王新蕓，瓦哈甫·哈力克，阿斯古麗·木薩，王亞菲，王 芳

(1.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830046；3.新疆大學(xué)旅游學(xué)院，烏魯木齊 830046)

0 引 言

21世紀(jì)全球面臨著人口壓力、生態(tài)環(huán)境惡化、資源短缺、能源危機(jī)等問題，協(xié)調(diào)人口、經(jīng)濟(jì)、社會、資源與環(huán)境之間的發(fā)展關(guān)系，保證人類社會的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前重中之重[1]。黨的“十九大”報(bào)告[2]中指出堅(jiān)持人與自然和諧共生作為新時(shí)代堅(jiān)持和發(fā)展中國特色社會主義的基本方略之一，將建設(shè)美麗中國作為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的重大目標(biāo)，提出著力解決突出環(huán)境問題。習(xí)近平總書記指出：“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境”，高度論述了自然資源的重要性。水資源是生命的源泉，是人類生活和生產(chǎn)必不可少的部分，人口增長使得用水量不斷增加，環(huán)境污染致使水資源污染嚴(yán)重，缺水不僅影響正常的生產(chǎn)與生活，還會影響到人類生存，水資源短缺將成為21世紀(jì)的重大問題。如何協(xié)調(diào)水資源與人口、經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，保證正常的生產(chǎn)、生活活動，是近年來研究的熱點(diǎn)問題。

學(xué)者們關(guān)于耦合的研究涉及領(lǐng)域廣泛，涵蓋方方面面。耦合的概念源自于物理學(xué)，后來被引進(jìn)到地理學(xué)，從最初2個(gè)研究對象到現(xiàn)在3～4個(gè)對象，代表性研究學(xué)者如瓦哈甫·哈力克教授關(guān)于吐魯番地區(qū)的相關(guān)方面研究[3,4]；關(guān)于研究內(nèi)容[5-7]，在人口、經(jīng)濟(jì)、社會、資源、環(huán)境、生態(tài)、城鄉(xiāng)發(fā)展等方面都有耦合的身影；耦合應(yīng)用最廣泛的研究方法是耦合模型[3,4]，為得到耦合協(xié)調(diào)指數(shù)而采用模糊綜合評價(jià)法測算子系統(tǒng)發(fā)展水平較常見[5-7]，由于客觀賦權(quán)法則很好地消除了研究人員主觀因素對計(jì)算結(jié)果的影響，所以權(quán)重的確定應(yīng)用客觀賦權(quán)法較多[8]；關(guān)于研究尺度，地域上多以中尺度為主[3-6]，以省市為研究單元，時(shí)間上多以年為節(jié)點(diǎn)[7,9,10]，研究其耦合協(xié)調(diào)關(guān)系、耦合協(xié)調(diào)類型、耦合協(xié)調(diào)時(shí)空變化；關(guān)于Pearson相關(guān)分析，研究已經(jīng)趨于成熟[11-14]。

國內(nèi)外關(guān)于人口-經(jīng)濟(jì)-水資源的專項(xiàng)研究還相對較少，主要涉及以下兩個(gè)方面：①三者之間關(guān)系的研究[15,16]；②三者協(xié)調(diào)發(fā)展研究[17,18]。因此研究中存在的問題是不能忽視的：大多數(shù)學(xué)者將研究視角放在中尺度，分析不同省份之間或者同一省份內(nèi)部的耦合情況，但干旱區(qū)綠洲地區(qū)尤其是以縣域?yàn)檠芯繂挝坏?，耦合協(xié)調(diào)研究還甚為少見，尤其是以農(nóng)業(yè)為主、工業(yè)發(fā)展為輔，特色旅游業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、缺水嚴(yán)重的縣城。因此，如何認(rèn)識該地區(qū)人口-經(jīng)濟(jì)-水資源耦合協(xié)調(diào)發(fā)展程度以及如何協(xié)調(diào)發(fā)展，是烏魯木齊縣面臨的一個(gè)科學(xué)難題。本研究在實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，將人與自然系統(tǒng)細(xì)化為人口-經(jīng)濟(jì)-水資源，并結(jié)合耦合協(xié)調(diào)度的劃分，將研究視角放在具有獨(dú)特自然人文環(huán)境的干旱區(qū)縣域?qū)用?，分析并測算烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源系統(tǒng)的耦合度以及耦合協(xié)調(diào)度，揭示烏魯木齊縣20年來的耦合發(fā)展趨勢，有助于維持合理、適度的干旱地區(qū)綠洲發(fā)展規(guī)模，從根本上保證烏魯木齊縣的生態(tài)安全、持續(xù)發(fā)展。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

