近15年來中國北方水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價

杜新強，何立瀅，姚泓鈺，任思睿，喬琪庭

（1.吉林大學新能源與環(huán)境學院，長春 130021；2.吉林大學地下水資源與環(huán)境教育部重點實驗室，長春 130021）

0 引 言

水資源是一個國家重要的基礎性、戰(zhàn)略性資源與能源［1］，具有自然屬性、社會屬性、經(jīng)濟屬性、生態(tài)屬性和環(huán)境屬性，水資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間存在極其復雜的交互耦合關系［2］。中國北方地區(qū)長期承受著嚴重的水資源供給壓力［3］，其多數(shù)行政區(qū)內(nèi)人均水資源量遠低于國際公認的極度缺水標準（500 m3/人），水資源壓力指數(shù)顯著大于中國南方地區(qū)［4，5］，成為制約中國北方社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

針對水資源及其相關系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)關系的研究，從研究對象上，主要集中在水資源與社會經(jīng)濟［6-10］、城鎮(zhèn)化［11］、生態(tài)環(huán)境［12］、能源［13，14］、糧食［13，14］等之間的兩兩組合；從研究尺度上，主要集中在省域［6，7，13］、市域［10-12，15，16］、流域［9，14，17，18］上；從研究方法上，一是基于協(xié)調(diào)發(fā)展理論構建綜合評價模型，分析系統(tǒng)協(xié)調(diào)關系在時間上的演變特征，或進行空間上的對比分析，具體方法包括多變量綜合評價方法［6，11-15，19］、模糊及灰色理論法［10，20］等；二是基于數(shù)據(jù)流探究子系統(tǒng)間的關系，具體方法有系統(tǒng)動力學模型［9］、多目標優(yōu)化模型［16，17］、水資源整體模型［18］等。

本文以中國北方為研究區(qū)，量化分析近15年（2005年-2019年）來水資源、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的發(fā)展水平；在此基礎上，構建耦合協(xié)調(diào)評價體系，分析“水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境”耦合度和耦合協(xié)調(diào)度的時空特征及演變規(guī)律，探究影響綜合系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的因素，為推動水資源開發(fā)利用與社會經(jīng)濟以及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

中國北方地區(qū)，地處31°23′～53°31′N，73°40′～135°5′E 之間，總面積為564 萬km2，約占中國國土面積的58.6%。一般劃分為東北、西北和華北三個片區(qū)，東北地區(qū)包括黑龍江、吉林和遼寧，西北地區(qū)包括新疆、青海、寧夏、甘肅、陜西、內(nèi)蒙古，華北地區(qū)包括北京、天津、山東、山西、河南、河北。區(qū)域氣候包括溫帶季風氣候、溫帶大陸性氣候和高原山地氣候，年降水量自東向西從1 000 mm逐漸減小到100 mm以下，平均氣溫在-5～20 ℃之間［21］。2019年，中國北方地區(qū)總人口為5.84 億，生產(chǎn)總值（GDP）達到34.92萬億元。

本研究中所選指標數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國水資源公報》《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》以及各省水資源公報和統(tǒng)計年鑒等。

2 研究方法

構建水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)評價體系，在各子系統(tǒng)和整個系統(tǒng)的發(fā)展水平評價基礎上，量化子系統(tǒng)間的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度。

2.1 水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)評價指標體系

為準確評價水資源、社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)間相互約束、相互促進的復雜關系，結合已有關于水資源、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)評價的研究成果［7，10-12］，遵循科學性、可比性、整體性、層次性、可操作性和完備性原則，建立水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)評價的指標體系；對指標層中的原始數(shù)據(jù)采用極差標準化法進行去量綱正向化處理［8］，并采用熵權法［19］來計算各個指標的權重（表1）。其中，水資源子系統(tǒng)發(fā)展水平由水資源條件、水資源利用效率和水資源利用結構3 個一級指標、10個二級指標（a1-1～a3-2）進行反映；社會經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平由經(jīng)濟實力、產(chǎn)業(yè)結構、社會結構和社會建設4個一級指標、8 個二級指標（b1～b4-3）進行反映；生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平則由生態(tài)治理、環(huán)境壓力和城市環(huán)境3 個一級指標、7 個二級指標（c1-1～c3）進行反映。

