青島市用水量變化趨勢及驅(qū)動因子分析

廖榮明

（安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司,安徽 合肥 230000）

隨著人口增長和城市化進(jìn)程的加快，2018 年青島市常住人口為939.48 萬人，常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)73.67%，對水資源的需求也不斷增加。作為重要的自然資源，水資源對青島市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的影響作用日益凸顯，對青島市用水量變化趨勢及驅(qū)動因子進(jìn)行分析，探究青島市用水量的主要影響因素。

1 青島市用水量變化趨勢分析

1.1 自然概況

青島地處山東半島東南部，下轄市南、市北、黃島、嶗山等7 個(gè)區(qū)和膠州、平度、萊西3 個(gè)縣級市，總面積 11282 km2。2018 年全市常住總?cè)丝?39.48 萬人，全市常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到73.67%，國民生產(chǎn)總值12001.5 億元，較上年增長7.4%。2018 年全市平均降水量741.6 mm，全市水資源總量為16.02 億m3，比多年平均值偏少25.4%，全市總用水量9.33 億m3，較2017 年減少 0.11 億 m3。

由青島市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、青島統(tǒng)計(jì)年鑒、青島市水資源公報(bào)，收集青島社會經(jīng)濟(jì)、水資源指標(biāo)數(shù)據(jù)，對青島市用水量變化趨勢進(jìn)行分析。青島市2011 年～2018 年總?cè)丝诤退Y源總量變化趨勢見圖1。

圖1 總?cè)丝谂c水資源總量變化趨勢

圖1 顯示，2011 年～2018 年青島市總?cè)丝诔掷m(xù)增長，年平均增長率為0.032%，增長幅度不大。2011 年～2018 年青島市水資源總量波動較大，2011 年最大值為 20.925 億 m3，2015 年最小值僅為6.849 億m3，年際變化較大。

1.2 用水量變化趨勢

青島市各區(qū)市2011 年～2018 年用水總量變化趨勢見圖2。其中市區(qū)：2011 年～2012 年為市南、市北、四方、黃島四區(qū)，2013 年 ～2018 年為市南、市北、黃島三區(qū)。

圖2 各區(qū)市用水總量

圖2 顯示，2011 年～2018 年市區(qū)、嶗山區(qū)和城陽區(qū)用水量總體呈增長趨勢，其他區(qū)市用水總量總體呈降低趨勢。其中，市區(qū)2017 年較2011 年增加0.987 億m3，年平均增長率為0.072%；黃島區(qū) 2015 年較 2011 年減少 0.618 億 m3，年平均增長率為0.089%，萊西市2016 年較2011 年減少0.553 億m3，年平均增長率為0.092%。

1.3 用水結(jié)構(gòu)分析

青島市用水量包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水，2011 年～2018 年青島市用水結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 青島市用水結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 顯示，2011 年～2018 年青島市農(nóng)業(yè)用水比例不斷降低，生活用水比例不斷增長，工業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水比例變化不大?？梢?，隨著人口城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和居民生活方式的改變，農(nóng)業(yè)用水比例持續(xù)降低，生活用水比例不斷增大。

2 用水量驅(qū)動因子分析

2.1 影響因子選取

參考已有研究成果[1-5]，結(jié)合青島市實(shí)際情況，通過對可能影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活、生態(tài)環(huán)境用水的驅(qū)動因子進(jìn)行分析，依據(jù)科學(xué)性、合理性和可操作性原則，選取青島市用水量主要影響因子，見表1。

表1 用水量主要影響因子

2.2 用水量驅(qū)動因子分析方法

采用集對分析系統(tǒng)分析方法進(jìn)行驅(qū)動因子分析，基本步驟如下。

步驟1：建立集對關(guān)系。用水量是基于用水影響因子而產(chǎn)生的，構(gòu)建用水量集合A={y1，y2，K，yn}與主要影響因子集合Bi={xi1，xi2，K，xin}，建立集對H＝(A，Bi）。分析集對H 所包含的特征，構(gòu)建研究對象的同異反關(guān)系。

步驟2：指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。對用水量和主要影響因子指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：

步驟3：確定聯(lián)系數(shù)表達(dá)式。分析用水量和主要影響因子組成的集對H＝（A，B）的同一性、差異性和對立性，建立集對H 的聯(lián)系數(shù)表達(dá)式為[6-7]：