烏魯木齊縣位于北緯43°01′08″～44°06′11″，東經(jīng)86°37′56″～88°58′22″之間，地處中天山北麓，準(zhǔn)格爾盆地南緣。東與達(dá)坂城區(qū)接壤，南以天山吐格達(dá)坂為界與吐魯番地區(qū)托克遜縣、巴音郭楞蒙古自治州和靜縣相依，西與烏魯木齊市頭屯河區(qū)為鄰，北和烏魯木齊市天山區(qū)、沙依巴克區(qū)眥連，縣轄區(qū)面積4 141 km2。縣境內(nèi)大西溝等地全年盛行西北風(fēng)，中山區(qū)盛行東北風(fēng)和南風(fēng)，大部分地區(qū)平均風(fēng)速為2～3 m/s。縣境內(nèi)光照充足，日照時(shí)數(shù)為2 488.8 h。年均蒸發(fā)量大于降水量，是典型中溫帶大陸干旱氣候，區(qū)域內(nèi)可持續(xù)發(fā)展受到水資源短缺的制約。截至2015年年底，烏魯木齊縣總?cè)丝谶_(dá)到62 214 萬人，城鎮(zhèn)化水平達(dá)到21.3%，地區(qū)生產(chǎn)總值約205 201 萬元，農(nóng)民人均所得15 785 元，配水量為15 180 萬m3/a，單位面積用水量13 290 m3，萬元GDP耗水量135 178.52 m3。如何在烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源中達(dá)到平衡，維持可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前亟待解決的問題。

1.2 數(shù)據(jù)來源及指標(biāo)體系建立

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于社會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：《烏魯木齊縣國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒(2014-2015)》、《烏魯木齊縣年鑒(2015-2016)》、《烏魯木齊縣志(1994-2013年)》，政府部門的相關(guān)資料，實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)、以及自己二次計(jì)算的數(shù)據(jù)。

1.2.2 指標(biāo)體系建立

根據(jù)前人的研究經(jīng)驗(yàn)[11-14,19,20]，選取三大子系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)，根據(jù)靶區(qū)自身的特點(diǎn)，除去數(shù)據(jù)不易獲得的、含義相近的部分指標(biāo)，最終選取具有代表性的指標(biāo)，建立包括人口、經(jīng)濟(jì)、水資源在內(nèi)的18個(gè)評價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)體系(表1)。

1.3 研究方法

1.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

采用變異系數(shù)法，對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱的影響。

(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n)(正向指標(biāo))

(1)

(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n)(負(fù)向指標(biāo))

(2)

式中：Xij為原始數(shù)據(jù)；Aij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。

1.3.2 權(quán)重計(jì)算

計(jì)算權(quán)重的方法有很多種，例如：主成分分析法、專家打分法、網(wǎng)絡(luò)分析法、熵值法等，本文采用變異系數(shù)法計(jì)算權(quán)重。

(1)均值計(jì)算。

表1 烏魯木齊縣1996-2015 年人口-經(jīng)濟(jì)-水資源耦合協(xié)調(diào)度評價(jià)指標(biāo)及權(quán)重Tab.1 Index and weight of population-economy-water resources system in Urumqi county from 1996 to 2015

(3)

(2)標(biāo)準(zhǔn)差。

(4)

