安徽省水能糧耦合協(xié)調(diào)時(shí)空演化特征研究

焦媛婕

（河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 常州 213022）

水資源、能源和糧食作為維持社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的生存資源，存在著相輔相成、相互依賴的關(guān)系［1］。糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展與水資源、能源密不可分，能源開發(fā)也在很大程度上依賴水資源和食品工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)，水資源的開發(fā)與利用需要能源支持。任何領(lǐng)域的過度干預(yù)都可能影響甚至破壞這種脆弱的平衡，并導(dǎo)致嚴(yán)重的后果［2，3］。因此，在全球人口增長(zhǎng)、環(huán)境惡化、資源短缺、氣候變化影響加劇的背景下，研究水、能源和糧食之間的內(nèi)在聯(lián)系和互動(dòng)關(guān)系顯得日益重要［4］。

作為可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，國外學(xué)者很早就對(duì)水資源-能源-糧食（簡(jiǎn)稱水能糧，W-E-F）問題展開了大量的研究。2011年《全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》中第一次提出了“水資源-能源-糧食風(fēng)險(xiǎn)群”的概念，該風(fēng)險(xiǎn)與“宏觀經(jīng)濟(jì)失衡”“非法經(jīng)濟(jì)”成為當(dāng)今備受關(guān)注的三大重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)［5］。2013年，聯(lián)合國亞太經(jīng)濟(jì)與社會(huì)理事會(huì)（UNESCAP）發(fā)布了《亞太地區(qū)水-糧食-能源紐帶關(guān)系報(bào)告》［6］，提出W-E-F在時(shí)間和空間上具有緊密聯(lián)系。國內(nèi)對(duì)水能糧的研究起步相對(duì)較晚，基本是從耦合協(xié)調(diào)、安全評(píng)價(jià)等角度開展。鄧鵬等［7］和畢博等［8］構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型分別對(duì)江蘇省和遼寧省W-E-F系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)。彭少明等［9］建立協(xié)同優(yōu)化模型，采用多要素均衡智能算法，提出黃河流域糧食生產(chǎn)、能源開發(fā)與水資源調(diào)配一體優(yōu)化的布局方案。王雨等［10］基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建仿真模型，對(duì)黑龍江省水資源的供需情況和能源、糧食的生產(chǎn)與消費(fèi)進(jìn)行模擬，探究合理的配置方案。孫杰等［11］核算了貴州省2013—2017年“水-能源-糧食”對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)的服務(wù)價(jià)值及其紐帶關(guān)系的服務(wù)價(jià)值。綜上所述，目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)水-能源-糧食在空間演化特征以及相鄰系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)性上的研究還較少。

安徽地跨長(zhǎng)江、淮河南北，在長(zhǎng)江三角洲城市群中占有重要地位。近年來，工業(yè)化的建設(shè)、城市化的開展加大了對(duì)水資源的需求，工農(nóng)業(yè)污染和生活污水的對(duì)外排放造成的水體污染也進(jìn)一步加大了水資源短缺的態(tài)勢(shì)。隨著人民生活條件不斷改善，糧食的消耗量大大提高，生活能源需求穩(wěn)步增加，工商業(yè)對(duì)能源消耗的需求也居高不下，總體情況不容樂觀。因此研究安徽省水-能源-糧食系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性、耦合協(xié)調(diào)等問題，對(duì)促進(jìn)水-能源-糧食系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展以及政府的管控與決策起著較為重要的作用。本研究通過構(gòu)建耦合度和耦合協(xié)調(diào)度模型將水、能源及糧食3個(gè)系統(tǒng)緊密聯(lián)系起來，以安徽省2006—2018年的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析，探究三者之間的時(shí)空演化特征，以期為地區(qū)資源綜合管理和可持續(xù)發(fā)展提供理論參考和基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究使用2006—2018年安徽省及各市的數(shù)據(jù)來分析水-能源-糧食系統(tǒng)的時(shí)空演變特征。原始數(shù)據(jù)來源于2006—2018年的《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》《安徽省水資源公報(bào)》《中國能源年鑒》以及各地市的統(tǒng)計(jì)公報(bào)。大多數(shù)數(shù)據(jù)都可以從年鑒中獲得，部分缺失數(shù)據(jù)則采用擬合法估算而得。