表1 中國北方地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of coupling coordination degree in northern China

2.2 子系統(tǒng)發(fā)展水平綜合評價模型

式中：n表示各個系統(tǒng)中包含的指標數(shù)；Uw（w）、Us（s）、Ue（e）分別表示水資源、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合評分，即表示各子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平；αj、βj、γj分別表示各項指標在子系統(tǒng)中的權重；Wj、Sj、Ej分別表示對應標準化矩陣中的標準值。

式中：T表示系統(tǒng)綜合評分，反映整個系統(tǒng)的發(fā)展水平和整體間的協(xié)同效應；α、β、γ分別為水資源子系統(tǒng)、社會經(jīng)濟子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的權重，當認為三個系統(tǒng)重要性相當時，α、β、γ分別取值均取1/3；Uw、Us、Ue分別表示水資源、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合評分。

2.3 系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度評價模型

2.3.1 耦合度

耦合是指兩個（或兩個以上的）系統(tǒng)或運動形式通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象；耦合度描述要素發(fā)展的整體水平及之間的協(xié)同效應，體現(xiàn)彼此相互作用影響的程度。通過求解任意n個系統(tǒng)間的耦合度Cn，來表示各子系統(tǒng)之間相互作用的強弱，Cn取值介于（0，1）之間，公式如下［19］：

若判斷水資源、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境3 個子系統(tǒng)間的耦合度，則n取3（式3），若判斷3 個子系統(tǒng)間任意2 個系統(tǒng)的耦合度，則n取2。

2.3.2 耦合協(xié)調(diào)度

耦合度雖能反映水資源、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境三者間相互作用的程度，但不能表征各系統(tǒng)間是在高水平上相互促進還是低水平上相互限制［23］，因此，引入復合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度［式（4）］反映系統(tǒng)間相互作用的類型。

式中：D表示耦合協(xié)調(diào)度，C表示耦合度，T表示系統(tǒng)綜合評分。

借鑒文獻［6，7］中判斷標準，依據(jù)耦合度（C）和耦合協(xié)調(diào)度（D）對耦合協(xié)調(diào)等級進行劃分，標準見表2。

表2 耦合協(xié)調(diào)等級的劃分Tab.2 Classification standard of coupling coordination model

3 結果與分析

3.1 子系統(tǒng)發(fā)展水平

通過對比近15年研究區(qū)水資源、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平得分的平均值及增長值（表3）可知，各片區(qū)、各行政區(qū)（遼寧省除外）在各子系統(tǒng)發(fā)展水平上，均呈增長狀態(tài)，其中，社會經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平增長最快，而水資源子系統(tǒng)發(fā)展水平增長值相對偏低。在各片區(qū)水資源系統(tǒng)發(fā)展水平得分上，東北地區(qū)各省平均分為0.31，高于華北（0.28）和西北地區(qū)（0.26）；在社會經(jīng)濟子系統(tǒng)上，華北地區(qū)（0.50）高于東北（0.34）和西北地區(qū)（0.32）；各片區(qū)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)平均發(fā)展水平則無明顯優(yōu)劣之分。

表3 近15年來北方地區(qū)水資源子系統(tǒng)（Uw）、社會經(jīng)濟子系統(tǒng)（Us）、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)（Ue）平均發(fā)展水平及變化幅度Tab.3 The average development level and variation range of the water resources subsystem（Uw），socio-economy subsystem（Us），and eco-environment subsystem（Ue）in the northern region in the past 15 years

為進一步反映片區(qū)各子系統(tǒng)發(fā)展水平差異，討論相關影響因素，對近年來各子系統(tǒng)準則層及指標層得分求取平均值，見圖1～圖6，結果表明：

