青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)特征

摘 要：水資源、環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間相互影響、協(xié)同演進(jìn)，對３ 個系統(tǒng)相互作用關(guān)系的研究是目前的熱點(diǎn)。為探究水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)特征，以青海省為研究對象，構(gòu)建多系統(tǒng)評價指標(biāo)體系，利用耦合協(xié)調(diào)模型及灰色關(guān)聯(lián)模型對２０００—２０２０ 年青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)特征進(jìn)行定量評價。結(jié)果表明：①研究期內(nèi)，青海省水資源、環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的評價指數(shù)呈現(xiàn)不同程度的增大趨勢；②水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度處于融合高水平階段，耦合協(xié)調(diào)度處于由中級協(xié)調(diào)向良好協(xié)調(diào)過渡的階段；③在３ 個子系統(tǒng)中，水資源子系統(tǒng)的發(fā)展水平對青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展影響較大，環(huán)境子系統(tǒng)次之，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的影響相對較小。

關(guān)鍵詞：水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；耦合協(xié)調(diào)模型；灰色關(guān)聯(lián)模型；ＣＲＩＴＩＣ 權(quán)重法；青海省

中圖分類號：ＴＶ２１３．９ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０４．０１２

引用格式：白美霞，王高旭，張軒，等．青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)特征［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（４）：７０－７５，９１．

１ 引 言

水資源是生態(tài)之基，良好的水生態(tài)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)水循環(huán)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件之一［１］ 。隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，不合理的開發(fā)方式使得生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，給水資源、環(huán)境系統(tǒng)均帶來巨大的壓力。近年來，人們轉(zhuǎn)變發(fā)展經(jīng)濟(jì)的思路，開始關(guān)注水生態(tài)環(huán)境問題。水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)是一個大系統(tǒng)，水資源、環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)之間存在著錯綜復(fù)雜的關(guān)系（見圖１），任意子系統(tǒng)的發(fā)展波動均會影響水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)整體［２－３］ 。因此，探究水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)特征，深化對各子系統(tǒng)間相互作用關(guān)系的認(rèn)知，有利于水資源的持續(xù)開發(fā)利用及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，可為水資源管理和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供參考。

國外關(guān)于水、環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互關(guān)系的研究較早，Ｖｏｅｒｏｅｓｍａｒｔｙ 等［４］ 對水資源系統(tǒng)的多種壓力源進(jìn)行量化，提出一個考慮人類和生物多樣性對水安全影響的全球綜合報告；Ｐｅｒｓｈａ 等［５］ 采用東非和南亞地區(qū)的數(shù)據(jù)，研究分析了從森林中獲得社會和生態(tài)效益的復(fù)雜過程；Ｖｏｌｌｍｅｒ 等［６］ 將淡水資源作為社會－生態(tài)系統(tǒng)的一部分，從社會、水文和生態(tài)３ 個維度，提出了評價淡水生態(tài)系統(tǒng)健康的指標(biāo)體系框架；Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ等［７］ 引入生態(tài)位結(jié)構(gòu)理論研究人類活動對環(huán)境的長期干擾。國內(nèi)學(xué)者在系統(tǒng)間相互關(guān)系方面提出了一系列定量化的研究方法，例如耦合協(xié)調(diào)模型［８］ 、系統(tǒng)動力學(xué)模型［９］ 、ＰＳＲ 模型［１０］ 等。近年來，復(fù)合系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度研究逐漸成為熱點(diǎn)，例如：劉琳軻等［１１］ 利用耦合協(xié)調(diào)模型定量評價黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展之間的交互響應(yīng)關(guān)系，結(jié)果表明研究期內(nèi)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)上升態(tài)勢；韓春輝等［１２］ 采用熵權(quán)法與耦合協(xié)調(diào)度模型，分析評價了２０１１—２０１８ 年河南省引黃受水區(qū)的資源－生態(tài)－經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)安全水平和子系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)果表明資源、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的空間不均衡發(fā)展是制約資源－生態(tài)－經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)安全的根本原因；孫才志等［１３］基于２００７—２０１７ 年黃河流域９ 個?。▍^(qū)）能源耗水量和糧食耗水量，對耗水壓力的時空格局演化特征進(jìn)行綜合研判，結(jié)果表明研究期內(nèi)黃河流域能源耗水量和糧食耗水量都呈現(xiàn)波動上升趨勢，中下游區(qū)單位糧食產(chǎn)量藍(lán)水足跡明顯高于上游區(qū)；秦騰［１４］ 基于水－能源－糧食紐帶關(guān)系，采用Ｋａｙａ 擴(kuò)展恒等式和對數(shù)平均迪氏分解法（ＬＭＤＩ）對１９９８—２０１９ 年我國用水量變化的影響因素進(jìn)行定量評估，研究表明水－能源－糧食紐帶效應(yīng)是抑制用水量增長的首要因素，其中能源－糧食紐帶效應(yīng)貢獻(xiàn)最大。目前針對系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)度的研究較多，但對多系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展中關(guān)鍵因素及耦合成因進(jìn)行深入探究的較少。