為了消除所選指標(biāo)的正負(fù)性不同、數(shù)量級(jí)相差大以及量綱不同引起的誤差，本研究對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化的原則和方法如下。

正向指標(biāo)：

負(fù)向指標(biāo)：

式中，正向指標(biāo)數(shù)值越大越好，負(fù)向指標(biāo)數(shù)值越小越好；X′ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值；Xij為指標(biāo)原始值；maxXij、minXij分別為2006—2018年j指標(biāo)的最大值和最小值。

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重的確定

本研究綜合考慮W-E-F系統(tǒng)的作用機(jī)理以及安徽省的實(shí)際情況，借鑒已有的研究成果［12-18］，遵循科學(xué)性、客觀性原則，建立耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系（表1）綜合反映安徽省的W-E-F發(fā)展水平。其中，因數(shù)據(jù)缺乏且電力消費(fèi)為各市主要的能源消耗，將能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)替代。

本研究采用熵值法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過測(cè)度各指標(biāo)的觀測(cè)值內(nèi)部差異程度來計(jì)算其權(quán)重值［12］，從而在一定程度上避免了定性方法的不足，得出的各指標(biāo)權(quán)重如表1所示。

表1 安徽省W-E-F系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.3 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)模型

在計(jì)算出各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)研究中廣泛使用的線性加權(quán)模型計(jì)算W-EF各子系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)［19］，具體公式如下：

式中，βk為各子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指數(shù)；wi為各指標(biāo)的權(quán)重；m為各子系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)量。W-E-F 3個(gè)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指數(shù)分別以f（x）、g（y）、h（z）表示。

1.4 耦合協(xié)調(diào)模型及類型劃分

耦合度是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間相互作用程度強(qiáng)弱的度量，計(jì)算W-E-F系統(tǒng)的耦合度可以在一定程度反映各子系統(tǒng)耦合作用的強(qiáng)弱，但無法反映三者間相互發(fā)展水平的高低［20］。因此本研究采用耦合協(xié)調(diào)度模型，以便更好地評(píng)價(jià)W-E-F三者耦合發(fā)展的協(xié)調(diào)程度。根據(jù)相關(guān)研究［21］確定耦合度和耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算方法：

式中，C為耦合度，D為耦合協(xié)調(diào)度，T為W-E-F系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，a、b、c為3個(gè)子系統(tǒng)的權(quán)系數(shù)。本研究認(rèn)為3個(gè)子系統(tǒng)具有同等的重要性，故取a=b=c=1/3。

通過參考相關(guān)文獻(xiàn)［7.12，22］，確定耦合度和耦合協(xié)調(diào)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 耦合度和耦合協(xié)調(diào)度類型劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 W-E-F各子系統(tǒng)及系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平時(shí)序變化特征

2.1.1 W-E-F各子系統(tǒng)時(shí)序變化特征 根據(jù)上述公式計(jì)算安徽省2006—2018年W-E-F各子系統(tǒng)及其綜合評(píng)價(jià)指數(shù)、系統(tǒng)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度，結(jié)果如表3所示。為方便研究耦合程度和耦合協(xié)調(diào)水平的時(shí)序變化特征，將表3中的數(shù)據(jù)繪制成折線圖（圖1）。