3.1.1 水資源子系統(tǒng)發(fā)展水平

西北地區(qū)水資源條件好（圖1）、人口基數(shù)小，區(qū)域人均水資源量和人均用水量大［圖2（a）］，地表水資源較地下水資源豐富，地下水的供水壓力??；區(qū)域水資源利用效率發(fā)展水平低，用水重復利用量和污水再生利用量少，近15年共計82.48 億m3，僅相當于華北地區(qū)的16.3%。用水結構均衡度不高（0.48），農(nóng)業(yè)用水占比是生態(tài)用水占比的25倍。

東北地區(qū)降水量較西北地區(qū)充沛，但人口密度相比西北要大［圖2（b）］，人均水資源量和人均用水量不高，拉低區(qū)域水資源條件得分（圖1），盡管水資源利用效率優(yōu)于西北地區(qū)，但也存在著生態(tài)用水量占比低、污水再生利用量少和萬元GDP 用水量高的問題。

華北地區(qū)人均水資源僅為235 m3，不到西北地區(qū)人均水資源擁有量的10%，全區(qū)總供水量和人均用水量小，水資源稟賦先天不足，但水資源利用效率具有明顯優(yōu)勢（圖1），用水結構均衡度達0.75，污水再生利用量和用水重復利用量最高［圖2（c）］，萬元GDP 用水量為分區(qū)最低，僅為東北地區(qū)萬元GDP 用水量的35.2%，由此彌補了水資源條件的不足。

圖1 2005-2019年水資源子系統(tǒng)發(fā)展水平平均得分Fig.1 Average scores of development level of water resources subsystem from 2005 to 2019

圖2 2005-2019年北方地區(qū)水資源子系統(tǒng)各指標層得分情況Fig.2 Evaluation scores of each indicator layer of the water resources subsystem in the northern regions from 2005 to 2019

3.1.2 社會經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平

西北地區(qū)在經(jīng)濟實力、社會結構、產(chǎn)業(yè)結構方面均落后，但社會建設情況良好［圖3和圖4（a）］，人均生產(chǎn)總值不高。在產(chǎn)業(yè)結構上，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平相對落后，生產(chǎn)總值占比為49%，低于其余分區(qū)，人口數(shù)量少和城鎮(zhèn)率低造成了西北地區(qū)“地多、人少”的現(xiàn)象。近些年來隨著農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展，有效灌溉面積上升，農(nóng)業(yè)機械化耕作水平也得到顯著提高，社會建設良好，供水管網(wǎng)漏損率較低（9.8%）。

東北地區(qū)的社會經(jīng)濟建設水平一般，社會建設相對落后（圖3）。其中供水管網(wǎng)漏損率高［圖4（b）］，漏損率在20%左右，單位面積平均有效灌溉面積上的機械動力低，第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占比為14.4%，遠高于其他地區(qū)，間接拉低了東北地區(qū)社會經(jīng)濟系統(tǒng)水平。

華北地區(qū)在經(jīng)濟實力、產(chǎn)業(yè)結構、社會結構和社會建設方面總體上都優(yōu)于其他分區(qū)（圖3），雖然華北地區(qū)的6 個行政區(qū)各項指標得分不一致，城鎮(zhèn)化水平參差不齊，但單位灌溉面積上農(nóng)業(yè)機械總動力大、人均地區(qū)生產(chǎn)總值高、供水管道建設好、常住人口多是普遍的優(yōu)勢因素，供水管網(wǎng)漏損率略優(yōu)于西北地區(qū)［圖4（c）］。

圖3 2005-2019年社會經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平平均得分Fig.3 Average scores of development level of socio-economy subsystem from 2005 to 2019

圖4 2005-2019年北方地區(qū)社會經(jīng)濟子系統(tǒng)各指標層得分情況Fig.4 Evaluation scores of each indicator layer of the socio-economy subsystem in the northern regions from 2005 to 2019

3.1.3 生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平

西北地區(qū)在環(huán)境治理和環(huán)境壓力方面優(yōu)于其他分區(qū)（圖5），而城市治理得分較低，城市園林綠地面積、城市日污水處理量和工業(yè)廢水投資額是地區(qū)短板［圖6（a）］。

