大保護(hù)背景下長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全評(píng)價(jià)及障礙因素分析

田 澤，肖玲穎，任陽(yáng)軍

(河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

水安全是涉及國(guó)家長(zhǎng)治久安的大事。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)和全球氣候變化影響加劇，水生態(tài)系統(tǒng)也發(fā)生巨大的變化，水污染加劇、水環(huán)境惡化等問(wèn)題逐漸暴露，我國(guó)面臨的水安全形勢(shì)將更趨嚴(yán)峻。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略是國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略，其范圍覆蓋江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州和上海11省(市)，其作為當(dāng)前我國(guó)水污染強(qiáng)度最突出的流域之一，如何繼續(xù)保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力，實(shí)現(xiàn)水體保護(hù)與經(jīng)濟(jì)騰飛的雙重目標(biāo)是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題[1]。

“大保護(hù)”國(guó)家戰(zhàn)略，蘊(yùn)含著我國(guó)流域協(xié)同治理的全方位、全系統(tǒng)、全網(wǎng)覆蓋和可持續(xù)的深刻內(nèi)涵，重點(diǎn)突出的即生態(tài)大保護(hù)，包括大氣保護(hù)和水資源保護(hù)等。2021年12月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)和水利部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”水安全保障規(guī)劃》，要求全面提升水安全保障能力，統(tǒng)籌發(fā)展和安全。因此，從自然和社會(huì)雙重角度出發(fā)對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分析區(qū)域水安全存在的主要問(wèn)題，探尋推動(dòng)區(qū)域水安全發(fā)展對(duì)策，對(duì)于實(shí)現(xiàn)兩大區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

近年來(lái)，我國(guó)水安全問(wèn)題受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。從研究?jī)?nèi)容上看，主要集中在水安全評(píng)價(jià)、水安全問(wèn)題與保障研究、水生態(tài)文明建設(shè)等方面。例如：薛昱等[2]綜合考慮水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等影響因素評(píng)價(jià)廣東省水安全狀況；張楚等[3]從宏觀層面探討了長(zhǎng)江流域水安全基本問(wèn)題,并對(duì)其進(jìn)行了成因分析，發(fā)現(xiàn)其與工業(yè)化、城市化發(fā)展進(jìn)程密切相關(guān)；蘇聰文等[4]從水安全、水生態(tài)、水環(huán)境、水節(jié)約、水監(jiān)管和水文化6個(gè)維度綜合評(píng)價(jià)中國(guó)水生態(tài)文明發(fā)展水平。從研究視角上看，主要集中在區(qū)域水安全[5]、省域水安全[6]和城市水安全[7]的研究。從研究方法上看，目前，我國(guó)水資源安全的評(píng)價(jià)多以指標(biāo)評(píng)估體系[8]的構(gòu)建和綜合指數(shù)[9]的測(cè)算為主，模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、熵權(quán)法、功效系數(shù)法和水貧窮指數(shù)等應(yīng)用也較為廣泛。例如：劉秀麗等[10]基于改進(jìn)的模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)京津冀地區(qū)水環(huán)境安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)；高媛媛等[11]基于改進(jìn)的層次分析法對(duì)泉州市各縣(區(qū)、市)2008年的水資源安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析；梁緣毅等[12]結(jié)合層次分析法和熵權(quán)法對(duì)中國(guó)水資源安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；邵駿[13]等基于水貧乏指數(shù)對(duì)長(zhǎng)江流域水資源安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。此外，也有一些學(xué)者采用可拓云模型[2]、SPA-MC模型[14]對(duì)水安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。

綜上所述，學(xué)術(shù)界圍繞水安全的研究成果豐碩，但相關(guān)研究仍有待進(jìn)一步補(bǔ)充和完善，尤其是現(xiàn)有研究多為某一區(qū)域或省市的研究分析，缺少各大區(qū)域之間的對(duì)比分析，對(duì)水安全空間差異問(wèn)題關(guān)注尚不足。本文基于長(zhǎng)江、黃河生態(tài)大保護(hù)戰(zhàn)略背景，利用DPSIR模型構(gòu)建水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合時(shí)空極差熵權(quán)法和突變理論對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全問(wèn)題進(jìn)行較為全面而系統(tǒng)的實(shí)證評(píng)價(jià)，運(yùn)用Dagum基尼系數(shù)及其分解方法探究識(shí)別兩大區(qū)域水安全指數(shù)的空間差異及差異來(lái)源，進(jìn)一步運(yùn)用障礙診斷模型識(shí)別水安全的障礙因素，進(jìn)而為兩大區(qū)域水資源可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和參考。

