趙良仕， 劉思佳

(遼寧師范大學 海洋經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展研究中心， 遼寧 大連 116029)

1 研究背景

黃河橫跨中國東、中、西部地區(qū)，具有重要的自然、經(jīng)濟和文化價值，對維護國家和區(qū)域的經(jīng)濟社會安全發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。國家一直重視黃河流域健康平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展，在“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標中指出：推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展是推動區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。資源系統(tǒng)是推進黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)[1]。當前黃河流域高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展進程中依然面臨著資源供求不匹配的問題，其中匱乏的水資源與地區(qū)日益增長的水需求之間的矛盾尤為突出。

水-能源-糧食之間存在著高度關(guān)聯(lián)、相互依賴的關(guān)系[2]，即某一資源會影響和限制其他資源的可用性。水-能源-糧食間的關(guān)聯(lián)性已經(jīng)引起國內(nèi)外學術(shù)界的廣泛關(guān)注和研究。Hoff[3]提出了水-能源-糧食關(guān)聯(lián)研究框架，倡導(dǎo)部門間整體協(xié)同理念。關(guān)于“水-能源-糧食關(guān)聯(lián)”的概念，Zhang等[4]總結(jié)了目前最廣泛的兩種定義，并認為兩種定義可以通過對系統(tǒng)整體的綜合管理而統(tǒng)一。當前，對于水-能源-糧食關(guān)聯(lián)的研究包括：探究水-能源-糧食之間的相互關(guān)系、反饋機制和研究框架[5-6]；開發(fā)綜合模型等以幫助協(xié)調(diào)資源分配和制定最優(yōu)決策[7-9]；對典型地區(qū)水-能源-糧食系統(tǒng)的安全、壓力等進行測度和評價等。在研究尺度和視角方面呈現(xiàn)多樣化：Niva等[10]和Ozturk[11]從國家視角出發(fā)，探討了宏觀層面水-能源-糧食系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展之路；施海洋等[12]和Liang等[13]則分別從跨界流域和城市內(nèi)部出發(fā)，探究了水-能源-糧食的關(guān)聯(lián)及其與其他系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系。水-能源-糧食之間的關(guān)聯(lián)研究具有極強的現(xiàn)實意義和社會價值，對促進全球基礎(chǔ)資源合理配置、推動實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

黃河流域水資源匱乏，但由于流域內(nèi)農(nóng)業(yè)、能源生產(chǎn)和城鎮(zhèn)生活用水需求旺盛，水資源需求量長期居高不下?；邳S河流域的資源現(xiàn)狀，一直以來關(guān)于黃河流域資源系統(tǒng)方面的研究主要集中于水資源評估與管理方面[14-15]，而將流域水-能源-糧食作為一個整體系統(tǒng)進行研究的成果較少。趙良仕等[16]以省級行政區(qū)為研究尺度，分析了黃河流域水-能源-糧食安全系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的狀況；彭少明等[17]從宏觀視角出發(fā)，對黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)進行了協(xié)同優(yōu)化分析，但未深入到流域內(nèi)各中觀地級市尺度。通過文獻梳理可以看出，目前缺少從中觀視角出發(fā)探究黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)耦合與空間關(guān)聯(lián)的相關(guān)研究成果。黃河流域是根據(jù)水系劃分的自然邊界，不是一個完整的省級行政區(qū)域空間范圍的邊界[18]，若以省級行政區(qū)為研究對象，則對流域范圍的刻畫不夠細致。另一方面，黃河流域內(nèi)部各地區(qū)水、能源、糧食部門發(fā)展水平不盡相同，各種資源稟賦、開發(fā)利用程度呈現(xiàn)出較明顯的空間分區(qū)特征，這些特征在很大程度上影響甚至決定了中、小尺度地區(qū)內(nèi)水-能源-糧食系統(tǒng)的發(fā)展狀態(tài)。因此，從地級市層面把握黃河流域水-能源-糧食資源利用現(xiàn)狀和空間關(guān)聯(lián)特征，能夠為流域提出更具針對性和適應(yīng)性的對策與建議，對優(yōu)化流域整體資源配置，實現(xiàn)流域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

綜上所述，目前亟需更多在地級市尺度下的黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)耦合及空間關(guān)聯(lián)的相關(guān)研究成果。本文采用耦合協(xié)調(diào)度模型與探索性空間數(shù)據(jù)分析 (exploratory spatial data analysis，ESDA)方法，探究黃河流域各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展水平及呈現(xiàn)的個體特征，評估地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展狀況，并分析其空間關(guān)聯(lián)特征，為促進黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展及流域高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展提供參考和依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

