封 麗，吳光東，趙又霖

(1.河海大學(xué) 商學(xué)院，南京 211100； 2.河海大學(xué) 圖書(shū)館，南京 210098； 3.長(zhǎng)江科學(xué)院 水資源綜合利用研究所，武漢 430010)

1 研究背景

地下水資源是水資源的重要組成部分，是維系水系統(tǒng)良性循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的重要保障，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中具有重要地位，是基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的重要資源。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，一些地區(qū)地下水超采嚴(yán)重，局部含水層被疏干，地面沉降、地面塌陷、地裂縫、海(咸)水入侵、土地沙化等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出。從地下水資源管理形勢(shì)上看，國(guó)家日益重視對(duì)地下水的保護(hù)，伴隨《地下水管理?xiàng)l例》的發(fā)布實(shí)施[1]，地下水的供水功能將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)功能和戰(zhàn)略儲(chǔ)備功能，在地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，地下水供水量逐步減少，從而逐步實(shí)現(xiàn)地下水供水量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤。在此背景下，通過(guò)近20 a長(zhǎng)系列數(shù)據(jù)分析，揭示全國(guó)各省區(qū)地下水供水量與地區(qū)生產(chǎn)總值的脫鉤關(guān)系，分析脫鉤效應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因素及其時(shí)空演變特征，對(duì)于今后優(yōu)化調(diào)整供水結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化地下水資源的保護(hù)與修復(fù)具有重要意義，但目前基于長(zhǎng)期系列數(shù)據(jù)開(kāi)展地下水供水量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤效應(yīng)分析的工作鮮有報(bào)道。

為了研究環(huán)境損害與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相關(guān)性，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)在2002年首次提出了“脫鉤”概念。在國(guó)內(nèi)，汪奎等[2]較早地將脫鉤應(yīng)用于水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)分析，揭示了我國(guó)農(nóng)業(yè)用水與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的強(qiáng)脫鉤關(guān)系。此后，吳丹[3]、王寶強(qiáng)[4]、陳威等[5]相繼開(kāi)展了我國(guó)不同時(shí)期的水資源利用量與國(guó)民生產(chǎn)總值之間的脫鉤關(guān)系研究，揭示了我國(guó)各時(shí)期水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的相對(duì)脫鉤趨勢(shì)。近年來(lái)，潘忠文等[6]運(yùn)用水足跡理論進(jìn)一步探討了我國(guó)水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤發(fā)展過(guò)程，并指出工業(yè)脫鉤狀態(tài)整體優(yōu)于農(nóng)業(yè)。

除上述全國(guó)尺度的相關(guān)研究外，國(guó)內(nèi)學(xué)者也已開(kāi)展了區(qū)域或者省區(qū)尺度的水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤研究[7-10]。在深入揭示脫鉤的影響因素時(shí)，驅(qū)動(dòng)效應(yīng)分解是常用的方法[11-12]。章恒全等[13]研究了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)用水量演變與脫鉤的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)江三角洲地區(qū)用水量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤的促進(jìn)因素，而經(jīng)濟(jì)收入增加和人口規(guī)模增長(zhǎng)是抑制因素。李曼等[14]將驅(qū)動(dòng)因素分解方法(對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)(LMDI)法)和脫鉤指數(shù)應(yīng)用于疏勒河流域水資源利用研究，揭示了強(qiáng)脫鉤-強(qiáng)負(fù)脫鉤-衰退脫鉤的動(dòng)態(tài)過(guò)程。高明國(guó)等[15]構(gòu)建了擴(kuò)展LMDI 模型，研究了黃河流域水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤關(guān)系。吳丹等[16]評(píng)價(jià)了雙控行動(dòng)下京津冀經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源利用的脫鉤狀態(tài)，認(rèn)為京津冀地區(qū)行業(yè)用水的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)是驅(qū)動(dòng)用水脫鉤的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，但結(jié)構(gòu)調(diào)整效應(yīng)不顯著。

