保定市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演變關(guān)系分析

肖宏林， 張金萍,2,3

(1.鄭州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001； 2.鄭州市水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001； 3.河南省地下水污染防治與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要導(dǎo)向，它在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的布局和調(diào)整中起著十分重要的作用。我國(guó)水資源匱乏，水資源短缺與用水需求增加之間的矛盾在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中日漸突出，同時(shí)用水結(jié)構(gòu)的不合理也會(huì)制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。因此，分析用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變特征，正確處理用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性問(wèn)題，確定二者的協(xié)調(diào)關(guān)系對(duì)于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的意義[2]。目前，對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)演變及其關(guān)系已有不少研究。例如，劉珊等利用集對(duì)分析方法研究了區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)評(píng)價(jià)關(guān)系[3]；蔣桂芹等基于協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)方法對(duì)安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)[4]。目前，已有的相關(guān)研究主要涉及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性分析，并未詳細(xì)地探討二者的動(dòng)態(tài)演變特征及內(nèi)在關(guān)系性變化。河北省作為農(nóng)業(yè)大省，近年來(lái)水資源短缺，水資源供需矛盾?chē)?yán)重。本文選擇保定市作為研究區(qū)，基于保定市2007—2016年的用水和經(jīng)濟(jì)資料，采用信息熵方法詳細(xì)地探究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演變特征及變化關(guān)系性，并利用灰色關(guān)聯(lián)度模型和耦合度模型分析保定市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，揭示該時(shí)段內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的動(dòng)態(tài)性和階段性變化，以期明晰二者的演變特征和相互影響下的協(xié)調(diào)關(guān)系，為保定市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和水資源優(yōu)化配置提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 研究方法

1.1 信息熵

熵來(lái)源于熱力學(xué)，隨著發(fā)展被引入到信息論中，信息是表示系統(tǒng)有序程度的度量，而信息熵是表示系統(tǒng)無(wú)序程度的度量，它可描述系統(tǒng)內(nèi)部的混亂程度[5]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的演變是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，其演變過(guò)程具有階段性特征。因此，可利用信息熵理論分析保定市近年來(lái)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)的變化。信息熵計(jì)算公式為[6]：

(1)

式中：Pn為第n種產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比例或者第n種用水量占總用水量的比例；n為用水種類(lèi)或產(chǎn)業(yè)類(lèi)型，n= 1、2、…、N。

信息熵H可宏觀地描述和刻畫(huà)系統(tǒng)的無(wú)序程度，指示區(qū)域用水結(jié)構(gòu)或產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化及轉(zhuǎn)換程度，H越大，說(shuō)明系統(tǒng)無(wú)序度增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分配越平均[7]。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度模型

以用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，共選取6個(gè)要素指標(biāo)，建立相應(yīng)的灰色關(guān)聯(lián)度模型[8]，采用極差法對(duì)用水結(jié)構(gòu)序列(Xi)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)序列(Yj)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，在此基礎(chǔ)上計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)[9]。鄧氏關(guān)聯(lián)系數(shù)法計(jì)算式為[10]：

δij(t)=

(2)

通過(guò)對(duì)關(guān)聯(lián)系數(shù)求取平均值，可以得到用水結(jié)構(gòu)序列與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)序列各項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度γij[11]：

(3)

通過(guò)式(3)求出用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度。在此基礎(chǔ)上，對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行等級(jí)劃分，以便確定其相關(guān)程度[12-13]。關(guān)聯(lián)度等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 關(guān)聯(lián)度等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)不同指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度值，可以構(gòu)建用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度矩陣，分別計(jì)算矩陣每行和每列的關(guān)聯(lián)度均值，得到對(duì)應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)某種指標(biāo)與另一系統(tǒng)的平均關(guān)聯(lián)程度，具體計(jì)算公式為[14]：

(4)

(5)

式中：γi為用水結(jié)構(gòu)中第i個(gè)指標(biāo)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的平均關(guān)聯(lián)程度；γj為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中第j個(gè)指標(biāo)與用水結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的平均關(guān)聯(lián)程度；a、b分別為用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)選取的指標(biāo)數(shù)。