黃河流域生態(tài)環(huán)境先天脆弱，整體自然降水量偏少，2019年流域平均降水量僅469.9 mm[19]。黃河徑流量約占全國河川徑流總量的2%，并承擔著向支流和京津冀發(fā)達地區(qū)補給供水的任務(wù)，同時流域又承載著全國12%的人口和15%的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)[20]。從20世紀后期以來，黃河徑流量呈逐年遞減態(tài)勢，水資源缺口逐漸擴大[21]。黃河流域擁有我國半數(shù)的煤炭基地和七成的煤電基地[16]，地區(qū)能源主要以煤炭、電力等形式向東部發(fā)達及高需求地區(qū)輸送。黃河流域內(nèi)分布著華北平原、汾渭平原等多個國家糧食主產(chǎn)區(qū)，糧食產(chǎn)量占全國的29.5%[22]，為保障國家糧食安全作出了重要貢獻。我國煤炭和谷物產(chǎn)地集中布局在北方地區(qū)，而水資源則主要分布在南方地區(qū)[23]，這種空間錯配是導(dǎo)致黃河流域水資源短缺的主要原因。另一方面，在人口增長和城鎮(zhèn)化進程下，資源需求逐年攀升，而長期粗放式的發(fā)展模式和資源過度消耗對生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了嚴重的不良影響[24]，使得黃河流域內(nèi)以水-能源-糧食系統(tǒng)為代表的資源供求矛盾問題日益凸顯，極大地制約了地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

研究區(qū)域選定黃河流域63個地級城市(包括州、盟，下同)，涉及9省(自治區(qū))，包括8個省會城市。依據(jù)《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013-2020年)》中城市類型的劃定，本研究所選定的63個地級市中，有36個為資源型城市，占全國資源型城市總數(shù)近30%[25]。流域內(nèi)各地級市資源稟賦差異顯著且經(jīng)濟發(fā)展進程不同、水平差距較大，呈現(xiàn)東高西低的空間分異格局[26]，產(chǎn)業(yè)競爭力也呈現(xiàn)不同的發(fā)展趨勢。例如，東、西部兩個省會城市濟南市、西寧市2017年的GDP相差超過5倍。黃河流域范圍見圖1。

圖1 黃河流域范圍及流經(jīng)省份(自治區(qū))示意圖

2.2 評價指標選取及數(shù)據(jù)來源

根據(jù)黃河流域所覆蓋的地級市區(qū)域，參考《中國城市統(tǒng)計年鑒(2018年)》[27]中地級以上城市行政區(qū)劃，去除個別數(shù)據(jù)缺失嚴重的地級市后，選定研究對象為流域內(nèi)的9省(自治區(qū))共63個地級市?？紤]水-能源-糧食系統(tǒng)的復(fù)雜性，并結(jié)合研究區(qū)域的數(shù)據(jù)可獲得性，選取2000-2018年作為研究時期。依據(jù)水-能源-糧食間相互作用、生產(chǎn)、消費、效率等要素構(gòu)成，參考相關(guān)研究成果[16,28-29]，選取水-能源-糧食3個子系統(tǒng)層共17個評價指標，構(gòu)建的黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)綜合評價指標體系見表1。

表1 黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)綜合評價指標體系

研究數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒(2001-2019年)》[27]、各省(自治區(qū))及地級市統(tǒng)計年鑒(數(shù)據(jù)獲取自各級行政區(qū)統(tǒng)計局官方網(wǎng)站)、2000-2018年水資源公報等公開統(tǒng)計資料，個別年份缺失數(shù)據(jù)采用線性插值法進行補全。指標權(quán)重采用熵值法[30]計算求得(表1)。

2.3 研究方法

2.3.1 水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù) 采用熵值法計算水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指標權(quán)重。賦權(quán)前為統(tǒng)一指標量綱或數(shù)量級，對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，根據(jù)指標的不同功效分為正、負指標。熵值法是一種客觀賦值法，其原理為：某項指標的離散程度越大，信息熵越小，提供的信息量越大，則該指標對綜合評價的影響越大，故權(quán)重越大；相反，權(quán)重越小[31-32]。參考王洋等[30]的計算步驟，求得指標權(quán)重。

