淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)特征及影響因素分析

安 敏， 方 雪， 何偉軍， 黃 進(jìn)， 文法廣， 童 星， 宋孟斐

(1.三峽大學(xué) 水庫(kù)移民研究中心， 湖北 宜昌 443002； 2.三峽大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖北 宜昌 443002； 3.山東大學(xué) 數(shù)學(xué)學(xué)院， 山東 濟(jì)南 250100)

1 研究背景

地區(qū)水資源供給與需求的突出矛盾已成為約束我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙[1-3]。近年來(lái)，伴隨我國(guó)區(qū)域和城鄉(xiāng)一體化的進(jìn)程加快，區(qū)域間水權(quán)交易的愈發(fā)頻繁以及水污染邊界的持續(xù)蔓延使得區(qū)域間水資源流動(dòng)的空間聯(lián)系程度愈發(fā)增強(qiáng)[4]，各地區(qū)之間呈現(xiàn)出較為復(fù)雜、多線程的空間用水關(guān)系[5]，僅針對(duì)單一行政區(qū)制定的政策已難以適應(yīng)目前的水資源管理需求。在此背景下，從整體角度考察區(qū)域間水資源空間流動(dòng)關(guān)系轉(zhuǎn)移特征，梳理區(qū)域間復(fù)雜用水關(guān)系，科學(xué)鑒別用水網(wǎng)絡(luò)中各地區(qū)所處的位置和所起的作用，進(jìn)一步識(shí)別出影響區(qū)域用水網(wǎng)絡(luò)形成的關(guān)鍵因素能夠?yàn)橛行Ь徑猱?dāng)前我國(guó)水資源分布不均難題提供重要參考。

目前，學(xué)者們已通過(guò)多種方法對(duì)不同尺度水資源空間轉(zhuǎn)移格局及其影響因素進(jìn)行了深入探討。在水資源空間轉(zhuǎn)移格局分析方面，已有研究主要應(yīng)用了彭曼公式[6-7]、投入產(chǎn)出模型[8-9]、擴(kuò)展LMDI(logarithmic mean Divisia index)脫鉤模型[10-11]和探索性空間數(shù)據(jù)分析[12]對(duì)全國(guó)及區(qū)域?qū)用娴乃Y源空間轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行測(cè)算和分析，這些方法為不同區(qū)域的水資源空間轉(zhuǎn)移格局研究打開(kāi)了新思路，也為水資源空間轉(zhuǎn)移測(cè)算提供了可靠的理論支撐，但這些方法多是基于用水強(qiáng)度來(lái)反映區(qū)域間用水關(guān)聯(lián)情況，難以考察由地區(qū)間復(fù)雜的用水聯(lián)系導(dǎo)致的用水空間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)特征，所得出的結(jié)論過(guò)于片面。為克服這一缺陷，一些學(xué)者開(kāi)始將網(wǎng)絡(luò)分析方法引入到區(qū)域間用水關(guān)系分析中。如Zhang等[13]、Fang等[14]、閻曉東等[15]應(yīng)用生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法并以廣東省、黑河流域以及中國(guó)省份層面為例，分析了城市系統(tǒng)中不同用水部門(mén)之間的相互控制關(guān)系，然而這種方法過(guò)分關(guān)注于個(gè)體屬性的刻畫(huà)及內(nèi)部對(duì)象之間的作用關(guān)系，導(dǎo)致其難以有效揭示內(nèi)部對(duì)象之間復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形態(tài)。為有效解決這一難題，部分學(xué)者將社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法應(yīng)用在水資源管理研究中。如孫才志等[16-17]、徐緒堪等[18]和孫克等[19]考察了中國(guó)30個(gè)省份之間的用水關(guān)系，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)的空間溢出效應(yīng)有限，與其他省份之間不存在用水關(guān)系。秦騰等[20]研究發(fā)現(xiàn)安徽省內(nèi)部城市間的用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且用水聯(lián)系緊密。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法為揭示區(qū)域間用水關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)新的工具，目前學(xué)者們已將這種方法廣泛運(yùn)用于省份以及城市間用水關(guān)聯(lián)關(guān)系的研究上，但從特定生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶角度切入的研究還非常少。

