中國(guó)水資源利用的時(shí)空分布格局探究

尹上崗， 馬志飛， 黃 萍， 吳啟焰,3*

(1.南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院， 南京 210023； 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 馬克思主義學(xué)院， 昆明 650201；3.西安交通大學(xué) 公共政策與管理學(xué)院， 西安 710049)

中國(guó)水資源利用的時(shí)空分布格局探究

尹上崗1， 馬志飛1， 黃 萍2， 吳啟焰1,3*

(1.南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院， 南京 210023； 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 馬克思主義學(xué)院， 昆明 650201；3.西安交通大學(xué) 公共政策與管理學(xué)院， 西安 710049)

水資源的合理利用對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，及促進(jìn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要.以2004年～2015年中國(guó)31個(gè)省級(jí)行政單元為研究對(duì)象，利用重心分析模型測(cè)度其時(shí)序移動(dòng)軌跡，并對(duì)水資源利用類型的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行探析，在此基礎(chǔ)上，探究我國(guó)各省份的水資源利用效率的時(shí)空變化特征.研究表明：我國(guó)水資源總量的重心移動(dòng)軌跡有很大的不穩(wěn)定性，而水資源用量的重心移動(dòng)軌跡大致呈“Z”型變化；生態(tài)用水和工業(yè)用水的空間變化差異最大，農(nóng)業(yè)用水和生活用水空間變化差異較?。挥盟偭康淖兓町惡娃r(nóng)業(yè)用水的變化差異空間分布基本一致；我國(guó)水資源利用效率基本上呈現(xiàn)出東高西低的階梯狀格局.

水資源； 利用效率； 時(shí)空分布； 重心模型； 中國(guó)

水是人類生產(chǎn)生活中最關(guān)鍵的資源，也是地球上所有生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ).2003年聯(lián)合國(guó)第58屆大會(huì)決定從2005年至2015年為“生命之水”國(guó)際行動(dòng)十年，旨在實(shí)現(xiàn)水和與水有關(guān)問題的國(guó)際承諾，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)千年發(fā)展目標(biāo).2016年我國(guó)第二十九屆“中國(guó)水周”主題為“落實(shí)五大發(fā)展理念，推進(jìn)最嚴(yán)格水資源管理”，水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)惡化等問題十分突出，已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸.我國(guó)淡水資源總量豐富，約占全球水資源總量的6%，居世界第四位，但是由于我國(guó)人口眾多，人均水資源量只有2 100m3，僅為世界平均水平的28%，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一[1].隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入發(fā)展，水資源短缺與水生態(tài)環(huán)境惡化已經(jīng)成為制約我國(guó)水資源利用的兩大問題[2]，并且我國(guó)水資源時(shí)空分布不均，經(jīng)濟(jì)社會(huì)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，日益嚴(yán)重的水污染問題加劇水資源短缺的矛盾[3].因此，對(duì)我國(guó)水資源的利用格局進(jìn)行更細(xì)致的分析，不僅有助于對(duì)地區(qū)水資源進(jìn)行合理的調(diào)配，促進(jìn)水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，更有助于保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)長(zhǎng)期平穩(wěn)較快發(fā)展.

隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)水資源相關(guān)問題的重視，關(guān)于水資源的區(qū)域水資源相關(guān)問題的研究越來越廣泛.從研究?jī)?nèi)容來看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要對(duì)水資源利用效率的區(qū)域差異[1，4-5]、水資源可持續(xù)管理[6-7]、水資源時(shí)空分布的空間格局[8]以及水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系[9-10]等方面進(jìn)行研究.多數(shù)學(xué)者著重對(duì)水資源利用效率的問題展開研究，評(píng)估研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水利用效率[11-12]、工業(yè)用水效率[13]等，評(píng)價(jià)方法多采用比值分析法[14]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法[3]、主成分分析法[15]等.而這些大都忽視了區(qū)域間水資源利用的重心變化及其水資源利用類型結(jié)構(gòu)的變化，基于此，本文試圖通過對(duì)我國(guó)水資源重心軌跡的刻畫，同時(shí)考慮各類水資源利用類型的相對(duì)變化率的空間分布，最后測(cè)算我國(guó)各省份水資源利用效率的空間分布，以此來揭示我國(guó)水資源利用的時(shí)空格局差異特征，從而對(duì)我國(guó)水資源利用相關(guān)政策的制定提供參考.

