基于信息熵的河北省用水結(jié)構(gòu)時空演變分析

董 森， 盧 華， 白惠婷， 龐婷婷， 張殷欽， 高昊悅

(1.河北工程大學(xué) 河北省智慧水利重點實驗室， 河北 邯鄲 056038； 2.河北思禹水利工程咨詢有限公司， 河北 石家莊 050051)

1 研究背景

我國水資源情勢嚴峻，不少地區(qū)面臨著水資源短缺、水生態(tài)污染等風(fēng)險[1]，水資源已成為制約區(qū)域綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。在此背景下，中央提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時代治水方針[2]。其中，科學(xué)規(guī)劃區(qū)域用水結(jié)構(gòu)是貫徹新時代治水方略的重要舉措，而掌握用水結(jié)構(gòu)的演變過程和空間分布特征則是科學(xué)調(diào)整區(qū)域用水結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。目前，關(guān)于用水結(jié)構(gòu)的分析方法主要有洛倫茲法、生態(tài)位理論、量化水足跡法和信息熵理論等。如陳良等[3]將洛倫茲曲線法應(yīng)用于甘肅省的用水結(jié)構(gòu)分析，得出了甘肅省2008-2018年用水結(jié)構(gòu)具有較大差異性的結(jié)論；焦士興等[4]采用生態(tài)位理論對安陽市2008-2017年用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合度進行了分析，結(jié)果表明二者耦合度不斷優(yōu)化；侯林秀等[5]運用量化水足跡法對內(nèi)蒙古1998-2018年間的用水結(jié)構(gòu)進行了分析，結(jié)果得出研究區(qū)水足跡整體呈上升態(tài)勢；綜上，盡管專家學(xué)者們采用不同的研究方法分析了不同區(qū)域的用水結(jié)構(gòu)并取得了一定的成果，但同時也反映出上述方法的不足之處：如洛倫茲法無法量化各產(chǎn)業(yè)用水的差異程度，需由其它系數(shù)進行補充；生態(tài)位理論無法系統(tǒng)反映地區(qū)用水結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；量化水足跡法在描述區(qū)域用水結(jié)構(gòu)均衡性時不夠直觀等。與上述方法相比，信息熵理論可以客觀反映用水結(jié)構(gòu)平衡度，且計算簡便、結(jié)果直觀，因此其被廣泛用于分析用水結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律。在區(qū)域尺度上，何艷虎等[6]運用信息熵理論對我國不同區(qū)域典型省份1999-2014年用水結(jié)構(gòu)的演變進行了分析，得出我國東部地區(qū)用水結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的結(jié)論；在省域尺度上，甘豐余等[7]和雷歡等[8]運用信息熵理論分別探究了2000-2016年海南省以及2001-2010年陜西省用水結(jié)構(gòu)的時間演變規(guī)律；在市域尺度上，崔嬙等[9]運用信息熵理論分析了忻州市用水結(jié)構(gòu)的特點；吳旭等[10]運用信息熵理論探究了邯鄲市2008-2017年用水結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律。上述研究層面多在區(qū)域、省域、市域的單一尺度上，而基于省、市域不同空間尺度進行用水結(jié)構(gòu)分析的尚不多見。

近年來華北地區(qū)各省份產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)調(diào)整頻繁[11]且涉水政策變化較大[12-15]，其用水結(jié)構(gòu)在時間和不同空間演變規(guī)律如何，需要開展相關(guān)研究。基于上述背景，本文采用信息熵分析了2001-2018年河北省用水結(jié)構(gòu)的時間演變規(guī)律，并解析了其下轄的11個地級市用水結(jié)構(gòu)的空間分布特征，以期為區(qū)域各市未來產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局和“以水而定”背景下的用水管理提供決策參考。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

河北省位于華北平原腹地，下轄11個地級市。河北省水資源匱乏，2018年全省人均水資源量僅為217.09 m3，不足同年全國人均水平的1/10。河北省行政區(qū)劃圖見圖1。