從已有研究成果來(lái)看，全國(guó)或者區(qū)域尺度的水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤及驅(qū)動(dòng)因素分析是當(dāng)前研究熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，但是，從供水構(gòu)成角度在全國(guó)層面研究地下水供水量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤關(guān)系及其驅(qū)動(dòng)因素還不多見(jiàn)。另一方面，基于空間自相關(guān)分析方法的區(qū)域脫鉤狀態(tài)或驅(qū)動(dòng)效應(yīng)空間聚集性研究也是一個(gè)重要研究方向。

程慧等[17]分析了中國(guó)旅游業(yè)碳排放脫鉤的空間異質(zhì)性及其驅(qū)動(dòng)因素，黃木易等[18]研究了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市擴(kuò)張與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤關(guān)系及其空間異質(zhì)性。在水資源研究領(lǐng)域，吳澤寧等[19]分析了黃河流域各省( 區(qū)) 用水價(jià)值空間聚集特征分析，結(jié)果表明，黃河流域經(jīng)濟(jì)用水價(jià)值、生態(tài)環(huán)境用水價(jià)值和總用水價(jià)值均呈現(xiàn)明顯的空間差異性。劉朝露等[20]探討了寧夏城鎮(zhèn)化發(fā)展與水資源利用的空間關(guān)聯(lián)特征，發(fā)現(xiàn)寧夏城鎮(zhèn)化發(fā)展與水資源利用協(xié)調(diào)性總體呈北高南低空間格局。彭虹等[21]研究了重慶市農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤程度的時(shí)空變化，封麗等[22]重點(diǎn)研究了華北地區(qū)地下水開(kāi)采與糧食產(chǎn)量的脫鉤狀態(tài)及空間差異性。然而，基于長(zhǎng)期系列數(shù)據(jù)開(kāi)展地下水供水量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤效應(yīng)的空間聚集特征分析的研究鮮有報(bào)道。

鑒于此，本文以全國(guó)31個(gè)省級(jí)行政區(qū)為研究對(duì)象，基于2000—2020年長(zhǎng)系列統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)探討地下水供水與地區(qū)生產(chǎn)總值的脫鉤效應(yīng)及其分解驅(qū)動(dòng)因素的時(shí)空變化聚集特征，最后根據(jù)脫鉤狀態(tài)及驅(qū)動(dòng)因素的空間差異提出相應(yīng)的對(duì)策建議。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

2.1.1 脫鉤計(jì)算方法

Tapio脫鉤模型常用于描述資源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤關(guān)系，該模型采用以時(shí)期為時(shí)間尺度的彈性分析方法反映變量之間的脫鉤狀態(tài)[23]。Tapio脫鉤模型的計(jì)算公式為

(1)

式中：t為計(jì)算時(shí)段內(nèi)的脫鉤指數(shù)；DW代表地下水供水量；ΔDW表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)的地下水供水量變化值；GDP代表地區(qū)生產(chǎn)總值；ΔGDP表示計(jì)算時(shí)段內(nèi)的地區(qū)生產(chǎn)總值變化值。

根據(jù)脫鉤指數(shù)將地區(qū)生產(chǎn)總值與地下水供水量之間的脫鉤狀態(tài)劃分為連接、脫鉤、負(fù)脫鉤3種基本類型。脫鉤是指地下水供水量變化與地區(qū)生產(chǎn)總值變化的解耦或者背離關(guān)系，負(fù)脫鉤與脫鉤相反，指兩者仍存在一致性的變化趨勢(shì)，連接是脫鉤與負(fù)脫鉤之間的過(guò)渡狀態(tài)。在3種基礎(chǔ)狀態(tài)下，國(guó)外學(xué)者Tapio[23]以0、0.8、1.2為臨界值，再細(xì)分為8種狀態(tài)，詳見(jiàn)表1。

表1 地下水供水量與地區(qū)生產(chǎn)總值脫鉤程度判斷標(biāo)準(zhǔn)

