金华市用水量变化主要驱动力因子灰色关联度分析

赵 蕾，冯利华，崔 嫱

（1.浙江师范大学地理与环境科学学院，浙江 金华 321004；2.忻州师范学院，山西 忻州 034000）

水资源是人类发展不可或缺的资源，也是维持城市经济社会可持续发展的战略性基础资源。目前，在我国640个城市中，缺水城市达300个以上，其中严重缺水的城市114个，日缺水1 600万m3，每年因缺水造成的直接损失达2 000亿元[1]。虽然水资源在我国非常稀缺，但用水效率并没有质的提升，与发达国家相比我国水资源浪费现象仍十分严重。用水的常规部门包含工业、农业及生活用水，随着人类生产生活方式的逐步改变，这些常规部门对水资源的利用结构也在逐渐变化[2]。

浙江省金华市属亚热带季风气候，是浙中地区的中心城市。该地区虽降水较充沛，但时空分布不均，加之该区人口数量增加迅速，人水关系更趋于紧张，人均水占有量仅2 028 m3。采用灰色关联分析法，对导致金华市工业、农业及生活用水产生变化的各因素进行分析，找出关键的驱动因子，以期对今后金华市更合理地利用水资源，实现水资源的可持续利用提供参考依据。

1 灰色关联分析

灰色关联分析评价系统根据所给出的评价标准或比较序列，通过计算参考序列与各评价标准或比较序列的关联度大小，判断该参考序列与哪级比较序列的接近程度来评定该参考序列的等级[3]。与传统的回归分析、方差分析、主成分分析等数理统计分析方法相比，灰色关联分析方法对观测数据要求不高，计算过程简便，而且分析结果真实可靠，可以有效避免系统特征数据之间共线性问题。该分析方法的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系的紧密性。曲线越接近，则相应序列之间的关联度就越大，反之就越小[4]。灰色关联分析的基本原理如下[5]：

设一母序列x0（t）和子序列xi（t），先对x0（t）和子序列xi（t）进行无量纲化处理，并且记它们在t时刻的绝对差值为：

二级最大差值是：

二级最小差值是：

关联系数是反映第i个比较序列xi与参考序列x0在第t期的关联程度，其计算公式为：

式中：k为分辨系数（其取值不影响母序列和子序列关联度分析），k∈（0,1）。

由（4）式可以得出关联度：

式中：关联度γ0i表示母序列x0（t）和子序列xi（t）之间相关的程度，γ0i的数值越大，表示母序列x0（t）和子序列xi（t）的相关程度越高，反之则表示相关程度低。

2 金华市用水量主要驱动力因子分析

2.1 金华市多年用水结构变化趋势

如表1所示，2001～2011年，金华市农业用水在总用水量中占有最大比例，长期占总用水量的50%以上；该市工业用水比重居第2位，占总用水量的25%以上；生活用水所占比重最小，占总用水量的15%左右。随着时间的推移，社会经济结构逐渐改变，用水结构将会发生改变。金华市11 a内农业用水的比重明显降低，由2001年的占有量67.3%下降到2011年的46.9%，共下降了20.4个百分点；工业用水与生活用水则基本呈稳步上升趋势，与2001年相比，2011年工业用水的比重上升了9.7个百分点，生活用水的比重上升了10.7个百分点。

表1 2001～2011年金华市用水结构汇总

2.2 金华市农业用水的变化驱动力因子

农业用水在金华市用水比重中占绝对主导地位。它主要由农田灌溉用水和林牧渔用水两部分组成，而农田灌溉用水又占农业用水总量的绝大部分。结合金华市农业用水实际情况，认为影响该市农业用水量的主要因素有：降水量、平均气温、土地类型、农田实际灌溉面积、作物结构、林牧渔面积等。经综合比较，选择近8年来该市降水量（x01）、平均气温（x02）、农田实际灌溉面积（x03）及林牧渔面积（x04）作为驱动力因子进行关联度分析，结果见表2。农业用水变化驱动力因子关联度分析结果显示，γ03（0.405 8）＞γ04（0.356 0）＞γ02（0.341 2）＞γ01（0.310 9），即金华市农田实际灌溉面积的变化对农业用水的影响程度最大，林牧渔面积的变化影响次之，平均气温对农业用水影响排在第3位，而降水量变化的影响最小。由此可见，水库、堤坝等蓄水灌溉工程的建设逐步加强了对水资源的调控，降水量的变化对农业用水量的推动作用已逐渐减弱。截至2011年末，金华市大中型水库蓄水总量达7.561 8亿m3，比2010年增加了0.444 3亿m3，蓄水能力逐年提高。与此同时，农田灌溉面积对农业用水的影响程度日益增加。鉴于此，应扩大农田有效灌溉面积，建设蓄水工程，创新与推广农业新技术，合理调整作物结构，提高农业用水的利用效率。

表2 农业用水变化驱动力因子关联系数

2.3 金华市工业用水的变化驱动力因子

由于产业结构发生变化，近些年来金华市工业用水比重逐渐增加。工业用水分为国有及规模以上工业用水以及规模以下用水两部分，规模以下用水比重不断上升。影响工业用水量变化的驱动因素主要有：工业产值、工业产值占国内生产总值的比重、产业结构、重复利用率、国有及规模以上工业增值、规模以下工业增值等。综合考虑金华市工业现状，比较分析后选择近8 a来该市工业产值（x01）、工业产值占国内生产总值的比重（x02）、国有及规模以上工业增值（x03）以及规模以下工业增值（x04）作为驱动力因子进行关联度分析，结果见表3。