1 指標(biāo)選取與模型構(gòu)建

1.1 指標(biāo)選取

區(qū)域水安全內(nèi)涵具有自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、人文屬性，這決定了在對(duì)區(qū)域進(jìn)行水安全評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要考慮區(qū)域水資源現(xiàn)狀，還要綜合評(píng)價(jià)與之相關(guān)的多方面因素。因此，依據(jù)DPSIR模型，從水環(huán)境安全狀況出發(fā)，參考相關(guān)文獻(xiàn)[2,7,15-16]構(gòu)建了能反映水環(huán)境安全狀況的驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)、壓力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)、影響子系統(tǒng)和響應(yīng)子系統(tǒng)，選取了20個(gè)細(xì)分指標(biāo)對(duì)兩大流域水安全進(jìn)行評(píng)價(jià)(表1)。其中，“驅(qū)動(dòng)力”是指造成水安全變化的潛在的原因，“壓力”是指人類活動(dòng)對(duì)水安全的作用因子，“狀態(tài)”是指水安全在上述壓力下所處的狀況，“影響”是指水安全所處的狀態(tài)對(duì)居民生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等的影響，“響應(yīng)”反映促進(jìn)水安全進(jìn)程中所采取的積極對(duì)策。

1.2 研究方法

1.2.1突變級(jí)數(shù)模型

突變級(jí)數(shù)法利用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的拓?fù)淅碚搧?lái)構(gòu)造自然現(xiàn)象與社會(huì)活動(dòng)中不連續(xù)變化現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型，以此描述連續(xù)性中斷的質(zhì)變過(guò)程，是目前唯一研究由漸變引起突變系統(tǒng)理論[17]，目前在資源環(huán)境、績(jī)效考核等綜合評(píng)價(jià)方面已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。初等突變理論有7個(gè)基本模型[18]，采用蝴蝶突變系統(tǒng)，由于每層指標(biāo)數(shù)最好不超過(guò)4個(gè)，將DPSIR模型改進(jìn)為CSIR模型，即將影響水安全的間接因素驅(qū)動(dòng)力和直接因素壓力兩個(gè)模塊合并為原因，并根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)采用蝴蝶突變系統(tǒng)，其勢(shì)函數(shù)和歸一化方程如下：

(1)

(2)

式中：x為突變系統(tǒng)中的一個(gè)狀態(tài)變量(指標(biāo))；f(x)為狀態(tài)變量x的勢(shì)函數(shù);a、b、c、d為狀態(tài)變量的控制變量,其順序是依據(jù)變量的重要程度由大到小確定的。

表1 水安全評(píng)級(jí)指標(biāo)體系

1.2.2時(shí)空極差熵權(quán)法

熵值法是一種客觀賦權(quán)相對(duì)精確的方法，但是傳統(tǒng)的熵權(quán)法無(wú)法充分反映指標(biāo)在時(shí)間和空間雙重維度上的信息量。為了克服這種局限性，張友國(guó)，等[19]提出了時(shí)空極差熵權(quán)法，該方法能夠從時(shí)間和空間雙重維度上充分反映指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響。因此，本文在構(gòu)建突變級(jí)數(shù)模型時(shí)，采用時(shí)空極差熵權(quán)法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，以此確定控制變量的主次關(guān)系。模型包含n個(gè)指標(biāo)，m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，t個(gè)時(shí)期，指標(biāo)表示為Xi(i=1，2，…,n),Xi在t時(shí)期的取值為Xitf(f=1,2,…，m，f表示省份)。采用時(shí)空極差熵權(quán)法賦權(quán)具體計(jì)算步驟如下：

首先將Xitf標(biāo)準(zhǔn)化后為Yitf，正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式分別為

(3)

(4)

式中Xmax,itf、Xmin,itf分別為Xitf的最大值和最小值。

各指標(biāo)的信息熵Ei為

(5)

其中

如果Pitf=0，則定義Pitfln(Pitf)=0。

各指標(biāo)的權(quán)重wi為

(6)