東北地區(qū)的環(huán)境治理和環(huán)境壓力得分在三大片區(qū)中處于中等偏下位置，而城市環(huán)境得分則屬于中等偏上（圖5）。省際發(fā)展水平差異大，遼寧省發(fā)展水平得分最高，吉林省在城市綠化和廢污水處理方面弱，子系統(tǒng)發(fā)展水平最低，相較于華北地區(qū)，東北的環(huán)境壓力得分略有優(yōu)勢［圖6（b）］。

華北地區(qū)，總體上城市環(huán)境得分較高（圖5），環(huán)境壓力和環(huán)境治理得分良好，建成區(qū)綠化覆蓋率高，部分省份（如山西）在城市日污水和工業(yè)廢水處理方面投入力度較低［圖6（c）］。

圖5 2005-2019年生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平平均得分Fig.5 Average scores of development level of eco-environment subsystem from 2005 to 2019

圖6 2005-2019年北方地區(qū)生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標層得分情況Fig.6 Evaluation scores of each indicator layer of the eco-environment subsystem in the northern regions from 2005 to 2019

3.2 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平

依據(jù)建立的耦合協(xié)調(diào)度模型，計算2005-2019年北方15 個省級行政區(qū)的平均耦合度C、系統(tǒng)綜合發(fā)展水平T和耦合協(xié)調(diào)度D，并按照等級劃分標準進行分類，見表4和圖7。

由表4可知，北方地區(qū)水資源系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的耦合水平處于最高等級，表明水資源與社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境之間具有顯著的相互影響和相互制約關系。但由于水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境綜合系統(tǒng)發(fā)展水平得分（T）遠小于耦合水平得分（C），因此耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平得分（D）始終低于耦合度（C），表示3 個子系統(tǒng)之間并未達到理想的協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)。經(jīng)過15年的發(fā)展，多數(shù)地區(qū)水資源與社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，由瀕臨失調(diào)衰退向勉強耦合協(xié)調(diào)或初級耦合協(xié)調(diào)發(fā)展轉變，未來還有很大的上升空間，但水資源子系統(tǒng)的發(fā)展水平仍是限制整體耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素。

在時間序列上，2005-2019年中國北方地區(qū)15 個省級行政區(qū)的系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)緩慢增高趨勢（圖7）。

圖7 2005-2019年北方地區(qū)水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度變化Fig.7 The dynamic changes of the coupling coordination degree about water resources，socioeconomy，and eco-environment in the northern regions from 2005 to 2019

東北是一個以煤炭、鋼鐵、建材、石化等資源性產(chǎn)品供應和以初級農(nóng)產(chǎn)品加工為主的老工業(yè)基地［24］，發(fā)展傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植和加工，消耗當?shù)刭Y源和能源［25］，在工業(yè)生產(chǎn)過程中對水資源的需求量大，萬元工業(yè)增加值用水量為三個分區(qū)中最高（圖8）。雖然有吉林引松供水工程、河湖聯(lián)通工程以及黑龍江三江平原灌區(qū)田間配套工程等水利建設，但是地區(qū)水資源壓力仍舊較大，水資源系統(tǒng)發(fā)展水平增幅緩慢。在中國邁入新產(chǎn)業(yè)體系構建階段時，東北地區(qū)單一的產(chǎn)業(yè)結構造成了產(chǎn)品的有限性和附加值的局限性［25，26］，“產(chǎn)業(yè)缺位”，因此地區(qū)經(jīng)濟在三個分區(qū)中發(fā)展最慢（表3），這也抑制了區(qū)域耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的提高。

圖8 2005-2019年北方地區(qū)萬元工業(yè)增加值用水量Fig.8 Average amount of water consumption of ten thousand yuan industrial added value in the northern regions from 2005 to 2019