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文以全國(guó)31個(gè)省級(jí)行政單位(不含香港、澳門、臺(tái)灣)為研究單元，并且將其劃分為東、中、西3大地區(qū)，其中東部地區(qū)包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、海南11個(gè)省市；中部地區(qū)包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北、湖南8個(gè)省份；西部地區(qū)包括內(nèi)蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆12個(gè)省、市、自治區(qū).研究時(shí)段為2004年～2015年，所需的水資源投入和產(chǎn)出的相關(guān)數(shù)據(jù)主要來源于《中國(guó)水資源公報(bào)》(2004年～2015年)、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005年～2016年)、《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005年～2016年)；所需的各省份經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005年～2016年).

1.2 研究方法

1.2.1 重心分析模型 重心的概念來源于物理學(xué)，是指一個(gè)物體各部分所受重力產(chǎn)生合力的作用點(diǎn)[16].隨著學(xué)科的相互交融，重心模型被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，近年來，很多學(xué)者運(yùn)用重心模型分析經(jīng)濟(jì)重心[17]、人口重心[18]、旅游重心[19]等，重心模型已經(jīng)成為研究區(qū)域發(fā)展過程中分析要素空間變動(dòng)的主要工具[20].本文借鑒前人的研究成果，將重心模型引入到水資源及其利用的重心路徑遷移問題上.重心地理坐標(biāo)的計(jì)算方法如下：

(1)

式中，Xt、Yt分別為第t年重心的經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)；mi為第i個(gè)次級(jí)區(qū)域某種屬性的數(shù)量值；xi、yi為次級(jí)區(qū)域地理中心的經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo).

1.2.2 水資源利用類型相對(duì)變化率 根據(jù)我國(guó)對(duì)水資源的相關(guān)分類，可以把我國(guó)的水資源利用類型劃分為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水四大類型.其中生活用水為城鎮(zhèn)生活用水和農(nóng)村生活用水，城鎮(zhèn)生活用水由居民用水和公共用水(含第三產(chǎn)業(yè)及建筑業(yè)等用水)組成；生態(tài)用水為人為措施供給的城鎮(zhèn)環(huán)境用水和部分河湖、濕地補(bǔ)水，但不包括降水、徑流自然滿足的水量.對(duì)于我國(guó)水資源利用變化的區(qū)域差異，可以用水資源利用類型的結(jié)構(gòu)變化來表示，對(duì)此引入水資源利用類型的相對(duì)變化率，其公式如下：

(2)

式中，Pa和Pb分別表示某省份某一特定水資源利用類型的研究期初和研究期末的用水量；Ea和Eb分別表示全國(guó)某一特定水資源利用類型的研究期初和研究期末的用水量[21].如果某省份某種水資源利用類型相對(duì)變化率WUR>1，則表明該省份這種水資源利用類型較全國(guó)變化較大；若WUR=1，則表明該省份水資源利用類型與全國(guó)變化一致；若WUR<1，則表明該省份水資源利用類型較全國(guó)變化較小.

1.2.3 水資源利用效率 由于我國(guó)水資源消耗量的70%以上都是用于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)[14]，故經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)中的水資源利用效率在很大程度上決定了水資源總體的利用效率.本文從經(jīng)濟(jì)方面衡量水資源的利用效率，以經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)中水資源利用效率代替水資源總體利用效率.借鑒區(qū)位熵概念，將全國(guó)各省份GDP占全國(guó)總GDP的比重與各省份水資源用量占全國(guó)水資源用量的比重二者之間的比值作為水資源利用效率[14]，具體公式見下：

(3)

式中，WUEij為i省份j年份的水資源利用效率；Gij為i省份j年份的地區(qū)GDP；Gj為省份j年份的全國(guó)GDP；Wij為i省份j年份的地區(qū)用水量；Wj為省份j年份的全國(guó)水用量.