1.2.3基于突變級(jí)數(shù)法的障礙診斷模型

基于突變級(jí)數(shù)法的障礙診斷模型[20]以突變級(jí)數(shù)法和指標(biāo)偏離度的思想為基礎(chǔ)，通過(guò)引入突變級(jí)數(shù)法計(jì)算各指標(biāo)層指標(biāo)偏離度的突變級(jí)數(shù)，從而確定各指標(biāo)層和總體的障礙水平。其優(yōu)點(diǎn)是量化計(jì)算時(shí)避免給出各指標(biāo)的權(quán)重，克服了主觀賦權(quán)的局限性，并且依據(jù)突變級(jí)數(shù)歸一公式選擇不同的障礙指標(biāo)作為障礙診斷依據(jù)，考慮了研究對(duì)象的動(dòng)態(tài)性[17]。指標(biāo)偏離度計(jì)算如下：

Eif=1-Iif

(7)

式中：Eif為第f省(區(qū)、市)第i項(xiàng)指標(biāo)的偏離度；Iif為第f省(區(qū)、市)的第i個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化得分。

利用歸一化公式進(jìn)行障礙診斷。利用歸一化公式計(jì)算指標(biāo)層指標(biāo)偏離度的突變級(jí)數(shù)值，再將其標(biāo)準(zhǔn)化即為各子系統(tǒng)的障礙水平。

1.2.4Dagum基尼系數(shù)及其分解方法

采用Dagum基尼系數(shù)及其分解方法[21]考察長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全指數(shù)的相對(duì)差異，參照子樣本分解分析法和長(zhǎng)江、黃河干流分界點(diǎn)位置，將兩大區(qū)域按省級(jí)行政區(qū)單元分別劃分為上、中、下游3個(gè)地區(qū)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游地區(qū)包括重慶、四川、貴州和云南，中游地區(qū)包括江西、湖北和湖南，下游地區(qū)包括上海、江蘇、浙江和安徽；鑒于四川已納入長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，參考已有研究[22]，黃河流域研究區(qū)包括8個(gè)省份，上游地區(qū)包括青海、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古，中游地區(qū)包括山西和陜西，下游地區(qū)包括河南和山東。進(jìn)一步將總體差異來(lái)源分解為區(qū)域內(nèi)差異貢獻(xiàn)、區(qū)域間差異貢獻(xiàn)和超變密度貢獻(xiàn)，探究?jī)纱髤^(qū)域水安全指數(shù)的差異來(lái)源。

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

其中

式中：G為總體基尼系數(shù)，可分解為區(qū)域內(nèi)差異貢獻(xiàn)Gw、區(qū)域間差異貢獻(xiàn)Gnb和超變密度貢獻(xiàn)Gt，且G=Gw+Gnb+Gt；j、h為某特定地區(qū)的編號(hào)；sj、sh為相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的省份個(gè)數(shù)；yju、yhr分別為j區(qū)域內(nèi)第u個(gè)省份和h區(qū)域內(nèi)第r個(gè)省份的水安全指數(shù)；Gjj為區(qū)域j的基尼系數(shù)；Gjh為區(qū)域j和區(qū)域h之間的基尼系數(shù)；Djh為區(qū)域j和h之間水安全指數(shù)的相互影響系數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全為研究對(duì)象，基于數(shù)據(jù)的可獲得性，選取2009—2019年兩大區(qū)域共19個(gè)省(區(qū)、市)為研究單元。數(shù)據(jù)資料主要來(lái)自2010—2020年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》以及各省(自治區(qū)、直轄市)統(tǒng)計(jì)年鑒。此外，針對(duì)個(gè)別省份存在指標(biāo)數(shù)據(jù)缺失的情況，采用平均增長(zhǎng)率法補(bǔ)齊。

2 實(shí)證分析

2.1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全評(píng)價(jià)指數(shù)及等級(jí)

2.1.1水安全評(píng)價(jià)指數(shù)

根據(jù)突變理論，構(gòu)建突變級(jí)數(shù)模型，計(jì)算驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)、壓力子系統(tǒng)、狀態(tài)子系統(tǒng)、影響子系統(tǒng)和響應(yīng)子系統(tǒng)指數(shù)時(shí)，各子指標(biāo)遵從互補(bǔ)準(zhǔn)則；水安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算則遵從非互補(bǔ)原則。具體計(jì)算步驟可參考文獻(xiàn)[18]。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域19個(gè)省(區(qū)、市)水安全綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 2009—2019年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)

