基于灰色理論的城市經(jīng)濟(jì)與水資源利用關(guān)系研究
——以鄭州市為例

張 黎 鳴

(晉中學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,山西晉中030600)

基于灰色理論的城市經(jīng)濟(jì)與水資源利用關(guān)系研究
——以鄭州市為例

張 黎 鳴

(晉中學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,山西晉中030600)

分析評(píng)價(jià)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性，可以為城市水資源優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。以鄭州市為例，基于2004年～2014年城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源利用的具體數(shù)據(jù)，分析其主要指標(biāo)的走勢(shì)，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法，定量分析城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度。結(jié)果表明： 城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的提高對(duì)水資源利用結(jié)構(gòu)的變化影響最大，人均GDP和城市化率次之，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整最小；工業(yè)用水與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的相關(guān)性最強(qiáng)，生活用水和環(huán)境用水次之，農(nóng)業(yè)用水與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)性最弱。城市發(fā)展過程中，針對(duì)工業(yè)用水量和生活用水量的增加，可以采取相應(yīng)的措施來加以控制，從而保障鄭州市城市用水的供需平衡。

城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展; 水資源; 關(guān)聯(lián)分析; 鄭州市

水資源是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可或缺的重要自然資源。作為中國中部地區(qū)重要的工業(yè)城市之一，2000年以來，鄭州市進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。其城市化進(jìn)程大大加快，人口規(guī)模擴(kuò)大，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能指標(biāo)提高，給城市水資源供給帶來了巨大壓力，水資源短缺已經(jīng)嚴(yán)重制約了該市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。鄭州市作為中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心城市，其城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及用水結(jié)構(gòu)變化也會(huì)對(duì)周邊城市產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響。

關(guān)于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用關(guān)系的研究，目前主要集中在水資源可持續(xù)利用[1]、城市水資源承載能力[2]、水資源在不同區(qū)域和產(chǎn)業(yè)間的配置以及水資源利用效率[3]等領(lǐng)域。對(duì)鄭州市水資源的研究較多集中在水環(huán)境評(píng)價(jià)、水資源承載力變化和用水結(jié)構(gòu)演變等領(lǐng)域，從時(shí)間序列上對(duì)鄭州市城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城市用水結(jié)構(gòu)相關(guān)性的研究還相對(duì)較少。筆者利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，研究2005年～2015年鄭州市城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要指標(biāo)與各類用水之間的相互作用關(guān)系，為優(yōu)化鄭州市水資源利用，促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。本研究的數(shù)據(jù)來源于2005年～2015年的《鄭州市水資源公報(bào)》和《鄭州市統(tǒng)計(jì)年鑒》。

一、鄭州市城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用現(xiàn)狀

(一)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年鄭州市總?cè)丝跀?shù)為708.2萬，其中城鎮(zhèn)人口數(shù)是411.1萬，城市化率約58%；2014年城市總?cè)丝跀?shù)為937.8萬，其中城鎮(zhèn)人口數(shù)為640.6萬，城市化率約為68.3%。與2003年相比鄭州市的城市化率增加了約10個(gè)百分點(diǎn)，呈直線上升趨勢(shì)，如圖1所示。

圖1 2004年～2014年鄭州市城市人口與城市化率

2004年～2014年，鄭州市GDP從1 375億圓增長至6 783億圓，年均增長率為17.3%。其中，第二、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值所占比重較為平穩(wěn)，2004年比例為53.7∶41.9，2014年為55.6∶42.2；第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值所占比重從2004年的4.4%降至2014年的2.2%；人均GDP從1.786萬圓增至7.305 6萬圓，按照世界銀行的標(biāo)準(zhǔn)，鄭州市已接近高收入國家水平[4]。此外，鄭州市城鎮(zhèn)居民人均可支配收入也呈直線增長趨勢(shì)，從2004年的0.936 4萬圓增加至2014年的2.909 5萬圓，年均增長率為12%。2004年～2014年鄭州市的主要經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)如圖2所示。