2 中國(guó)水資源重心的演變軌跡

水資源重心在時(shí)間和空間維度上的變化，反映出區(qū)域水資源空間分布差異的動(dòng)態(tài)演變過程.由式(1)計(jì)算出2004年～2015年間中國(guó)水資源及其利用的重心變動(dòng)，以探討中國(guó)水資源及其利用的時(shí)空演變的總體移動(dòng)趨勢(shì)(圖1).

由中國(guó)水資源總量重心軌跡圖(圖1)可知：我國(guó)水資源總量重心移動(dòng)軌跡具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性，在四川東部、重慶西部徘徊.這與我國(guó)的季風(fēng)氣候密不可分，因?yàn)樗Y源總量由地表水資源量和地下水資源量組成，而我國(guó)地表水資源量(含地表水資源與地下水資源重復(fù)量)占水資源總量的95%以上，因此地表水資源是水資源總量的最主要的組成部分，地表水資源的主要來源便是降水.由于季風(fēng)的強(qiáng)弱與進(jìn)退時(shí)間每年不一，故季風(fēng)氣候區(qū)降水的年際變化較大，從而導(dǎo)致我國(guó)水資源總量的重心每年變動(dòng)都較大.水資源重心移動(dòng)距離的大小，反映出水資源的年際變化的穩(wěn)定程度.2011年我國(guó)水資源總量重心移動(dòng)最大距離為175.28 km，向西北方向跳動(dòng)，2012年又折回174.91 km.2004年～2015年我國(guó)水資源總量重心年平均移動(dòng)距離為105.18 km，反映出我國(guó)各省水資源年際變化較大.

由水資源用量重心軌跡圖知，2004年～2015年我間國(guó)水資源用量重心移動(dòng)軌跡具有明顯的階段性，大體上呈現(xiàn)出“Z”型趨勢(shì)發(fā)展變化，軌跡均位于河南西南部.在移動(dòng)方向方面，2004年～2011年間基本上呈現(xiàn)為西南—東北趨勢(shì)，2011年～2015年基本上呈東南—西北趨勢(shì).在移動(dòng)距離方面，2004年～2015年水資源用量重心年平均移動(dòng)距離為9.93 km；2003年～2010年平均移動(dòng)距離為6.66 km；2010年～2012年平均移動(dòng)距離較大，為26.79 km，其中2012年移動(dòng)距離最大，達(dá)到34.71 km；2012年～2015年平均移動(dòng)距離為5.24 km.總體而言，水資源用量重心從32°44′N，111°31′E遷移到33°05′N，111°34′E，呈現(xiàn)出緩慢向東北方向移動(dòng)的趨勢(shì).在南北方向上，向北移動(dòng)0.364°，年均移動(dòng)0.033 1°，約3.68 km；在東西方向上，向東移動(dòng)0.042°，年均移動(dòng)0.003 8°，約0.36 km，速度略慢于南北方向，表明我國(guó)東部和西部水資源的用量較為穩(wěn)定，而南北方用水量差距明顯，北方用水量相對(duì)南方有明顯增加.

圖1 中國(guó)水資源重心移動(dòng)軌跡變化圖Fig.1 Moving track of China water resources gravity center