(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n)

(3)變異系數(shù)。

(5)

(4)權(quán)重。

(6)

1.3.3 指數(shù)計(jì)算

(7)

1.3.4 耦合協(xié)調(diào)模型

(1)耦合度計(jì)算。

(8)

本文涉及到3個(gè)子系統(tǒng)，所以n=3，整理公式得：

(9)

(2)協(xié)調(diào)度計(jì)算。

(10)

T=αU1+βU2+γU3

(11)

式中：T為人口密度-經(jīng)濟(jì)-水資源的綜合評價(jià)指數(shù)，在參照相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，加上專家打分，U1、U2、U3的待定系數(shù)α、β、γ依次定為0.3、0.3、0.4。

1.3.5 Pearson相關(guān)性分析

(12)

式中：r為相關(guān)系數(shù)，X與Y為兩個(gè)變量，在顯著水平上，r的絕對值越接近1，表明兩個(gè)變量的相關(guān)程度越強(qiáng)。

2 結(jié)果分析

2.1 綜合指數(shù)測算及評價(jià)

2.1.1 綜合指數(shù)測算

采用變異系數(shù)法計(jì)算權(quán)重，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)模型計(jì)算出烏魯木齊縣1996-2015年人口、經(jīng)濟(jì)、水資源的綜合評價(jià)指數(shù)U1、U2、U3，以及人口-經(jīng)濟(jì)-水資源耦合度(C)、綜合評價(jià)指數(shù)(T)和耦合協(xié)調(diào)度(D)，如表2所示。

表2 烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源評價(jià)指數(shù)、耦合、協(xié)調(diào)度(1996-2015)Tab.2 The comprehensive index of population-economy-water resources system and coupling degree and coupling coordination(1996-2015)

2.1.2 綜合指數(shù)評價(jià)

圖2顯示了烏魯木齊縣(1996-2015年)人口、經(jīng)濟(jì)、水資源的綜合發(fā)展水平在總體上呈現(xiàn)波動狀態(tài)，略有降低，下降幅度為0.112，其中人口發(fā)展指數(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，水資源與綜合發(fā)展趨勢一致，有所降低，降低幅度高于綜合發(fā)展指數(shù)。具體可以分為4個(gè)階段：

圖1 烏魯木齊縣(1996-2015年)人口-經(jīng)濟(jì)-水資源綜合發(fā)展指數(shù)趨勢Fig.1 Trend of the integrated population-economy-water resources development index in Urumqi county from 1996 to 2015

1996-2002年，呈現(xiàn)下降趨勢，尤其是1999-2002年，驟然下降，這主要是因?yàn)?001-2002年，烏魯木齊縣區(qū)劃的大幅度調(diào)整(七道灣、二工、大灣、地窩堡、達(dá)坂城區(qū))，全縣面積縮小、資源減少、人口減少、經(jīng)濟(jì)總量下降，導(dǎo)致綜合發(fā)展水平下降幅度大。

2002-2009年，人口、經(jīng)濟(jì)、水資源及綜合水平都呈現(xiàn)一個(gè)持續(xù)上漲的趨勢，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢良好，增長幅度較大，主要原因是政策影響，自區(qū)劃重新調(diào)整后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由原來的“三、二、一”變化為“一、二、三”，政府加大對調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)力度，突出旅游業(yè)，加快“二、三”產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不斷提高人民生活水平。

2009-2011年，經(jīng)濟(jì)、水資源以及綜合發(fā)展指數(shù)都呈現(xiàn)下降趨勢，其原因是烏魯木齊縣區(qū)劃的再次調(diào)整、經(jīng)濟(jì)總量略有所下降，但是人口發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，究其原因：縣域面積相對調(diào)整較少，但是人口遷出近40%，人口密度由原來的每平方千米21.78下降到每平方千米13.05，非農(nóng)業(yè)人口比重上升。

