淮南市用水結(jié)構(gòu)變化及驅(qū)動力分析

高 楊

(1.宿州學(xué)院環(huán)境與測繪工程學(xué)院，安徽宿州234000;2.安徽省煤礦勘探工程技術(shù)研究中心，安徽宿州234000)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行業(yè)用水量與日俱增，區(qū)域水資源供需矛盾日益突出。通過合理分析區(qū)域用水結(jié)構(gòu)來制定水資源利用發(fā)展規(guī)劃，對發(fā)揮有限水資源的最大效益和潛力，實現(xiàn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用以及社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展具有重要的理論指導(dǎo)意義［1－2］。應(yīng)用不同方法對區(qū)域用水結(jié)構(gòu)變化的研究在各地逐漸展開［3－6］。研究表明近年各區(qū)域用水結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，但由于不同地區(qū)水資源量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征、經(jīng)濟發(fā)展速度等影響用水結(jié)構(gòu)變化的因素不盡相同，各地的用水結(jié)構(gòu)變化差異很大?；茨鲜凶鳛榘不帐≈匾墓さV城市，用水結(jié)構(gòu)的演變會直接影響水資源利用的合理性與用水規(guī)模的大小，進(jìn)而影響區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展。因此，分析淮南市用水結(jié)構(gòu)的變化及驅(qū)動力，準(zhǔn)確認(rèn)識水資源利用變化的成因和機制，可以為合理配置水資源、協(xié)調(diào)水資源供需關(guān)系以及制定水資源戰(zhàn)略規(guī)劃提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

淮南市地處安徽省中北部，市轄六區(qū)一縣，包括田家庵區(qū)、八公山區(qū)、謝家集區(qū)、潘集區(qū)、大通區(qū)、毛集實驗區(qū)和鳳臺縣，總面積約2585km2，人口243.29萬人?；茨鲜械靥幣瘻貛c亞熱帶的過渡區(qū)，季風(fēng)氣候典型，年平均氣溫15.6℃，年均降水量899.4mm，降水年際變化大，季節(jié)分配很不均勻，集中在夏季，洪水、干旱、霧霾等災(zāi)害性天氣突出。市境位于淮河流域，淮河以南多為東西隆起的低山丘陵，淮河北岸為較平坦的平原地區(qū)，淮河是市境最大的地表水，區(qū)內(nèi)還有窯河、東淝河、西淝河、泥黑河等支流。市境內(nèi)有瓦埠湖、焦崗湖、城北湖、高塘湖等多個湖泊分布，全市水域面積400多平方公里，占總面積約16%。2013年，淮南市用水總量約為17.39億m3，人均用水量740.2 m3。全市總供水量中地表水源供水量15.81億 m3，地下水源供水量1.05億m3。

2 用水結(jié)構(gòu)變化特征分析

淮南市2005－2013年用水情況如表1所示，總用水量變化波動明顯，整體呈下降趨勢。其變化可分為三個階段，2005 －2008 年，總用水量較為平穩(wěn)，分別為20.76 億 m3、20.69 億 m3、20.74 億 m3、20.08 億 m3;2009－2010年，總用水量出現(xiàn)了明顯的上升趨勢，2010年總用水量達(dá)到21.63億 m3;2011－2013年，總用水量逐年減少趨勢明顯，2013年總用水量減少至17.39億m3。用水結(jié)構(gòu)變化主要從不同類型用水量及所占總用水量的比例來反映，淮南市用水結(jié)構(gòu)變化主要應(yīng)從農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水三個方面進(jìn)行分析。

表1 淮南市2005－2013年用水結(jié)構(gòu)變化

2.1 農(nóng)業(yè)用水

淮南市農(nóng)業(yè)用水在整個用水部門中位居第二，近年來農(nóng)業(yè)用水量上升趨勢明顯，2005－2008年，農(nóng)業(yè)用水量最低為3.81億m3，最高為5.79億m3，而2009－2013年農(nóng)業(yè)用水量都維持在6億m3以上，最高為6.89億m3，最低為6.37億m3。農(nóng)業(yè)用水量占全市用水量的比重也同樣呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢，由2005年的18.35%上升為2013年的36.63%，平均每年以2.28%的份額上升，反映出農(nóng)業(yè)用水在淮南市用水結(jié)構(gòu)中的地位日益重要。