圖2 2004年～2014年鄭州市主要經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)

(二)水資源利用結(jié)構(gòu)變化

2014年，鄭州市總用水量為16.323 9億立方米，其中，地表水供水占總供水量的43.4%；地下水供水占總供水量的51.7%；其他水源供水量占總供水量的4.9%?？梢?，地下水供水仍然是鄭州市供水的主要來源。2004年～2014年，鄭州市水資源利用變化情況如表1所示。

表1 2004年～2014年鄭州市水資源利用情況(單位：億立方米)

表1顯示了如下的信息。

第一，2004年～2014年間，鄭州市用水總量變化幅度不大，但各類水資源利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較為明顯的變化。其中，農(nóng)業(yè)用水比重呈下降趨勢(shì)，下降了約39個(gè)百分點(diǎn)，這和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重下降、城市規(guī)模擴(kuò)張不無關(guān)系，同時(shí)，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的提高也起著至關(guān)重要的作用[5]。工業(yè)用水量在2004年～2012年間呈上升趨勢(shì)，這和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)以及河南省實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度有關(guān)。生活用水和環(huán)境用水占比在2004年～2014年間分別增加了約56%和186%。

第二，根據(jù)表1中所顯示的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出四種水資源利用的年均增長率。結(jié)果表明：鄭州市用水總量的年均增長率為0.5%，農(nóng)業(yè)用水量的年均增長率為-4.8%，工業(yè)用水量的年均增長率為1.9%，生活用水量的年均增長率為4.6%，環(huán)境用水量的年均變化率為10.8%，農(nóng)業(yè)用水量呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)，環(huán)境用水量年均變化率最大，增長趨勢(shì)明顯。

二、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用關(guān)聯(lián)性分析

(一)數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)體系的確立

為了能夠完整地反映鄭州市城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，在影響城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的諸多因素中，筆者選取城市化率(x1)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(x2)、人均GDP(x3)、城鎮(zhèn)人均可支配收入(x4)等4個(gè)指標(biāo)來反映城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。與此同時(shí)，根據(jù)鄭州市水資源綜合規(guī)劃規(guī)定的用水分類口徑，將水資源利用分為農(nóng)業(yè)用水(y1)、工業(yè)用水(y2)、生活用水(y3)和環(huán)境用水(y4)等4個(gè)類型作為因變量，構(gòu)建城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與用水結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的指標(biāo)體系。由于城鎮(zhèn)公共用水主要為公共生活用水，因此在本研究中，對(duì)城鎮(zhèn)公共用水做了簡單處理，全部歸為生活用水。

(二)研究方法

筆者利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法來分析鄭州城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用之間的相關(guān)性。灰色關(guān)聯(lián)分析是通過分析各因子之間的相似或相異程度，來衡量因素間的影響程度或貢獻(xiàn)測(cè)度的一種方法[6]。其具體計(jì)算步驟如下所述。

第一，確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列和影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列。

第二，對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行無量綱化處理。由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，不便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，或在比較時(shí)難以得到正確的結(jié)論。因此，在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，一般都要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化。筆者采用初值化處理法對(duì)其進(jìn)行處理。

第三，計(jì)算參考數(shù)列與比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

(1)

式中，k為時(shí)間序列個(gè)數(shù)(k=1,2,3,…，11)，i為指標(biāo)個(gè)數(shù)(i=1,2,3,4);

(2)

其中，ρ∈(0,1)，ρ為分辨系數(shù)，取ρ=0.5。

關(guān)聯(lián)度系數(shù)只表示了各個(gè)時(shí)刻參考序列和比較序列之間的關(guān)聯(lián)程度，要從總體上把握系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度，必須求出關(guān)聯(lián)度系數(shù)的時(shí)間平均值，即關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式為

(3)