2.1.2 驅(qū)動(dòng)因素分解方法

現(xiàn)有的因素分解分析方法可分為結(jié)構(gòu)分解分析(SDA)、生產(chǎn)理論分解分析( PDA)和指數(shù)分解分析(IDA)。其中，指數(shù)分解分析方法中的LMDI分解法具有全分解、無(wú)殘差等特點(diǎn)，在水資源利用的影響因素分析方面得到了較廣應(yīng)用。本文采用LMDI方法將地下水供水量進(jìn)行加法分解。通過(guò)Kaya恒等式將地下水供水量分解為

(2)

式中：TW為總供水量或總用水量；TP為地區(qū)常駐人口。

根據(jù)LMDI分解模型，t期相對(duì)于t-1期地下水供水量的變化量ΔDW可以表示為：

ΔDW=ΔDW1+ΔDW2+ΔDW3+ΔDW4；

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

式中：ΔDW1表示供水結(jié)構(gòu)變化引起的地下供水量變化，定義為供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)；ΔDW2表示用水效率變化引起的地下水供水量變化，定義為用水效率效應(yīng)；ΔDW3表示經(jīng)濟(jì)水平變化引起的地下水供水量變化，定義為經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)；ΔDW4表示人口規(guī)模變化引起的地下水供水量變化，定義為人口規(guī)模效應(yīng)。

進(jìn)一步，通過(guò)式(1)和式(2)得到脫鉤指數(shù)的分解公式為

(8)

t=t1+t2+t3+t4。

(9)

式中：t1為供水結(jié)構(gòu)指數(shù)；t2為用水效率指數(shù)；t3為經(jīng)濟(jì)水平指數(shù)；t4為人口規(guī)模指數(shù)。

2.1.3 空間自相關(guān)分析方法

空間自相關(guān)是指同一個(gè)變量在不同空間位置上的相關(guān)性。當(dāng)某個(gè)變量的相似性在空間上聚集在一起的時(shí)候，就表現(xiàn)為正的空間自相關(guān)性；相反，當(dāng)某個(gè)變量的差異性在空間上聚集在一起的時(shí)候，就表現(xiàn)為負(fù)的空間自相關(guān)性。無(wú)論是中央部委還是地方政府部門(mén)制定實(shí)施的水資源管理政策措施都具有較強(qiáng)的地域特性，相關(guān)政策的推行通常產(chǎn)生地域空間上的連片聚集效應(yīng)，因此，可以運(yùn)用空間自相關(guān)分析方法對(duì)其進(jìn)行分類研究[22]。

本文采用局部莫蘭指數(shù)分析地下水供水量的4個(gè)驅(qū)動(dòng)效應(yīng)在全國(guó)各省區(qū)之間的空間聚集特征。局部莫蘭指數(shù)Ii主要用于驗(yàn)證研究對(duì)象是否存在相似值或相異值的局部集聚現(xiàn)象，計(jì)算公式為

(10)

若計(jì)算所得Ii為正，表示區(qū)域i與其臨近區(qū)域均為高值區(qū)，空間聚集類型屬于高高聚集類型，用“H-H”表示，或者表示區(qū)域i與其臨近區(qū)域均為低值區(qū)，屬于低低聚集類型，用“L-L”表示，即區(qū)域i存在相似值的空間聚集。若計(jì)算所得Ii為負(fù)，表示區(qū)域i與其臨近區(qū)域呈相反的值，區(qū)域i為高值則其臨近區(qū)域?yàn)榈椭担瑢儆诟叩途奂愋?，用“H-L”表示，反之亦然，屬于低高聚集類型，用“L-H”表示，即區(qū)域i存在相異值的空間聚集。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究范圍為全國(guó)31個(gè)省級(jí)行政區(qū)，研究時(shí)期為2000—2020年。研究采用的地下水供水量、總供水量數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)水資源公報(bào)》，地區(qū)生產(chǎn)總值、常駐人口數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，地區(qū)生產(chǎn)總值按照2000年不變價(jià)格進(jìn)行折算。