圖1 各子系統(tǒng)及其綜合評(píng)價(jià)指數(shù)時(shí)序變化

表3 安徽省W-E-F耦合度和協(xié)調(diào)度對(duì)比關(guān)系

1）水資源子系統(tǒng)。水資源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在0.183 3～0.701 2波動(dòng)。2006—2007年，水資源評(píng)價(jià)指數(shù)呈飛躍式增長(zhǎng)，由0.194 6增長(zhǎng)至0.365 8。首先是權(quán)重為0.270 7的供需關(guān)系得到了明顯改善，水資源供需比由2.3上升到3.1；其次用水結(jié)構(gòu)也得到了一定的改善，權(quán)重為0.137 6的生態(tài)用水占總用水量的比重上升了0.09%，這是由于2007年十七大報(bào)告首次提出建設(shè)生態(tài)文明的主張，生態(tài)治理開始提上日程。另外，廢水治理設(shè)施處理能力的提高和萬元GDP取水量的下降也帶來了用水效益的改善和水資源可持續(xù)性的加強(qiáng)，進(jìn)而推動(dòng)了評(píng)價(jià)指數(shù)的增長(zhǎng)。

2007—2009年，水資源綜合評(píng)價(jià)指數(shù)由0.365 8急劇下降到0.183 3，主要是由于人均用水量增長(zhǎng)了23.49%，負(fù)向拉動(dòng)效益顯著。另外，糧食作物播種面積增加了158 254 hm2，而降水量和水資源總量基本保持穩(wěn)定，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水占比增加了5.09%。

2009—2018年，水資源評(píng)價(jià)指數(shù)提升了2.83倍，主要?dú)w功于用水效益和水資源可持續(xù)性的顯著提升。權(quán)重最大的人均工業(yè)廢水排放量下降了84.87%，萬元GDP取水量也從290.3 m3下降到95.2 m3。這與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化密切相關(guān)，2009—2018年第三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重上升了8.69個(gè)百分點(diǎn)。

2）能源子系統(tǒng)。能源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)雖然總體呈上升趨勢(shì)，但是發(fā)展相對(duì)比較緩慢。2007—2011年安徽省能源發(fā)展呈“倒U型”，經(jīng)歷了先好轉(zhuǎn)再惡化；2011年后能源發(fā)展呈緩慢上升趨勢(shì)。從總量來看，安徽省的能源較為豐富，擁有較低的對(duì)外能源依存度。從供需來看，安徽省是能源消耗大省，作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶沿線城市和長(zhǎng)江三角洲城市群核心城市，近十幾年來安徽省不斷發(fā)展經(jīng)濟(jì)，人均能源消耗量持續(xù)增長(zhǎng)，從1.16 t/人上升到2.09 t/人。從能耗結(jié)構(gòu)來看，第二產(chǎn)業(yè)的能源消耗所占比重最高；隨著第三產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，生活用電占比也呈上升趨勢(shì)。從能源利用效益來看，萬元GDP能耗量由1.171萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元下降到0.468萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，能源消費(fèi)彈性系數(shù)降低到30%以內(nèi)，逐步轉(zhuǎn)向集約型的能源消費(fèi)生產(chǎn)模式，這意味著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于能源消費(fèi)的依賴度已經(jīng)有所下降，逐漸由經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)高質(zhì)量增長(zhǎng)。

3）糧食子系統(tǒng)。糧食子系統(tǒng)發(fā)展較快，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)總體呈上升趨勢(shì)，這與全國農(nóng)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)基本一致。主要是由于2006年廢除農(nóng)業(yè)稅以來，國家加大對(duì)農(nóng)業(yè)的扶持力度，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施得到明顯改善，農(nóng)民種植糧食的積極性大幅提高。以2011年為界，糧食子系統(tǒng)的發(fā)展可以劃分為基本穩(wěn)定和穩(wěn)步持續(xù)上升兩個(gè)階段。2006—2011年，糧食子系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在0.25上下浮動(dòng)。這期間權(quán)重為0.363 7的產(chǎn)出水平較高，正向效益顯著；而生態(tài)化水平穩(wěn)定性較低，為了獲得可觀的產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用了化肥，地均農(nóng)用化肥施用量從0.334 t/hm2增加到0.365 t/hm2。糧食產(chǎn)量波動(dòng)率雖然呈現(xiàn)出向0靠攏的趨勢(shì)，但是變化波動(dòng)較大，穩(wěn)定性較差。