根據(jù)熵值法獲得的權(quán)重，運用線性加權(quán)法計算黃河流域各地級市水-能源-糧食各子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)，以水子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)計算為例，其公式如下：

(1)

2.3.2 水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度 利用黃河流域各地級市水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)，參考已有的研究成果[33-34]，構(gòu)建黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度模型，其公式如下：

(2)

式中：C為耦合度，反映子系統(tǒng)間相互作用和影響的強弱，C∈[0, 1]，其值越大表明子系統(tǒng)之間越協(xié)調(diào)。引入綜合評價指數(shù)構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型，能更好地反映地級市耦合協(xié)調(diào)程度，其算法為：

(3)

T=αW(x)+βE(y)+γF(z)

(4)

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度;T為水-能源-糧食系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)；W(x)、E(y)、F(z)分別為水、能源、糧食子系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)；α、β、γ為表示各子系統(tǒng)重要程度的權(quán)重，本文取水、能源、糧食3個子系統(tǒng)的權(quán)重相等，即設(shè)定為α=β=γ=1/3。

為了更好地分析黃河流域各地級市的水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平和所處階段，參考已有研究成果[16,34-36]，本文采用李茜等[36]的耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果分類標準，對測算結(jié)果進行分類及評價。

2.3.3 探索性空間數(shù)據(jù)分析 探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)常用于揭示研究對象之間的空間作用相互機制。為探究黃河流域各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合水平的空間關(guān)聯(lián)特征，用Geoda(1.12)進行空間自相關(guān)檢驗。Moran’sI指數(shù)為正表示空間正相關(guān)，為負即為空間負相關(guān)，等于0為不相關(guān)[37]。

(5)

由于現(xiàn)實中存在空間要素異質(zhì)性，因此需要進一步進行局部空間自相關(guān)檢驗，以便把握空間要素的異質(zhì)性特征。將全局自相關(guān)莫蘭指數(shù)分解到不同單元中：

(6)

式中：Ii為局部莫蘭指數(shù)；Zi、Zj為觀測值的標準化值。

3 結(jié)果與分析

3.1 水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)分析

2000-2018年，黃河流域各地級市的水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢，反映出流域的3個子系統(tǒng)發(fā)展水平整體向好。但因部分城市的子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)波動幅度較大，進而導(dǎo)致水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的穩(wěn)定性不足。例如，銀川市、吳忠市、烏海市等水資源供需矛盾較為突出，水子系統(tǒng)整體發(fā)展滯后；天水市、商洛市、中衛(wèi)市等低能源自給率城市的能源子系統(tǒng)表現(xiàn)滯后；中下游地區(qū)諸多地級市是黃河流域重要的糧食產(chǎn)區(qū)，同時也是流域人口最稠密、糧食需求最大的地區(qū)，但流域中下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)易受自然災(zāi)害的影響，糧食子系統(tǒng)發(fā)展也呈現(xiàn)較大的波動。各地級市的特點和發(fā)展的實際情況不同，其水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)發(fā)展也呈現(xiàn)出不同的特征。2012年后，以省會城市為代表的部分地級市子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢，反映出目前黃河流域存在著制約水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展的不利因素。

黃河流域各地級市水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)呈現(xiàn)出較強的區(qū)域性特征。綜合考慮3個子系統(tǒng)的相互關(guān)系，按照研究期內(nèi)各地級市綜合評價指數(shù)的演變過程，將綜合評價指數(shù)分為兩種類型，即滯后型和平衡型，其中滯后型包括水滯后型、能源滯后型、糧食滯后型3個亞類[38-39]，如圖2所示。

圖2 黃河流域各地級市(州、盟)水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)分類示意圖

為探究各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展個性特征，依據(jù)綜合評價指數(shù)計算結(jié)果將63個地級市進行分類，以2000、2008、2018年為例，將分類結(jié)果列于表2。由表2可知，滯后型地級市數(shù)量呈U型發(fā)展趨勢：研究期內(nèi)，2008年滯后型地級市數(shù)量最少，為14個；而2000和2018年滯后型地級市數(shù)量分別達到42和51個。研究期初期，多數(shù)年份滯后型地級市數(shù)量占比不足一半，滯后型亞類中，能源滯后型地級市占比極低；2008年滯后型地級市數(shù)量最少時，水滯后型地級市占比最大；2008年后滯后型地級市數(shù)量開始增多，同時能源滯后型地級市數(shù)量呈上升趨勢。另一方面，平衡型地級市子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢，反映出在平衡型地級市總數(shù)下降的同時，其水-能源-糧食系統(tǒng)的平衡水平有所提高。結(jié)果表明：研究期初期，流域地級市水、糧食資源開發(fā)利用滯后問題較為顯著，糧食子系統(tǒng)隨時間進程發(fā)展較好；研究期中期，焦點則集中于水資源管理方面；研究期后期，伴隨水資源利用與管控效率的提高，能源、糧食資源需求的不斷膨脹給流域水-能源-糧食系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。

