史安娜，陸添添，馮楚建

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京 211100；2.沿海開(kāi)發(fā)與保護(hù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210098； 3.科技部科技法規(guī)事務(wù)服務(wù)中心，北京 100038)

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源保護(hù)水平研究

史安娜1,2，陸添添1，馮楚建3

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京 211100；2.沿海開(kāi)發(fā)與保護(hù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210098； 3.科技部科技法規(guī)事務(wù)服務(wù)中心，北京 100038)

隨著我國(guó)“三大戰(zhàn)略”的實(shí)施，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)走廊建設(shè)引起了廣泛關(guān)注。以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水環(huán)境、水生態(tài)為研究對(duì)象，運(yùn)用DPSIR框架模型，從驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)的相互作用機(jī)制出發(fā)，選取2005—2014年11省市26個(gè)相關(guān)指標(biāo)，預(yù)測(cè)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源綜合保護(hù)水平。結(jié)果顯示：長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中下游的水資源保護(hù)水平整體較高，而整個(gè)經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)、水量與水生態(tài)保護(hù)水平均面臨較大壓力。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶；經(jīng)濟(jì)發(fā)展；水資源保護(hù)；DPSIR模型

一、引 言

隨著我國(guó)最嚴(yán)格水資源制度的實(shí)施，水資源管理研究受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。馮寶平等于早期提出區(qū)域水資源可持續(xù)利用分析的相關(guān)概念，建立復(fù)合評(píng)價(jià)系統(tǒng)[1]；戴崇標(biāo)等運(yùn)用最大熵原理對(duì)淮河流域水資源狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]；曹琦等使用DPSIR模型，以甘州地區(qū)為考察對(duì)象建立城市水資源安全評(píng)價(jià)體系[3]；肖新成等以農(nóng)業(yè)面源污染視角為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建DPSIR模型并使用結(jié)構(gòu)方程模型方法對(duì)三峽庫(kù)區(qū)重慶段水資源安全進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]；譚圣林等通過(guò)構(gòu)建可變模糊集評(píng)價(jià)模型對(duì)珠江三角洲水資源的可再生性進(jìn)行評(píng)估[5]；韓美等利用層次分析法對(duì)黃河三角洲水資源可持續(xù)利用水平進(jìn)行預(yù)測(cè)[6]；張昆等使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市進(jìn)行水資源綜合效率分析[7]；崔木花構(gòu)建IPAT方程模擬長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶污染排放的影響[8]；汪克亮等進(jìn)行基于環(huán)境壓力的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)效率的研究[9]；童紀(jì)新等使用DEA模型測(cè)算我國(guó)31個(gè)省級(jí)單位的水資源可持續(xù)利用狀況[10]。從已有成果看，綜合研究流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境壓力、資源利用等方面的水資源保護(hù)文獻(xiàn)較少，由此，筆者以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展為著眼點(diǎn)，研究水資源、水環(huán)境對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐，測(cè)算長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中水資源綜合保護(hù)水平，為水生態(tài)環(huán)境友好、水資源有效保護(hù)和合理利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新格局的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)提供支撐。

二、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)分析框架

1.DPSIR框架模型

DPSIR是“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)” Driving Force-Pressure-State-Impact-Response)概念框架模型，由歐洲環(huán)境署基于PSR和DSR框架模型提出。DPSIR模型以由環(huán)境問(wèn)題所引發(fā)的因果鏈為研究對(duì)象，將人口增長(zhǎng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作為長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng)力，用以考察其對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的壓力以及環(huán)境變化所帶來(lái)的反饋?zhàn)饔?。模型通過(guò)不同層級(jí)的細(xì)化指標(biāo)，揭示經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與環(huán)境之間存在的因果關(guān)系與影響。

