載荷矩陣

表5 主成分得分系數矩陣

表6 綜合指標權重和排名

表7 綜合主成分得分和排名

表8 平均敏感度和排名

此外，本文通過分析綜合指標權重和平均敏感度排名的變化情況來研究各因素對岸線利用率的影響程度。從表6和表8可以看出，就業人數的綜合指標權重和平均敏感度排名未發生變化，第一產業GDP的排名變化值為1，有3個評價指標的排名變化值為2，分別為工廠數量、水資源總量和降水量，其余評價指標排名變化較大。以綜合指標權重為主，通過比較綜合指標權重和平均敏感度排名，認為就業人數、工廠數量和內河港口吞吐量是目前影響江蘇省長江岸線利用率的最主要因素。

4 結 論

a.沿江岸線資源開發利用至今，由于長江大保護戰略的實施，江蘇省長江岸線利用率先快速增加后趨于穩定。第一、二、三產業GDP對岸線利用率均有影響，岸線利用率的提高對用水總量的影響不大。

b.就業人數、工廠數量和內河港口吞吐量是目前影響江蘇省長江岸線利用率最主要的因素。岸線利用率主要受社會經濟和環境政策相關因素影響，大力發展沿江社會經濟、推動生態環境保護是江蘇省高質量發展的前提，優化水資源分配體系是江蘇省社會經濟高質量發展的保障。

c.2002—2018年綜合主成分得分整體上呈現遞增趨勢，水資源自然主成分得分呈現先增加后減小趨勢，表明江蘇省社會經濟發展水平穩步提升，長江岸線生態保護政策對江蘇省社會經濟發展具有積極作用。