在探究水資源空間轉(zhuǎn)移影響因素方面，現(xiàn)有文獻(xiàn)大多采用了計(jì)量分析方法來(lái)探究水資源流動(dòng)變化的影響因素。如曹雪鋒[21]、張凡凡等[12]和Song等[22]學(xué)者通過(guò)建立面板模型研究了我國(guó)30個(gè)省份水資源的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和對(duì)外貿(mào)易情況是整體上影響我國(guó)水資源流動(dòng)的關(guān)鍵因素。張標(biāo)等[23]和孫思奧等[24]運(yùn)用結(jié)構(gòu)分解分析以及對(duì)數(shù)均值迪氏指數(shù)方法研究了中國(guó)和黃河流域用水量的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)人均GDP和用水強(qiáng)度是影響用水變化的主要因素。焦士興等[25]和黃楚珩等[26]通過(guò)客觀權(quán)重分析法考察了省份水資源體系，發(fā)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化率會(huì)對(duì)水資源利用效率產(chǎn)生極大影響。但這些研究在用水空間關(guān)聯(lián)分析方面過(guò)于簡(jiǎn)化，可能會(huì)造成研究結(jié)果的偏誤。

現(xiàn)有文獻(xiàn)為本文的研究奠定了良好基礎(chǔ)。但仍存在兩方面的局限：一是現(xiàn)有研究對(duì)象主要為全國(guó)30個(gè)省份和某一省份內(nèi)部的城市，對(duì)于特定經(jīng)濟(jì)區(qū)域的深入研究不夠。以省份為研究單位可能會(huì)出現(xiàn)地區(qū)之間發(fā)展差異過(guò)大，且距離過(guò)遠(yuǎn)會(huì)導(dǎo)致部分地區(qū)難以與其他地區(qū)產(chǎn)生用水關(guān)系；而以某一省份內(nèi)部的城市為研究單位，容易忽略城市在更大空間范圍內(nèi)的用水空間溢出效應(yīng)，這兩種結(jié)果都可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)水資源重點(diǎn)管理區(qū)域的界定錯(cuò)誤，無(wú)法對(duì)特定經(jīng)濟(jì)區(qū)水資源跨區(qū)域流動(dòng)管理形成有效的政策建議。二是現(xiàn)有探究用水關(guān)系影響因素的研究都很少考慮用水關(guān)系的空間關(guān)聯(lián)性，難以對(duì)地區(qū)用水關(guān)系的時(shí)空演變進(jìn)行整理總結(jié)，導(dǎo)致所分析出的影響因素不夠全面。

鑒于此，本文以淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶為例，通過(guò)修正引力模型測(cè)算區(qū)域間城市用水聯(lián)系強(qiáng)度，并構(gòu)造用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)矩陣，其次通過(guò)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析SNA(social network analysis)方法探討淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征及各城市在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置和所起的作用，最后使用二次指派程序QAP(quadratic assignment procedure)方法探究影響構(gòu)成淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素，刻畫(huà)其用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律，并根據(jù)結(jié)論提出相應(yīng)的水資源管理政策，為優(yōu)化現(xiàn)有區(qū)域水資源協(xié)同治理方案提供參考建議。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶是國(guó)家發(fā)改委在2018年《淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶規(guī)劃》中正式提出的我國(guó)第4個(gè)增長(zhǎng)極發(fā)展策略[27]，其規(guī)劃面積覆蓋25個(gè)市及4個(gè)縣，約24.3×104km2。2018年常住人口為1.94×108人，地區(qū)生產(chǎn)總值為7.84×1014元，分別占全國(guó)的14.0%和8.7%，水資源總量為1.03×1015m3，總用水量為5.62×1010m3，人均用水量為288.97 m3。