2011—2018年，糧食子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)呈持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這主要是由于2011年起中央大幅度增加“三農(nóng)”投入，鞏固完善強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完備。8年來，農(nóng)田有效灌溉比例提高了7.3個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)村人均用電量增長(zhǎng)了54.8%。糧食生產(chǎn)補(bǔ)貼和臨儲(chǔ)制度實(shí)施后，農(nóng)民種糧收入和積極性顯著提高，單位面積糧食產(chǎn)量上升了15.7%，表現(xiàn)出很高的糧食生產(chǎn)潛力。在生態(tài)化水平方面，地均農(nóng)用化肥施用量在2011—2015年呈上升趨勢(shì)，而2015年后逐漸下降，這主要是由于國家從2015年起開展化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，以探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。2011—2018年的糧食產(chǎn)量波動(dòng)率基本在0上下波動(dòng)，具有較好的穩(wěn)定性。

2.1.2 W-E-F系統(tǒng)耦合度和協(xié)調(diào)水平時(shí)序變化特征 圖2為系統(tǒng)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序變化，可以看出安徽省W-E-F系統(tǒng)在2006—2018年一直保持高水平耦合狀態(tài)，耦合度在0.90～1.00波動(dòng)，這表明各子系統(tǒng)之間相互作用程度較高。但是由于耦合度模型僅說明相互作用程度，不能代表是良性的協(xié)調(diào)還是惡性的協(xié)調(diào)，因此還需要繼續(xù)計(jì)算耦合協(xié)調(diào)度，以進(jìn)一步分析安徽省水-能源-糧食系統(tǒng)耦合發(fā)展的等級(jí)以及相應(yīng)階段。

圖2 系統(tǒng)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序變化

由耦合協(xié)調(diào)度曲線可以看出，W-E-F系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度總體呈上升趨勢(shì)并且發(fā)展?fàn)顩r逐漸改善。2006—2010年的增長(zhǎng)速度較慢，耦合協(xié)調(diào)度保持在勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平；2010—2011年耦合協(xié)調(diào)度下降了0.037 2；2011—2018年耦合協(xié)調(diào)度增長(zhǎng)了62%，由0.536 0上升到0.870 2，從勉強(qiáng)協(xié)調(diào)向良好協(xié)調(diào)過渡，總體上向較好的趨勢(shì)發(fā)展。

2.1.3 W-E-F系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)聯(lián)效應(yīng)（時(shí)間） 為了進(jìn)一步研究安徽省水資源、能源和糧食3個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的綜合值進(jìn)行兩兩對(duì)比，利用下式計(jì)算各子系統(tǒng)之間的對(duì)比系數(shù)［7］：

參考文獻(xiàn)［23］，按照子系統(tǒng)對(duì)比系數(shù)劃分子系統(tǒng)的關(guān)系類型：l＜0.6，極度受損型；0.6≤l＜0.8，嚴(yán)重受損型；0.8≤l＜1.0，較為短缺型；1.0≤l＜1.5，較為充足型；l≥1.5，特別充足型。

根據(jù)上述公式分別計(jì)算安徽省水資源、能源和糧食3個(gè)子系統(tǒng)之間的兩兩對(duì)比系數(shù)，并繪制出折線圖（圖3）。

圖3 安徽省水能、能糧、水糧對(duì)比系數(shù)

由圖3可知，2006—2015年，l水能大多數(shù)情況下小于1.00，但在2007年達(dá)到最大值1.43，屬于水資源較為充足型。這主要得益于2007年十七大報(bào)告首次提出建設(shè)生態(tài)文明的主張，生態(tài)用水占比增加，水資源供需關(guān)系、用水效益和可持續(xù)性都得到明顯改善。2016—2018年，l水能在1.00左右波動(dòng)，表明近幾年水資源和能源發(fā)展相對(duì)均衡。