圖1 河北省行政區(qū)劃

2001-2018年河北省各行業(yè)逐年用水量見圖2。由圖2可看出，自2001年以來，河北省用水總量呈現(xiàn)波動減少態(tài)勢，用水總量由2001年的211.24×108m3減少至2018年的182.42×108m3，年均減少0.80%。各用水行業(yè)中，農(nóng)業(yè)灌溉用水為第一用水大戶，由2001年的164.84×108m3減少至2018年的121.08×108m3；工業(yè)用水量同樣呈減少態(tài)勢，2018年較2001年減少了8.19×108m3；生活用水量呈穩(wěn)步增大趨勢，2018年較2001年增加了8.78×108m3，也印證了2001年來河北省城鎮(zhèn)化范圍在不斷擴大。生態(tài)環(huán)境用水量則呈現(xiàn)大幅增長的趨勢，由2001年的0.295 2×108m3增加至2018年的14.51×108m3，與當(dāng)下社會日益重視生態(tài)環(huán)境的背景相符。

圖2 2001-2018年河北省各行業(yè)逐年用水量

以2018年為典型年，將河北省當(dāng)年用水效率與全國平均水平以及水資源本底條件相似的同區(qū)位的京、津兩市進行比較分析，具體比較指標見表1。由表1可知，河北省各用水效率指標優(yōu)于全國平均水平，但均低于京津地區(qū)。其中，萬元GDP用水量為50.65 m3，優(yōu)于全國平均水平67.07 m3，但分別與12.96 m3和15.10 m3的京津地區(qū)相比，落后幅度顯著，說明河北省的用水效益遠落后于同區(qū)位的兩個經(jīng)濟高地，也間接反映河北省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進一步深入調(diào)整優(yōu)化的空間較大；河北省萬元工業(yè)增加值用水量為16.3 m3，優(yōu)于全國平均水平，略低于天津(12.5 m3)但遠落后于北京(7.8 m3)，說明河北省工業(yè)的布局優(yōu)化和節(jié)水均有一定潛力可挖；就農(nóng)業(yè)用水效率而言，河北省灌溉水利用系數(shù)為0.674，高于全國平均水平，略低于京津地區(qū)；生態(tài)環(huán)境用水占比為7.95%，高于全國平均水平，大幅落后于京津地區(qū)。

表1 2018年京津冀及全國的用水效率及生態(tài)用水占比

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文涉及數(shù)據(jù)主要來源于官方水資源公報和統(tǒng)計年鑒。其中信息熵值計算所用數(shù)據(jù)資料源自2001-2018年《河北省水資源公報》及河北省下轄的11個地級市水資源公報；用水效率指標數(shù)據(jù)來源于2018年《中國水資源公報》；涉及分析論證的相關(guān)經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)來源于國家經(jīng)濟統(tǒng)計年報。

2.3 研究方法

信息熵理論最早由劉燕等[16]引入到水資源系統(tǒng)研究之中，由于該理論能夠客觀描述系統(tǒng)的混亂度和無序度，因而被廣泛用于評價用水資源系統(tǒng)的演化規(guī)律。信息熵公式表達如下：

(1)

式中：H為信息熵值；i為用水類型；n為區(qū)域用水類型的總個數(shù)；Pi為各類用水比重。在此，H值反向表征了用水量在各類用水部門間的分配差異性，即其值越大表明各類用水差異性越少，用水系統(tǒng)越穩(wěn)定。

按照水資源公報統(tǒng)計，用水分為農(nóng)業(yè)灌溉用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)居民生活用水、農(nóng)村居民生活用水、生態(tài)環(huán)境用水、農(nóng)林漁牧用水和城鎮(zhèn)公共用水共7類，參考以往用水結(jié)構(gòu)分析經(jīng)驗，將水資源利用類型分為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)環(huán)境用水4大類，因而利用公式(1)進行信息熵值計算時，n取值為4。

3 結(jié)果與分析

3.1 全省用水結(jié)構(gòu)信息熵時間演變分析

根據(jù)公式(1)可計算得出河北省用水結(jié)構(gòu)信息熵值，計算結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，2001-2018年河北省信息熵值呈明顯上升趨勢，說明用水系統(tǒng)的穩(wěn)定性逐年增強。結(jié)合圖2，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)的用水量比例由2001年的78.0∶12.9∶10.2∶0.1變化為2018年的66.4∶10.4∶15.2∶7.9，說明圖3所示的信息熵逐年演變過程較好地反映了區(qū)域用水結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、持續(xù)均衡的特性。河北省信息熵值的增長趨勢在2008和2014年前后分別呈現(xiàn)出增長突變性和小階段增長的平穩(wěn)性，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展因素分析，主要是因為2008年北京奧運會的舉辦以及2014年京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的提出為河北省分別帶來了內(nèi)需激增的經(jīng)濟刺激和全域經(jīng)濟發(fā)展再次突破瓶頸的機遇。因此，本文將河北省用水序列分為第1階段(2001-2007年)、第2階段(2008-2013年)和第3階段(2014-2018年)進行分析，并結(jié)合圖2對熵值演變的驅(qū)動因素進行具體剖析。