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶是一個(gè)水資源分布極不均衡的區(qū)域[28-29]，已有研究證明該區(qū)域城市間水資源使用情況具有空間溢出效應(yīng)[30-31]，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源稟賦等與該地區(qū)水環(huán)境之間有著緊密聯(lián)系[32]。但是現(xiàn)有關(guān)于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水資源的研究均未能揭示出該地區(qū)內(nèi)部的用水關(guān)聯(lián)情況，也未能揭示出影響用水關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵因素，所得出的結(jié)論過(guò)于片面，難以解決當(dāng)下淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶面臨的嚴(yán)峻水資源問(wèn)題。因此，為厘清淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)部用水關(guān)系，識(shí)別水資源重點(diǎn)管理區(qū)域，本文將深入探究淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)特征及其演化影響因素，并提出針對(duì)性建議，對(duì)優(yōu)化區(qū)域水資源協(xié)同治理方案具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于25個(gè)市及4個(gè)縣所在市，共28個(gè)市的《統(tǒng)計(jì)年鑒》和《水資源公報(bào)》(2005-2018年)。通過(guò)百度地圖(https：//map.baidu.com)得到各城市間推薦駕車(chē)路線所需時(shí)間以及各城市的弧度坐標(biāo)，并運(yùn)用兩點(diǎn)距離公式計(jì)算城市間的線性距離。

2.3 研究方法

2.3.1 修正引力模型 本文參考已有研究，運(yùn)用修正引力模型[18-19]來(lái)測(cè)算淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各城市間用水關(guān)聯(lián)關(guān)系，計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中：Fab為地區(qū)a與地區(qū)b的用水聯(lián)系強(qiáng)度；Wa和Wb為地區(qū)a和地區(qū)b的用水總量，104m3；Ga和Gb為地區(qū)a和地區(qū)b的生產(chǎn)總值，104元；Pa和Pb為地區(qū)a和地區(qū)b的總?cè)丝冢?04人；dab為地區(qū)a和地區(qū)b的線性距離，km；tab為百度地圖所推薦地區(qū)a和地區(qū)b最短駕車(chē)路線所需耗費(fèi)的時(shí)間，h。

2.3.2 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法(SNA)能夠有效探討網(wǎng)絡(luò)成員之間、網(wǎng)絡(luò)成員與其所在網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系以及網(wǎng)絡(luò)成員間關(guān)系模式對(duì)網(wǎng)絡(luò)中成員的影響，清晰地描述網(wǎng)絡(luò)中各成員的角色和作用，目前已被廣泛應(yīng)用于區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的研究[33]。本文將采用網(wǎng)絡(luò)密度、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度和中心度來(lái)描述淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征[34]；同時(shí)使用塊模型對(duì)用水網(wǎng)絡(luò)中各城市的角色進(jìn)行分析[16]，最后借助SNA中的二次指派程序(QAP)探討淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶形成城市用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的影響因素[35]。

3 結(jié)果與分析

3.1 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)特征

3.1.1 整體網(wǎng)絡(luò)特征分析 依據(jù)公式(1)～(3)的計(jì)算結(jié)果構(gòu)建淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)系矩陣，并借助ArcGIS軟件制作出研究期2005-2018年內(nèi)4個(gè)年份淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶的用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖1所示。圓點(diǎn)為城市的位置，任意兩個(gè)圓點(diǎn)間的連線表示這兩個(gè)城市之間存在用水聯(lián)系，箭頭指向表示用水的流動(dòng)方向。圖1顯示出淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶在研究期4個(gè)年份的用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有任何孤立城市，每個(gè)市均有多條與其他市的聯(lián)系線，表明淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各城市間用水存在普遍聯(lián)系。

圖1 2005-2018年內(nèi)4個(gè)年份研究區(qū)的用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖

計(jì)算2005-2018年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的密度及關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)，討論淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)性，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可看出，網(wǎng)絡(luò)密度和網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)整體均呈現(xiàn)出波動(dòng)減小的演變趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)密度從2005年的0.354減小至2018年的0.345，關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)也相應(yīng)由268減小至261，說(shuō)明城市間用水空間關(guān)聯(lián)性小幅度減弱，整體網(wǎng)絡(luò)較為穩(wěn)定。計(jì)算得出網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度在考察期間均為1，表明28個(gè)城市間存在非常緊密的用水聯(lián)系，即任意兩個(gè)地區(qū)之間均能通過(guò)其他地區(qū)形成用水聯(lián)系，空間關(guān)聯(lián)關(guān)系十分顯著。

圖2 2005-2018年研究區(qū)用水關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度與關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)

3.1.2 個(gè)體網(wǎng)絡(luò)特征分析 表1為2018年研究區(qū)用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中心性分析。