表2 2000、2008、2018年黃河流域各地級市(州、盟)水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)分類

3.2 水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度分析

2000-2018年部分年份(以2000、2006、2012和2018年為例)黃河流域各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度如圖3所示。

圖3 2000-2018年部分年份黃河流域各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度

從各地級市系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展趨勢來看，耦合協(xié)調(diào)度與地級市的發(fā)展階段和經(jīng)濟水平具有較大關(guān)聯(lián)，同時，各地級市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展呈現(xiàn)個性特點，如波動較大等。研究期內(nèi)黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)整體耦合協(xié)調(diào)水平處于由初級協(xié)調(diào)向中級協(xié)調(diào)過度階段，平均耦合協(xié)調(diào)度由0.566增長到0.746；研究期中后期一直維持在中級協(xié)調(diào)水平，平均耦合協(xié)調(diào)度均超過0.7；在2012年達到峰值后，整體平均耦合協(xié)調(diào)度出現(xiàn)波動，以省會城市為代表的部分地級市出現(xiàn)下降趨勢。

從各地級市系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間分布來看，流域內(nèi)各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)資源稟賦不同，耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展水平也存在地理空間分異。特大城市、省會城市等區(qū)域中心城市的水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展率先面臨沖擊。在2000年，流域整體處于由瀕臨失調(diào)向勉強協(xié)調(diào)過度階段，耦合協(xié)調(diào)度較低的地級市主要集中在流域上游及部分中游地區(qū)，耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展較好的地級市主要集中在流域下游地區(qū)。對比2015年，2018年有近30%的地級市耦合協(xié)調(diào)度出現(xiàn)不同程度的下降，集中分布在流域中下游地區(qū)。這表明，在中下游經(jīng)濟發(fā)達的地級市，日益緊張的資源供求矛盾對水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的壓力開始顯現(xiàn)。表現(xiàn)為以太原市、鄭州市為代表的省會城市耦合協(xié)調(diào)度下降幅度較大，反映出省會城市作為人口聚集和資源需求的中心，水-能源-糧食系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)先于其他地級市遭受到了一定的壓力和沖擊。

子系統(tǒng)的發(fā)展水平關(guān)系到系統(tǒng)整體的耦合協(xié)調(diào)度水平。各地級市先天資源稟賦不同，在人口數(shù)量、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)等社會因素的影響下，子系統(tǒng)面臨不同程度的壓力。在不同程度上存在子系統(tǒng)滯后現(xiàn)象的地級市，其耦合協(xié)調(diào)度在發(fā)展進程中均出現(xiàn)過較低或波動較大的情況。另一方面，水-能源-糧食系統(tǒng)內(nèi)存在糧食子系統(tǒng)發(fā)展顯著提升、水子系統(tǒng)滯后性大幅增長的現(xiàn)象。

綜上所述，地級市各個子系統(tǒng)的發(fā)展與變化均會影響到水-能源-糧食系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展。若要提高地區(qū)水-能源-糧食系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平，必須加強各部門之間的相互協(xié)作，強調(diào)政策和措施的整體性與協(xié)同性。

3.3 水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間關(guān)聯(lián)分析

3.3.1 全局特征 利用Geoda(1.12)構(gòu)造空間權(quán)重矩陣，進行空間自相關(guān)性分析并進行檢驗。全局Moran’sI指數(shù)測算結(jié)果顯示：2000-2002、2007-2009、2011-2017共13個年份的Moran’sI指數(shù)均為正值，且P值均小于0.1，通過顯著性檢驗。表明在這些年份各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)明顯的空間自相關(guān)特征，即高耦合協(xié)調(diào)度地級市、低耦合協(xié)調(diào)度地級市各自趨于相鄰。其余6個年份測算結(jié)果沒有通過顯著性檢驗，表明在該6個年份中，地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度沒有呈現(xiàn)顯著的空間自相關(guān)特征。