圖3 2001-2018年河北省用水結(jié)構(gòu)信息熵值變化曲線

(1)第1階段。該階段河北省信息熵曲線呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，數(shù)值由0.86上升到0.94。由2001-2007年河北省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)可知，耕地農(nóng)作物灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水的90%以上，而農(nóng)業(yè)耕種面積由2001年的686.7×104hm2降至2007年的586.7×104hm2，降幅達14.6%。農(nóng)業(yè)耕地面積的減少使得農(nóng)業(yè)用水占比下降。此外，生態(tài)環(huán)境用水占比由2001年的0.14%緩慢上升至2007年的0.60%。這一階段的信息熵演變規(guī)律展示出河北省用水均衡性的提升，與上述農(nóng)業(yè)用水不斷下降、生態(tài)環(huán)境用水緩慢增加的特征相符合，也間接映射出河北省產(chǎn)業(yè)逐漸優(yōu)化調(diào)整的情勢。

(2)第2階段。該階段河北省信息熵值呈現(xiàn)先小幅下降后逐漸上升的趨勢，受益于2008年北京奧運會，國際貿(mào)易環(huán)境大幅改善，外向型經(jīng)濟為河北省的發(fā)展注入新的活力，因此，該年份的信息熵值較前一年呈現(xiàn)出較大的跳躍式增長，隨后，2009年有所回落后，2010年小幅上升。這3年信息熵值變化趨勢也體現(xiàn)了北京對河北省經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)同帶動作用。2011年之后，河北省信息熵值呈穩(wěn)步上升態(tài)勢，很好地反映了最嚴格水管理制度的頒布等相關(guān)政策的實施在河北省用水結(jié)構(gòu)優(yōu)化和均衡化的作用。

(3)第3階段。該階段河北省信息熵值呈現(xiàn)先平緩再于2016年后快速增長的趨勢，這一變化間接反映了河北省實施地下水超采系統(tǒng)綜合治理和生態(tài)文明建設(shè)的效果。具體分析可知，一方面自2014年起，河北省逐步推行噴灌、滴灌、高標準管灌等不同類型的節(jié)水灌溉方式，并開展輪耕、休耕試點，使得農(nóng)業(yè)用水量持續(xù)下降(圖2)；另一方面，隨著河北省綠色高質(zhì)量發(fā)展的客觀需求，全省生態(tài)環(huán)境水量逐步增加，特別是2018年南水北調(diào)中線生態(tài)補水的效果顯著，使2018年河北省信息熵值顯著升高。

綜上可知，全省信息熵值的上升間接反映了各階段相關(guān)政策的實施促使用水結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)合表1，河北省的萬元GDP用水量和生態(tài)用水占比指標較同區(qū)位京津地區(qū)還有較大差距，故未來河北省信息熵值的上升潛力主要在于全省經(jīng)濟架構(gòu)的調(diào)整和生態(tài)環(huán)境用水占比的提高。

3.2 各市用水結(jié)構(gòu)時間演變分析

同理，由公式(1)可計算得出河北省各市信息熵值逐年演變過程，計算結(jié)果見圖4。由圖4可以看出，2001-2018年河北省各市信息熵值均呈上升態(tài)勢，進一步解析各地市信息熵值，全省信息熵值可分為“高、中、低”水平，進而按各地市信息熵值水平劃分成3個梯隊：(1)第1梯隊，由信息熵處于全省較高水平的廊坊、唐山、秦皇島、石家莊市組成，其中2018年石家莊市的信息熵值最高達1.14，其余信息熵值在1.08以上；(2)第2梯隊，承德、邯鄲、滄州、保定、邢臺和張家口市信息熵值在全省處于中游水平，2018年信息熵值處在0.78～0.95范圍內(nèi)；(3)第3梯隊，衡水市信息熵值一直在全省處于較低水平，2018年信息熵值為0.62。各梯隊的信息熵值變化代表其用水結(jié)構(gòu)均衡性的演變，而梯隊的分層則印證了河北省用水結(jié)構(gòu)均衡性在時間演變下逐漸有區(qū)域性的差異存在。