3 結(jié)果分析

3.1 全國(guó)總體驅(qū)動(dòng)效應(yīng)及脫鉤狀態(tài)分析

2020年相比2000年，全國(guó)地下水供水量減少177億m3，此期間地下水供水量的變化特征可以分為三個(gè)階段。在21世紀(jì)初期，我國(guó)首次劃定了地下水超采區(qū)，普遍提高了對(duì)地下水的認(rèn)識(shí)和保護(hù)程度，地下水供水量在2000—2003年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，累計(jì)減少51億m3。隨后，在2004—2012年，地下水供水量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，累計(jì)增加116億m3。此階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水需求明顯增長(zhǎng)，同時(shí)，地表水供水能力特別是南水北調(diào)等跨流域引調(diào)水配置能力還未建成達(dá)效，因此地下水成為可靠的供水水源，有力保障了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2013年起，伴隨最嚴(yán)格水資源管理制度的實(shí)施，特別是南水北調(diào)工程通水后，推進(jìn)地下水保護(hù)具備了替代水源基礎(chǔ)，地下水的供水功能屬性逐漸讓位于生態(tài)資源屬性，因此，2013—2020年地下水供水量持續(xù)下降，累計(jì)減少242億m3。

從驅(qū)動(dòng)因素的分解結(jié)果來(lái)看(圖1)，供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)和用水效率效應(yīng)占總效應(yīng)的比重分別為-136.7%、-892.9%，兩者是驅(qū)動(dòng)地下水供水量減少的主要因素，其中，用水效率驅(qū)動(dòng)效應(yīng)更加顯著。經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)占總效應(yīng)的比重分別為842.1%、62.9%，兩者是驅(qū)動(dòng)地下水供水量增加的主要因素，其中，經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)更加顯著。對(duì)各驅(qū)動(dòng)因素逐一分析，供水結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)效應(yīng)在“十五”和“十二五”“十三五”期間較為顯著，在“十一五”期間影響微弱。用水效率驅(qū)動(dòng)效應(yīng)主導(dǎo)了地下水供水量的減少，但隨著用水效率提升趨緩，其驅(qū)動(dòng)效應(yīng)有減弱趨勢(shì)。經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)主導(dǎo)了地下水供水量的增加，伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速放緩，其效應(yīng)也有減緩趨勢(shì)。人口規(guī)模效應(yīng)為正值，但是占比較小，近幾年我國(guó)人口增長(zhǎng)趨緩，對(duì)地下水供水增加的推動(dòng)力有所減弱。四個(gè)驅(qū)動(dòng)因素的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)按照大小排序?yàn)椋河眯市?yīng)>經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)>供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)>人口規(guī)模效應(yīng)。

圖1 全國(guó)地下水供水量逐年變化驅(qū)動(dòng)效應(yīng)分解Fig.1 Decomposition of driving effect of annual change of groundwater supply in China

研究期內(nèi)，地下水供水量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)總體上由弱脫鉤逐漸演變?yōu)閺?qiáng)脫鉤。以2013年為分界點(diǎn)，在此之前以弱脫鉤為主，2013年之后為強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，且呈現(xiàn)明顯的加強(qiáng)趨勢(shì)。在驅(qū)動(dòng)因素分解分析基礎(chǔ)上，計(jì)算各因素的脫鉤指數(shù)(圖2)，進(jìn)一步揭示地下水供水與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間脫鉤狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)因素。用水效率指數(shù)是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地下水供水脫鉤的主要因素，年際變化在10%～40%之間，特別是2019—2020年達(dá)到最高值63%。供水結(jié)構(gòu)指數(shù)是次要促進(jìn)因素，年際變化呈現(xiàn)波動(dòng)特征，在2006—2010年間呈現(xiàn)了微弱的抑制作用，而近年供水結(jié)構(gòu)的促進(jìn)作用顯著，貢獻(xiàn)率在20%以上，2018—2019年達(dá)到峰值28%。經(jīng)濟(jì)水平指數(shù)是首要抑制因素，年際變化在20%～50%，特別是2004—2005年達(dá)到了53%。人口規(guī)模指數(shù)影響最微弱，貢獻(xiàn)率在5%以內(nèi)。

圖2 全國(guó)地下水供水量逐年脫鉤指數(shù)分解Fig.2 Decomposition of annual decoupling index of groundwater supply in China