鑒于此，本文以青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)為研究對象，利用耦合協(xié)調(diào)模型對各子系統(tǒng)間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行定量評價，并利用灰色關(guān)聯(lián)模型［１５］ 識別重要關(guān)聯(lián)因素，以期為青海省水資源節(jié)約集約利用與社會經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

２ 研究方法

本文采用的多系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)評價模型主要包括耦合度及耦合協(xié)調(diào)度兩個關(guān)鍵指標(biāo)。耦合度指兩個或兩個以上系統(tǒng)之間相互作用的程度；耦合協(xié)調(diào)度指系統(tǒng)之間相互作用過程中彼此和諧一致的程度，反映系統(tǒng)間交互耦合的協(xié)調(diào)程度［１６］ 。首先構(gòu)建水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)體系，采用ＣＲＩＴＩＣ 權(quán)重法確定各指標(biāo)權(quán)重；然后計算子系統(tǒng)評價指數(shù)及多系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，定量評價水資源、環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)３ 個子系統(tǒng)間交互耦合的協(xié)調(diào)程度；最后采用灰色關(guān)聯(lián)模型識別耦合發(fā)展過程中的重要關(guān)聯(lián)因素。

２．１ 構(gòu)建評價指標(biāo)體系

水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是涵蓋多種指標(biāo)的復(fù)雜大系統(tǒng)，如何科學(xué)全面地構(gòu)建評價指標(biāo)體系是其耦合協(xié)調(diào)評價的關(guān)鍵。按照科學(xué)性、層次性及數(shù)據(jù)可獲得性等原則［１７］ ，結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況，分別從總量、結(jié)構(gòu)、效益３ 個層次選取子系統(tǒng)典型特征因子作為指標(biāo)［１８－２０］ ，構(gòu)建水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)體系。其中：水資源子系統(tǒng)指標(biāo)主要包括水資源量、供用水量及用水效率等；環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)主要包括水環(huán)境狀況、污染物排放量及生態(tài)建設(shè)狀況等；社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)指標(biāo)主要包括國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的總量及效益等。

２．２ 確定指標(biāo)權(quán)重

采用ＣＲＩＴＩＣ 權(quán)重法［２１］ 確定不同指標(biāo)對系統(tǒng)的影響大小，計算步驟如下。

（１）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法［２２］ 對各項指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行同趨化、無量綱化處理。

３ 實(shí)例研究

３．１ 研究區(qū)概況

青海省地處青藏高原東北部，跨黃河、長江、瀾滄江、黑河四大水系，水資源豐富，人均水資源占有量是全國平均水平的５．３ 倍。近年來，在氣候變化和人類活動雙重影響下，青海省生態(tài)環(huán)境明顯惡化，出現(xiàn)植被退化、水源涵養(yǎng)能力降低、水質(zhì)惡化等一系列生態(tài)環(huán)境問題。受氣候、地理等自然條件的限制，青海省社會經(jīng)濟(jì)相對不發(fā)達(dá)。

３．２ 指標(biāo)體系與數(shù)據(jù)來源

構(gòu)建的青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)體系見表２。研究數(shù)據(jù)主要來源于２０００—２０２０ 年《青海統(tǒng)計年鑒》《青海省水資源公報》《青海省環(huán)境狀況公報》及《青海省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》等，對于統(tǒng)計口徑不一的數(shù)據(jù)進(jìn)行換算處理，個別缺失數(shù)據(jù)采用內(nèi)插法或外推法獲得。