圖4 2001-2018年河北省各市信息熵值演變

采用上文所述3個時間段，分階段繪制了3個梯隊信息熵值演變過程，分別見圖5～7。

圖5 2001-2007年(第1階段)各市信息熵值演變

對圖5～7所示的3個階段各市信息熵值具體演變特征分析如下：

(1)第1階段(圖5)?？傮w來看，第1梯隊的信息熵值比第2梯隊稍高，但并無明顯分界，第3梯隊則明顯落后。就各梯隊信息熵值的演變趨勢來看，第1梯隊除廊坊和石家莊市外其余地市在2002年出現(xiàn)明顯的下降趨勢，其中秦皇島市信息熵值出現(xiàn)極小值0.66，2002年之后第1梯隊各市均呈較為穩(wěn)定的上升趨勢；第2梯隊邯鄲市信息熵值呈現(xiàn)緩慢下降態(tài)勢，而滄州市呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，該梯隊內(nèi)其他地市則呈波動緩慢上升狀，且波動的時間點不盡相同；第3梯隊衡水市信息熵值在2002、2007年相較前一年略有下降外，整體呈緩慢上升趨勢。

就各梯隊信息熵值在本階段起訖點的整體變化幅度來看，第1梯隊都有不同幅度的增加，其中廊坊市的上升變幅最大，由2001年的0.67上升至2007年的0.78，上升了近17%；第2梯隊中，邯鄲市由2001年的0.87下降至2007年0.75，下降幅度達13%，滄州市從2001至2007年信息熵值下降了1%，變化幅度不大。其余各市中承德市信息熵值上升幅度最大，由2001年的0.60上升至2007年的0.80，上升幅度達33%；第3梯隊衡水市盡管其信息熵值在整個階段均較小，但其上升變幅相對較高，由2001年的0.39上升至2007年的0.49，上升幅度為25%。

(2)第2階段(圖6)?？傮w來看，第1梯隊和第2梯隊在第2階段前期無明顯分界，第2階段中后段逐漸分層，第3梯隊則明顯落后。以各梯隊的信息熵值演變情況看，第1梯隊均呈穩(wěn)定上升趨勢。第2梯隊中承德、邯鄲、滄州市的信息熵值均在2012年有向下波動的現(xiàn)象，其余時間都在上升，張家口市信息熵值為先平穩(wěn)后上升趨勢，保定和邢臺信息熵值則為先降后升。第3梯隊衡水市信息熵值的趨勢為先下降后上升，在2010年為最低值0.48。

圖6 2008-2013年(第2階段)各市信息熵值演變

就各梯隊信息熵值在本階段起訖點的整體變化幅度來看，第1梯隊各市信息熵值均有不同幅度的增加，其中廊坊市信息熵值上升幅度最大，由2008年的0.79上升至2013年的0.99，上升幅度達24%。第2梯隊中除保定市外其余各市均上升，其中邢臺市上升幅度相對較大，信息熵值由2008年的0.66上升至2013年的0.85，上升幅度為29%，保定市信息熵值由2008年的0.78下降至2013年的0.67，下降幅度達14%。第3梯隊的衡水市信息熵值由2008年的0.53上升至2013年的0.56，上升幅度為5%，變化幅度不大。

(3)第3階段(圖7)?？傮w來看，第1、第2和第3梯隊在第3階段區(qū)間呈明顯“高、中、低”層次，不同梯隊之間的信息熵值在2018年的差別均在0.12以上。以各梯隊的信息熵值演變情況看，第1梯隊中廊坊的信息熵值處于穩(wěn)定上升狀態(tài)，唐山、秦皇島和石家莊市信息熵值有略微波動現(xiàn)象。第2梯隊均有小幅度的波動現(xiàn)象。第3梯隊衡水市信息熵值略微上升。

