西南喀斯特地區地下水資源承載力與社會經濟系統耦合協調變化
——以貴州為例

楊廷鋒，吳顯春，龍華斌

（凱里學院，貴州 凱里 556011）

0 引言

水資源與社會、經濟的協調發展是社會穩定、經濟發展的重要組成部分［1］，也是可持續發展的重要組成部分.中國西南地區可溶巖分布面積114×104km2，出露面積78×104km2，分布于湖南、湖北、廣東、廣西、云南、貴州、四川、重慶等地［2］.該地區的水資源與社會經濟發展是否協調，關系到區域的可持續發展.目前，國內關于區域水資源與社會經濟發展的協調性［3-5］已有一些研究；但是城市化或者城市與水資源的協調性［16，17］和水資源承載力與社會經濟發展［17］研究相對較少.研究方法主要有模糊數學法［18-20］、協同理論［21］、距離協調度模型［22］、主成分析法［23］、協調度模型［24］、集對分析方法［25］等.就西南喀斯特地區而言，水資源與社會經濟系統的協調性［17-19］也有少量研究.但是，無論全國或者西南喀斯特地區，地下水資源承載力與社會經濟的協調發展研究均比較缺乏.區域地下水資源與社會經濟子系統是所區域系統的重要組成部分，所以，將其納入整體系統研究非常重要.

該項研究通過構建地下水資源承載力可持續發展評價體系和經濟發展評價指標體系，然后基于耦合理論，把地下水資源承載力可持續發展指數和社會經濟發展指數為參數，運用協調度模型，對喀斯特地區的貴州的地下水承載力與社會經濟的協調度進行變化分析，目的是為了摸清楚二者的協調狀況與變化規律，研究成果可為西南喀斯特地區的水資源與社會經濟可以持續發展提供參考.

1 主要理論方法與數據源

1.1 耦合協調度模型

D 值越大，即耦合協調度越高.當0＜D≤0.4時，為低度協調的耦合；當0.4＜D≤0.5時，為中度協調的耦合；當0.5＜D≤0.8 時，為高度協調的耦合；當0.8＜D＜1 時，為極度協調耦合［5-6］.根據協調度衡量標準［7］（表1）進行評價分析.

表1 協調度衡量標準

1.2 標準離差賦權法

綜合評價問題的關鍵是確定各評價指標的權重系數.目前，計算權重系數的方法很多，主要包括主觀賦權法和客觀賦權法兩類［26-27］.主觀賦權法受到人為干擾較大，所以現在多采用客觀賦權法.客觀賦權法中主要有熵權法、標準離差CRITIC 等.本研究用標準離差法賦權法，其權重公式［28］為：，式中Wj為權重，σj為標準離差.

1.3 直線型標準化處理方法

以上各分項指標標準化采用直線型處理方法：Ij=（pj-pmin）/（pmax-pmin），式中Ij為各區域標準化后的值，pj為各區域無量綱值，pmax、pmin分別為的最大值和最小值.各指標統一采用正向指標［29］.

1.4 綜合評價指數

本研究將地下水資源承載力可持續發展的指標設為x1、x2、x3…x8；將社會經濟發展指標設為y1、y2、y3…y9.公式如下：

（1）式、（2）式中h（x）代表地下水資源承載力可持續發展指數，h（y）代表社會經濟發展指數，Wj代表各指標的權重數值，Xi，Yj分別代表社會經濟發展系統與地下水承載力可持續發展系統各指標系數值.

2 可持續發展綜合評價體系

本研究可持續發展綜合評價體系包括地下水資源承載力可持續發展指數和社會經濟發展指數的構建.

2.1 地下水資源承載力可持續發展綜合評價體系構建

地下水資源承載力可持續發展主要維系是靠社會子系統、經濟子系統與自然水生態環境子系統.所以，一級指標社會子系統、經濟子系統與自然水生態環境子系統如表2所示.根據評價因子，構建綜合評價模型.

表2 地下水資源承載力可持續發展綜合評價指標體系

根據標準離差法賦權法推求的各項指標的分配權重，見表3可知，（a1，…，a8）=（0.110，0.126，0.112，0.108，0.112，0.109，0.160，0.163）.

表3 地下水資源承載力各系數說明與權重

2.2 社會經濟相對發展綜合評價指標體系構建

社會經濟相對發展綜合評價指標體系的構建，以全國情況作為參照物，考慮人類社會的發展與經濟的發展，分別采用人均GDP（元）、產業結構狀況、經濟增長速度（%）、城鎮人口率、城市居民人均可支配收入（元）、農村居民人均可支配收入（元）、人口自然增長率（‰）、第一、二、三產業的就業結構情況、恩格爾系數（%）作為指標.上述可以歸納為9 個方面，然后構建計算體系見表4.

表4 社會經濟相對發展綜合評價指標體系

權重數值采用標準離差法賦權法求的各項指標的分配權重，（a1，…，a9）=（0.134，0.100，0.124，0.135，0.057，0.105，0.110，0.121，0.114）.

2.3 數據來源與計算說明

數據主要來源于貴州2000-2018 年的統計年鑒和中國統計年鑒、貴州水資源公報、貴州省的土地利用規劃以及貴州宏觀經濟數據網等.該項研究重要的計算是水生態足跡和生態承載力的計算，具體計算說明在前期的研究成果［11］中已經說明，故在此不再重復.