2.2 工業(yè)用水

淮南市作為安徽省重要的礦業(yè)城市，一直是工業(yè)用水大戶，多年來居于各行業(yè)首位。工業(yè)用水量整體呈階梯狀下降趨勢，2005－2008年明顯下降，從15.61億m3下降到12.88億m3;2009－2010年保持穩(wěn)定并略有上升，這兩年用水量分別為13.13億m3、13.18億m3;2011－2013年又表現(xiàn)出顯著減少趨勢，2013年用水量為9.24億m3。工業(yè)用水量占全市用水量比重保持了較穩(wěn)定的下降趨勢，從2005年的75.19%下降到2013年的53.13%，每年平均減少的份額為2.76%，雖然工業(yè)用水占總用水比重持續(xù)下降，但一直保持在總用水量的一半以上，體現(xiàn)出工礦業(yè)城市用水的一般特征。

2.3 生活用水

與工農(nóng)業(yè)用水相比，淮南市生活用水的變化幅度較小。生活用水量呈現(xiàn)緩慢穩(wěn)步上升的趨勢，從2005年的1.34億m3上升至2013年的1.78億m3，只在2006年出現(xiàn)了小幅下降，為1.21億m3。生活用水量占總用水量比重表現(xiàn)為波浪式上升的趨勢，從2005年的6.45%上升至2013年的10.24%，在2005年、2009年出現(xiàn)小幅回落。

3 用水結(jié)構(gòu)變化驅(qū)動力分析

3.1 主成分分析

各用水部門的用水量變化受到多種社會經(jīng)濟因素及自然因素的影響和制約，根據(jù)淮南市用水特點選取10個影響淮南市用水結(jié)構(gòu)變化的驅(qū)動因子，分別是:農(nóng)業(yè)產(chǎn)值(X1)、年降水量(X2)、耕地面積(X3)、有效灌溉面積(X4)、工業(yè)產(chǎn)值(X5)、萬元工業(yè)增加值用水量(X6)、人口數(shù)量(X7)、城市化率(X8)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X9)和城鎮(zhèn)居民人均可支配收入(X10)，從2006－2014年《安徽省統(tǒng)計年鑒》中收集數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計軟件SPSS進(jìn)行驅(qū)動因子的主成分分析，可計算得出相關(guān)矩陣，如表2所示，主成分特征值及累計貢獻(xiàn)率如表3所示。

表2 相關(guān)系數(shù)矩陣

表3 前8個主成分特征值及主成分貢獻(xiàn)率

在進(jìn)行因子主成分分析時，要求所提取的主成分的特征值必須大于1，且累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85% ～95%。根據(jù)表3所示的特征值及貢獻(xiàn)率，前兩個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)92.359%，因此應(yīng)選取第一個和第二個主成分，可代表初始因子表示的基本信息。主成分載荷矩陣如表4所示，其反映了原始因子與主成分的相關(guān)度，可以看出各因子對淮南市用水結(jié)構(gòu)變化具有不同程度的驅(qū)動作用，第一主成分中X1、X2、X3、X5、X6、X7、X9、X10的載荷較大，上述因子反映的是氣候變化、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入、人口數(shù)量以及居民生活水平等;第二主成分中X8的載荷較大，此因子反映的是區(qū)域城市化水平。根據(jù)主成分載荷及表征信息的分析，淮南市用水結(jié)構(gòu)變化的主要驅(qū)動力可以歸納為氣候條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)和人口因素等四個方面。

表4 主成分載荷矩陣

3.2 主要驅(qū)動力分析

3.2.1 氣候條件

氣候變化是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展最重要的因素之一，降水的多少直接影響著農(nóng)業(yè)用水中灌溉用水的需求量［7］。圖1所示為2005－2013年淮南市年降水量與農(nóng)業(yè)用水比重變化的對應(yīng)關(guān)系，可以看出農(nóng)業(yè)用水比重隨降水量變化呈明顯的反向變化，其中2005－2007年的降水量較多，分別為1055.2mm、1060.6mm和1098.1mm，其對應(yīng)年份的農(nóng)業(yè)用水比重較低，分別為18.35%、24.17%和21.26%;2011－2013年為降水量最少的年份，分別為825.6mm、797.2mm 和 793.8mm，其對應(yīng)年份的農(nóng)業(yè)用水比重明顯較高，分別為 37.74%、36.36%、36.63%，說明降水量變化直接影響了區(qū)域農(nóng)業(yè)用水量的多少，進(jìn)而顯著影響了淮南市用水結(jié)構(gòu)變化。