對(duì)比水資源總量和用量重心移動(dòng)軌跡圖可以發(fā)現(xiàn)：2004年～2015年間我國(guó)水資源總量的重心軌跡與水資源用量的重心軌跡明顯偏離，具體表現(xiàn)為水資源用量的重心軌跡位于水資源總量重心軌跡的東北方向，年偏離距離平均為573.11 km，其中2004年最大，偏離距離達(dá)到了660.42 km，2008年、2011年也較大，均達(dá)到640 km以上.導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因在于我國(guó)西南地區(qū)夏季受印度洋西南季風(fēng)的影響，降水充沛，另一方面西南地區(qū)河湖眾多，是亞洲很多大河的發(fā)源地，使西南地區(qū)是我國(guó)水資源最豐富的地區(qū)，故我國(guó)水資源重心偏西南.而華北、東北地區(qū)作為我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，需要大量的水資源灌溉農(nóng)田，我國(guó)作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)用水量占全部用水量比重的60%以上，故相對(duì)水資源總量重心，我國(guó)水資源用量重心偏東北.我國(guó)水資源總量重心和水資源用量重心的偏離，也是我國(guó)南水北調(diào)等水資源跨區(qū)域調(diào)配工程的重要原因.

3 中國(guó)水資源的空間分布格局

3.1 水資源利用結(jié)構(gòu)變化

根據(jù)式(2)計(jì)算出2004年～2015年我國(guó)各省份農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量、生態(tài)用水量、用水總量和人均用水量的相對(duì)變化率(圖2).從用水類型的空間變化來看，生態(tài)用水量和工業(yè)用水量的空間變化差異最大，農(nóng)業(yè)用水量和生活用水量次之，人均用水量和用水總量的變化最小.

從空間變化的地區(qū)分布來看：1) 農(nóng)業(yè)用水以黑龍江、吉林、山西等省份的變化大于全國(guó)的變化，而北京、上海、浙江等省份變化最小，長(zhǎng)江中下游省份變化略快于全國(guó)，其余大多數(shù)省份的變化均比全國(guó)稍慢.2) 工業(yè)用水以少數(shù)民族自治區(qū)、吉林、安徽的變化明顯大于全國(guó)的變化，而北京、黑龍江、甘肅、青海的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全國(guó)變化，其余省份比較接近全國(guó)的變化.3) 生活用水變化中福建、湖北、四川大于全國(guó)的變化，黑龍江和青海相對(duì)變化率較小，其他省份圍繞全國(guó)的變化水平稍有浮動(dòng).4) 生態(tài)用水變化差異最大，大多數(shù)省份的變化快于全國(guó)，其中以內(nèi)蒙古、甘肅和北京的相對(duì)變化率最大，分別為13.7、10.36和6.95；而江浙滬、兩廣、湖南、西藏、新疆等省份均小于全國(guó)的變化，其中江蘇的變化率最小，僅為0.1.5) 用水總量的變化差異最小，安徽、山西、吉林和黑龍江等省份的變化大于全國(guó)，而上海、浙江和青海為相對(duì)變化率的低值區(qū)，其他省份的變化在全國(guó)變化水平附近輕微浮動(dòng).6)人均用水量中安徽、四川、黑龍江和吉林的變化明顯大于全國(guó)的變化，京津、滬浙、廣東等省份的變化小于全國(guó)的變化，其余省份的相對(duì)變化率在1周圍略有浮動(dòng).

圖2 2004年～2015年我國(guó)水資源利用結(jié)構(gòu)變化空間格局Fig.2 Spatial pattern of water resources utilization structure change in China during 2004～2015