式中：a、b、c∈[0，1]且 a+b+c=1；a 表示同一度；b 表示差異度；c 表示對立度；I 為差異度系數(shù)，取值區(qū)間為[-1,1]，有時(shí)僅起差異標(biāo)記作用；J 為對立度系數(shù)，取值規(guī)定為-1，有時(shí)僅起對立標(biāo)記作用。

聯(lián)系數(shù)表達(dá)式的確定方法如下：

①對用水量和影響因子指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)等級劃分：[0，0.3)，[0.3，0.7)，[0.7，1.0]分別為 I，II，III 級；

②根據(jù)等級標(biāo)準(zhǔn)判別用水量和影響因子指標(biāo)等級；

③對應(yīng)樣本年的指標(biāo)等級相同的數(shù)目所占比例為同一度，等級相鄰的數(shù)目所占比例為差異度，等級相隔的數(shù)目所占比例為對立度，確定集對H 的聯(lián)系數(shù)表達(dá)式。

步驟4：計(jì)算聯(lián)系數(shù)。差異度系數(shù)取值I=0[7]，對立度系數(shù)J取值為-1，獲得集對H 的聯(lián)系數(shù)。

步驟5：確定用水量驅(qū)動因子。依據(jù)用水量與用水影響因子集對H 的聯(lián)系數(shù)u 的大小確定用水量的驅(qū)動因子，用水影響因子聯(lián)系數(shù)u 越大，對用水量的影響越大，因此，將聯(lián)系數(shù)u＞0 的指標(biāo)確定為用水量驅(qū)動因子。

2.3 青島市用水量驅(qū)動因子分析

按照基于集對分析的用水量驅(qū)動因子分析方法的基本步驟對青島市2011 年～2018 年用水量驅(qū)動因子進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。

表2 青島市用水量驅(qū)動因子分析結(jié)果

由表2，依據(jù)用水量驅(qū)動因子判定方法，青島市用水量驅(qū)動因子主要為農(nóng)業(yè)單位產(chǎn)值用水量（C3），林牧漁業(yè)單位產(chǎn)值用水量（C4），有效灌溉面積比（C5），工業(yè)增加值用水量（C7），建成區(qū)排水管道密度（C10）和建成區(qū)綠化覆蓋率（C11）。

3 結(jié)果分析

（1）青島市用水量驅(qū)動因子根據(jù)影響程度由高到低依次為林牧漁業(yè)單位產(chǎn)值用水量（C4）、農(nóng)業(yè)單位產(chǎn)值用水量（C3）、工業(yè)增加值用水量（C7）、建成區(qū)排水管道密度（C10）、建成區(qū)綠化覆蓋率（C11）和有效灌溉面積比（C5）。從驅(qū)動因子指標(biāo)變化率進(jìn)行分析：對應(yīng)驅(qū)動因子指標(biāo)變化率依次為60.817%（C4）、58.418%（C3）、25.661%（C7）、36.555%（C10）、13.647%（C11）和27.075%（C5），與青島市用水量驅(qū)動因子的影響基本一致。

（2）其他主要影響因子：總?cè)丝凇DP、節(jié)水灌溉面積比、工業(yè)用水重復(fù)利用率和城鎮(zhèn)人均生活用水量等，其影響程度相對較低，主要因?yàn)橹笜?biāo)變化率較小，如總?cè)丝?、城?zhèn)人均生活用水量等；或指標(biāo)值已經(jīng)處于較高值，再提高空間有限，如節(jié)水灌溉面積比、工業(yè)用水重復(fù)利用率等。

4 結(jié)論及建議

（1）收集青島市2011 年～2018 年青島市用水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對青島市的用水量情況及變化趨勢進(jìn)行分析，表明近年來青島市農(nóng)業(yè)用水比例持續(xù)降低，生活用水比例不斷增大；

（2）利用基于集對分析的用水量驅(qū)動因子分析方法，識別分析青島市用水量的驅(qū)動因子主要包括：農(nóng)業(yè)單位產(chǎn)值用水量、林牧漁業(yè)單位產(chǎn)值用水量、有效灌溉面積比、工業(yè)增加值用水量、建成區(qū)排水管道密度和建成區(qū)綠化覆蓋率等；

（3）根據(jù)分析結(jié)果，建議提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，擴(kuò)大有效灌溉面積比例；進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，持續(xù)壓縮高耗水產(chǎn)業(yè)比例，提高工業(yè)用水效率，降低工業(yè)增加值用水量；不斷優(yōu)化城鄉(xiāng)規(guī)劃，提高建成區(qū)綠化覆蓋率；不斷促進(jìn)水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。