表3 工业用水变化驱动力因子关联系数

工业用水变化驱动力因子关联度分析结果表明，γ02（0.815 8）＞γ04（0.607 9）＞γ01（0.551 5）＞γ03（0.478 9），即对金华市工业用水量变化影响最大的是工业产值占国内生产总值的比重，其次是规模以下工业增值，再次为工业产值，国有及规模以上工业增值对工业用水量变化的影响最小。工业产值占国内生产总值的比重越大工业用水量越大，是影响工业用水比重的主要驱动因子。金华市小商品市场发达，规模以下工业占有一定比例，所以其对工业用水比重影响较大。一般规模以下工业由于受到技术和资金的限制，节水能力有限，水资源重复利用率差，不能充分利用水资源。此外，市场机制不完善、产业结构不合理及污水回用率差等也是企业不能有效节水的主要原因。因此，解决工业节水的问题应着眼于工业用水大户。

2.4 金华市生活用水的变化驱动力因子

金华市生活用水随着社会经济结构的转变，呈现逐年稳步增长的趋势。生活用水包括城镇生活用水和农村生活用水两部分，城镇生活用水由公共用水和居民家庭用水构成，农村生活用水则由牲畜用水和农民家庭用水构成。综合考虑生活用水的各组成部分，将影响生活用水的可能驱动因子归纳如下：人口、人均可自由支配收入、第三产业的发展、城市化水平的提高、水价的调整等。经综合比较，筛选出金华市近8 a来人口（x01）、人均可自由支配收入（x02）、城镇化水平（x03）作为驱动力因子进行关联度分析，结果见表4。

表4 生活用水变化驱动力因子关联系数

生活用水变化驱动力因子关联度分析结果为γ01（0.613 5）＞γ03（0.467 4）＞γ02（0.445 6），说明人口变化对金华市生活用水变化的影响最大，城镇化水平次之，人均可自由支配收入对生活用水变化的影响最小。近年来，金华市人口数量呈增长趋势，每年均有增加，其影响力也呈上升趋势。但由于城市化进程加快，人口增加是金华市发展的必然趋势，因此控制人口数量的可操作性不大且不科学，普及居民节水意识和减少个人用水量就成为生活用水节约的最佳途径。人均可自由支配收入对生活用水变化的影响最小，这反映了2个问题：其一，水价较低。较低价位的水资源支出只占人均可自由支配收入的一小部分，并不能引起居民的足够重视，所以适当调整水价可以深化居民的节水观念。其二，人均可自由支配收入增加，居民生活水平提高，对水资源的需求也逐渐增加。

3 金华市节水的对策

3.1 改进技术，提高水资源利用率

鼓励金华市高新节水技术的发展是解决水供需矛盾的有效途径。采用新工艺可以有效提高农田灌溉水利用系数，减少水资源浪费。企业采取污废水回用的方式可以降低产品用水消耗，提高用水重复利用率。现在所提倡的清洁生产，即采用先进的工艺技术与设备将清洁的原料合理利用，从而最大限度地提高资源利用效率，这对节水技术提出了新的要求。在生活中应全面推广节水型器具，使生活用水充分得到利用。

3.2 调整水价，强化居民节水意识

水价低是目前金华市水资源浪费的重要原因。据对上海用户需水量价格弹性系数研究，水价每增加10%，需水量将下降3.8%。水费支出占家庭收入1%时，对用户心理影响不大；占2%时，用户开始关注水量；占2.5%时，用户注意节水；占5%时，用户认真节水；占10%时，用户考虑水的重复利用[6]。金华市水质较好，全市自来水覆盖率达95%以上，水价低于供水成本。目前金华市水费支出占家庭收入的比例为0.43%，仍然具有价格调整的空间。应完善水价体系，逐步形成合理的节水途径。

3.3 加强管理，制定相关规章制度

近年来，金华市工业发展迅速，工业用水比重也逐年增大，某些行业的一些企业节水意识淡薄。在以粗放型经济增长模式为主的产业结构中，一般采用粗放的用水方式，更加剧了水资源的浪费。农业一直是用水比重最大的产业，其用水方式中也存在许多问题，由于管理原因所导致的农业用水浪费现象普遍存在。生活用水方面也需要有完善的规章制度，规范居民不合理的用水习惯。总之，在统筹考虑金华市水资源功能的基础上，有必要制定合理的用水规范，实现全方位的高效节水。

[1] 姜文来.中国21世纪水资源安全对策研究[J].水科学进展，2001，12（1）：66-71.

[2] 吕翠美，吴泽宁，胡彩虹.用水结构变化主要驱动力因子灰色关联度分析[J].节水灌溉，2008，（2）：39-41.

[3] 邓聚龙.灰色系统理论教程[M].武汉：华中理工大学出版社，1990.

[4] 安 辉，史常亮.北京市城市化水平与资源压力系数的灰色关联分析[J].科教导刊，2010，1（32）：171-173.

[5] 冯利华.水资源变化趋势的物元分析[J].地域研究与开发，1999，18（2）：18-21.

[6] 袁志彬，王占生.改革水价制度促进城市供水行业的发展[J].城乡建设，2001，1（10）：16-17.