西北地區(qū)水少地多，水土資源不相匹配，生態(tài)系統(tǒng)脆弱［27］。在評價時段初期，西北地區(qū)水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平處于三大片區(qū)的最底層，近15年來區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平迅猛提高、地區(qū)人口迅速增加，進一步加劇了水資源系統(tǒng)壓力，水資源利用效率低下與水資源過度利用問題并存，部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境受到破壞（如水土流失、地下水水位下降、水污染等）［27–29］；另一方面，隨著近15年來生態(tài)環(huán)境修復投入增加，水土流失治理面積加大，西北地區(qū)粗放式取水用水的現(xiàn)象有所改善，生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展水平得到一定提高［30，31］（表3）。雖然在研究期內(nèi)，西北地區(qū)水資源系統(tǒng)發(fā)展水平僅提高了0.02 左右，發(fā)展緩慢，但由于社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展水平較大幅度的提升，社會經(jīng)濟系統(tǒng)得分增加0.20 左右，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)得分增加超過0.10，西北地區(qū)耦合協(xié)調(diào)水平仍得以不斷提升，逐漸超過東北地區(qū)（表4和圖7）。

表4 2005-2019年北方地區(qū)耦合協(xié)調(diào)變化情況Tab.4 Coupling coordination degree changes in the northern regions from 2005-2019

華北地區(qū)一直是我國經(jīng)濟發(fā)達、人口密集的地方，氣候適宜、利于耕作，煤礦石油資源豐富、工業(yè)和服務業(yè)發(fā)達，城鎮(zhèn)化程度高，但區(qū)域水資源條件存在劣勢，人均水資源、全區(qū)總供水量和人均用水量存在矛盾，年均工業(yè)用水總量約是西北地區(qū)的2 倍。然而，華北地區(qū)經(jīng)過近15年社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口數(shù)量增加了3 353.6 萬，用水矛盾并未愈發(fā)尖銳，且水資源子系統(tǒng)得分和耦合協(xié)調(diào)度較其他分區(qū)有更加明顯的上升趨勢（表3和圖7），這與華北地區(qū)優(yōu)化用水結構、增強用水效率有很大關系。華北地區(qū)工業(yè)廢水治理投資列各片區(qū)之首（圖9），社會供水系統(tǒng)建設力度強，城市建設趨于綠色化發(fā)展［32］。同時，南水北調(diào)、引黃入冀、引灤入津等一系列引水工程的建設緩解了地區(qū)用水壓力［33］，保障區(qū)域經(jīng)濟社會和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，因此華北地區(qū)的耦合發(fā)展水平較高且不斷提升，水資源系統(tǒng)也朝著更好的方向發(fā)展。水資源具有自然和社會屬性，在人類活動干預下，水文循環(huán)模式呈現(xiàn)“自然-社會”二元結構特征［34］，因此通過管理區(qū)域水資源、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提高用水效率等舉措的實施，可以幫助地區(qū)水資源系統(tǒng)維持在相對均衡狀態(tài)，保障區(qū)域經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。

圖9 2005-2019年北方地區(qū)各省工業(yè)廢水治理投資額平均值Fig.9 Average value of investment in industrial wastewater treatment in the northern regions from 2005 to 2019

3.3 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)問題水平

對水資源、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境之間雙系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度進行對比，得到耦合協(xié)調(diào)問題分類，見表5。

由表5可知，多數(shù)行政單元社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度大，社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境發(fā)展領先，而水資源-生態(tài)環(huán)境則相反，一直處于耦合落后發(fā)展狀態(tài)，可見北方水資源與社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境間的協(xié)調(diào)性弱。主要原因在于地區(qū)的水資源系統(tǒng)發(fā)展水平普遍較低且發(fā)展速度明顯低于其他系統(tǒng)，是限制耦合協(xié)調(diào)水平提高的決定性因素。

表5 2005-2019年中國北方耦合協(xié)調(diào)問題分類Tab.5 Classification of coupling and coordination issues in northern China from 2005 to 2019