根據(jù)γi、γj的數(shù)值大小得到整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)脅迫水資源的主要影響因素以及水資源系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部制約的主要影響因素[15]。

1.3 耦合度模型

在計(jì)算用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)灰色關(guān)聯(lián)度的基礎(chǔ)上，從時(shí)間尺度上考慮用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的耦合強(qiáng)度，計(jì)算二者間的耦合度值的計(jì)算公式為[16]：

(6)

式中Z(t)為第t年用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的耦合度值。

耦合度是對(duì)系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)程度的度量，可以用來(lái)衡量城市各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與用水結(jié)構(gòu)之間相互作用強(qiáng)度的大小。一般來(lái)說(shuō)，耦合度越大，說(shuō)明它們之間的相互約束作用越強(qiáng)，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展通過(guò)非線性相互作用將引起用水結(jié)構(gòu)熵的大幅度波動(dòng)；耦合度越小，說(shuō)明二者間的協(xié)調(diào)關(guān)系性越好，受彼此的影響和約束越小，二者之間越協(xié)調(diào)[17]。耦合度類(lèi)型的劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 耦合度類(lèi)型的劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果分析

2.1 用水結(jié)構(gòu)演變分析

根據(jù)保定市用水統(tǒng)計(jì)資料，生態(tài)用水占總用水量(X)的很小部分，故忽略不計(jì)，只考慮農(nóng)業(yè)用水(X1)、工業(yè)用水(X2)、生活用水(X3)。保定市的用水結(jié)構(gòu)見(jiàn)表3。

表3 保定市各行業(yè)用水量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表3可知：近年來(lái)，生活用水量、工業(yè)用水量和農(nóng)業(yè)用水量整體都呈現(xiàn)減少的態(tài)勢(shì)，最終導(dǎo)致用水總量整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；在研究時(shí)段內(nèi)，生活用水量所占比例僅2010—2012年的有所減少，但總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；工業(yè)用水量所占比例先減少后增加，2010年的工業(yè)用水量所占比例最小，農(nóng)業(yè)用水量所占比例先增加后減少。說(shuō)明近幾年來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)用水量占總用水量的比例有所增加，而隨著農(nóng)業(yè)用水由粗放漫灌型到噴灌、滴灌型等農(nóng)業(yè)高效用水方式的轉(zhuǎn)變，近幾年來(lái)農(nóng)業(yè)用水占總用水量的比例有所減少。

根據(jù)保定市2007—2016年的用水結(jié)構(gòu)，計(jì)算其各年的熵值，結(jié)果如圖1所示。

圖1 保定市用水結(jié)構(gòu)的熵值變化

由圖1可知，保定市用水結(jié)構(gòu)的熵值呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，2007—2012年，用水結(jié)構(gòu)的熵值呈現(xiàn)逐漸減小的態(tài)勢(shì)，2012年的熵值最小，為0.616。2012年以后，用水結(jié)構(gòu)的熵值呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢(shì)。

計(jì)算得到歷年用水結(jié)構(gòu)的熵增量及歷年各類(lèi)用水比例變化量，結(jié)果見(jiàn)表4。繪制用水結(jié)構(gòu)的熵增量曲線及農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活3類(lèi)用水比例變化曲線，如圖2所示。

表4 不同用水比例變化量和用水結(jié)構(gòu)的熵增量

圖2 不同用水比例變化量和用水結(jié)構(gòu)的熵增量變化

由表4和圖2知：

1)2012—2013年的用水結(jié)構(gòu)的熵增量較大，為0.027，出現(xiàn)一個(gè)波峰。2010—2011年的用水結(jié)構(gòu)的熵增量較小，為-0.021，出現(xiàn)一個(gè)波谷。2008年開(kāi)始，用水結(jié)構(gòu)的熵增量為負(fù)，熵值逐年減小，到2012年，熵值減小至最小值。