圖1 2005－2013年淮南市年降水量與農(nóng)業(yè)用水比重變化關(guān)系

3.2.2 生產(chǎn)規(guī)模

在國民經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)投入與日俱增，生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大，由此帶來的是產(chǎn)值的增加?；茨鲜?005－2013年主要產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值如表5所示，各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值都呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢。從農(nóng)業(yè)發(fā)展看，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值從2005年的29.49億元增加到2013年的66.15億元，近年淮南市的耕地面積雖有所減少，但淮南市加大投入，扶持“三農(nóng)”發(fā)展，農(nóng)村經(jīng)濟保持持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢，尤其是養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量增長較快，2013年新增畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場9家，改擴建畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場12家，建成國家、省級標(biāo)準(zhǔn)化示范場16家，畜禽規(guī)模養(yǎng)殖比重達(dá)68%以上，生產(chǎn)規(guī)模的擴大必然要以增加用水量作為保障。

表5 2005－2013年淮南市主要產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值 億元

3.2.3 生產(chǎn)技術(shù)

圖2 2005－2013年萬元工業(yè)增加值用水量與工業(yè)用水比重變化關(guān)系

淮南市工業(yè)產(chǎn)值從2005年的282.14億元增加到2013年的1077.69億元，但工業(yè)用水量及比重是下降的，這反映出淮南市工業(yè)用水效率大幅度提高，意味著生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)。萬元工業(yè)增加值用水量已成為新時期衡量水資源利用效率和效益的關(guān)鍵指標(biāo)［8］。淮南市2005－2013萬元工業(yè)增加值用水量與工業(yè)用水比重變化關(guān)系如圖2所示，二者表現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系，淮南市萬元工業(yè)增加值用水量從2005年的172.5m3減少為2013年的88.9 m3。工業(yè)企業(yè)增加技術(shù)投入以提高用水效率得益于政府政策的引導(dǎo)。淮南市編制的年度全市用水計劃中明確規(guī)定，對工業(yè)用水重復(fù)率低的單位不增加用水計劃，對浪費水嚴(yán)重、違反節(jié)水管理規(guī)定的企業(yè)(單位)扣減用水計劃。

3.2.4 人口因素

人口因素包括了人口數(shù)量和人口生活質(zhì)量的變化。2005－2011年，淮南市人口呈增加趨勢，從235.77萬增加到243.29萬，尤其是隨著城市化的建設(shè)和發(fā)展，城鎮(zhèn)居民人口加快增長，城市化率達(dá)到66.7%，必然會導(dǎo)致生活用水量的增加。另外，隨著人們生活水平的日益提高，其對用水質(zhì)量的要求也會隨之提高。反映居民生活水平的指標(biāo)有很多，其中收入水平是最直觀的，淮南市城鎮(zhèn)居民人均可支配收入從2005年的8598.94元增加到2013年的22919.58元，與生活用水量及比重的增加對應(yīng);第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在一定程度上也能夠反映出居民生活水平的提高，相關(guān)研究表明第三產(chǎn)業(yè)總值與生活用水成高度相關(guān)關(guān)系［9］，表5所示的淮南市第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，從2005年的93.93億元增加到2013年的244.74億元，與生活用水比重的變化具有較好的正相關(guān)關(guān)系。這些都說明人口因素的變化驅(qū)動著淮南市用水結(jié)構(gòu)的變化。

4 結(jié)論

利用淮南市2005－2013年各類用水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行用水結(jié)構(gòu)變化及驅(qū)動力的主成分分析，得出結(jié)論:(1)近年來淮南市總用水量變化波動明顯，整體呈下降趨勢，2005－2008年較為平穩(wěn)，2009－2010年出現(xiàn)了明顯的上升趨勢，2011－2013年總用水量逐年減少趨勢突出;(2)用水結(jié)構(gòu)變化明顯，農(nóng)業(yè)用水在整個用水部門中位居第二，農(nóng)業(yè)用水量及比重上升趨勢明顯;工業(yè)用水量及比重整體呈階梯狀下降趨勢，但其用水比重一直保持在總用水量的一半以上;生活用水的變化幅度較小。生活用水量及比重呈現(xiàn)出穩(wěn)步緩慢上升的趨勢;(3)驅(qū)動淮南市用水結(jié)構(gòu)變化的主要因素有氣候條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)和人口因素等。

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