由表1可知，宿州、周口、徐州、蚌埠4個(gè)城市的度數(shù)中心度和接近中心度均遠(yuǎn)超過(guò)其他24個(gè)城市，說(shuō)明在28個(gè)城市間的用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，這些城市處于重要位置，表現(xiàn)為它們與其他城市存在多個(gè)直接用水聯(lián)系，擁有較強(qiáng)協(xié)作性，能迅速地與其他城市形成用水關(guān)系。對(duì)這一結(jié)論的解釋為這4個(gè)城市均與多個(gè)城市相鄰，地理位置較為優(yōu)越，如圖1(d)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖所示，2018年4個(gè)城市均與周邊多數(shù)城市形成了用水關(guān)系。同時(shí)，4個(gè)城市均為點(diǎn)入度高于點(diǎn)出度，體現(xiàn)了這些地區(qū)對(duì)其他地區(qū)的輻射作用，且存在較為明顯的用水溢出效應(yīng)。

表1 2018年研究區(qū)用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中心性分析

連云港、濟(jì)寧、臨沂和孝感市的度數(shù)中心度和接近中心度排在最后4位，說(shuō)明這些城市在整個(gè)用水網(wǎng)絡(luò)中很大程度上需要借助別的城市才能與其他城市產(chǎn)生聯(lián)系，受其他城市控制的可能性較大。對(duì)這一結(jié)論的解釋為這4個(gè)城市均位于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶外圍，臨近城市少，因而與其產(chǎn)生用水關(guān)聯(lián)的城市少。

中間中心度指標(biāo)反映了某節(jié)點(diǎn)控制其他節(jié)點(diǎn)的程度，排名前4的城市依次為徐州、信陽(yáng)、周口和淮安。排名靠后的4個(gè)城市為菏澤、隨州、漯河和孝感，這4個(gè)城市處于較為偏僻的位置，相鄰城市少，難以控制其他城市。上述結(jié)論顯示在用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，與其他城市接壤越多的城市越容易在用水網(wǎng)絡(luò)中處于核心位置。

3.2 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)塊模型分析

參考現(xiàn)有關(guān)于塊模型分析的研究[36]，以2018年為例，根據(jù)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶城市間用水關(guān)聯(lián)關(guān)系將28個(gè)城市劃分為4個(gè)板塊，4個(gè)板塊內(nèi)部的關(guān)系數(shù)為126個(gè)，板塊間關(guān)系總數(shù)為135個(gè)，總關(guān)系數(shù)為261個(gè)，表明板塊內(nèi)部城市間用水存在著較強(qiáng)的空間關(guān)聯(lián)，且各板塊之間的用水空間溢出效應(yīng)非常顯著，分析結(jié)果見(jiàn)表2。其中板塊1包括徐州、連云港、棗莊、臨沂和宿遷5個(gè)城市，其特點(diǎn)為沿海且經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快；板塊2包括菏澤、隨州、孝感、淮北、濟(jì)寧、信陽(yáng)和商丘共7個(gè)城市，其特點(diǎn)為水資源較為豐富但經(jīng)濟(jì)發(fā)展一般；板塊3包括揚(yáng)州、滁州、鹽城、泰州、宿州、六安、淮安共7個(gè)城市，其特點(diǎn)為位于淮河主干道下游兩側(cè)，水資源十分豐富；板塊4包括阜陽(yáng)、蚌埠、南陽(yáng)、淮南、毫州、周口、駐馬店、平頂山以及漯河共9個(gè)城市，其特點(diǎn)為水資源較為匱乏，且人口較多。