從區(qū)域整體來(lái)看，研究期內(nèi)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)均值分別為0.885 8和0.827 0，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)高于黃河流域，其水安全狀況相對(duì)較好，但兩大區(qū)域水安全綜合指數(shù)均呈上升趨勢(shì)；從增長(zhǎng)速度來(lái)看，黃河流域增長(zhǎng)速度明顯快于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，具體來(lái)看，2009年黃河流域和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)均值分別為0.799 0和0.873 8，2019年分別增長(zhǎng)至0.836 0和0.887 6，年均增長(zhǎng)率分別為0.45%和0.16%，可以看出，近年來(lái)兩大區(qū)域水安全狀態(tài)均有所提升。

從省域?qū)用鎭?lái)看，浙江、四川和湖北水安全綜合指數(shù)均值排名前三，其水安全綜合指數(shù)均值分別0.926 4、0.909 7和0.902 9，說(shuō)明這3個(gè)地區(qū)水安全狀況相對(duì)較好；甘肅、青海和寧夏水安全綜合指數(shù)排名靠后，其水安全綜合指數(shù)均值分別0.813 4、0.796 2和0.747 2，說(shuō)明水安全狀況相對(duì)較差。相較于黃河流域，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)部排名靠前的省份數(shù)量較多，進(jìn)一步說(shuō)明了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全狀況整體優(yōu)于黃河流域。從演變趨勢(shì)上來(lái)看，樣本考察期內(nèi)湖北、安徽、江蘇、河南和山東水安全綜合指數(shù)均有不同程度的下降，但總體下降幅度較小，其余省份的水安全綜合指數(shù)均有不同程度的提升，其中，寧夏、青海和貴州增長(zhǎng)最快，2009年水安全綜合指數(shù)均值分別為0.603 8、0.737 2和0.828 9，2019年分別上升至0.781 0、0.832 7和0.888 4，其年均增長(zhǎng)率分別為2.61%、1.23%和0.7%。

從區(qū)域內(nèi)部來(lái)看，就長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶而言，中游地區(qū)水安全綜合指數(shù)均值水平最高，為0.897 7，其次是上游地區(qū)，均值為0.888 6，下游地區(qū)水安全綜合指數(shù)均值最低，為0.874 2，表明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中游地區(qū)水安全狀況最好；從演變趨勢(shì)上來(lái)看，樣本考察期內(nèi)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上、中、下游地區(qū)水安全綜合指數(shù)均呈上升趨勢(shì)，其中上游地區(qū)增長(zhǎng)速度最快，其年均增長(zhǎng)率為0.29%(圖1)。就黃河流域而言，中游地區(qū)水安全綜合指數(shù)均值水平最高，均值為0.865 3，其次是下游地區(qū)，均值為0.835 7，上游地區(qū)最低，均值為0.821 4，說(shuō)明黃河流域中游地區(qū)水安全狀況優(yōu)于下、上游地區(qū)；從演變趨勢(shì)來(lái)看，黃河上、中游地區(qū)水安全綜合指數(shù)均呈上升趨勢(shì)，但是下游地區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中，上游地區(qū)增長(zhǎng)速度最快，年均增長(zhǎng)率為1%(圖2)。

圖1 2009—2019年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)變化趨勢(shì)

圖2 2009—2019年黃河流域水安全綜合指數(shù)變化趨勢(shì)

2.1.2水安全評(píng)價(jià)等級(jí)

由于突變級(jí)數(shù)計(jì)算結(jié)果會(huì)出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，無(wú)法清晰直觀地評(píng)價(jià)各地區(qū)的水安全狀況，故采用分位數(shù)分級(jí)法進(jìn)行水安全等級(jí)劃分，分別以40%、60%和80%分位的數(shù)值為分界點(diǎn)將水安全狀況劃分為安全、較安全、較不安全、不安全4個(gè)等級(jí)，劃分等級(jí)如下：H表示水安全綜合指數(shù)，若H∈[0，0.853 9)表示不安全；H∈[0.853 9，0.881 8)表示較不安全；H∈[0.881 8，0.899 2)表示較安全；H∈[0.899 2，1]表示安全。