由以上對(duì)我國(guó)水資源利用結(jié)構(gòu)變化的分析可知，我國(guó)用水總量和人均用水量變動(dòng)較小，表明我國(guó)水資源利用量總體上較為穩(wěn)定，但水資源利用的區(qū)域差異有不同的成因.由圖2可知，我國(guó)用水總量相對(duì)變化率的空間分布與農(nóng)業(yè)用水的變化差異分布基本一致，表明我國(guó)水資源利用結(jié)構(gòu)的空間變化主要受農(nóng)業(yè)用水空間變化的影響，但具體到某一省域略有不同.安徽、江西、湖北、陜西等省份用水總量相對(duì)變化率明顯大于全國(guó)的主要原因是四大用水類型的相對(duì)變化率均高于全國(guó)，這是由于這些省份地處中西部，正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速階段，但由于用水技術(shù)較為落后，各種類型的用水都有顯著增加.山西、重慶、四川等省份用水總量相對(duì)變化率大于全國(guó)主要是由于農(nóng)業(yè)用水、生活用水、生態(tài)用水的相對(duì)變化率均高于全國(guó)；山西近些年關(guān)閉或整合了大批小煤礦，淘汰了落后礦井，而重慶、四川近幾年推進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快推進(jìn)節(jié)能減排任務(wù)，都使工業(yè)水資源利用效率得到較大提升；北京受生態(tài)用水和生活用水的影響使得用水總量相對(duì)變化率高于全國(guó)水平.新世紀(jì)以來，北京環(huán)境狀況愈發(fā)嚴(yán)峻，為此加大了生態(tài)領(lǐng)域水資源的用量，另一方面北京作為我國(guó)首都，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，每年都吸引了大批外來人口，2004年～2015年間常住人口增加近七百萬，并且北京第三產(chǎn)業(yè)比重較大，第三產(chǎn)業(yè)用水是生活用水的重要組成部分，故生態(tài)用水和生活用水的相對(duì)變化率較高；吉林主要為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水相對(duì)變化率高于全國(guó)變化使用水總量變化率較高；黑龍江用水總量相對(duì)變化率大于全國(guó)主要由于農(nóng)業(yè)用水的相對(duì)變化率均大于全國(guó)變化；新疆主要受農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水的雙重影響使得用水總量相對(duì)變化率高于全國(guó)變化.

3.2 中國(guó)水資源利用效率空間格局

由式(3)計(jì)算出2004年～2015年間我國(guó)各省份水資源利用效率，并利用ArcGIS軟件對(duì)2004年和2015年我國(guó)各省份水資源平均利用效率進(jìn)行可視化表達(dá)(圖3).

圖3 我國(guó)各省份水資源利用效率空間格局Fig.3 The average utilization efficiency of water resources in different provinces of China in 2004～2015

根據(jù)區(qū)位熵的相關(guān)原理，借鑒前人的研究成果[14]，再結(jié)合我國(guó)水資源利用的現(xiàn)狀，將我國(guó)水資源利用效率劃分為4類：1)水資源利用高效型(2.0～6.0)，2004年此類型共有5個(gè)省份，分別為北京、天津、上海、山東和山西；2015年有4個(gè)省份，山西降為較高效型.2)水資源利用較高效型(1.0～2.0)，2004年此類型共有10個(gè)省份，包括浙江、遼寧、河北、河南、陜西等；2015年仍有10個(gè)省份，雖然數(shù)量未變，但是省份稍有變化，山西由高效型降為較高效型，江蘇由較低效型升為較高效型，吉林、四川由較高效型降為較低效型.3)水資源利用較低效型(0.5～1.0)，2004年此類型共有11個(gè)省份，包括江蘇、安徽、湖北、貴州、云南等；2015年也有11個(gè)省份，其中江蘇升為較高效型，吉林、四川降為較低效型，黑龍江降為低效型.4)水資源利用低效型(0～0.5)，2004年此類型共有5個(gè)省份，分別為廣西、西藏、甘肅、寧夏和新疆；2015年為6個(gè)省份，黑龍江由較低效型降為低效型.

總體來看，我國(guó)水資源利用效率基本上呈現(xiàn)出東高西低的格局，東部地區(qū)多為高效型和較高效型，中部地區(qū)多較高效型和較低效型，西部地區(qū)多為較低效型和低效型，呈現(xiàn)出明顯的階梯狀，并且這種水資源利用效率的空間格局在時(shí)間上變化不大.從各省份來看，2004年北京利用效率最高，達(dá)到了5.798，天津次之，為4.660；新疆的利用效率最低，僅為0.147.2015年天津利用效率最高，為5.434，北京5.088次之，新疆利用效率依然最低，僅為0.136.