3.3.2 局部特征 根據(jù)全局Moran’sI指數(shù)計算結(jié)果，繪制測算得到Moran散點圖，進一步分析黃河流域地級市耦合協(xié)調(diào)度的局部空間特征。Moran散點圖中將空間分為 “高-高”“低-高”“低-低”和“高-低” 4種類型。以2000、2009和2015年為例，其耦合協(xié)調(diào)度莫蘭散點圖如圖4所示。分析圖4可知，2000、2009和2015年的Moran’sI值分別為0.17、0.45和0.29；2000、2009和2015年落入一、三象限的散點數(shù)量比例分別為76.1%、84.1%和74.6%；對比2009年，2015年流域地級市耦合協(xié)調(diào)度空間自相關(guān)性有所減弱。

圖4 研究期2000、2009、2015年黃河流域各地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度莫蘭散點圖

繪制LISA集聚圖，可進一步探究局部空間聚集特征。仍以2000、2009和2015年為例，其耦合協(xié)調(diào)度LISA集聚圖如圖5所示。由圖5可以看出， 2000年，流域“高-高”類型地級市集聚在下游山東省的地級市以及西安市；“低-低”類型集聚區(qū)在寧夏回族自治區(qū)的吳忠市、固原市以及陜西省北部的榆林地區(qū)，同時在“低-低”類型集聚區(qū)的南部出現(xiàn)了幾個分散的“高-低”類型地級市。2009年，上游甘肅地區(qū)出現(xiàn)了顯著的“低-低”類型地級市集聚區(qū)，而“高-高”類型集聚區(qū)則出現(xiàn)在流域下游地區(qū)，同時伴隨著一定的溢出性，兩類型集聚的范圍均有所擴大。2015年，“高-高”類型集聚區(qū)向山西省、河南省的地級市轉(zhuǎn)移；“低-低”類型集聚區(qū)則向甘肅省、陜西省南部地區(qū)的地級市轉(zhuǎn)移，并覆蓋省會西安市。

圖5 2000、2009、2015年耦合協(xié)調(diào)度LISA集聚圖

整體來看，黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間自相關(guān)性與各地區(qū)地級市的發(fā)展歷程和流域階梯狀發(fā)展格局[40]有一定關(guān)聯(lián)。研究期初期，流域中上游地級市相對落后，處于建設(shè)的起步階段，整體對于水-能源-糧食資源的開發(fā)供給能力有限，同時需求程度也處于較低水平?！案?高”類型和“低-低”類型分別集聚在流域的發(fā)達地區(qū)和落后地區(qū)的情況隨時間進程而更加顯著。但到了研究期后期，兩類集聚地區(qū)均出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，下游甚至出現(xiàn)了“低-高”類型集聚的地級市，表明下游經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度水平有所下降，地區(qū)水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展面臨壓力和挑戰(zhàn)。

4 討 論

研究結(jié)果表明，2000-2018年黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平整體有所提升，但發(fā)展速度與幅度有限，這一結(jié)論與已有黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)研究成果相似[16,41]。另一方面，徐輝等[41]研究表明流域各省(自治區(qū))水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度水平差異較大，本文則深入中觀視角，更加細致地刻畫了流域水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展演化進程。黃河流域各地級市資源稟賦、經(jīng)濟水平的差異較大，即使是同省(自治區(qū))地級市亦然。對比省級尺度資源研究[16,41-43]，地級市相關(guān)研究能夠更加細致準確地識別各地區(qū)水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展水平，突顯不同地級市水-能源-糧食系統(tǒng)的發(fā)展個性特征。黃河流域地級市耦合協(xié)調(diào)度的空間關(guān)聯(lián)性并不穩(wěn)定，大部分研究年份呈現(xiàn)極顯著的空間關(guān)聯(lián)性，而某些年份則無顯著空間關(guān)聯(lián)。除了自然稟賦、經(jīng)濟水平和資源開發(fā)利用能力外，自然災(zāi)害、地區(qū)政策等都有可能對地級市水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)性造成短期影響。