從區(qū)域來(lái)看，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)均值分別為0.885 8和0.827 0，其水安全狀況分別處于較安全和不安全狀態(tài)；從演變趨勢(shì)來(lái)看，2009年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)分別為0.873 8和0.799 0，等級(jí)分別為較不安全和不安全，2019年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)分別為0.887 6和0.836 0，等級(jí)分別為較安全和不安全，樣本考察期內(nèi)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全狀況由較不安全轉(zhuǎn)為較安全，這表明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全情況得到有效改善。從省域?qū)用鎭?lái)看，浙江、四川、湖北和湖南水安全等級(jí)為安全，安徽、江西、云南和陜西水安全等級(jí)為較安全，江蘇、重慶和貴州水安全等級(jí)為較不安全，其余8個(gè)省份水安全等級(jí)為不安全(表3)。

表3 水安全等級(jí)

2.2 水安全空間差異及其來(lái)源

本文運(yùn)用MATLAB軟件，基于Dagum基尼系數(shù)及其分解方法，對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)的總體差異、區(qū)域內(nèi)差異、區(qū)域間差異及貢獻(xiàn)率進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

表4 水安全綜合指數(shù)基尼系數(shù)

表5 水安全指數(shù)空間差異來(lái)源貢獻(xiàn) 單位：%

2.2.1水安全綜合指數(shù)的差異分析

從總體基尼系數(shù)來(lái)看，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和黃河流域水安全綜合指數(shù)均值分別為0.016 7和0.026 8，這表明兩大流域交水安全綜合指數(shù)均存在空間非均衡性，但總體上黃河流域空間分布差異較大。從時(shí)間趨勢(shì)來(lái)看，研究期內(nèi)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)基尼系數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，由2009年的0.016 7上升到2019年的0.018 4，說(shuō)明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)空間差異越來(lái)越顯著，而黃河流域水安全綜合指數(shù)基尼系數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)，由2009年的0.053 0下降到2019年的0.017 3，這說(shuō)明這黃河流域水安全綜合指數(shù)由空間差異化逐漸向全域協(xié)同轉(zhuǎn)變。

從區(qū)域內(nèi)基尼系數(shù)來(lái)看，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中，下游地區(qū)水安全綜合指數(shù)區(qū)域內(nèi)基尼系數(shù)均值最大，為0.022 8，中游地區(qū)次之，為0.010 6，上游地區(qū)最小，為0.004 9，說(shuō)明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)內(nèi)部差異由下、中、上游地區(qū)依次遞減。在黃河流域中，下游地區(qū)區(qū)域內(nèi)基尼系數(shù)均值為0.025 2，上游地區(qū)均值為0.013 5，中游地區(qū)均值最小為0.004 6，表明下游地區(qū)水安全綜合指數(shù)內(nèi)部差異最大，而中游地區(qū)的空間協(xié)同性最強(qiáng)。從時(shí)間趨勢(shì)看，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中，下游地區(qū)水安全綜合指數(shù)區(qū)域內(nèi)基尼系數(shù)表現(xiàn)為波動(dòng)下降態(tài)勢(shì)，其年均下降率為3.1%，而上游和中游地區(qū)的區(qū)域內(nèi)基尼系數(shù)均出現(xiàn)波動(dòng)上升的態(tài)勢(shì)，其年均增長(zhǎng)率分別為4.8%和6%；而黃河流域僅上游地區(qū)表現(xiàn)出波動(dòng)上升趨勢(shì)，其下游和中游地區(qū)表現(xiàn)出明顯下降趨勢(shì)，年均下降率分別為13.1%和4.5%。

從區(qū)域間基尼系數(shù)來(lái)看，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中，中下游、上下游、上中游區(qū)域間基尼系數(shù)均值依次遞減，分別為0.021 3、0.021 2和0.010 5，說(shuō)明中下游區(qū)域間差異最為顯著，而上中游區(qū)域間差異相對(duì)較小。而黃河流域的上下游區(qū)域間基尼系數(shù)均值最大，中下游次之，上中游最小，其區(qū)域間基尼系數(shù)均值分別為0.039 8、0.030 7和0.014 9，可以看出，黃河流域上下游區(qū)域間差異最為顯著。從時(shí)間趨勢(shì)看，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游與中游區(qū)域間基尼系數(shù)呈下降趨勢(shì)，而上下游、中下游區(qū)域間差異呈現(xiàn)波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，說(shuō)明區(qū)域間差異有擴(kuò)大傾向；與長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶相反，黃河流域上下游、中下游區(qū)域間差異有縮小傾向，其上中游區(qū)域間基尼系數(shù)反而呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。