2006—2012年，l能糧大于1.00，表明這段時(shí)間內(nèi)能源供給比較充足。2012年之后，l能糧小于1.00，表明這段時(shí)間內(nèi)的能源開發(fā)利用滯后于糧食生產(chǎn)。其中，2015年l能糧達(dá)到最小值0.77，屬于能源嚴(yán)重受損型，主要是由于權(quán)重為0.330 9的能源利用效益較低。

2007年，l水糧達(dá)到最大值1.89，水資源供給比較充足，區(qū)域內(nèi)糧食相對(duì)水資源而言發(fā)展比較滯后。其他年份l水糧均小于1.00，表明這段時(shí)間內(nèi)的水資源都比較短缺，主要是由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)對(duì)水資源的需求量不斷增加。2013年l水糧達(dá)到最低點(diǎn)0.48，屬于水資源極度受損型，主要由于區(qū)域內(nèi)的水資源利用比較粗放，人均用水量急劇增加到472 m3，水資源利用率較低。

2.2 W-E-F各子系統(tǒng)及系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平空間變化特征

W-E-F系統(tǒng)的發(fā)展水平在空間上也體現(xiàn)出一定的差異。通過計(jì)算2006—2018安徽省各城市的耦合協(xié)調(diào)水平可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)城市W-E-F系統(tǒng)發(fā)展水平在時(shí)序方向上基本一致，因此本研究以2018年為例分析W-E-F系統(tǒng)的空間差異。安徽省各城市2018年W-E-F系統(tǒng)發(fā)展水平空間分布差異如圖4所示。

2.2.1 W-E-F各子系統(tǒng)空間變化特征 結(jié)合圖4a至圖4c對(duì)安徽省各城市W-E-F系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析。

1）水資源子系統(tǒng)。水資源子系統(tǒng)在馬鞍山市表現(xiàn)最好，主要是因?yàn)轳R鞍山市作為長(zhǎng)三角城市群成員城市、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶沿線城市，近年來不斷提高對(duì)工業(yè)“三廢”的治理力度和治理能力，2018年馬鞍山市廢水治理設(shè)施處理能力遠(yuǎn)高于其他城市，高達(dá)390.09萬t/d，這項(xiàng)指標(biāo)在水資源子系統(tǒng)中所占權(quán)重較大，正向效益顯著。黃山市和池州市的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)次之。其余各城市間的水資源綜合評(píng)價(jià)指數(shù)相對(duì)偏低且差異較小，差異主要體現(xiàn)在用水結(jié)構(gòu)和供需關(guān)系2個(gè)方面，其中生態(tài)用水占比在六安市和蚌埠市最小，這是由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的差異所導(dǎo)致的，地理環(huán)境和資源基礎(chǔ)對(duì)其影響較大。

2）能源子系統(tǒng)。能源子系統(tǒng)在安徽西北部的發(fā)展較好，其中亳州市能源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最高，主要是由于其能源儲(chǔ)備非常豐富而能源消耗較少。相比之下，東南部的城市能源發(fā)展較差，水資源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最高的馬鞍山市能源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最低，這主要由于馬鞍山市近十幾年來大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，并且以第二產(chǎn)業(yè)作為自己的主產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)占能源消耗比重在所有城市中最高，高達(dá)84.6%，萬元GDP能耗量也居首位，能源壓力較大，能源利用效益還有待提高。能源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)出現(xiàn)了明顯的空間分布差異，首要原因是能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的差異，評(píng)價(jià)指數(shù)靠前的亳州市、阜陽市近年來進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)且效果顯著，第三產(chǎn)業(yè)和人民生活用電占總能耗的比重增加，而東南部的城市仍然以發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)為主?？偟膩碚f，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)很大程度影響了各城市對(duì)能源的需求以及單位GDP能耗，而各城市的資源也在一定程度塑造了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3）糧食子系統(tǒng)。糧食子系統(tǒng)在安徽東部發(fā)展較好，尤以宣城市最高，中部地區(qū)的糧食子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)處于中等水平且差異不大；西北部發(fā)展得要落后一些，淮北市的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)屬全省最低。各城市之間出現(xiàn)差異主要體現(xiàn)在灌溉比例和產(chǎn)出水平上。宣城市境內(nèi)的較大湖泊有南漪湖、青龍湖、太平湖等，水資源非常豐富，灌溉和耕作條件顯著優(yōu)于其他地區(qū)，其有效灌溉比例為全省第一，人均糧食和肉類產(chǎn)量也處于全省領(lǐng)先水平。淮北市和宿州市雖然處于淮河流域，但是人口多、耕地面積較大，因此灌溉條件較為緊張，一定程度限制了糧食產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.2.2 W-E-F系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平空間變化特征由圖4d可知，2018年各城市W-E-F系統(tǒng)協(xié)調(diào)程度差異明顯，淮北市耦合協(xié)調(diào)水平最低，僅處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平；62.5%的城市處于初級(jí)協(xié)調(diào)水平；其余城市處于中級(jí)協(xié)調(diào)水平。