３．３ 評價指數(shù)計算結(jié)果及特征分析

利用式（８） ～ 式（１０），分別測算２０００—２０２０ 年青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中３ 個子系統(tǒng)的評價指數(shù)，見圖２。

青海省水資源子系統(tǒng)評價指數(shù)在研究期內(nèi)呈波動增大趨勢。２００４—２０１４ 年，青海省的降水量年際變化較大，因而其水資源子系統(tǒng)評價指數(shù)呈現(xiàn)與水資源量高度一致的變化趨勢。此外，青海省水資源利用效率一直穩(wěn)步提升，因而其評價指數(shù)呈波動增大趨勢。環(huán)境子系統(tǒng)的評價指數(shù)大致可分為４ 個變化階段：２０００—２００２ 年呈小幅上升趨勢，２００３—２００７ 年呈波動下降趨勢，２００８—２０１５ 年基本平穩(wěn)，２０１６—２０２０年呈現(xiàn)較為明顯的上升趨勢。２０００—２００２ 年青海省污水排放量不斷減小，２００２ 年達(dá)到研究期內(nèi)的最小值，同時其他指標(biāo)變幅較小，前期的評價指數(shù)呈上升趨勢。之后，青海省污水排放量、能源消費(fèi)總量大幅度上漲，污水中ＣＯＤ、氨氮比例也呈上升趨勢，給環(huán)境子系統(tǒng)帶來極大的負(fù)面影響。與此同時，青海省的森林綠化面積不斷增大，污水處理率大幅度提升，促進(jìn)了環(huán)境系統(tǒng)的改善。在二者的綜合作用下，環(huán)境子系統(tǒng)的評價指數(shù)在研究期內(nèi)呈現(xiàn)下降—平穩(wěn)—上升的變化規(guī)律。從２０１６ 年開始，青海省政府投入巨資修復(fù)生態(tài)環(huán)境，自然環(huán)境惡化得到了有效控制和改善，環(huán)境子系統(tǒng)評價指數(shù)得到大幅度提升。

社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的評價指數(shù)前期呈現(xiàn)下降趨勢，從２００６ 年開始呈現(xiàn)波動上升趨勢，尤其是２０１１—２０１５ 年漲幅較大，年均增長速度為８．３３％。究其原因，２０００—２００５ 年，青海省工業(yè)產(chǎn)值占比呈現(xiàn)較快的增長速度，而第三產(chǎn)業(yè)比重不斷減小，城鎮(zhèn)登記失業(yè)率不斷攀升，評價指數(shù)在此期間呈下降趨勢；２００６ 年之后，青海省生產(chǎn)總值大幅度增長，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到改善，城鎮(zhèn)失業(yè)率不斷降低，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)整體向好，尤其是２０１１—２０１５ 年，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)各正向指標(biāo)都呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢，子系統(tǒng)評價指數(shù)大幅度提高。

３．４ 耦合協(xié)調(diào)度計算結(jié)果及特征分析

根據(jù)計算所得的青海省水資源、環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)評價指數(shù)及上述多系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)評價模型，可以計算得出青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度、耦合協(xié)調(diào)度及綜合評價指數(shù)，結(jié)果見圖３。研究期內(nèi)青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度變幅較小，平均值為０．９７，處于融合高水平階段。其中：２００５ 年、２０１２ 年出現(xiàn)兩個低值點(diǎn)，分析原因可知，青海省社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)２００５ 年的評價指數(shù)僅為０．１９，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低導(dǎo)致３ 個子系統(tǒng)之間的耦合度出現(xiàn)低值；２０１２ 年青海省水資源子系統(tǒng)評價指數(shù)較高，環(huán)境子系統(tǒng)次之，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)評價指數(shù)較低，３ 個子系統(tǒng)發(fā)展水平不均衡導(dǎo)致耦合度較低。水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價指數(shù)在２００５ 年之前基本穩(wěn)定在０．４左右，從２００６ 年開始呈現(xiàn)波動上升趨勢。由于研究期內(nèi)水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度變幅較小，因此耦合協(xié)調(diào)度變化規(guī)律與綜合評價指數(shù)高度一致，前期呈現(xiàn)微弱的下降趨勢，２００６ 年開始呈上升趨勢，處于由初級協(xié)調(diào)經(jīng)中級協(xié)調(diào)向良好協(xié)調(diào)過渡的階段。究其原因，２００５ 年之前，青海省經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較慢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)發(fā)展水平較低，水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合評價指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度受到限制；２００６ 年之后，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)開始向好發(fā)展，水資源、環(huán)境子系統(tǒng)也得到不同程度的改善，水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度均呈上升趨勢，２００６—２０１４ 年的波動情況主要受水資源子系統(tǒng)評價指數(shù)波動的影響。