2.2.2水安全綜合指數(shù)的差異來(lái)源

從貢獻(xiàn)率大小看，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)的超變密度貢獻(xiàn)率均值為36.4%，區(qū)域間貢獻(xiàn)率均值為34.93%，高于區(qū)域內(nèi)貢獻(xiàn)率均值28.68%，這表明超變密度貢獻(xiàn)是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)空間差異的主要來(lái)源，其次是區(qū)域間差異；黃河流域區(qū)域間貢獻(xiàn)率均值高達(dá)67.14%，區(qū)域內(nèi)貢獻(xiàn)率均值次之，為26.80%，超變密度貢獻(xiàn)率均值最低，為6.06%，這表明區(qū)域間差異是黃河流域水安全綜合指數(shù)空間差異的主要來(lái)源。

2.3 水安全障礙因素分析

為進(jìn)一步探究?jī)纱髤^(qū)域水安全的障礙因素，采用基于突變級(jí)數(shù)法的障礙診斷模型測(cè)算各子系統(tǒng)的障礙水平，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 水安全障礙水平

從各子系統(tǒng)來(lái)看，在驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)中，其障礙水平排名前五的地區(qū)為寧夏、江西、青海、安徽和山東，說(shuō)明這5個(gè)地區(qū)受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化水平較低、人均GDP不高等因素制約，除安徽外，其他四省在技術(shù)創(chuàng)新能力方面還有很大的提升空間；在壓力系統(tǒng)中，其障礙水平排名前5的地區(qū)為湖南、江蘇、湖北、四川和安徽，說(shuō)明這些地區(qū)受到用水壓力和廢水排放壓力較大；在狀態(tài)系統(tǒng)中，其障礙水平排名前五的地區(qū)為寧夏、上海、甘肅、山東和江蘇，說(shuō)明這些地區(qū)受到人均水資源量、水資源開(kāi)發(fā)利用率、年降水量和森林植被覆蓋率阻礙較大；在影響系統(tǒng)中，排名前5的地區(qū)是甘肅、云南、河南、內(nèi)蒙古和湖南，說(shuō)明這些地區(qū)的建成區(qū)綠化覆蓋率、城市用水普及率和GDP增長(zhǎng)率較低，仍有待進(jìn)一步提升；在響應(yīng)系統(tǒng)中，排名前五的地區(qū)是青海、甘肅、寧夏、江西和四川，說(shuō)明這些地區(qū)在水安全治理方面投資力度不大、污水處理方面能力不強(qiáng)。

從各地區(qū)來(lái)看，水安全綜合指數(shù)均值最高的浙江主要是受到壓力系統(tǒng)的阻礙，其居民用水量和廢水排放量壓力較大導(dǎo)致了水安全存在一定風(fēng)險(xiǎn)；排名第2的四川主要是受到壓力系統(tǒng)和響應(yīng)系統(tǒng)的影響，因此四川應(yīng)當(dāng)著力加大水環(huán)境治理，提高廢水處理能力；水安全綜合指數(shù)均值最低的寧夏主要是受到驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)和狀態(tài)系統(tǒng)的阻礙較大，因此寧夏應(yīng)當(dāng)著力推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升科技創(chuàng)新支撐能力；排名倒數(shù)第二的青海主要受到驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)和響應(yīng)系統(tǒng)的阻礙，因此青海不僅要著力推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，還要加大水土流失綜合治理力度，提升水資源綜合利用水平；值得注意的是，位于我國(guó)東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的江蘇和上海水安全綜合指數(shù)均值相對(duì)較低，可以發(fā)現(xiàn)，上海主要受到狀態(tài)系統(tǒng)的阻礙較大，其人均水資源量和森林植被覆蓋率均較低，而水資源開(kāi)發(fā)利用率卻相對(duì)較大；江蘇主要受到壓力系統(tǒng)和狀態(tài)系統(tǒng)的雙重阻礙，其用水量和廢水排放量相對(duì)較大，而人均水資源量和森林植被覆蓋率均相對(duì)較小。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