由于各地區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)與統(tǒng)計口徑不完全統(tǒng)一，研究僅能采用現(xiàn)行指標體系進行分析，并將各地級市的水-能源-糧食系統(tǒng)更多地視作獨立個體并探討其自身耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平。但在實際情況中，區(qū)域資源以復(fù)雜的形式在區(qū)域之間流動，既包括直接形式，也包括間接、虛擬形式。未來可以通過定義資源的流動邊界，描述水、能源和糧食資源的流動網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建黃河流域水-能源-糧食關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的多層流動網(wǎng)絡(luò)，用于探究、擬合水-能源-糧食關(guān)聯(lián)最優(yōu)可持續(xù)發(fā)展路徑。資源合理配置會提高流動范圍內(nèi)地區(qū)的整體資源承載力，有利于推動地區(qū)資源利用和環(huán)境發(fā)展的可持續(xù)性。考慮流域內(nèi)各地級市之間的資源流動，黃河流域內(nèi)部水-能源-糧食系統(tǒng)在優(yōu)化資源配置下的耦合協(xié)調(diào)水平和系統(tǒng)韌性有待進一步解構(gòu)。未來可引入氣候、土地利用方式、碳排放和經(jīng)濟社會發(fā)展等外部因素，模擬系統(tǒng)發(fā)展路徑以及探討資源流動的隱含環(huán)境責任。另一方面，黃河流域內(nèi)分布著眾多資源型城市，包括煤炭、有色金屬等類型，這類地級市的優(yōu)越稟賦對自身水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展是否存在共性影響也仍有待探討。

5 結(jié)論和建議

5.1 結(jié) 論

通過建立黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)綜合評價框架，采用耦合協(xié)調(diào)度模型測算2000-2018年黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，并總結(jié)黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展的空間關(guān)聯(lián)特征，得到以下結(jié)論：

(1)黃河流域地級市水-能源-糧食子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)整體波動上升；由于各地級市的資源稟賦和經(jīng)濟水平不同，地級市水-能源-糧食子系統(tǒng)呈現(xiàn)不同特點，由此導(dǎo)致部分地級市水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展穩(wěn)定性不足；研究期后期子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)整體有輕微回落。

(2)黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平整體已由初級協(xié)調(diào)過度到中級協(xié)調(diào)階段。各地級市耦合協(xié)調(diào)發(fā)展呈現(xiàn)個性特征，與地級市的發(fā)展歷程和經(jīng)濟水平具有較大關(guān)聯(lián)。2012年后，部分地級市耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)波動且有下降趨勢。表明存在影響和制約黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展的不利因素。

(3)研究期內(nèi)，黃河流域地級市耦合協(xié)調(diào)度多數(shù)年份表現(xiàn)出顯著空間關(guān)聯(lián)性?！暗?低”類型地級市主要集聚在流域上游經(jīng)濟水平較低地區(qū)，“高-高”類型集聚區(qū)則主要由下游、東部經(jīng)濟相對發(fā)達的地級市構(gòu)成，在研究期后期，兩類集聚地區(qū)均出現(xiàn)轉(zhuǎn)移。資源需求量大、經(jīng)濟發(fā)展水平高的區(qū)域中心城市，即原本水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展較好的地級市已率先面臨資源協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的壓力。

5.2 建 議

加強部門間的協(xié)作和政策聯(lián)動，注重系統(tǒng)性、整體性、協(xié)同性和特殊性。根據(jù)黃河流域地級市水-能源-糧食系統(tǒng)發(fā)展水平和地區(qū)發(fā)展水平，制定和采取針對性、具體性的政策和措施。流域東部和省會地級市經(jīng)濟水平較高，資源需求旺盛，其水-能源-糧食系統(tǒng)已經(jīng)面臨巨大壓力。充分調(diào)動地區(qū)間資源流動，促進有限資源的合理開發(fā)、配置。城市建設(shè)和人口增長固然需要更多資源，在資源有限、需求無限的前提下，“開源節(jié)流”是促進資源和環(huán)境可持續(xù)的有效手段。拓展資源附加效益，擴展資源利用思路，豐富資源利用模式，將資源開發(fā)與利用朝著高附加值、低排放的綠色可持續(xù)方向發(fā)展，如合理開展上游水資源相對富足地級市的生態(tài)旅游。打造資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)，改進農(nóng)業(yè)部門與水資源之間的關(guān)系將是流域水資源節(jié)約成果最顯著的部分。另一方面，地區(qū)水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平存在集聚特征，應(yīng)積極發(fā)揮水-能源-糧食系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平高的地區(qū)對周邊地區(qū)的溢出效應(yīng)和輻射帶動作用，同時關(guān)注低水平協(xié)調(diào)發(fā)展地區(qū)，因地制宜地尋找平衡水-能源-糧食系統(tǒng)的最優(yōu)模式，以推動系統(tǒng)協(xié)調(diào)向高水平邁進。