3.2 省區(qū)脫鉤狀態(tài)及驅(qū)動(dòng)效應(yīng)分析

為了揭示省區(qū)層面脫鉤狀態(tài)及驅(qū)動(dòng)效應(yīng)變化的長(zhǎng)期趨勢(shì)特征，降低各類數(shù)據(jù)年際波動(dòng)的影響，對(duì)各省區(qū)逐年原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理。即采用“十五”“十一五”“十二五”“十三五”各時(shí)期的均值進(jìn)行不同時(shí)期之間的脫鉤分析，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同時(shí)期各省區(qū)地下水供水量與地區(qū)生產(chǎn)總值之間脫鉤狀態(tài)

“十五”至“十一五”期間，各省區(qū)地下水供水對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤效應(yīng)以弱脫鉤為主。明顯的強(qiáng)脫鉤省區(qū)主要集中于京津冀地區(qū)，長(zhǎng)三角的江蘇、上海、浙江三省市，以及西南區(qū)域的云南和貴州，但西藏和新疆處于或接近增長(zhǎng)連接狀態(tài)。山西、遼寧、吉林、廣東、重慶、山西脫鉤指數(shù)絕對(duì)值均<0.1，處于弱脫鉤到強(qiáng)脫鉤的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)態(tài)?？傮w來(lái)看，由于華北地區(qū)的超采問(wèn)題和長(zhǎng)三角地區(qū)的地面沉降問(wèn)題最先受到關(guān)注，這也促使了該區(qū)域地下水開(kāi)采的減少，從而較早促成了地下水供水對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤。相比之下，這一時(shí)期的東北地區(qū)和廣大南方地區(qū)地下水開(kāi)采仍然處于增加趨勢(shì)。

“十一五”至“十二五”期間，強(qiáng)脫鉤的省區(qū)逐漸增加達(dá)到18個(gè)，特別是南方地區(qū)的廣東、廣西、海南、重慶、云南、貴州均發(fā)展為強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，西藏也發(fā)展為弱脫鉤狀態(tài)。中西部的山西、甘肅、寧夏則由強(qiáng)脫鉤退變?yōu)槿趺撱^狀態(tài)，這也表明，中西地區(qū)地表水資源缺乏，這一時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致了地下水開(kāi)采的增長(zhǎng)。

“十二五”至“十三五”期間，強(qiáng)脫鉤省區(qū)已經(jīng)處于主導(dǎo)地位，達(dá)到了27個(gè)，僅有貴州、西藏、青海、寧夏四省區(qū)處于弱脫鉤狀態(tài)。與上一時(shí)期相比，東北地區(qū)已全部實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)脫鉤，南方地區(qū)處于強(qiáng)脫鉤的省區(qū)繼續(xù)擴(kuò)展到安徽、福建、湖北、四川。這也表明，到2020年，全國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下水供水的脫鉤。

“十五”至“十一五”時(shí)期全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)地下水供水的總體效應(yīng)為正，即伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下水開(kāi)采量仍然增加，分因素看，經(jīng)濟(jì)水平占主導(dǎo)因素的有19個(gè)省區(qū)，用水效率占主導(dǎo)因素的有11個(gè)省區(qū)，用水結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)因素的僅有上海市。“十一五”至“十二五”時(shí)期全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)地下水供水的總體效應(yīng)仍然為正，分省區(qū)看，主導(dǎo)因素已經(jīng)逐漸從經(jīng)濟(jì)水平轉(zhuǎn)移為用水效率和供水結(jié)構(gòu)。其中，經(jīng)濟(jì)水平占主導(dǎo)因素的省區(qū)減小為11個(gè)，用水效率占主導(dǎo)因素的省區(qū)增加為17個(gè)，用水結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)因素的增加為3個(gè)?！笆濉敝痢笆濉睍r(shí)期全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)地下水供水的總體效應(yīng)已經(jīng)由正轉(zhuǎn)負(fù)，經(jīng)濟(jì)水平占主導(dǎo)因素的省區(qū)減小為4個(gè)，分別為內(nèi)蒙、黑龍江、云南和陜西，用水效率占主導(dǎo)因素的省區(qū)增加為20個(gè)，用水結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)因素的增加為7個(gè)。