其中，N為時(shí)間序列個(gè)數(shù)11。

(三)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析的計(jì)算方法，以鄭州市2004年～2014年水資源利用以及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各項(xiàng)指標(biāo)為依據(jù)，筆者分別計(jì)算出了城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展子指標(biāo)對(duì)用水結(jié)構(gòu)的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)，如表2所示；用水結(jié)構(gòu)子指標(biāo)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度如表3所示；城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度如表4所示。

表2 城市發(fā)展子指標(biāo)對(duì)水資源系統(tǒng)的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)

續(xù)表

年份ξ1ξ2ξ3ξ4200906606006606820100530480650672011055049066068201205504706606920130610520610662014063053062065

表3 城市用水子指標(biāo)對(duì)城市發(fā)展的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)

表4 城市發(fā)展與水資源利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)

表2～表4顯示了如下的信息。

第一，如表2所示的城市發(fā)展子指標(biāo)對(duì)水資源系統(tǒng)在各個(gè)年份的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)，對(duì)其按年份加以平均可以得出城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展各子指標(biāo)對(duì)用水結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度，分別為0.67、0.61、0.71、0.74，依次排序?yàn)椋撼擎?zhèn)人均可支配收入>人均GDP>產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)>城市化率，這表明居民生活水平的提高對(duì)水資源利用結(jié)構(gòu)變化的影響最大，人均GDP和城市化率次之，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)最小。從關(guān)聯(lián)度值來看，城市化率、人均GDP、城鎮(zhèn)居民可支配收入與水資源利用結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度都介于0.65～0.85，屬于強(qiáng)關(guān)聯(lián)，說明這三個(gè)因素與鄭州市各類用水量的相關(guān)性都很強(qiáng)，符合進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析的基本條件。

第二，如圖3所示的城市用水子指標(biāo)對(duì)城市發(fā)展在各個(gè)年份的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)，對(duì)其按年份加以平均可以得出用水結(jié)構(gòu)子指標(biāo)對(duì)城市發(fā)展的關(guān)聯(lián)度，分別為0.53、0.75、0.74、0.70，依次排序?yàn)椋汗I(yè)用水>生活用水>環(huán)境用水>農(nóng)業(yè)用水，這表明工業(yè)用水與城市發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)度最高，其次為生活用水和環(huán)境用水，農(nóng)業(yè)用水量最小。從關(guān)聯(lián)度值來看，工業(yè)用水、生活用水、環(huán)境用水與城市發(fā)展的關(guān)聯(lián)度值都介于0.65～0.85，屬于強(qiáng)關(guān)聯(lián)，這說明在城市發(fā)展過程中，刺激這三類用水量增加的因素變化相對(duì)明顯，比如第二產(chǎn)業(yè)比重、人口規(guī)模的增加、城市規(guī)模擴(kuò)張等。此外，農(nóng)業(yè)用水與城市發(fā)展指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度值呈下降趨勢(shì)，且下降幅度先大后小，下降曲線日趨變緩。

第三，由表4可以看出，城市化率(x1)對(duì)用水結(jié)構(gòu)子指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)排序?yàn)閥3>y2>y4>y1，說明城鎮(zhèn)人口的增加對(duì)生活用水的影響最大，工業(yè)用水僅次之，對(duì)環(huán)境用水和農(nóng)業(yè)用水的影響相對(duì)較?。划a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(x2)對(duì)用水結(jié)構(gòu)子指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)排序?yàn)閥3>y2>y1>y4，這說明第二、第三產(chǎn)業(yè)比重對(duì)生活用水量的影響最大，其次是工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水，對(duì)環(huán)境用水的影響最?。蝗司鵊DP對(duì)用水結(jié)構(gòu)子指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)排序?yàn)閥4>y2>y3>y1，這說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)環(huán)境用水的影響很大，工業(yè)用水和生活用水次之，對(duì)農(nóng)業(yè)用水的影響最??；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入對(duì)用水結(jié)構(gòu)子指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)排序?yàn)閥4>y2>y3>y1，說明居民生活水平的提高對(duì)環(huán)境用水的影響最大，其次是工業(yè)用水和生活用水，對(duì)農(nóng)業(yè)用水的影響最小。