根據(jù)DPSIR框架模型基本原理，圍繞長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省市，構(gòu)建人口-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-水環(huán)境的水資源保護(hù)復(fù)合系統(tǒng)框架模型(圖1)。復(fù)合系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)力模塊、壓力模塊、狀態(tài)模塊、影響模塊、響應(yīng)模塊5個(gè)模塊組成?！膀?qū)動(dòng)力”通過(guò)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類(lèi)活動(dòng)的水資源需求來(lái)反映；“壓力”通過(guò)社會(huì)進(jìn)步和人類(lèi)發(fā)展對(duì)水資源供給能力和對(duì)水環(huán)境的破壞狀況來(lái)反映；“狀態(tài)”通過(guò)水資源利用狀態(tài)和水資源損耗來(lái)反映；“響應(yīng)”通過(guò)設(shè)置科技、政策來(lái)回應(yīng)水污染、水資源耗費(fèi)和水生態(tài)破壞等問(wèn)題；“影響”通過(guò)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)的影響程度等來(lái)反映。5個(gè)模塊之間有兩條相互作用的交互鏈：第一，從驅(qū)動(dòng)→響應(yīng)→狀態(tài)→影響→響應(yīng)的因果鏈；第二，從響應(yīng)模塊作用(響應(yīng)→驅(qū)動(dòng)響應(yīng)→壓力響應(yīng)→狀態(tài)響應(yīng)→影響)的反饋鏈，兩條交互鏈相互作用，對(duì)各省市水資源保護(hù)水平產(chǎn)生影響。

圖1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源DPSIR分析框架

2.DPSIR框架模型細(xì)化指標(biāo)選取

按照國(guó)家最嚴(yán)格水資源管理制度及新時(shí)期對(duì)水資源保護(hù)的任務(wù)和要求，為保障長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略實(shí)施的水安全，從水質(zhì)、水量、水生態(tài)問(wèn)題3個(gè)角度細(xì)化長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶DPSIR框架模型各組成模塊的內(nèi)涵指標(biāo)。選取細(xì)化指標(biāo)以《全國(guó)水資源保護(hù)規(guī)劃技術(shù)大綱(2012年)》為依據(jù)，充分考慮長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)和工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及長(zhǎng)江生態(tài)走廊建設(shè)需要：①壓力模塊，考慮長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)作物播種面積比例大(占全國(guó)40%)、地區(qū)農(nóng)業(yè)用水比例高(占總用水量超過(guò)50%)的特點(diǎn)，選取“化肥使用強(qiáng)度”和“農(nóng)業(yè)用水量”等指標(biāo)；考慮長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶是我國(guó)重要鋼鐵、煉油工業(yè)帶聚集區(qū)，常年位于酸雨帶，除“工業(yè)用水量”和“工業(yè)廢水排放量”外，加入“二氧化硫排放量”指標(biāo)。②響應(yīng)模塊，考慮長(zhǎng)江流域尤其是上游綠化率降低導(dǎo)致草地沙化和水土流失等現(xiàn)象，加入“水土流失治理面積”和“除澇面積”指標(biāo)。③影響模塊，考慮長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶人口密集多個(gè)城市圈存在地區(qū)發(fā)展水平差異的情況，加入“城市化水平”“城鎮(zhèn)居民消費(fèi)水平”“城市污水處理率”和“城市節(jié)約用水量”指標(biāo)。綜合系統(tǒng)性、科學(xué)性和可操作性原則，共篩選出26項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)(表1)，以此解釋長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11個(gè)省市水資源保護(hù)綜合水平的內(nèi)涵。

表1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶DPSIR模型水資源保護(hù)指標(biāo)體系

三、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)綜合水平測(cè)算方法與步驟

在26個(gè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步測(cè)算水資源綜合保護(hù)水平，具體方法步驟如下。

本方案包括GSM移動(dòng)通信模塊，AT89S52單片機(jī)模塊，紅外傳感器模塊，煙霧傳感器模塊，溫度傳感器模塊，遙控、撤防模塊，電源模塊等。通過(guò)各大傳感器對(duì)家居實(shí)時(shí)情況進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)傳感器采集可能有人進(jìn)入，或者發(fā)生有毒氣體泄漏的時(shí)候，相應(yīng)的傳感器會(huì)將相應(yīng)的情況進(jìn)行采集，然后將信息傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)情況的分析后，將信息傳送到GSM短信模塊，GSM短信模塊組成的報(bào)警系統(tǒng)將具體情況通過(guò)短信發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)上，當(dāng)相應(yīng)的情況得到解決后，警報(bào)會(huì)自動(dòng)解除。另外，當(dāng)用戶(hù)回到家中，想解除相應(yīng)的安防報(bào)警系統(tǒng)的時(shí)候，可通過(guò)手機(jī)的遙控撤防模塊撤銷(xiāo)啟動(dòng)狀態(tài)，回到相應(yīng)的不撤防狀態(tài)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