從供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)來(lái)看，在“十五”至“十三五”期間，絕大多數(shù)省區(qū)的地下水供水占比持續(xù)下降，促進(jìn)了地下水供水與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤。分省區(qū)看，內(nèi)蒙古、黑龍江、湖北、新疆等省區(qū)地下水供水占比由升轉(zhuǎn)降，從而使得供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)由正轉(zhuǎn)負(fù)，以新疆為代表，新疆地下水開(kāi)采從2000年的54.2億m3持續(xù)增加至2013年131.4億m3，與此同時(shí)，地下水供水占比也從“十五”時(shí)期的11.2%增加至“十二五”時(shí)期的20.1%，隨后伴隨供水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，地下水供水量波動(dòng)下降，地下水供水占比回落至“十三五”時(shí)期的19.8%。京津冀地區(qū)以及山西、河南等省區(qū)地下水供水占比持續(xù)下降，從而使得供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)的負(fù)向作用進(jìn)一步增強(qiáng)，其中以河北最為典型，其供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)從-2.1億m3增強(qiáng)至-32.2億m3，這也客觀反映了近年來(lái)河北地下水超采治理的良好成效。另一方面，也有個(gè)別省區(qū)，如吉林、貴州、青海、寧夏等的供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)由負(fù)轉(zhuǎn)正，地下水供水占比有所增加，從而抑制了地下水供水與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤。

從用水效率效應(yīng)來(lái)看，在“十五”至“十三五”期間，各省區(qū)的用水效率效應(yīng)均為負(fù)，即單位GDP用水量逐漸降低。用水效率效應(yīng)是抑制地下水供水增加的主要作用，也是推進(jìn)地下水供水與經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫鉤的主要因素。從變化趨勢(shì)看，除安徽外，絕大多數(shù)省區(qū)的用水效率效應(yīng)持續(xù)減弱，這也說(shuō)明，伴隨節(jié)水水平的提升，節(jié)水潛力已逐步釋放，現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)水效應(yīng)趨緩，用水效率提升的幅度變緩。安徽省作為一個(gè)特例，其用水效率效應(yīng)從-4.4億m3持續(xù)加強(qiáng)至-13億m3，表明安徽省節(jié)水水平呈現(xiàn)加速上升趨勢(shì)，后續(xù)節(jié)水空間較大。

從經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)來(lái)看，各省區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)一直是抑制地下水供水與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤的主要因素，即經(jīng)濟(jì)水平的提升通常導(dǎo)致用水量需求增長(zhǎng)，從而制約了兩者之間的脫鉤。伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新階段，大多數(shù)省區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平增速放緩，從而導(dǎo)致其制約作用減弱。唯獨(dú)西藏作為例外，其經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)持續(xù)增強(qiáng)，這也體現(xiàn)了相對(duì)落后地區(qū)的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。可以預(yù)見(jiàn)，伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速的放緩，水資源消耗強(qiáng)度進(jìn)一步趨緩，各省區(qū)經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)的制約作用將持續(xù)減弱。

從人口規(guī)模效應(yīng)來(lái)看，其變動(dòng)對(duì)工業(yè)用水產(chǎn)生的影響最小，說(shuō)明人口效應(yīng)對(duì)地下水開(kāi)采變化的影響不大。在“十五”至“十一五”時(shí)期，安徽、河南、湖南、廣西、貴州5省區(qū)人口效應(yīng)為負(fù)，說(shuō)明該地區(qū)人口向外流動(dòng)，呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。其余26省區(qū)人口效應(yīng)均為正，其中，北京、河北、山東、廣東、新疆的人口規(guī)模效應(yīng)均超過(guò)2億m3。說(shuō)明這些省區(qū)人口增加明顯。在“十一五”至“十二五”時(shí)期，東北地區(qū)的吉林、黑龍江以及廣西、甘肅人口規(guī)范效應(yīng)為負(fù)，其中黑龍江達(dá)到-6.4億m3，人口外遷較大。人口規(guī)模效應(yīng)較大的有北京、河北、山東、新疆。在“十二五”至“十三五”時(shí)期，人口規(guī)模效應(yīng)為負(fù)的地區(qū)主要集中在東北地區(qū)黑龍江、吉林、遼寧以及山西、內(nèi)蒙、甘肅，特別是黑龍江達(dá)到-15.1億m3，人口流失繼續(xù)加劇。人口規(guī)模效應(yīng)較大的有河北、山東、河南、新疆，其中新疆最大，達(dá)到10.4億m3。