從水資源利用效率類型的空間分布來看(圖3)，水資源利用高效型均分布于東部，而且包括3個(gè)直轄市，這些地區(qū)大都臨海，但是水資源相對(duì)匱乏，不過由于近幾年這些地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使本地區(qū)水資源的利用效率和技術(shù)水平得到較大提升.水資源利用低效型大多位于西部，這些地區(qū)大都是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)用水占到總用水量的75%以上(廣西除外)，農(nóng)業(yè)需要大量水資源的灌溉，而農(nóng)業(yè)產(chǎn)值相對(duì)其他產(chǎn)業(yè)又比較低，故這些地區(qū)水資源利用效率低，如甘肅、寧夏、新疆等省份，這些地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為落后(以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo))，水資源利用的技術(shù)水平較低，故水資源利用效率低下.

從利用效率類型的時(shí)間變化來看(圖3a、3b)，山西、吉林、黑龍江等省份水資源利用效率下降的原因可能由于這些省份產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為落后甚至不合理，如山西的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要以能源和原材料工業(yè)為主導(dǎo)，而吉林、黑龍江作為我國(guó)的東北老工業(yè)基地，亦是我國(guó)的農(nóng)業(yè)大省，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要以農(nóng)業(yè)、工業(yè)為主，農(nóng)業(yè)、工業(yè)都需要大量水資源的投入，再加上這些省份近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較慢，致使其水資源利用效率相對(duì)下降.江蘇作為長(zhǎng)三角的組成部分，經(jīng)濟(jì)實(shí)力一直位于我國(guó)前列，近些年又不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，基本形成以裝備制造、電子信息等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，2015年其第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值實(shí)現(xiàn)超越第二產(chǎn)業(yè)的標(biāo)志性轉(zhuǎn)變，而高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)需水量相對(duì)較少，因而江蘇水資源利用效率有所提升.

3.3 三大地區(qū)水資源利用狀況比較

本文把我國(guó)分為東部、中部、西部三大地區(qū)，分析比較東、中、西三大區(qū)域的水資源利用效率狀況及水資源利用類型結(jié)構(gòu)變化，抽象構(gòu)建起中國(guó)水資源利用狀況的分布模式(圖4).

由圖4知，我國(guó)水資源利用效率呈現(xiàn)出東高西低的階梯狀格局，其中東部水資源利用效率最高，其結(jié)構(gòu)變化主要是由于生活用水和生態(tài)用水的相對(duì)變化率較大；中部水資源利用效率屬于中等水平，其結(jié)構(gòu)變化主要是農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水相對(duì)變化率較大；西部水資源利用效率最低，其結(jié)構(gòu)變化則主要由于工業(yè)用水和生態(tài)用水相對(duì)變化率較大引起.

圖4 中國(guó)三大地區(qū)水資源利用效率及結(jié)構(gòu)變化主導(dǎo)因素Fig.4 Water resources utilization efficiency and its structural change in three major regions of China

東部生活用水、生態(tài)用水相對(duì)變化率較大，主要由于東部地區(qū)是我國(guó)流動(dòng)人口流入的主要地區(qū)[22]，一方面東部大力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，近年來東部多數(shù)省份第三產(chǎn)業(yè)增加值已超過或者接近第二產(chǎn)業(yè)增加值，而三產(chǎn)的用水主要為生活用水；另一個(gè)方面由于東部地區(qū)技術(shù)進(jìn)步使農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水利用效率得到提升.中部地區(qū)多為農(nóng)業(yè)大省，且大多處于工業(yè)化中期階段[23]，需要大量的農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水.西部地區(qū)也處于工業(yè)化的中期階段[24]，不論東中西，生態(tài)用水的相對(duì)變化率均顯著變大，這是由于我國(guó)近些年來倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè)，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同注重對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù).國(guó)家區(qū)域政策的不同也會(huì)對(duì)不用區(qū)域水資源利用結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，如我國(guó)鼓勵(lì)東部發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，而對(duì)中西部地區(qū)采取鼓勵(lì)其快速推進(jìn)工業(yè)化的政策.