2)2012—2013年的農(nóng)業(yè)用水所占比例變化量較小，2010—2011年的農(nóng)業(yè)用水所占比例變化量較大。2008年開(kāi)始，農(nóng)業(yè)用水所占比例變化量為正，農(nóng)業(yè)用水所占比例逐年增加，到2012年，農(nóng)業(yè)用水所占比例增加至最大值，為81.04%?？傮w而言，2007—2016年的用水結(jié)構(gòu)的熵增量與同期的農(nóng)業(yè)用水比例變化量變化趨勢(shì)相反，呈現(xiàn)異步狀態(tài)。

3)2010—2011年、2015—2016年的工業(yè)用水所占比例變化量均較大，2008—2009年的工業(yè)用水所占比例變化量較小。2008年開(kāi)始，工業(yè)用水所占比例變化量為負(fù)，工業(yè)用水所占比例逐年減少，到2010年，工業(yè)用水所占比例減少至最小值，為7.80%。從2011年開(kāi)始，工業(yè)用水所占比例逐年增加。總體而言，2007—2016年用水結(jié)構(gòu)的熵增量與同期的工業(yè)用水比例變化量的變化趨勢(shì)相同，基本呈現(xiàn)為同步變化的態(tài)勢(shì)。

4)2007—2010年，生活用水量所占比例變化量與用水結(jié)構(gòu)的熵增量呈反向波動(dòng)。2010—2016年，生活用水量所占比例變化量與用水結(jié)構(gòu)的熵增量呈同向波動(dòng)。

綜上所述，2007—2012年的用水結(jié)構(gòu)的熵增量均為負(fù)，熵值不斷減小，表明用水系統(tǒng)的均衡性和穩(wěn)定性降低，用水結(jié)構(gòu)的熵增量越小，說(shuō)明用水系統(tǒng)的均衡性和穩(wěn)定性降低越明顯。該階段用水結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)楣I(yè)用水向農(nóng)業(yè)、生活用水轉(zhuǎn)變。2013—2016年，用水結(jié)構(gòu)的熵增量均為正，熵值不斷增大，表明用水系統(tǒng)中單一用水結(jié)構(gòu)占比下降，用水系統(tǒng)的均衡性和穩(wěn)定性增強(qiáng)。同時(shí)，用水結(jié)構(gòu)的熵增量越大，說(shuō)明用水系統(tǒng)的均衡性和穩(wěn)定性增強(qiáng)越明顯。該階段用水結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)用水向工業(yè)、生活用水轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)用水持續(xù)并大量向工業(yè)、生活用水轉(zhuǎn)變，用水結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化是其熵值近幾年來(lái)持續(xù)增大的主要原因。

2.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變分析

根據(jù)保定市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)總值(Y)包含第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值(Y1)、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值(Y2)和第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值(Y3)。保定市各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)值情況見(jiàn)表5。

表5 保定市各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表5可知，保定市各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值近年來(lái)增長(zhǎng)較明顯，最終使生產(chǎn)總值整體逐年遞增。保定市第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值所占比重最大，所以保定市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值為主。

第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值所占比例整體呈減小趨勢(shì)。2008—2012年的第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值所占比例在逐年增加，2012—2016年的第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值所占比例有所減小，同期第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值所占比例表現(xiàn)為先減少后增加態(tài)勢(shì)，二者表現(xiàn)為相反的態(tài)勢(shì)。說(shuō)明近幾年來(lái)，隨著人民生活水平的提高，第三產(chǎn)業(yè)等相關(guān)服務(wù)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

同理，根據(jù)保定市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)計(jì)算其各年的熵值，結(jié)果如圖3所示。

圖3 保定市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值變化

由圖3可知，保定市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，2008—2012年的呈現(xiàn)為逐漸減小的態(tài)勢(shì)，其中，2012年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值最小，為0.966，2012年以后的基本呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢(shì)。保定市的用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值變化趨勢(shì)相同，基本符合同步變化特征，說(shuō)明用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系密切。

計(jì)算歷年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量及歷年各產(chǎn)業(yè)比例變化量，結(jié)果見(jiàn)表6，繪制產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量曲線及3種產(chǎn)業(yè)比例變化量曲線，如圖4所示。

表6 各產(chǎn)業(yè)比例變化量和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量

圖4 各產(chǎn)業(yè)比例變化量及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量變化

由表6和圖4知產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量與各產(chǎn)業(yè)比例變化有如下特點(diǎn)：