3.3 省區(qū)脫鉤驅(qū)動(dòng)效應(yīng)空間聚集分析

本次研究采用ArcGIS對(duì)各省區(qū)不同時(shí)期脫鉤狀態(tài)驅(qū)動(dòng)效應(yīng)的貢獻(xiàn)率進(jìn)行空間聚集性分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同時(shí)期各類驅(qū)動(dòng)效應(yīng)貢獻(xiàn)率的空間聚集區(qū)分布

從供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)率看，“十五”至“十一五”期間，H-H聚集區(qū)位于青海、新疆、西藏等西部地區(qū)，表明該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了地下水供水占比增加。與此同時(shí)，L-L聚集區(qū)位于長(zhǎng)三角的江蘇、上海、浙江，表明該區(qū)域地下水供水占比明顯下降。到了“十二五”至“十三五”期間，伴隨全國(guó)供水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化整，HH聚集區(qū)已消失，L-L聚集區(qū)穩(wěn)定在上海、浙江兩省市。

從用水效率效應(yīng)貢獻(xiàn)率看，“十五”至“十一五”期間，H-H聚集區(qū)位于江蘇、上海，到“十二五”至“十三五”期間，H-H聚集區(qū)轉(zhuǎn)移到了上海和天津。表明這些省市的用水效率雖然仍在提升，但是提升速度已經(jīng)放緩。在“十一五”至“十二五”期間，出現(xiàn)了兩個(gè)H-L聚集區(qū)，分別是山西和貴州。這表明，與周邊省區(qū)相比，山西和貴州的用水效率提升幅度較緩，后續(xù)節(jié)水空間較大。

從經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)貢獻(xiàn)率看，“十五”至“十一五”期間，H-H聚集區(qū)位于湖北，到“十一五”至“十二五”期間，H-H聚集區(qū)轉(zhuǎn)移至黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古。表明這些省區(qū)在“十五”至“十二五”期間，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，促進(jìn)了地下水供水的增加。與之相比，在“十五”至“十三五”期間，L-L聚集區(qū)位于上海、浙江，表明該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地下水供水的依賴程度較弱。

從人口規(guī)模效應(yīng)貢獻(xiàn)率看，“十五”至“十二五”期間，H-H聚集區(qū)一直位于北京、天津，表明京津地區(qū)對(duì)人口的虹吸效應(yīng)明顯，到“十三五”期間，伴隨京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，大都市人口壓力得到一定緩解，H-H聚集區(qū)也隨之消失?！笆濉敝痢笆濉逼陂g，L-L聚集區(qū)位于貴州，到“十三五”期間，L-L聚集區(qū)轉(zhuǎn)移到了黑龍江和吉林，表明“十五”期間以貴州為代表的西南地區(qū)人口流失現(xiàn)象突出，到“十三五”期間，以黑龍江、吉林為代表的東北地區(qū)人口流失明顯。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié) 論

本文通過(guò)脫鉤分析、驅(qū)動(dòng)效應(yīng)分析和空間相關(guān)分析揭示了全國(guó)近20 a來(lái)地下水供水與地區(qū)生產(chǎn)總值之間的脫鉤狀態(tài)和主要驅(qū)動(dòng)因素，探討了各驅(qū)動(dòng)因素在省區(qū)尺度的空間聚集特征。得出以下主要結(jié)論：