a.從水安全綜合指數(shù)看，就區(qū)域整體而言，兩大流域水安全綜合指數(shù)均呈上升趨勢(shì)，但長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全狀況優(yōu)于黃河流域。就流域內(nèi)部而言，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中游地區(qū)水安全狀況最好，其次是上游地區(qū)，下游地區(qū)水安全狀況最差，上中下游地區(qū)水安全綜合指數(shù)均呈上升趨勢(shì)，水安全狀況均得到有效改善；而黃河流域中游地區(qū)水安全狀況最好，其次是下游地區(qū)，上游地區(qū)最差，其上、中游地區(qū)水安全狀況有所緩解，但是下游地區(qū)出現(xiàn)惡化趨勢(shì)，這可能與下游地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)用水與居民生活用水壓力加劇相關(guān)。就省域?qū)用鎭?lái)看，浙江、四川和湖北水安全狀況相對(duì)較好，甘肅、青海和寧夏水安全狀況相對(duì)較差。

b.從水安全等級(jí)來(lái)看，就區(qū)域?qū)用娑?，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全等級(jí)由“較不安全”轉(zhuǎn)向“較安全”，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近些年環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，環(huán)保投資力度加大，污水處理率提高，工業(yè)廢水排放管理加強(qiáng)，其水安全狀況逐漸轉(zhuǎn)好，而黃河流域水安全等級(jí)在考察期內(nèi)均處于“不安全”狀態(tài)，其水安全狀況沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)，這與黃河流域人口增長(zhǎng)、流域內(nèi)河流水質(zhì)惡化、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活用水壓力增大等原因密切相關(guān)；就省域?qū)用鎭?lái)看，浙江、四川、湖北和湖南水安全等級(jí)為安全，安徽、江西、云南和陜西水安全等級(jí)為較安全，江蘇、重慶和貴州水安全等級(jí)為較不安全，上海等其余8個(gè)省份水安全等級(jí)為不安全。

c.從空間差異來(lái)看，相較于黃河流域，整體上長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)地區(qū)分布更為協(xié)同，但長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)地區(qū)差異呈明顯擴(kuò)大趨勢(shì)，而黃河流域呈明顯縮小趨勢(shì)；就地區(qū)差異來(lái)源及其貢獻(xiàn)而言，超變密度貢獻(xiàn)是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全綜合指數(shù)地區(qū)差異的主要來(lái)源，而區(qū)域間差異是黃河流域水安全綜合指數(shù)地區(qū)差異的主要來(lái)源。

d.兩大區(qū)域水安全問(wèn)題各有短板，就長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶而言，其主要是受到壓力系統(tǒng)的阻礙，即隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的持續(xù)推進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)用水與居民生活用水壓力增大導(dǎo)致長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水安全存在一定風(fēng)險(xiǎn)；就黃河流域而言，其主要是受到響應(yīng)系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)和影響系統(tǒng)的三重阻礙，即不僅水資源供需矛盾較大、水土流失嚴(yán)重、水資源環(huán)境承載能力弱、環(huán)境污染積重較深等問(wèn)題較為突出，環(huán)境治理投資力度不足、技術(shù)創(chuàng)新能力相對(duì)較弱、用水低質(zhì)低效等問(wèn)題也尤為突出。

3.2 建議

a.長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶在中上游地區(qū)要深挖工業(yè)節(jié)水潛力，推進(jìn)能源、化工、建材等高耗水產(chǎn)業(yè)節(jié)水增效，嚴(yán)控高耗水產(chǎn)業(yè)發(fā)展；在下游地區(qū)尤其是江浙滬一帶，建設(shè)區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)減緩用水壓力，以此推動(dòng)全域水安全建設(shè)。

b.黃河流域上游地區(qū)重在保護(hù)河湖濕地水資源，中游地區(qū)要完善水土流失綜合治理，持續(xù)鞏固退耕還林還草、退牧還草成果，降低水土流失損失；下游地區(qū)要著力提升科技創(chuàng)新支撐能力，推廣新標(biāo)準(zhǔn)新技術(shù)新工藝，強(qiáng)化水資源剛性約束，推進(jìn)全流域水資源節(jié)約集約利用；針對(duì)青海、甘肅和寧夏等水安全等級(jí)較低的地區(qū)，不僅要著力推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)而提升水資源綜合利用水平，還要完善水土保持制度體制，加強(qiáng)水土流失防治，以此推進(jìn)沿黃水安全建設(shè)。