圖7 2014-2018年(第3階段)各市信息熵值演變

就各梯隊信息熵值在本階段起訖點的整體變化幅度來看，第1梯隊各市信息熵值都有不同幅度的增加，其中石家莊市信息熵值上升幅度最大，由2014年的0.94上升至2018年的1.14，上升幅度達22%。第2梯隊中除邢臺市外各市信息熵值均有增加，其中保定市上升幅度相對較大，信息熵值由2014年的0.70上升至2018年的0.83，上升幅度為19%，邢臺市由2014年的0.87下降到2018年的0.83，下降幅度為4%。第3梯隊的衡水市信息熵值由2014年的0.53上升至2018年的0.62，上升幅度為16%。

3.3 各市用水結(jié)構(gòu)空間演變分布

基于上述時間演變數(shù)據(jù)序列的分析，選取2001、2008、2014和2018年這4個節(jié)點年份11個地級市的信息熵值，借助ArcGIS軟件采用反距離加權(quán)平均法進行空間插值，并繪制各節(jié)點年份信息熵值空間分布如圖8所示。

圖8 河北省4個節(jié)點年份各市信息熵值空間分布

結(jié)合河北省各地市地理位置分布及社會經(jīng)濟發(fā)展特點，將河北省劃分為環(huán)渤海地區(qū)(秦皇島、唐山和滄州市)、環(huán)京津地區(qū)(承德、張家口、保定和廊坊市)、冀中南部地區(qū)(石家莊、衡水、邢臺和邯鄲市)3個片區(qū)開展用水結(jié)構(gòu)空間演變特征的分析。

(1)環(huán)渤海城市。環(huán)渤海城市經(jīng)濟帶是河北省重要的經(jīng)濟中心，沿海港口經(jīng)濟也是構(gòu)建河北全域開放型經(jīng)濟、提升外向型經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。由圖8可知，4個節(jié)點年份里，環(huán)渤海城市的信息熵值在河北省均處上游水平。其中，2008和2014年環(huán)渤海城市與其他城市差距最為明顯，說明奧運會所帶動的外向型經(jīng)濟率先帶動沿海城市群。截至2018年，秦皇島和唐山市信息熵值達到1.09，在河北省位屬前列，滄州市達到0.89，在河北省屬中游水平?？傮w來說，環(huán)渤海地區(qū)城市較河北省其他內(nèi)陸城市的信息熵值更高，用水結(jié)構(gòu)更加合理化，用水系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

(2)環(huán)京津地區(qū)。在2001、2008和2014年，環(huán)京津城市與冀中南部城市差距尚不明顯；而自2014年國家提出“京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略”后，環(huán)京津城市發(fā)展勢頭強勁，其中，廊坊市2018年信息熵值達到1.08，僅次于省會石家莊市，其余各市自2014年后增長顯著。就環(huán)京津城市群中各地市對比分析而言，南部城市增長幅度大于北方，反映了保定和廊坊市在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化上對京津地區(qū)協(xié)同輻射的響應(yīng)相對快速且顯著，因此各業(yè)用水的均衡性快速提高；而偏北方的張家口和承德市因地形氣候及其發(fā)展定位等綜述因素影響，用水結(jié)構(gòu)調(diào)整進程相對緩慢?？傮w來說，環(huán)京津城市信息熵值稍落后環(huán)渤海城市，領(lǐng)先于冀中南部城市，其信息熵值增長在2014年(圖8(c))至2018年(圖8(d))區(qū)間最為明顯。

(3)冀中南部地區(qū)。除省會石家莊和邯鄲市外，衡水和邢臺市信息熵值均處于全省偏低水平。石家莊市作為全省經(jīng)濟文化中心，中心城市的核心作用明顯，2018年信息熵值達到1.14，居全省首位，用水結(jié)構(gòu)較全省處于高級階段。邯鄲市作為內(nèi)陸工業(yè)城市，4個節(jié)點年份里信息熵值變化不大，究其原因：是因為該市第一、第二產(chǎn)業(yè)用水占比過大，同時調(diào)整速度不及沿京津地區(qū)；邢臺和衡水市在4個節(jié)點年份里信息熵值均屬全省較低水平，且用水結(jié)構(gòu)變化相對緩慢，信息熵值增長幅度小，分析是由于區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)差，支柱型產(chǎn)業(yè)少，且京津冀一體化戰(zhàn)略在冀中南部地區(qū)影響力暫時較小造成的。總體來說，冀中南部城市用水結(jié)構(gòu)信息熵值存在一定的差異，石家莊市處領(lǐng)先水平，邯鄲市處平均水平，其余城市用水結(jié)構(gòu)信息熵值處在較低水平。另外除省會石家莊市外，其余各市在4個節(jié)點年份的時間區(qū)間內(nèi)相應(yīng)的信息熵值上升幅度普遍不如河北省其余城市。