由表2可見(jiàn)：(1)板塊1共發(fā)送用水關(guān)系數(shù)為42個(gè)，向板塊內(nèi)部發(fā)送18個(gè)，向其他板塊發(fā)送24個(gè)，實(shí)際內(nèi)部關(guān)系比例為42.86%，接受另外3個(gè)板塊用水關(guān)系數(shù)為23個(gè)，外部的用水聯(lián)系略高于其內(nèi)部的，且接收和發(fā)送用水關(guān)系基本相當(dāng)，板塊1在用水網(wǎng)絡(luò)中主要起到搭建與其他用水板塊關(guān)系的“橋梁”作用，可界定為“經(jīng)紀(jì)人板塊”；(2)板塊2共發(fā)送用水關(guān)系數(shù)為68個(gè)，向板塊內(nèi)部發(fā)送25個(gè)，向其他板塊發(fā)送43個(gè)，實(shí)際內(nèi)部關(guān)系比例為36.76%，接受另外3個(gè)板塊用水關(guān)系數(shù)為18個(gè)，其他板塊向板塊2發(fā)送用水關(guān)系僅為板塊2向其他板塊發(fā)送用水關(guān)系的41.86%，板塊2起激發(fā)用水關(guān)系作用，可界定為“雙向溢出板塊”；(3)板塊3共發(fā)送用水關(guān)系數(shù)為65個(gè)，向板塊內(nèi)部發(fā)送25個(gè)，向其他板塊發(fā)送40個(gè)，實(shí)際內(nèi)部關(guān)系比例為38.46%，接受另外3個(gè)板塊用水關(guān)系數(shù)為45個(gè)，板塊3向其他板塊發(fā)送用水關(guān)系為其他板塊向板塊3發(fā)送用水關(guān)系的88.87%，板塊3接受用水關(guān)系較多，可界定為“主受益板塊”；(4)板塊4共發(fā)送用水關(guān)系數(shù)為86個(gè)，向板塊內(nèi)部發(fā)送58個(gè)，向其他板塊發(fā)送28個(gè)，實(shí)際內(nèi)部關(guān)系比例為67.44%，接受另外3個(gè)板塊用水關(guān)系數(shù)為49個(gè)，板塊4向其他板塊發(fā)送用水關(guān)系僅為其他板塊向板塊4發(fā)送用水關(guān)系的57.14%，可界定為“凈收益板塊”。

表2 研究區(qū)用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)塊模型分析結(jié)果

為進(jìn)一步描述淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水板塊間的傳遞關(guān)系和關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，首先基于用水關(guān)聯(lián)關(guān)系得到板塊的密度矩陣，然后取2018年整體網(wǎng)絡(luò)密度0.345為臨界值，將各板塊的密度值與該臨界值對(duì)比，若大于臨界值則取值為1，表示此板塊的用水情況的集聚性較好，否則取值為0，最終得到板塊之間的像矩陣。研究區(qū)用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)板塊的密度矩陣及像矩陣見(jiàn)表3，據(jù)此制作出4個(gè)用水板塊間的空間溢出關(guān)系如圖3所示。

表3 研究區(qū)用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)板的塊密度矩陣及像矩陣

由圖3可知，用水板塊之間的空間溢出效應(yīng)顯著，且呈現(xiàn)出鏈條狀的趨勢(shì)。板塊2對(duì)板塊1產(chǎn)生溢出效應(yīng)，板塊1又在整個(gè)用水關(guān)系傳遞過(guò)程中起到關(guān)鍵的“橋梁”作用，在接收板塊2的溢出關(guān)系時(shí)又對(duì)板塊3產(chǎn)生溢出效應(yīng)，最后這種溢出效應(yīng)由板塊3傳達(dá)到板塊4。這種空間溢出效應(yīng)具有鮮明的梯度特征，體現(xiàn)出淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水資源豐富地區(qū)對(duì)水資源匱乏地區(qū)的用水空間溢出效應(yīng)是通過(guò)板塊間傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖3 研究區(qū)4個(gè)用水板塊的空間溢出關(guān)系

3.3 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成機(jī)制

3.3.1 QAP相關(guān)分析 為進(jìn)一步探究淮河流域用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成的重要因素，以2005、2010、2015和2018年為代表年份，構(gòu)建各影響因素差異矩陣，并采用QAP相關(guān)性分析來(lái)檢驗(yàn)淮河流域經(jīng)濟(jì)帶城市用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系與地理位置臨近性(地理臨近性矩陣采用省際Rook鄰接權(quán)重矩陣進(jìn)行表征，省份相鄰設(shè)為1，不相鄰則設(shè)為0，并假設(shè)淮河主干道兩側(cè)的城市相鄰)、經(jīng)濟(jì)水平(人均GDP，元)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例，%)、城鎮(zhèn)化率(%)、人均水資源量(m3)的相關(guān)關(guān)系，選擇隨機(jī)置換次數(shù)為5 000次，分析結(jié)果列于表4。