第一，數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理。采用閾值法，依照正指標(biāo)和逆指標(biāo)性質(zhì)，對(duì)選取的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。

(1)

(2)

第二，指標(biāo)權(quán)重確定。為避免少數(shù)指標(biāo)對(duì)總體評(píng)價(jià)的過(guò)度干擾，選用變異系數(shù)法計(jì)算模塊內(nèi)單一指標(biāo)權(quán)重。第i項(xiàng)指標(biāo)變異系數(shù)公式為

(3)

第J模塊內(nèi)單一指標(biāo)i的權(quán)重為

(4)

第三，計(jì)算每一模塊指標(biāo)綜合指數(shù)。在變異系數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)上采用加權(quán)平均法計(jì)算每個(gè)模塊的綜合指標(biāo)數(shù)值，計(jì)算公式為

(5)

第四，五大模塊綜合指標(biāo)預(yù)測(cè)。由于指標(biāo)序列樣本數(shù)據(jù)較少，故使用灰色預(yù)測(cè)法GM(1,1)模型，針對(duì)驅(qū)動(dòng)、壓力、狀態(tài)、影響和響應(yīng)模塊的綜合數(shù)值序列進(jìn)行預(yù)測(cè)。設(shè)某單一模塊綜合指數(shù)為

(6)

其預(yù)測(cè)方程為

k=1,2,…,n

(7)

第五，水資源保護(hù)水平測(cè)算。將五大模塊預(yù)測(cè)綜合值加權(quán)求和，計(jì)算得出水資源保護(hù)水平的未來(lái)評(píng)價(jià)：

F(θ)t=WD·f(D)t+WP·f(P)t+

WS·f(S)t+WI·f(I)t+WR·f(R)t

(8)

四、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)綜合水平測(cè)算與分析

以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市為對(duì)象，以DPSIR框架模型為基礎(chǔ)，收集2005—2014年26個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要來(lái)源為國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)、《中國(guó)城市年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》等。運(yùn)用水資源保護(hù)測(cè)算方法，計(jì)算水資源保護(hù)水平影響程度，并以此為依據(jù)測(cè)算長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省市水資源保護(hù)水平(表2～4)。

1.五大模塊對(duì)水資源保護(hù)影響程度分析

表2結(jié)果反映了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市五大模塊對(duì)水資源的影響程度。從現(xiàn)狀看，壓力模塊、響應(yīng)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊指標(biāo)對(duì)水資源保護(hù)影響最大，說(shuō)明長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市在2005—2014年經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)，控制單位產(chǎn)能耗水與污染排放是減輕水資源保護(hù)壓力的重要原因，而節(jié)水政策推廣與污水處理技術(shù)的改善，是響應(yīng)能力提升的主要因素。此外，每個(gè)模塊對(duì)各省市水資源保護(hù)影響程度不同，其改善水環(huán)境壓力與實(shí)施水保護(hù)政策的提升空間存在差異。從驅(qū)動(dòng)模塊看，驅(qū)動(dòng)力模塊對(duì)浙江省、上海市和湖南省影響最大，主要原因是以上地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。從壓力模塊上，影響最高的上海市、湖南省、湖北省和四川省單位產(chǎn)值耗水與排污控制有明顯效果，而響應(yīng)模塊影響水平最高的貴州省、云南省，在提升污水治理能力與和節(jié)約用水推廣政策上有顯著進(jìn)步。

表2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2005—2014年DPSIR模塊對(duì)水資源保護(hù)影響系數(shù)

2.長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)狀況分析

表3顯示，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市水資源保護(hù)水平在10年內(nèi)均有不同程度提升，其中2005—2009年5年間，安徽省、湖北省和江蘇省絕對(duì)增幅最高，主要表現(xiàn)為對(duì)高耗水、高污染落后產(chǎn)能的淘汰升級(jí)以及節(jié)水政策的大力推廣。而在2009—2014年階段，由于2011年國(guó)家經(jīng)濟(jì)增速下滑、驅(qū)動(dòng)力不足，致使多省市水資源保護(hù)水平在普遍回落后并無(wú)明顯提升。此外，對(duì)比位于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶上游的四川省與下游的上海市可以發(fā)現(xiàn)，兩地在水資源保護(hù)水平上存在的不同特點(diǎn)：過(guò)去10年中，上海市水資源開(kāi)發(fā)壓力大、人均可用水資源量較少，尤其是后期經(jīng)濟(jì)增速下行的壓力，限制了其水資源保護(hù)水平的進(jìn)一步提升；而四川省豐富的水資源和后發(fā)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)以及水環(huán)境治理政策的有效施行，使其在水資源保護(hù)方面有更為突出的表現(xiàn)?？梢?jiàn)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省市在未來(lái)需結(jié)合自身特點(diǎn)，對(duì)水資源保護(hù)采取更具針對(duì)性的加強(qiáng)措施。