圖4 安徽省各城市2018年W-E-F系統(tǒng)發(fā)展水平空間分布差異

協(xié)調(diào)水平排名前三的地區(qū)為東南部的宣城市以及中部的合肥市、淮南市。前者主要是受糧食子系統(tǒng)的推動(dòng)，宣城市糧食子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為全省第一，有效灌溉比例居全省首位，糧食、肉類產(chǎn)出水平也處于領(lǐng)先地位。后二者水資源和糧食子系統(tǒng)發(fā)展水平居中，主要受能源子系統(tǒng)的推動(dòng)。合肥市作為省會(huì)城市，近年來積極開展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，加大力度發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，能源利用效益得到顯著改善，萬元GDP能耗量也保持在較低水平。

第二梯隊(duì)的有安慶、六安、銅陵、蕪湖、滁州、蚌埠、宿州在內(nèi)的7個(gè)城市，基本集中在安徽省西南部和東北部，還有少數(shù)中部地區(qū)。安慶、蕪湖、滁州、蚌埠各子系統(tǒng)之間的差異較小，基本比較平衡。六安市水資源和糧食子系統(tǒng)均處于中等水平且差異較小，主要靠能源子系統(tǒng)拉動(dòng)，其人均能源消耗量保持較低水平，第三產(chǎn)業(yè)和生活用電占比較高，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)較好。銅陵市水資源和糧食子系統(tǒng)的發(fā)展水平較高，能源子系統(tǒng)發(fā)展稍微滯后一些，主要在于其仍然以發(fā)展工業(yè)為主，第二產(chǎn)業(yè)能耗占總能耗的比重高達(dá)80%，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不太合理。宿州市能源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最高，發(fā)展領(lǐng)先，主要是因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化改善了能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)。其水資源子系統(tǒng)居于中等水平，糧食子系統(tǒng)相對(duì)來說還比較滯后。

處于第三梯隊(duì)的有馬鞍山市和池州市。馬鞍山作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要城市，近年來著力發(fā)展工業(yè)，導(dǎo)致能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和利用效益較差，工業(yè)能耗占總能耗的比重最大，萬元GDP能耗量也是全省最高，對(duì)協(xié)調(diào)水平起到了顯著的負(fù)向拉動(dòng)作用。池州市主要受水資源子系統(tǒng)的推動(dòng)，能源子系統(tǒng)發(fā)展較為滯后。其水資源總量充足，生態(tài)用水占總用水量的比重較高，人均工業(yè)廢水排放量也控制在較低水平，水資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)和可持續(xù)性較好。然而池州市能源供需關(guān)系較為緊張，人均能源消耗量、能源消費(fèi)彈性系數(shù)均為全省最高，能源壓力較大；第三產(chǎn)業(yè)和生活用電占總能耗比重較少，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)還有待改善。

