西南喀斯特地區(qū)地下水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)變化
——以貴州為例

楊廷鋒，吳顯春，龍華斌

（凱里學(xué)院，貴州 凱里 556011）

0 引言

水資源與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分［1］，也是可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分.中國(guó)西南地區(qū)可溶巖分布面積114×104km2，出露面積78×104km2，分布于湖南、湖北、廣東、廣西、云南、貴州、四川、重慶等地［2］.該地區(qū)的水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是否協(xié)調(diào)，關(guān)系到區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展.目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于區(qū)域水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)性［3-5］已有一些研究；但是城市化或者城市與水資源的協(xié)調(diào)性［16，17］和水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展［17］研究相對(duì)較少.研究方法主要有模糊數(shù)學(xué)法［18-20］、協(xié)同理論［21］、距離協(xié)調(diào)度模型［22］、主成分析法［23］、協(xié)調(diào)度模型［24］、集對(duì)分析方法［25］等.就西南喀斯特地區(qū)而言，水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性［17-19］也有少量研究.但是，無(wú)論全國(guó)或者西南喀斯特地區(qū)，地下水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展研究均比較缺乏.區(qū)域地下水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)是所區(qū)域系統(tǒng)的重要組成部分，所以，將其納入整體系統(tǒng)研究非常重要.

該項(xiàng)研究通過(guò)構(gòu)建地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)體系和經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后基于耦合理論，把地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)為參數(shù)，運(yùn)用協(xié)調(diào)度模型，對(duì)喀斯特地區(qū)的貴州的地下水承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)度進(jìn)行變化分析，目的是為了摸清楚二者的協(xié)調(diào)狀況與變化規(guī)律，研究成果可為西南喀斯特地區(qū)的水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可以持續(xù)發(fā)展提供參考.

1 主要理論方法與數(shù)據(jù)源

1.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

D 值越大，即耦合協(xié)調(diào)度越高.當(dāng)0＜D≤0.4時(shí)，為低度協(xié)調(diào)的耦合；當(dāng)0.4＜D≤0.5時(shí)，為中度協(xié)調(diào)的耦合；當(dāng)0.5＜D≤0.8 時(shí)，為高度協(xié)調(diào)的耦合；當(dāng)0.8＜D＜1 時(shí)，為極度協(xié)調(diào)耦合［5-6］.根據(jù)協(xié)調(diào)度衡量標(biāo)準(zhǔn)［7］（表1）進(jìn)行評(píng)價(jià)分析.

表1 協(xié)調(diào)度衡量標(biāo)準(zhǔn)

1.2 標(biāo)準(zhǔn)離差賦權(quán)法

綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題的關(guān)鍵是確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù).目前，計(jì)算權(quán)重系數(shù)的方法很多，主要包括主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩類［26-27］.主觀賦權(quán)法受到人為干擾較大，所以現(xiàn)在多采用客觀賦權(quán)法.客觀賦權(quán)法中主要有熵權(quán)法、標(biāo)準(zhǔn)離差CRITIC 等.本研究用標(biāo)準(zhǔn)離差法賦權(quán)法，其權(quán)重公式［28］為：，式中Wj為權(quán)重，σj為標(biāo)準(zhǔn)離差.

1.3 直線型標(biāo)準(zhǔn)化處理方法

以上各分項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化采用直線型處理方法：Ij=（pj-pmin）/（pmax-pmin），式中Ij為各區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化后的值，pj為各區(qū)域無(wú)量綱值，pmax、pmin分別為的最大值和最小值.各指標(biāo)統(tǒng)一采用正向指標(biāo)［29］.

1.4 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

本研究將地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)設(shè)為x1、x2、x3…x8；將社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)設(shè)為y1、y2、y3…y9.公式如下：

（1）式、（2）式中h（x）代表地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)，h（y）代表社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)，Wj代表各指標(biāo)的權(quán)重?cái)?shù)值，Xi，Yj分別代表社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)與地下水承載力可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)各指標(biāo)系數(shù)值.

2 可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)體系

本研究可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)體系包括地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)的構(gòu)建.