2011-2015年，烏魯木齊縣在縣政府的領(lǐng)導(dǎo)下，人口呈現(xiàn)上升趨勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入正軌，環(huán)境保護(hù)工作加強(qiáng)，因此總體呈現(xiàn)上升趨勢。

2.2 耦合協(xié)調(diào)評價(jià)

2.2.1 耦合協(xié)調(diào)類型劃分

由表2可知，1996-2015年，烏魯木齊縣三大子系統(tǒng)的耦合度(0.737～0.998)基本上都呈現(xiàn)良性耦合狀態(tài)，不能全面反映烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源的耦合協(xié)調(diào)狀況，因此結(jié)合計(jì)算所得的耦合協(xié)調(diào)指數(shù)，參考已有研究的分類標(biāo)準(zhǔn)[21]，將人口-經(jīng)濟(jì)-水資源發(fā)展系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度分為協(xié)調(diào)發(fā)展類、過度發(fā)展類和失調(diào)衰退類 3 大類，優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)、高度協(xié)調(diào)等10個(gè)亞類(表3)。

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)類型評價(jià)

進(jìn)一步分析烏魯木齊縣1996-2015年人口-經(jīng)濟(jì)-水資源的耦合協(xié)調(diào)度(圖2)，結(jié)合前面耦合協(xié)調(diào)的等級，可以發(fā)現(xiàn)，1996-2015年，烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出字母“W”的變化格局，呈現(xiàn)波動式遞減的趨勢。

表3 耦合協(xié)調(diào)等級劃分Tab.3 Coupling coordination level division

圖2 1996-2015年烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源耦合協(xié)調(diào)度Fig.2 Population-economy-water resource coupling coscheduling in Urumqi county from 1996 to 2015

從表4可以看出，1996-2000年間，烏魯木齊縣的耦合協(xié)調(diào)處于協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間，耦合協(xié)調(diào)類型為中初級耦合協(xié)調(diào)，耦合協(xié)調(diào)度在0.688～0.725之間，在沒有重新區(qū)劃行政范圍前，烏魯木齊縣縣域面積廣闊，資源豐富，但是當(dāng)?shù)厝巳狈Νh(huán)境意識，缺乏發(fā)展旅游意識，大部分水資源也只是用來維持基本生存，因此發(fā)展等級是經(jīng)濟(jì)滯后型。2002-2009年，由于該區(qū)行政區(qū)劃的調(diào)整，縣域面積縮減，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本改變，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到重創(chuàng)，耦合協(xié)調(diào)大類由協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^度發(fā)展區(qū)，發(fā)展等級依然是經(jīng)濟(jì)滯后型。2010年前再次因?yàn)樾姓^(qū)劃的調(diào)整，耦合協(xié)調(diào)度發(fā)生轉(zhuǎn)變，2010-2015，耦合協(xié)調(diào)度發(fā)生轉(zhuǎn)變的根本原因還是行政區(qū)劃的轉(zhuǎn)變，但是發(fā)展等級由經(jīng)濟(jì)落后性轉(zhuǎn)變?yōu)樗Y源落后性，說明地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)，但水資源供應(yīng)還需加強(qiáng)。

2.3 相關(guān)關(guān)系分析

用軟件SPSS19對綜合指數(shù)(T)人口(U1)、經(jīng)濟(jì)(U2)、水資源(U3)做了相關(guān)性分析(表5)，研究結(jié)果表明：綜合指數(shù)(T)

表4 烏魯木齊縣(1996-2015年)耦合協(xié)調(diào)度及其類型Tab.4 The coupling coordination degree and its type in Urumqi county (1996-2015 years)

表5 綜合指數(shù)及子系統(tǒng)指數(shù)的相關(guān)性分析Tab.5 Correlation Analysis of the comprehensive index and sub-system index