綜上可知，河北省的信息熵值空間分布呈現(xiàn)沿海城市優(yōu)于內(nèi)陸城市、環(huán)京津城市優(yōu)于南部城市的特征。未來，隨著京津冀一體化的深入發(fā)展及雄安新區(qū)的建設(shè)，其影響力向冀中南部地區(qū)將持續(xù)擴散，衡水、邢臺和邯鄲市等市用水結(jié)構(gòu)信息熵值有充足的上升空間。

4 討 論

本次研究選用信息熵來反映區(qū)域用水結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，結(jié)果表明，河北省2001-2018年間信息熵值不斷上升、用水結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不斷提高。這與李騰等[17]對河北省各產(chǎn)業(yè)用水變化情況評估結(jié)果對比一致，驗證了河北省產(chǎn)業(yè)用水差異性日趨減少的結(jié)論。河北省下轄11個地市用水結(jié)構(gòu)演變規(guī)律各有異同，部分地市的分析結(jié)果與已有的研究成果[18-21]一致，各地市的信息熵值差異不斷擴大，代表各市的用水結(jié)構(gòu)演變速率各不相同，體現(xiàn)出這些年河北省各地市綜合發(fā)展的不均衡，各市的信息熵值與王金營等[22]對河北省各市新型城鎮(zhèn)化評價結(jié)果相比排名基本相同，反映出地區(qū)的信息熵水平和城鎮(zhèn)化水平的關(guān)聯(lián)性。其中，張家口和承德市作為冀西北生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，生態(tài)用水比例較高，因而信息熵水平達河北省中游水平，但其新型城鎮(zhèn)化水平在河北省處于低位[22]，說明城鎮(zhèn)的功能定位也對信息熵水平有一定影響。

河北省信息熵值的空間分布特征呈現(xiàn)沿海地市優(yōu)于內(nèi)陸地市、環(huán)京津地市優(yōu)于中南部地市的規(guī)律，也一定程度上體現(xiàn)出沿海驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)京津城市定位對信息熵值的帶動作用，未來冀中南部的信息熵值具有較大的上升潛力，應(yīng)充分利用京津冀一體化和雄安新區(qū)建設(shè)的發(fā)展契機，進一步調(diào)整產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)[23]，提高生態(tài)用水比例、建設(shè)節(jié)水型社會。

綜合分析時間演變規(guī)律和空間分布特征，得出河北省信息熵值變化主要依靠政策引導(dǎo)，沿海經(jīng)濟帶動和京津輻射作用。由于資料的有限性，本文僅分析了2001-2018年河北省用水結(jié)構(gòu)的時空演變規(guī)律及特征，今后在計算供水等其他數(shù)據(jù)信息熵的基礎(chǔ)上，可開展供水-用水結(jié)構(gòu)演變的互饋關(guān)聯(lián)綜合分析。

5 結(jié) 論

本文運用信息熵理論研究了河北省及其各市2001-2018年用水結(jié)構(gòu)的時空演變特征，得出以下主要結(jié)論：

(1)河北省信息熵值時間演變上總體呈上升趨勢，各市信息熵值平均增長43%，其中，石家莊市增長幅度最大，達71%；邯鄲市增長幅度最小，僅7%。全省及各地市信息熵值的上升反映了2008年北京奧運會和2014年京津冀協(xié)同一體化戰(zhàn)略接連為河北省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化進程注入強大驅(qū)動力而帶來的用水結(jié)構(gòu)變化。

(2)河北省用水結(jié)構(gòu)空間變化呈現(xiàn)漸變型差異分布，并與環(huán)渤海和京津的區(qū)位差異相關(guān)，呈現(xiàn)環(huán)渤海地帶向內(nèi)陸逐漸減小、環(huán)京津地區(qū)向冀南逐漸減小的空間分布特征。