３．５ 主要影響因子識別

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型，以２０００—２０２０ 年青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度時序數(shù)據(jù)為參考序列，以３ 個子系統(tǒng)的評價指數(shù)與各項評價指標(biāo)時序數(shù)據(jù)為比較序列，分別計算水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度與各子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表３。３ 個子系統(tǒng)的發(fā)展水平與水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)聯(lián)度均較高，其中：水資源子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度最高，達(dá)到０．７０５；環(huán)境子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度次之；社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度最低。

由灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果可知，青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)各項評價指標(biāo)與耦合協(xié)調(diào)度的整體關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)，所有指標(biāo)的關(guān)聯(lián)等級均處于中等關(guān)聯(lián)以上，見表３。本文以關(guān)聯(lián)度大于０．６５ 的評價指標(biāo)作為影響青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因子，其分類如圖４ 所示。其中：水資源子系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)量在所有主要因子中占比為４４．４％，環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)占比為４４．４％，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)指標(biāo)占比為１１．２％。水資源子系統(tǒng)的人均用水量、水資源開發(fā)利用率等指標(biāo)以及環(huán)境子系統(tǒng)的森林覆蓋率、污水處理率等指標(biāo)是影響青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素；社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)各指標(biāo)對耦合協(xié)調(diào)度的影響相對較小。綜上，全面加強(qiáng)供用水管理、提高用水效率是推進(jìn)青海省協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵措施。此外，應(yīng)進(jìn)一步加大對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的投資，擴(kuò)大綠化面積，減少污染物排放，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，以提升青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

４ 結(jié) 語

（１）２０００—２０２０ 年，青海省水資源子系統(tǒng)評價指數(shù)呈波動上升趨勢，環(huán)境子系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)評價指數(shù)前期呈下降趨勢，而近年來提升較快。水資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)評價指數(shù)整體處于中低水平，各子系統(tǒng)發(fā)展水平不高。近年來３ 個子系統(tǒng)均呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，且仍有較大提升空間，提升各子系統(tǒng)發(fā)展水平有利于推動青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（２）青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合度變幅較小，且處于融合高水平階段，表明青海省水資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)３ 個子系統(tǒng)之間的相互作用強(qiáng)度維持在較高的水平；耦合協(xié)調(diào)度處于由中級協(xié)調(diào)向良好協(xié)調(diào)過渡的階段，表明３ 個子系統(tǒng)之間交互耦合的協(xié)調(diào)程度不斷提高，系統(tǒng)呈現(xiàn)良性發(fā)展的變化趨勢，基本能夠?qū)崿F(xiàn)三者的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展。

（３）３ 個子系統(tǒng)的發(fā)展水平與青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)聯(lián)度均較高，水資源子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度最高，環(huán)境子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度次之，社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度最低。水資源子系統(tǒng)的人均用水量、水資源開發(fā)利用率等指標(biāo)以及環(huán)境子系統(tǒng)的森林覆蓋率、污水處理率等指標(biāo)是影響青海省水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素。青海省今后應(yīng)全面加強(qiáng)供用水管理，提高用水效率，提升水資源子系統(tǒng)發(fā)展水平，同時增加環(huán)保投入，加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，使水資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)能夠匹配社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水資源－環(huán)境－社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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［２７］ 王富強(qiáng)，應(yīng)卓暉，呂素冰，等．京津冀地區(qū)水－經(jīng)濟(jì)－生態(tài)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展特征評價［Ｊ］．水資源保護(hù)，２０２２，３８（５）：８０－８６．

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【責(zé)任編輯 張華興】