由表4可知，代表年份用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系與地理位置臨近性的相關(guān)系數(shù)為正，且相關(guān)系數(shù)在0.460以上，顯著性水平為0，說(shuō)明地理位置臨近性對(duì)城市間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建存在明顯正向影響，即地理位置越相近的城市越容易發(fā)生用水聯(lián)系。

代表年份用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣與經(jīng)濟(jì)水平差異、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異、城鎮(zhèn)化率差異以及人均水資源量差異的相關(guān)系數(shù)為負(fù)，說(shuō)明這4個(gè)因素對(duì)城市間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有負(fù)向影響，反映出發(fā)展程度和自然資源稟賦相差越大的城市之間可能越難產(chǎn)生用水聯(lián)系。其中經(jīng)濟(jì)水平差異的相關(guān)系數(shù)由不顯著變?yōu)轱@著，表明經(jīng)濟(jì)水平對(duì)城市間用水空間關(guān)聯(lián)負(fù)向影響的可能性在增加，但這種影響目前還比較??；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異的相關(guān)系數(shù)不顯著，說(shuō)明第三產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的比重未能對(duì)城市間用水關(guān)聯(lián)關(guān)系產(chǎn)生明顯影響；城鎮(zhèn)化率與人均水資源量的顯著性水平較好，說(shuō)明城市間城鎮(zhèn)化率差異與人均水資源量差異對(duì)空間關(guān)聯(lián)和溢出具有一定的負(fù)向影響。

3.3.2 QAP回歸分析 本文以2018年為代表年份，根據(jù)表4的相關(guān)結(jié)果，選擇對(duì)4個(gè)年份用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系顯著性水平都較高的地理位置臨近性、城鎮(zhèn)化率和人均水資源量進(jìn)行QAP回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣演變因素的分析結(jié)果

由表5可知，調(diào)整后的R2為0.227，且概率值為0，說(shuō)明調(diào)整結(jié)果在1%的置信水平上顯著，擬合效果較好。地理位置臨近性、城鎮(zhèn)化率和人均水資源量的回歸系數(shù)顯著性水平較高，說(shuō)明這三者均為影響用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系的重要因素，可以解釋淮河流域用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系22.7%的變化。

表5 各變量矩陣的回歸系數(shù)及檢驗(yàn)指標(biāo)

4 討 論

(1)在2005-2018年考察期內(nèi)，淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，28個(gè)城市間用水具有非常緊密的用水聯(lián)系和鮮明的溢出效應(yīng)，宿州、周口、徐州、蚌埠4個(gè)城市位于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的核心地位，控制著網(wǎng)絡(luò)中水資源的流動(dòng)。本文結(jié)論中宿州市為淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水網(wǎng)絡(luò)的核心城市與秦騰等[20]對(duì)淮河流域安徽段用水網(wǎng)絡(luò)特征結(jié)論中宿州市是邊緣城市有相矛盾之處，其主要原因在于秦騰等[20]僅考察了宿州市在安徽省內(nèi)的用水關(guān)聯(lián)情況，但本文發(fā)現(xiàn)在2018年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水網(wǎng)絡(luò)中，宿州市向外發(fā)出用水關(guān)系8個(gè)，僅3個(gè)是發(fā)往安徽省內(nèi)其他地級(jí)市，其他地級(jí)市向宿州市發(fā)送用水關(guān)系17個(gè)，僅5個(gè)來(lái)自安徽省內(nèi)其他地級(jí)市，本文的研究刻畫(huà)了宿州市在更大空間范圍內(nèi)的用水空間溢出效應(yīng)，對(duì)現(xiàn)有研究進(jìn)行了拓展。