華北地區(qū)水資源發(fā)展水平較其他地區(qū)表現(xiàn)良好，發(fā)展水平有所提升，但發(fā)展速度緩慢，而東北地區(qū)和西北地區(qū)，除遼寧省外，水資源發(fā)展水平則近15年來基本沒有變化（表3），這與農(nóng)業(yè)用水占比加大，用水結構過于單一，區(qū)域水資源利用效率不高有關［35］。2005-2019年，西北地區(qū)年均農(nóng)業(yè)用水占比84.7%，居高難下，東北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水占比不斷升高，由68.7%上漲至78.4%，有效灌溉面積擴大75.5%，而華北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水占比則由66.3%下降至55.5%，耕地面積逐年下降，有效灌溉面積縮減32.03%。華北地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，近年來隨著商品貿(mào)易和電力運輸，區(qū)域虛擬水流入量大幅度增加，地區(qū)或在轉移水資源密集型產(chǎn)業(yè)（如農(nóng)產(chǎn)品的加工跨區(qū)貿(mào)易、工業(yè)）的同時將水資源壓力向外輸出［36，37］。西北地區(qū)和東北地區(qū)近15年來糧食總產(chǎn)量分別增加67.3%和86.2%，大量的虛擬水嵌于作物中輸出到其他地區(qū)［38，39］，水資源壓力轉移模式使得西北和東北地區(qū)用水結構持續(xù)處于單一狀態(tài)，用水結構均衡度提高速度慢。

4 結 論

在構建水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)評價體系的基礎上，建立耦合協(xié)調(diào)評價模型，對2005-2019年中國北方15個省級行政區(qū)進行分析，得到結論如下。

（1）水資源、社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境各子系統(tǒng)發(fā)展水平和速度具有區(qū)域性特點。我國北方地區(qū)各系統(tǒng)發(fā)展水平總體上呈現(xiàn)上升趨勢，水資源子系統(tǒng)發(fā)展緩慢，生態(tài)環(huán)境次之，社會經(jīng)濟發(fā)展最快。對于水資源子系統(tǒng)而言，區(qū)域用水效率低和用水結構單一是限制西北和東北水資源系統(tǒng)發(fā)展的共同原因，而華北則主要受到地區(qū)水資源條件的限制。對于社會經(jīng)濟子系統(tǒng)而言，西北受到區(qū)域經(jīng)濟實力低、總人口少和城鎮(zhèn)化水平低的約束，東北則受到區(qū)域經(jīng)濟實力低和供水管網(wǎng)建設落后的制約，華北地區(qū)則整體良好。對于生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)而言，城市綠化程度低和廢水治理投資力度低阻礙了西北和東北生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，而華北整體較好，部分省份工業(yè)和城市廢污水治理建設力度不足。

（2）水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境的整體系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度不斷提升，但仍處于初級階段。3 個子系統(tǒng)始終處于優(yōu)質(zhì)耦合水平，相互支撐和影響，但耦合協(xié)調(diào)等級多處于勉強耦合或初級耦合協(xié)調(diào)發(fā)展狀態(tài)。華北地區(qū)在產(chǎn)業(yè)結構、用水效率、供水結構等方面進行調(diào)整優(yōu)化，從而提高水資源發(fā)展水平，使其耦合協(xié)調(diào)程度相對最好；西北地區(qū)在經(jīng)濟社會和生態(tài)環(huán)境建設水平明顯提高的背景下，耦合協(xié)調(diào)程度提高明顯，并超過了東北地區(qū)。

（3）水資源發(fā)展水平低導致基于水資源的雙系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度低。北方地區(qū)普遍存在社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境發(fā)展領先，而水資源與其他子系統(tǒng)耦合發(fā)展落后的現(xiàn)象，主要受限于水資源發(fā)展水平低且發(fā)展速度緩慢，揭示出水資源仍是系統(tǒng)發(fā)展的主要制約因素。其中，西北地區(qū)和東北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水占比過大，用水結構單一，用水效率低，導致地區(qū)水資源系統(tǒng)發(fā)展停滯不前，而華北地區(qū)或通過轉移耗水產(chǎn)業(yè)，從而提高水資源系統(tǒng)發(fā)展水平。

由以上研究結果可見，目前中國北方水資源-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平主要受制于水資源子系統(tǒng)。因此，需要持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、進一步合理配置水資源、不斷提高水資源利用率和用水結構均衡水平，倡導多舉措節(jié)約用水來促進區(qū)域水資源系統(tǒng)的發(fā)展。