三、結(jié) 語

第一，城鎮(zhèn)人均可支配收入的增加與鄭州市水資源利用結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度最大，尤其是與工業(yè)用水、環(huán)境用水的相關(guān)性較大。在各類用水中，工業(yè)用水量的變化受城市發(fā)展影響最大。工業(yè)在促進(jìn)鄭州城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高居民生活水平的同時(shí)，其用水量也呈上升趨勢(shì)，是用水總量增加的主要推動(dòng)力，給環(huán)境用水帶來了一定的壓力。在2014年以后，工業(yè)用水量大體上出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，加之政府部門實(shí)行了更為嚴(yán)格的環(huán)保規(guī)定，工業(yè)用水效率以及重復(fù)利用率都得到了大幅提高。

第二，農(nóng)業(yè)用水出現(xiàn)了絕對(duì)的降低，這和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重的下降是相吻合的，說明鄭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越符合城市功能的定位[7]?！多嵵萁y(tǒng)計(jì)年鑒》(2004年～2014年)顯示：鄭州市農(nóng)作物播種面積2004年為513.6千公頃，2014年為486.2千公頃，總體波動(dòng)幅度不大，這說明鄭州市農(nóng)業(yè)用水效益有所提高，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的發(fā)展以及農(nóng)田節(jié)水灌溉面積的增加是農(nóng)業(yè)用水下降的重要原因。

第三，生活用水受城鎮(zhèn)人口增加的影響最大，其次是城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的提高。鄭州外來人口的增加，使得家庭生活用水量和公共生活用水量大幅增加。居民生活水平的提高，促進(jìn)了居民的用水觀念發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變，對(duì)衛(wèi)生條件的要求越來越高，溫泉、洗浴桑拿等導(dǎo)致了大量的生活用水消耗[8]。

第四，在未來的水資源管理策略中，應(yīng)加強(qiáng)水資源的需求管理[9]。通過實(shí)行嚴(yán)格的用水總量控制、完善水價(jià)結(jié)構(gòu)[10]、加強(qiáng)節(jié)約用水的宣傳教育以及節(jié)水器具的普及等措施來提高人們的節(jié)水意識(shí)，降低用水需求，從而緩解水資源的供需矛盾。

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(責(zé)任編輯 楊耕文)

Analysis Based on Theory of Grey Correlativity of Relationship Between Urban Economic Development and Utilization of Water Resources— In the Case of Zhengzhou

ZHANG Liming

(Economic Management College, Jinzhong College, Jinzhong 030600, China)

An analysis and evaluation of the relationship between the municipal economic development and the application structure of water resource can offer theoretical basis for optimal water allocation in the city. This paper, taking Zhengzhou as a case study and based on the concrete data of the city′s economic development and the water resource during the period of 2004-2014 in Zhengzhou, has analyzed its trend of the main indicators, and conducted a study, based on Grey Relational Analysis, of the correlations between urban economic development and the utilization structure of water resource. The result shows that the raise of the per-capita disposable income of urban residents influences water utilization mostly, and the GDP per-capita and urbanization come the second, while the adjustment of industrial structure has the weakest effect. The industrial water consumption strongly correlates with the level of the municipal economic development, and the daily life water supply and the environmental water consumption come the second, while the connection between the agricultural water irrigation and the urban economic development is the weakest. During the process of urban development, in view of the increase of industrial water and household water supplies, corresponding measures can be taken to control the water supply so as to ensure the balance between water supply and demand in Zhengzhou.

urban economic development; water resources; grey relational analysis; city of Zhengzhou

2017-01-20

張黎鳴(1982-),女,山西晉中人,講師,主要從事經(jīng)濟(jì)資源可持續(xù)發(fā)展研究.

10.3969/j.issn.1674-5035.2017.02.008

F224.0

A

1674-5035(2017)02-0035-04