協(xié)調(diào)水平最低的為淮北市，仍然處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)水平。其能源子系統(tǒng)和糧食子系統(tǒng)嚴(yán)重滯后。一方面重化工業(yè)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的比重較高，使得能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)較差且人均能耗較高；另一方面，農(nóng)業(yè)發(fā)展條件較差，有效灌溉比例較低，人均糧食肉類產(chǎn)出水平也處于較低水平，糧食子系統(tǒng)發(fā)展水平全省最低，不利于W-E-F系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2.3 W-E-F系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)聯(lián)效應(yīng)（空間） 由圖5可以看出，合肥、蚌埠、滁州、蕪湖、安慶等城市各子系統(tǒng)間差異相對(duì)較小，發(fā)展較為平衡，其余各城市無論協(xié)調(diào)水平高低，其內(nèi)部差異都較大，亳州、馬鞍山、宣城尤為明顯，今后應(yīng)注重扶持落后子系統(tǒng)的發(fā)展，以便提高協(xié)調(diào)發(fā)展水平，使系統(tǒng)整體效能達(dá)到最佳。

圖5 2018年安徽省各城市W-E-F各子系統(tǒng)發(fā)展水平

3 結(jié)論與建議

本研究通過構(gòu)建安徽省W-E-F系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)和耦合協(xié)調(diào)模型，將時(shí)間和空間維度相結(jié)合，研究2006—2018年安徽省各城市W-E-F系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平及其變化特征，并探究了系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)效應(yīng)。從分析結(jié)果看，與實(shí)際情況基本相符。

1）通過建立W-E-F系統(tǒng)耦合模型，構(gòu)建系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用熵值法對(duì)各子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)安徽省2006—2018年W-E-F系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的定量評(píng)價(jià)和時(shí)空演化特征分析。

2）安徽省W-E-F系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)整體上呈現(xiàn)出隨時(shí)間上升的趨勢(shì)。受到降雨量、調(diào)水工程和國家政策的影響，水資源子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)變化波動(dòng)比較大，但仍然呈上升趨勢(shì)。能源子系統(tǒng)發(fā)展相對(duì)來說比較緩慢，2007—2011年的發(fā)展呈“倒U型”，2011年后呈緩慢上升趨勢(shì)。糧食子系統(tǒng)發(fā)展較快，開發(fā)利用水平整體上高于水資源和能源。

3）安徽省W-E-F系統(tǒng)的耦合程度始終大于0.90，并且日益趨近于1.00，保持高水平耦合，表明了3個(gè)子系統(tǒng)之間存在內(nèi)在聯(lián)系和相互作用。耦合協(xié)調(diào)度呈波動(dòng)性變化，總體達(dá)到良好協(xié)調(diào)水平，呈現(xiàn)出較好的發(fā)展趨勢(shì)。耦合協(xié)調(diào)度的階段性和波動(dòng)性特點(diǎn)是國家政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境綜合作用的結(jié)果，因此在保持經(jīng)濟(jì)高速高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí)，有必要保證W-E-F系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

4）盡管2006—2018年安徽省W-E-F系統(tǒng)總體上獲得顯著發(fā)展，但是各子系統(tǒng)之間存在顯著的空間差異。各子系統(tǒng)的短板區(qū)域主要位于六安、馬鞍山、淮北等地，這與不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和資源環(huán)境狀況密切相關(guān)。未來應(yīng)該立足于各區(qū)域的現(xiàn)實(shí)條件，采取有針對(duì)性的政策措施，著力提升低協(xié)調(diào)區(qū)滯后子系統(tǒng)的發(fā)展水平，推動(dòng)W-E-F系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

5）W-E-F系統(tǒng)的內(nèi)部矛盾比較突出，主要體現(xiàn)在水-能和水-糧兩方面。水能關(guān)系的改善可以從優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)開始。加快對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，降低工業(yè)的能耗比重，改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。推動(dòng)水糧關(guān)系的改善，一方面需要加大投入，頒布因地制宜的節(jié)水政策，提高節(jié)水灌溉比例；另一方面可以加大技術(shù)投入，研發(fā)更加高效的節(jié)水灌溉技術(shù)以及糧食生產(chǎn)種植技術(shù)，減輕糧食生產(chǎn)對(duì)水資源造成的影響。