與經(jīng)濟(jì)(U2)和水資源(U3)在0.01水平上表現(xiàn)出強(qiáng)的正相關(guān)(Pearson，r>0.6)，與人口(U1)也呈現(xiàn)出正相關(guān)，但是相關(guān)性不顯著(Pearson，r=0.186，p<0.05)。人口(U1)與經(jīng)濟(jì)(U2)在0.05水平上呈現(xiàn)出中等程度正相關(guān)(Pearson，0.4

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

人口-經(jīng)濟(jì)-水資源是人地關(guān)系地域系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。以烏魯木齊縣為例，構(gòu)建人口-經(jīng)濟(jì)-水資源耦合協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)及其耦合協(xié)調(diào)模型，測算了1996—2015年烏魯木齊縣人口、經(jīng)濟(jì)、水資源發(fā)展水平指數(shù)以及人口-經(jīng)濟(jì)-水資源綜合發(fā)展指數(shù)、耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)，對其時(shí)序演變特征進(jìn)行定量化研究，并依托SPSS19軟件，對其相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)論如下：

(1)1996-2015年烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源綜合發(fā)展水平在總體上呈現(xiàn)波動狀態(tài)，相比1996年，2015年略有所降低，下降幅度為0.112；其中人口發(fā)展指數(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，水資源與綜合發(fā)展趨勢一致，有所降低，降低幅度高于綜合發(fā)展指數(shù)。

(2)1996-2015年，烏魯木齊縣人口-經(jīng)濟(jì)-水資源的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)出字母“W”的變化格局，呈現(xiàn)波動式遞減的趨勢。

(3)1996-2015年，烏魯木齊縣耦合類別變化情況依次為中級耦合協(xié)調(diào)類—初級耦合協(xié)調(diào)類—瀕臨失調(diào)衰退型—勉強(qiáng)耦合協(xié)調(diào)類—瀕臨失調(diào)衰退類—初級耦合協(xié)調(diào)類；耦合協(xié)調(diào)類型依次為人口滯后型—經(jīng)濟(jì)滯后型—水資源滯后型。

(4)人口-經(jīng)濟(jì)-水資源系統(tǒng)中，綜合發(fā)展指數(shù)與經(jīng)濟(jì)和水資源的呈顯著的正相關(guān)，與人口呈正相關(guān)，但不顯著。

3.2 討 論

為構(gòu)建科學(xué)合理的干旱地區(qū)縣域人地耦合系統(tǒng)的發(fā)展格局，推進(jìn)水資源健康可持續(xù)開發(fā)利用，統(tǒng)籌人口-經(jīng)濟(jì)-水資源系統(tǒng)協(xié)調(diào)，結(jié)合本文對烏魯木齊縣相關(guān)研究成果，堅(jiān)持人與自然和諧共生的理念，樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，在發(fā)展的過程中應(yīng)該注意：①應(yīng)該大力推廣特色旅游業(yè)發(fā)展，加大人口第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移力度，提高人口質(zhì)量；②不能以追求經(jīng)濟(jì)效益而以破壞自然環(huán)境和水資源為代價(jià)，烏魯木齊縣屬于生態(tài)脆弱區(qū)，發(fā)展旅游業(yè)必然會使環(huán)境遭到破壞，應(yīng)該做好環(huán)境容量測算等工作，為可持續(xù)發(fā)展作保障；③優(yōu)化水資源配置，合理利用水資源，烏魯木齊縣地表水均是內(nèi)陸河系，河道段而分散，以冰雪融水為主要補(bǔ)給，應(yīng)加強(qiáng)水資源利用效率，合理分配。縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展要樹立長遠(yuǎn)目標(biāo)，為子孫后代著想，只有這樣，人口-經(jīng)濟(jì)-水資源才能協(xié)調(diào)發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

由于研究數(shù)據(jù)獲取的難度，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)，本文僅從時(shí)間序列對烏魯木齊縣1996-2015年人口-經(jīng)濟(jì)-水資源耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行了定量分析，而缺乏空間視角的切入和分析，以便更好地探析其發(fā)展變化深層次原因和提出更為合理切實(shí)的對策建議，有待進(jìn)一步深入探究。

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