2.1 地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展主要維系是靠社會(huì)子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)與自然水生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng).所以，一級(jí)指標(biāo)社會(huì)子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)與自然水生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)如表2所示.根據(jù)評(píng)價(jià)因子，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型.

表2 地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)離差法賦權(quán)法推求的各項(xiàng)指標(biāo)的分配權(quán)重，見(jiàn)表3可知，（a1，…，a8）=（0.110，0.126，0.112，0.108，0.112，0.109，0.160，0.163）.

表3 地下水資源承載力各系數(shù)說(shuō)明與權(quán)重

2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

社會(huì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建，以全國(guó)情況作為參照物，考慮人類社會(huì)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，分別采用人均GDP（元）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度（%）、城鎮(zhèn)人口率、城市居民人均可支配收入（元）、農(nóng)村居民人均可支配收入（元）、人口自然增長(zhǎng)率（‰）、第一、二、三產(chǎn)業(yè)的就業(yè)結(jié)構(gòu)情況、恩格爾系數(shù)（%）作為指標(biāo).上述可以歸納為9 個(gè)方面，然后構(gòu)建計(jì)算體系見(jiàn)表4.

表4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

權(quán)重?cái)?shù)值采用標(biāo)準(zhǔn)離差法賦權(quán)法求的各項(xiàng)指標(biāo)的分配權(quán)重，（a1，…，a9）=（0.134，0.100，0.124，0.135，0.057，0.105，0.110，0.121，0.114）.

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與計(jì)算說(shuō)明

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于貴州2000-2018 年的統(tǒng)計(jì)年鑒和中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒、貴州水資源公報(bào)、貴州省的土地利用規(guī)劃以及貴州宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)網(wǎng)等.該項(xiàng)研究重要的計(jì)算是水生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計(jì)算，具體計(jì)算說(shuō)明在前期的研究成果［11］中已經(jīng)說(shuō)明，故在此不再重復(fù).

3 地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)變化分析

在2000-2018年的19年中（表5和圖1），貴州省的地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)平均值為0.504，偏低，總體呈現(xiàn)波浪式的增大趨勢(shì)，從2000年的0.419增加到2018年的0.622.根據(jù)各系數(shù)的變化分析，主要是維系生態(tài)環(huán)境的維系用水盈余增加和水效益提高、管理效果提升、泥沙減少、退耕還林與森林覆蓋率提高等有重要影響；氣候變化例如降水變化對(duì)貴州地下水承載力可持續(xù)發(fā)展具有比較大的影響.所以，全球氣候變化對(duì)貴州地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展方面加強(qiáng)研究.

圖1 貴州省地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)變化（2000-2018年）

表5 貴州省地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值（2000-2018年）

4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)展指數(shù)變化分析

從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)看（表6 和圖2），2000-2018 年貴州省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合指數(shù)均在0.2以上，平均值0.456，偏低.主要原因是貴州除了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、人口增長(zhǎng)速度、恩格爾系數(shù)等相對(duì)全國(guó)具有一定的優(yōu)勢(shì)，超過(guò)全國(guó)的平均水平，其余的例如人均GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市居民人均可支配收入（元）、農(nóng)村居民人均可支配收入、就業(yè)人口比例、人口產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化均低于全國(guó)的平均水平，因此造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)低.2000-2007年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，綜合經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)從2000年的0.463下降到2007年的0.247.從2007年之后，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)性的上升，到2018 年上升到0.752，但總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，原因是貴州經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)全國(guó)平均水平來(lái)說(shuō)，2000-2011年比較差，從2012年起，有顯著提高.

圖2 貴州省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)指數(shù)變化（2000-2018年）

表6 貴州省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)值（2000-2018年）

5 地下水資源承載力系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化分析

從地下水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化看（表7 和圖3），2000-2018 年的19年間耦合協(xié)調(diào)度均在0.5以上，平均值為0.68，最大值為0.821.2000-2007年呈現(xiàn)波動(dòng)性的下降，協(xié)調(diào)度從2000 年的0.662 下降到2011 年的0.562，之后，呈現(xiàn)波動(dòng)性的上升到2018 年的0.863.總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì).