(1)從全國(guó)整體脫鉤趨勢(shì)看，我國(guó)地下水供水量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)總體上由弱脫鉤逐漸演變?yōu)閺?qiáng)脫鉤，2013年是由弱脫鉤轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)脫鉤的分界點(diǎn)。用水效率是驅(qū)動(dòng)地下水供水減少的主要因素，經(jīng)濟(jì)水平提升是導(dǎo)致地下水供水增加的主要因素，供水結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)效應(yīng)在“十三五”末期較為顯著。

(2)從各省區(qū)脫鉤趨勢(shì)看，“十五”至“十一五”期間，各省區(qū)以弱脫鉤為主，強(qiáng)脫鉤省區(qū)主要集中于京津冀地區(qū)、長(zhǎng)三角的江蘇、上海、浙江等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)；到“十一五”至“十二五”期間，強(qiáng)脫鉤省區(qū)開(kāi)始在南方地區(qū)迅速擴(kuò)展；到“十二五”至“十三五”期間，大多數(shù)省區(qū)已經(jīng)處于強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，僅有貴州、西藏、青海、寧夏四省區(qū)處于弱脫鉤狀態(tài)。

(3)從影響脫鉤的主要因素看，“十五”至“十一五”期間，制約脫鉤狀態(tài)的主要因素是經(jīng)濟(jì)水平，其占主導(dǎo)因素的有19個(gè)省區(qū)；“十一五”至“十二五”期間，影響脫鉤狀態(tài)的主要因素是用水效率，其占主導(dǎo)因素的省區(qū)有17個(gè)；“十二五”至“十三五”期間，影響脫鉤狀態(tài)的主要因素是用水效率，其占主導(dǎo)因素的省區(qū)為20個(gè)，用水結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)效應(yīng)也逐漸增強(qiáng)，其占主導(dǎo)因素的省區(qū)為7個(gè)。

(4)從影響因素的空間相關(guān)性看，“十三五”末期，供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)率L-L聚集區(qū)穩(wěn)定在上海、浙江兩省市，用水效率效應(yīng)貢獻(xiàn)率H-H聚集區(qū)分別位于上海和天津，經(jīng)濟(jì)水平效應(yīng)貢獻(xiàn)率L-L聚集區(qū)位于上海、浙江，人口規(guī)模效應(yīng)貢獻(xiàn)率L-L聚集區(qū)位于黑龍江和吉林。

4.2 建 議

從本文研究可以看出，“十三五”末期仍有貴州、西藏、青海、寧夏四省區(qū)處于弱脫鉤狀態(tài)，建議持續(xù)提升四個(gè)省區(qū)的用水效率、調(diào)整供水結(jié)構(gòu)，從而盡快實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脫鉤。對(duì)于山西、貴州等用水效率提升幅度較緩的省區(qū)，應(yīng)加大節(jié)水力度，持續(xù)挖掘節(jié)水潛力，釋放節(jié)水潛能，依靠提升用水效率驅(qū)動(dòng)地下水供水量減少。也應(yīng)看到，黑龍江、吉林等省區(qū)的人口規(guī)模縮減驅(qū)動(dòng)了地下水供水量的減少，但這些省區(qū)人口流失帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)乏力等問(wèn)題也日益顯著，建議下一步深入開(kāi)展人口流動(dòng)與水資源消耗之間的相關(guān)關(guān)系研究，為制定水資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)政策提供依據(jù)。

本文采用因素分解方法分析了地下水供水量變化的驅(qū)動(dòng)因素，但是影響水資源開(kāi)發(fā)利用的因素較多，例如，在地下水供水量中的農(nóng)業(yè)灌溉地下水開(kāi)采量受降水影響較大；另一方面，受數(shù)據(jù)資料所限，本次研究主要以省級(jí)區(qū)域?yàn)閷?duì)象，沒(méi)有以地市或縣區(qū)等更精細(xì)化的單元為對(duì)象，這也是本文的不足之處。今后，考慮降水等因素影響以及地市或縣區(qū)尺度的脫鉤分析有待持續(xù)深入研究。