3 地下水資源承載力可持續發展綜合指數變化分析

在2000-2018年的19年中（表5和圖1），貴州省的地下水資源承載力可持續發展指數平均值為0.504，偏低，總體呈現波浪式的增大趨勢，從2000年的0.419增加到2018年的0.622.根據各系數的變化分析，主要是維系生態環境的維系用水盈余增加和水效益提高、管理效果提升、泥沙減少、退耕還林與森林覆蓋率提高等有重要影響；氣候變化例如降水變化對貴州地下水承載力可持續發展具有比較大的影響.所以，全球氣候變化對貴州地下水資源承載力可持續發展方面加強研究.

圖1 貴州省地下水資源承載力可持續發展指數變化（2000-2018年）

表5 貴州省地下水資源承載力可持續發展綜合指數標準化值（2000-2018年）

4 社會經濟相對發展指數變化分析

從社會經濟發展指數看（表6 和圖2），2000-2018 年貴州省社會經濟發展綜合指數均在0.2以上，平均值0.456，偏低.主要原因是貴州除了經濟增長速度、人口增長速度、恩格爾系數等相對全國具有一定的優勢，超過全國的平均水平，其余的例如人均GDP、產業結構、城市居民人均可支配收入（元）、農村居民人均可支配收入、就業人口比例、人口產業結構、城鎮化均低于全國的平均水平，因此造成社會經濟發展指數低.2000-2007年呈現下降趨勢，綜合經濟發展指數從2000年的0.463下降到2007年的0.247.從2007年之后，社會經濟發展相對綜合指數呈現波動性的上升，到2018 年上升到0.752，但總體呈現上升的趨勢，原因是貴州經濟發展相對全國平均水平來說，2000-2011年比較差，從2012年起，有顯著提高.

圖2 貴州省社會經濟發展相對指數變化（2000-2018年）

表6 貴州省社會經濟發展指數值（2000-2018年）

5 地下水資源承載力系統與社會經濟系統耦合協調度變化分析

從地下水資源承載力與社會經濟系統耦合協調度變化看（表7 和圖3），2000-2018 年的19年間耦合協調度均在0.5以上，平均值為0.68，最大值為0.821.2000-2007年呈現波動性的下降，協調度從2000 年的0.662 下降到2011 年的0.562，之后，呈現波動性的上升到2018 年的0.863.總體呈現上升的趨勢.

表7 貴州地下水資源承載力與社會經濟系統協調狀況

圖3 貴州地下水資源承載力與社會經濟發展耦合協調度變化

從耦合協調狀態看（表6），2000-2005 年為“輕度不協調”，2006-2008 年為“中度不協調”；2009-2011年為“輕度不協調”，2012-2015年為“弱協調”，2016之后為“良好協調”狀態.由此可見，耦合協調狀態從“弱協調”到“輕度不協調”再在到“中度協調”，再變化到“輕度不協調”到“弱協調”，最后到”良好協調”狀態.在研究時段，有3 年處于“良好協調”狀態，占研究時段的16%，4年處于“弱協調”狀態占21%；其余12年處于“輕度”和“中度”不協調，大約占63%.

6 結論與調控建議

6.1 結論

2000-2018年，貴州省的地下水資源承載力可持續發展指數平均值為0.504，偏低，總體呈現增大趨勢.其中，2000-2011年呈下降趨勢，從2011年之后呈現波動式的上升.

2000-2018年，貴州省社會經濟發展平均值在0.456，偏低，總體呈增加的趨勢.其中，2000-2007年呈現下降趨勢，綜合經濟發展指數從2000年的0.463下降到2007年的0.247；從2007年之后，社會經濟發展相對綜合指數呈現波動性的上升，到2018年上升到0.752，但總體呈現上升的趨勢.

2000-2018 年，貴州地下水資源承載力與社會經濟系統耦合協耦合協調狀態從“輕度不協調”變化到“中度不協調”，再變化到“輕度不協調”和“弱協調”，最后發展到”良好協調”狀態.總體從不協調發展到協調發展狀態.

6.2 調控建議

6.2.1 貴州加快社會經濟發展的步伐，加強應對風險的能力

貴州需加強產業結構調整，加強工業化步伐，加強農業現代化發展，加強大數據產業的發展，加強第三產業的發展，加強城市化建設，提高居民收入；加強鄉村振興發展與縣域經濟發展；貴州處于“一帶一路”的節點上，應該挖掘自己的特色和相對優勢，積極加強與“一帶一路”國家的區域合作共贏發展建設；加強應對各種危害社會經濟發展的因素的應對能力.

6.2.2 加強應對氣候變化的能力

氣候變化會影響貴州的降水情勢，進而影響地下水資源承載力和與社會經濟的協調發展.當今，全球氣候變暖和極端天氣，是影響地下水資源可持續發展的因素之一.因此，喀斯特地區要加強應對氣候變化的能力.

6.2.3 節約用水和防止地下水的污染

貴州地區人民提高節水與保水意識，因喀斯特地區落水洞、裂隙等發育，地表污水很容易進入地下水系統，要加強防止地下水的污染法律建設和制度建設、加強污染水的綜合治理力度、加強監督與管理力度.

6.2.4 利用先進技術，加強地下水資源的生態環境管理

貴州加強先進技術的引進與研發，加強應用與推廣，提高地下水資源的利用效率.貴州生態環境原本天生性脆弱，在生態文明建設的要求下，加強踐行“兩山”理論，加強退耕還林草工作，加強生態修復與保護工作.