1)2013—2014年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量較大，為0.013，出現(xiàn)波峰。2010—2011年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量較小，為-0.022，出現(xiàn)波谷。2007—2008年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量為正，而后，2008—2012年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量為負(fù)，熵值逐年減小，到2012年，熵值減小至最小值。

2)對(duì)于第二產(chǎn)業(yè)所占比例變化量而言，2013—2014年的較小，2010—2011年的較大。2007—2008年的第二產(chǎn)業(yè)所占比例變化量為負(fù)，而后2008—2012年的為正，第二產(chǎn)業(yè)所占比例逐年增加，到2012年，第二產(chǎn)業(yè)所占比例增加至峰值，即最大值，為54.98%?？傮w而言，2007—2016年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量與同期的第二產(chǎn)業(yè)比例變化量變化趨勢(shì)相反，呈現(xiàn)異步狀態(tài)。

3)對(duì)于第三產(chǎn)業(yè)所占比例變化量而言，2013—2014年的較大，出現(xiàn)波峰。2008—2009年、2010—2011年的均較小，出現(xiàn)2個(gè)波谷。第三產(chǎn)業(yè)所占比例變化量2007—2008年的為正，2008—2012年的為負(fù)，此后第三產(chǎn)業(yè)所占比例逐年減少，到2012年，第三產(chǎn)業(yè)所占比例減少至波谷最小值，為31.12%。從2013年開(kāi)始，第三產(chǎn)業(yè)所占比例逐年增加?？傮w而言，2007—2016年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量與同期的第三產(chǎn)業(yè)比例變化量變化趨勢(shì)相同，基本呈現(xiàn)同步變化的態(tài)勢(shì)。

4)2007—2013年，第一產(chǎn)業(yè)所占比例變化量與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量變化基本呈同向波動(dòng)。2013—2016年，第一產(chǎn)業(yè)所占比例變化量與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量變化基本呈反向波動(dòng)。

綜上所述，2008—2012年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量均為負(fù)，熵值不斷減小，表明經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的均衡性和穩(wěn)定性降低，熵增量越小，說(shuō)明降低越明顯。該階段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)榈谝划a(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)向第二產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。2013—2016年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量基本均為正，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值基本表現(xiàn)為遞增的趨勢(shì)，表明經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的均衡性和穩(wěn)定性增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量越大，說(shuō)明增強(qiáng)越明顯。該階段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)榈谝划a(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。第一產(chǎn)業(yè)大量向第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生轉(zhuǎn)變是導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值先減小后增大的主要原因。

2.3 用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)性分析

根據(jù)所建立的灰色關(guān)聯(lián)度模型，計(jì)算得到保定市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的灰色關(guān)聯(lián)度矩陣，見(jiàn)表7。

表7 保定市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的灰色關(guān)聯(lián)度矩陣

由表7知：

1)用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)兩系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度均在0.488～0.724范圍內(nèi)，故各指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度等級(jí)均達(dá)到中高等水平。所以，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間存在較強(qiáng)的聯(lián)系性，二者相互影響、相互制約。

2)水資源系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的影響主要表現(xiàn)在水資源短缺制約產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必要時(shí)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)做出適應(yīng)性調(diào)整。用水結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度中，用水結(jié)構(gòu)水平與第三產(chǎn)業(yè)間的關(guān)聯(lián)度最大，為0.622，表明第三產(chǎn)業(yè)與用水結(jié)構(gòu)水平聯(lián)系密切，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從第一、第二到第三產(chǎn)業(yè)的演進(jìn)促使用水結(jié)構(gòu)水平的改變，以適應(yīng)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)對(duì)用水結(jié)構(gòu)內(nèi)部的影響主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整引起水資源利用方式的變化，進(jìn)而引起用水結(jié)構(gòu)內(nèi)部用水量、用水比例和用水效率的變化。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)用水結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平與農(nóng)業(yè)用水量間的關(guān)聯(lián)度最大，為0.644。所以，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和調(diào)整必然對(duì)農(nóng)業(yè)用水產(chǎn)生巨大影響。