3.長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)水平預(yù)測(cè)分析

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)水平未來(lái)預(yù)測(cè)見(jiàn)表4。結(jié)果顯示在2017—2025年大多數(shù)省市水資源保護(hù)水平仍存在提升空間，其中水資源保護(hù)水平基本持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)的是上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、四川和貴州，而湖南、重慶和云南的綜合水平達(dá)到峰值后，如不能采取針對(duì)性措施，水資源保護(hù)水平將持續(xù)下降。整體而言，長(zhǎng)江中游及下游所在的數(shù)個(gè)省份水資源保護(hù)水平是較高的。

此外，長(zhǎng)江各省市在提升水資源保護(hù)水平上各有特點(diǎn)，如位于長(zhǎng)江下游江蘇省在治污減排、淘汰落后產(chǎn)業(yè)方面績(jī)效最為突出，而未來(lái)必須在水資源節(jié)約、水循環(huán)利用和污水處理環(huán)節(jié)上深化改革與政策支持，才能繼續(xù)滿(mǎn)足當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需求；而同樣處于下游的上海市，由于未來(lái)經(jīng)濟(jì)增速放緩、水資源開(kāi)發(fā)壓力大，人均水資源數(shù)值逐年下降，在水環(huán)境保護(hù)工作上承載巨大壓力，未來(lái)需要出臺(tái)更積極的水環(huán)境保護(hù)政策并推廣更先進(jìn)的節(jié)水減排技術(shù)，才能確保上海市水資源保護(hù)水平在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)滿(mǎn)足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求；位于長(zhǎng)江中游的江西省和湖北省，必須在化肥使用、水土流失治理和排污控制方面取得更大改善，以求進(jìn)一步提升中游地區(qū)整體水資源保護(hù)水平、保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；長(zhǎng)江上游的貴州省、四川省和云南省，水資源相對(duì)豐富、未來(lái)經(jīng)濟(jì)增速預(yù)期更高，因此水資源保護(hù)驅(qū)動(dòng)力增高，而由此帶來(lái)的污染排放壓力也更高，需要加強(qiáng)在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中污水處理及水土流失治理方面的政策響應(yīng)。

表3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶2005—2014年水資源保護(hù)指數(shù)評(píng)價(jià)

表4 2017—2025年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源保護(hù)水平預(yù)測(cè)

五、結(jié) 語(yǔ)

在對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11省市水資源保護(hù)水平的研究中，運(yùn)用DPSIR框架模型，將社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水環(huán)境與水治理、水生態(tài)和水資源開(kāi)發(fā)程度等屬性納入考查要素，避免了以往研究中只考察水環(huán)境、只關(guān)注水資源自然屬性的不足。研究顯示，當(dāng)前長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶各省市水資源保護(hù)水平主要受壓力模塊下單位產(chǎn)值耗水量與污水排放量以及響應(yīng)模塊中節(jié)水政策推廣程度和污水處理能力的影響。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受水資源保護(hù)水平提升的影響，對(duì)于水資源相對(duì)豐富的長(zhǎng)江上游省市，需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中的政策響應(yīng)；對(duì)于長(zhǎng)江中游省份，需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中節(jié)水和治污能力的政策響應(yīng)；對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的長(zhǎng)江下游省市，未來(lái)更需要節(jié)水與污水處理技術(shù)的突破以及與之相關(guān)的政策支持。

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(責(zé)任編輯：高 虹)

10.3876/j.issn.1671-4970.2017.01.005

2016-11-15

水利部科技推廣計(jì)劃項(xiàng)目(TG1523);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71540014)

史安娜(1962—)，女，江蘇丹陽(yáng)人，教授，博士，從事水資源經(jīng)濟(jì)與管理研究。

F293.1；TV213.4

A

1671-4970(2017)01-0024-05