4 結(jié)論與討論

本文利用2004年～2015年間我國(guó)31個(gè)省份水資源投入與產(chǎn)出的面板數(shù)據(jù)，對(duì)我國(guó)水資源利用類型的結(jié)構(gòu)變化及利用效率的空間差異進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論．

1) 我國(guó)水資源總量重心移動(dòng)軌跡具有不穩(wěn)定性，這主要與我國(guó)的季風(fēng)氣候有關(guān)；我國(guó)水資源用量重心移動(dòng)軌跡大體上呈現(xiàn)出“Z”型態(tài)勢(shì)變化發(fā)展，我國(guó)水資源總量的重心軌跡與水資源用量的重心軌跡明顯偏離，即我國(guó)水資源的空間分布與經(jīng)濟(jì)社會(huì)要素空間分布不匹配.

2) 生態(tài)用水和工業(yè)用水的空間變化差異最大，農(nóng)業(yè)用水和生活用水空間變化差異較小.我國(guó)用水總量相對(duì)變化率的空間分布與農(nóng)業(yè)用水的變化差異分布基本一致.

3) 十多年來我國(guó)水資源利用效率的空間格局基本未發(fā)生大的變化，各省份變化較為連續(xù).我國(guó)水資源利用效率基本上呈現(xiàn)出東高西低的階梯狀格局，三大地區(qū)水資源利用效率較為穩(wěn)定，不過西部水資源效率呈上升趨勢(shì)，隨著時(shí)間的推移，和中部的差距漸漸縮小，并且北方水資源利用效率要大于南方.

當(dāng)前我國(guó)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)資源和環(huán)境的壓力逐漸增大，因此了解我國(guó)水資源及其利用的空間分布狀況，對(duì)合理配置水資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要.由于我國(guó)水資源總量重心和水資源用量重心的明顯偏離，故應(yīng)加快論證南水北調(diào)西線工程的可行性，適時(shí)推進(jìn)從西南向北方調(diào)水的工程，當(dāng)然也應(yīng)加強(qiáng)調(diào)出區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù).

由于我國(guó)農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的比重較大，因此在加大工業(yè)節(jié)能減排的同時(shí)，在農(nóng)業(yè)方面也應(yīng)推廣節(jié)水灌溉技術(shù).另一方面部分水資源豐富的省份(如西南地區(qū)的省份)水資源利用效率不高，故不能以水資源豐富作為水資源利用無節(jié)制的資本.三大地區(qū)水資源利用效率差異明顯，所以應(yīng)加強(qiáng)地區(qū)間水資源利用技術(shù)方面的交流，加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，提高水資源的利用效率，縮小水資源利用效率區(qū)域間的差異.

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Thespatial-temporaldistributionpatternofwaterresourcesutilizationinChina

YIN Shanggang1， MA Zhifei1， HUANG Ping2， WU Qiyan1，3

(1.School of Geographical Science， Nanjing Normal University， Nanjing 210023， China; 2.School of Marxism， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， China; 3.School of Public and Administration, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)

The rational use of water resources is of vital importance to the regional economic and social development and the sustainable development of man and nature. Based on the panel data of 31 provincial administrative units in China from 2004 to 2015， the moving track of water resource gravity center in China was measured by using the gravity analysis model， and the structural changes of water resources utilization types were also analyzed. On this basis， exploring the character of temporal and spatial changes of water use efficiency in China’s provinces. The results show that there is great instability in the trajectories of the center of gravity of the total water resources in China， while the center of gravity of the water resource movement is roughly “Z” type change. The spatial variation of ecological water and industrial water is the largest， while that of domestic water and agricultural use is small， and the variation of water consumption and agricultural water use are basically the same. China’s water use efficiency is basically showing the ladder-like pattern of high in the east and low in the west．

water resources; utilization efficiency; temporal and spatial distribution; gravity center model; China

2017-04-20.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41271176、41671155)；北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)基金(2015BGERLKF06).

*通訊聯(lián)系人. E-mail: chiyanwu@gmail.com.

10.19603/j.cnki.1000-1190.2017.06.019

1000-1190(2017)06-0841-08

F124.5； TV211.1

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