(2)塊模型分析顯示，用水網(wǎng)絡(luò)可劃分為“經(jīng)紀(jì)人”、“雙向溢出”、“主受益”和“凈收益”4個(gè)特征板塊，板塊之間的空間溢出效應(yīng)呈現(xiàn)出鏈條狀的趨勢(shì)。這種空間溢出效應(yīng)與孫才志等[16-17]、徐緒堪等[18]對(duì)中國(guó)30個(gè)省份用水板塊的研究結(jié)論相似，進(jìn)一步說(shuō)明城市之間用水空間溢出效應(yīng)是廣泛存在的，并且這種效應(yīng)有益于制定更為精確的水資源政策。針對(duì)各板塊發(fā)揮的不同功能，要結(jié)合各地區(qū)的特點(diǎn)制定更為準(zhǔn)確的水資源管理政策。其中，對(duì)在區(qū)域用水網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)重要橋梁作用的“經(jīng)紀(jì)人”板塊，要進(jìn)一步加強(qiáng)這些地區(qū)的傳導(dǎo)功能，借助區(qū)域間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將高效的節(jié)水方法和完善的用水管理策略傳遞給其他城市；針對(duì)水資源較為豐富的“雙向溢出”板塊，要繼續(xù)增強(qiáng)其資源控制能力，以激發(fā)用水空間溢出效應(yīng)的動(dòng)力源，可以加大板塊內(nèi)部地區(qū)向外部地區(qū)輸送含水量豐富產(chǎn)品的數(shù)量，這樣既能增強(qiáng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)，也能有效緩解缺水地區(qū)的水資源壓力；針對(duì)水資源一般豐富的“主受益”板塊，既要繼續(xù)加強(qiáng)其中介作用，將水資源豐富地區(qū)輸送的含水量豐富產(chǎn)品及時(shí)發(fā)送到水資源匱乏地區(qū)，同時(shí)要增強(qiáng)板塊內(nèi)部地區(qū)向水資源較為匱乏地區(qū)的溢出效應(yīng)，以及對(duì)“雙向溢出”和“經(jīng)紀(jì)人”板塊的反哺。

(3)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的主要影響因素是地理位置臨近性、人均水資源量以及城鎮(zhèn)化率。本文對(duì)比現(xiàn)有關(guān)于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水資源空間溢出效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，楊靜雯等[31]的研究中也反映出這3個(gè)因素對(duì)水資源利用效率存在正向顯著空間溢出效應(yīng)，故提高經(jīng)濟(jì)落后城市的發(fā)展水平、減少城市間經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異，有助于放大淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水網(wǎng)絡(luò)的空間溢出效應(yīng)。

5 結(jié) 論

(1)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水關(guān)聯(lián)關(guān)系呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，城市間用水聯(lián)系緊密，網(wǎng)絡(luò)密度在樣本考察期內(nèi)輕微減小，由2005年的0.354減小至2018年的0.345；宿州、周口、徐州、蚌埠4個(gè)城市處于用水網(wǎng)絡(luò)的核心地位，對(duì)其他城市間的用水聯(lián)系具有較強(qiáng)的控制作用。

(2)塊模型分析結(jié)果表明，菏澤、隨州、孝感等7個(gè)城市為“雙向溢出”板塊，在用水網(wǎng)絡(luò)中起激發(fā)用水空間溢出效應(yīng)的“動(dòng)力源”作用；徐州、連云港、棗莊等5個(gè)城市為“經(jīng)紀(jì)人”板塊，在用水網(wǎng)絡(luò)中起“傳導(dǎo)”作用；揚(yáng)州、滁州、鹽城等7個(gè)城市為“主受益”板塊，起“中介”作用；阜陽(yáng)、蚌埠、南陽(yáng)等9個(gè)城市為“凈收益”板塊，在網(wǎng)絡(luò)中處于邊緣地位。

(3)地理位置臨近性、城鎮(zhèn)化率以及人均水資源量是影響淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系的主要因素，可解釋淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系22.7%的變化，其中城市間地理位置臨近性對(duì)區(qū)域間用水空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建有顯著的正向影響，城鎮(zhèn)化率差異以及人均水資源量差異有顯著的負(fù)向影響。

本文的研究結(jié)論可以幫助淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶厘清內(nèi)部用水關(guān)系，識(shí)別水資源重點(diǎn)管理區(qū)域，制定更為精確的水資源管理政策，同時(shí)也能為優(yōu)化區(qū)域水資源協(xié)同治理方案，有效緩解缺水地區(qū)水資源壓力提供可靠的參考依據(jù)。但由于各市部分指標(biāo)數(shù)據(jù)不足，本文所判斷出的3個(gè)重要影響因素僅能解釋淮河流域用水空間關(guān)聯(lián)關(guān)系變化的22.7%，在今后的研究中可以增加一些其他指標(biāo)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更完整。