表7 貴州地下水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀況

圖3 貴州地下水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度變化

從耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)看（表6），2000-2005 年為“輕度不協(xié)調(diào)”，2006-2008 年為“中度不協(xié)調(diào)”；2009-2011年為“輕度不協(xié)調(diào)”，2012-2015年為“弱協(xié)調(diào)”，2016之后為“良好協(xié)調(diào)”狀態(tài).由此可見(jiàn)，耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)從“弱協(xié)調(diào)”到“輕度不協(xié)調(diào)”再在到“中度協(xié)調(diào)”，再變化到“輕度不協(xié)調(diào)”到“弱協(xié)調(diào)”，最后到”良好協(xié)調(diào)”狀態(tài).在研究時(shí)段，有3 年處于“良好協(xié)調(diào)”狀態(tài)，占研究時(shí)段的16%，4年處于“弱協(xié)調(diào)”狀態(tài)占21%；其余12年處于“輕度”和“中度”不協(xié)調(diào)，大約占63%.

6 結(jié)論與調(diào)控建議

6.1 結(jié)論

2000-2018年，貴州省的地下水資源承載力可持續(xù)發(fā)展指數(shù)平均值為0.504，偏低，總體呈現(xiàn)增大趨勢(shì).其中，2000-2011年呈下降趨勢(shì)，從2011年之后呈現(xiàn)波動(dòng)式的上升.

2000-2018年，貴州省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展平均值在0.456，偏低，總體呈增加的趨勢(shì).其中，2000-2007年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，綜合經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)從2000年的0.463下降到2007年的0.247；從2007年之后，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)綜合指數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)性的上升，到2018年上升到0.752，但總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì).

2000-2018 年，貴州地下水資源承載力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)從“輕度不協(xié)調(diào)”變化到“中度不協(xié)調(diào)”，再變化到“輕度不協(xié)調(diào)”和“弱協(xié)調(diào)”，最后發(fā)展到”良好協(xié)調(diào)”狀態(tài).總體從不協(xié)調(diào)發(fā)展到協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài).

6.2 調(diào)控建議

6.2.1 貴州加快社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，加強(qiáng)應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的能力

貴州需加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加強(qiáng)工業(yè)化步伐，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加強(qiáng)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加強(qiáng)城市化建設(shè)，提高居民收入；加強(qiáng)鄉(xiāng)村振興發(fā)展與縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展；貴州處于“一帶一路”的節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)該挖掘自己的特色和相對(duì)優(yōu)勢(shì)，積極加強(qiáng)與“一帶一路”國(guó)家的區(qū)域合作共贏發(fā)展建設(shè)；加強(qiáng)應(yīng)對(duì)各種危害社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素的應(yīng)對(duì)能力.

6.2.2 加強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化的能力

氣候變化會(huì)影響貴州的降水情勢(shì)，進(jìn)而影響地下水資源承載力和與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展.當(dāng)今，全球氣候變暖和極端天氣，是影響地下水資源可持續(xù)發(fā)展的因素之一.因此，喀斯特地區(qū)要加強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化的能力.

6.2.3 節(jié)約用水和防止地下水的污染

貴州地區(qū)人民提高節(jié)水與保水意識(shí)，因喀斯特地區(qū)落水洞、裂隙等發(fā)育，地表污水很容易進(jìn)入地下水系統(tǒng)，要加強(qiáng)防止地下水的污染法律建設(shè)和制度建設(shè)、加強(qiáng)污染水的綜合治理力度、加強(qiáng)監(jiān)督與管理力度.

6.2.4 利用先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)地下水資源的生態(tài)環(huán)境管理

貴州加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)與研發(fā)，加強(qiáng)應(yīng)用與推廣，提高地下水資源的利用效率.貴州生態(tài)環(huán)境原本天生性脆弱，在生態(tài)文明建設(shè)的要求下，加強(qiáng)踐行“兩山”理論，加強(qiáng)退耕還林草工作，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)與保護(hù)工作.