2.4 用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的耦合度分析

利用公式(6)計(jì)算保定市2007—2016年的用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的耦合度，結(jié)果如圖5所示。

圖5 保定市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的耦合度

由圖5可知，保定市2007—2016年的用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的耦合度值均在0.436～0.846范圍內(nèi)，表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系較好，聯(lián)系緊密。其中2016年，二者之間的耦合度值最小，為0.436，二者之間屬于中級(jí)協(xié)調(diào)型；2011年，二者之間的耦合度值最大，為0.846，二者之間屬于失調(diào)型。保定市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的耦合度在不同年份上的變化基本呈現(xiàn)倒“U”形，根據(jù)二者之間的耦合度和熵值變化情況，大致可分為3個(gè)階段。

第1階段為2007—2008年，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的耦合度值為0.470～0.553，二者之間屬于初級(jí)協(xié)調(diào)型和中級(jí)協(xié)調(diào)型。在此階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢，與其他階段相比，第一產(chǎn)業(yè)所占比例較大，水資源相對(duì)充足，經(jīng)濟(jì)受用水的制約和影響相對(duì)較小。

第2階段為2009—2012年，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的耦合度值為0.631～0.846，二者之間屬于磨合型、拮抗型、失調(diào)型。在此階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，各產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展，特別是第二產(chǎn)業(yè)所占比例增加，工業(yè)、建筑業(yè)以及一些新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，增加了該地區(qū)的用水壓力。并且此階段農(nóng)業(yè)用水所占比例增加，但第一產(chǎn)業(yè)所占比例卻降低，所以用水結(jié)構(gòu)不合理，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的制約作用增強(qiáng)。

第3階段為2013—2016年，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的耦合度值為0.436～0.598，二者之間屬于初級(jí)協(xié)調(diào)型和中級(jí)協(xié)調(diào)型。此階段，保定市進(jìn)入科學(xué)發(fā)展時(shí)期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間的耦合度值不斷減小，該時(shí)期二者之間的關(guān)系發(fā)展越來(lái)越好。該時(shí)期，第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)所占比例降低，第三產(chǎn)業(yè)所占比例增加，農(nóng)業(yè)用水量所占比例下降，用水效率提高，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

1)保定市用水結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)用水為主，用水結(jié)構(gòu)的熵增量與農(nóng)業(yè)用水比例變化量的變化趨勢(shì)相反，與工業(yè)用水比例變化量的變化趨勢(shì)相同。

2)2007—2012年，用水結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)閄2向X1、X3轉(zhuǎn)變。2012—2016年，用水結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變方向主要為X1向X2、X3轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)用水持續(xù)并大量向工業(yè)、生活用水轉(zhuǎn)變，是近幾年來(lái)用水結(jié)構(gòu)的熵值持續(xù)增大的主要原因。

3)第二產(chǎn)業(yè)是保定市的支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵增量與第二產(chǎn)業(yè)比例變化量變化趨勢(shì)相反，與第三產(chǎn)業(yè)比例變化量變化趨勢(shì)相同。2008—2012年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)閅1、Y3向Y2轉(zhuǎn)變。2012—2016年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要轉(zhuǎn)變方向?yàn)閅1、Y2向Y3轉(zhuǎn)變。第一產(chǎn)業(yè)大量向第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，這是導(dǎo)致其熵值整體先減小后增大的主要原因。

4)保定市用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的熵值變化趨勢(shì)相同，基本滿足同步變化特征，并且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)度均在0.488～0.724范圍內(nèi)，說(shuō)明用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間存在較強(qiáng)的聯(lián)系性。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與用水結(jié)構(gòu)之間的耦合度變化基本呈現(xiàn)倒“U”形，大致可分為3個(gè)階段。2007—2008年，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間屬于初級(jí)協(xié)調(diào)型和中級(jí)協(xié)調(diào)型；2009—2012年，用水結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間屬于磨合型、拮抗型、失調(diào)型；2013—2016年，用水結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入科學(xué)發(fā)展時(shí)期，二者之間的關(guān)系再次回到初級(jí)協(xié)調(diào)型和中級(jí)協(xié)調(diào)型。