辽宁沿海地区用水效率与经济的耦合协调发展评价

  本文关键词：辽宁沿海地区用水效率与经济的耦合协调发展评价，由笔耕文化传播整理发布。

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Vol.28 No.12 Dec., 2013

2013 年 12 月

JOURNAL OF NATURAL RESOURCES

辽宁沿海地区用水效率与经济的 耦合协调发展评价

盖 美 a,b，王宇飞 b，马国栋 b，郝慧娟 b

（辽宁师范大学 a.海洋经济与可持续发展研究中心，b.城市与环境学院，辽宁 大连 116029）

摘要：论文构建辽宁沿海经济带用水效率与经济耦合协调发展评价指标体系，首先运用改进 的突变模型对 2001—2010 年辽宁沿海经济带用水效率和经济发展各子系统进行状态评估，其 次运用耦合协调模型对辽宁沿海经济带各市用水效率与经济发展的耦合协调度进行评价。研 究结果表明：①辽宁沿海经济带整体用水效率与经济发展耦合度水平从 0.437 提高到 0.498， 呈缓慢提高状态，但一直处于拮抗阶段。用水效率水平与经济发展水平差距不断减小，耦合 协调度从 0.254 增大到 0.408，呈增大趋势但仍处于中低度协调水平；②辽宁沿海经济带各市

用水效率与经济发展都处于上升趋势，其中用水效率最好的为大连市，用水效率评估值已达 到 0.887，其次为锦州、营口和葫芦岛，丹东和盘锦市用水效率处于最低水平，分别为 0.604 差； ③各市耦合度均处于拮抗阶段，并且处于上升趋势。大连市和营口市耦合协调度 2010 和 0.535。经济发展水平最高的为大连市，其次为营口和盘锦市，丹东、锦州和葫芦岛较

年已分别达到 0.457 和 0.401，已从低度协调进入中度协调且呈不断上升趋势，丹东、锦州、 盘锦和葫芦岛均处于低度协调阶段，呈波动式上升。各市的经济发展滞后于水资源利用效率 域差距在不断减小，经济带协同发展趋势越加明显。 关 键 中图分类号：TV213.9 文献标志码：A 的提高，导致耦合协调度一直处于中低度协调水平；④辽宁沿海经济带耦合度和协调度的区 词：用水效率；经济发展；耦合协调度；改进突变模型；辽宁沿海经济带 文章编号：1000-3037(2013)12-2081-14

DOI：10.11849/zrzyxb.2013.12.006

2009 年 7 月 1 日“辽宁沿海经济带发展规划”获得国务院批准，辽宁沿海作为整体 开发区域被纳入国家战略。然而经济的快速发展，使用水量不断增多，经济发展带来的 水资源短缺问题成为学术界关注的焦点。用水效率的提高是解决水资源短缺问题最行之 有效的方法之一[1]，同时国家实施最严格的水资源管理制度，明确了用水总量控制红线、 用水效率控制红线和水功能区限制纳污红线，而用水效率控制红线是落实最严格水资源 管理制度的核心和关键。作为地处北方缺水地区的辽宁沿海经济带，其用水效率与经济 发展之间存在着交互耦合的关系。一方面，经济的发展加大了水资源的需求量，加剧了 水环境的污染程度，同时对提高水资源利用效率和处理水环境污染提供了经济支持和技 术保障；另一方面，水资源是经济发展不可或缺的自然资源，，优质、充足的水资源供应 是经济又好又快发展的基础，提高用水效率是解决区域水资源短缺的关键，是使水资源

收稿日期：2013-04-12；修订日期：2013-08-19。 基金项目 ：辽宁省教育厅人文社会科学研究项目 (ZJ2013014)；省社科联 2013 年辽宁经济社会发展立项课题 （2013lsljdwt-13)。 究。E-mail：gaimei71@163.com 第一作者简介 ：盖美 （1971-） ，女，辽宁大连人，副教授，博士，主要从事资源环境与经济的可持续发展研

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能够充足供应的重要保证。经济发展作用于水资源，但又受到水资源的反制与约束，优 质充足的水资源不仅可以促进区域经济的良好发展，而且可以为社会经济系统的优质提 升提供动力和条件。因此，对用水效率与经济发展两个系统耦合协调度的研究成为解决 区域水资源短缺问题的关键，对辽宁沿海经济带乃至东北老工业基地的可持续发展也具 有重要意义。 近年来，众多学者在水资源与经济发展方面进行了一定的研究。美国学者 Howe[2]定 性分析了水资源利用对经济增长的促进作用和静态关系；贾绍凤等 [3] 首次建立用水 “EKC”曲线，分析工业用水与经济发展之间的关系；盖美等[4-5]运用可变模糊识别模型分 别对大连市和辽宁沿海经济带水资源与社会经济发展之间的协调关系进行评价，建立水 资源与经济可持续发展评价指标体系，为辽宁沿海城市水资源的可持续利用提供理论依 据；孙爱军等[6]对我国城市经济发展与用水技术效率之间的耦合协调度进行研究，借鉴物 理学中的耦合度函数，测算不同城市经济与用水技术效率之间的耦合协调程度；谷学明 等[7]利用水足迹的研究方法对江苏省真实的水资源利用情况进行识别，同时结合相对“脱 钩” “复钩”系统耦合理论，对江苏省的水资源利用情况与经济增长间的关系进行评价； 邓朝晖等[8]、潘丹等[9]运用 VAR 模型，分别对中国水资源利用与经济增长的长期均衡关系 及其动态性进行了实证分析。 综上可以看出，关于水资源与社会经济发展的研究大都集中于水资源量和用水量与 经济发展的关系研究，而对于区域用水效率与经济发展之间的耦合协调性研究较少。受 自然环境和社会因素的影响，单从区域水资源量和产业用水量角度研究区域水资源利用 状况与经济发展之间的关系并不准确。用水效率是衡量区域水资源利用状况、解决水资 源短缺的关键因素之一。鉴于此，本文将用水效率与经济发展分别看成两个复合子系 统，将辽宁沿海经济带用水效率与经济发展的耦合协调状况作为研究对象，构建辽宁沿 海经济带用水效率与经济发展耦合协调度评价指标体系，首先运用改进的突变模型对辽 宁沿海经济带水资源利用效率的综合状况和经济发展状况进行科学的评估，然后运用各 子系统的评估结果，借鉴耦合协调度模型，测度辽宁沿海各市用水效率与经济发展的耦 合协调程度，为辽宁沿海经济带水资源与经济的可持续发展提供理论依据和实践指导。

1

研究方法及数据来源

1.1 研究方法 耦合是指两个 （或两个以上） 系统或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现 象。从协同学的角度看，系统由无序走向有序的关键在于系统内部序参量之间的协同作 用，它左右着系统相变的特征与规律。耦合度正是对这种协同作用的度量 [10]。该方法在 社会可持续发展研究中已被广泛应用，如城市化与资源和生态环境的耦合[11-13]、资源环境 与经济发展的耦合[14-16]、区域经济与环境污染的耦合[10]等。用水效率与经济发展的交互耦 合关系，就是两者相互作用、相互影响的非线性关系的总和。本文将耦合度分析分为两 步，首先运用改进的突变模型分别对各子系统进行综合评价，测度其发展状态，然后再 进行耦合协调度评价。 1.1.1 改进的突变模型 突变评价模型是在突变理论的基础上发展起来的一种综合评价方法，它按照系统内

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在作用机理，确定若干评价指标，并对这些指标进行无量纲化处理，得到类似于模糊隶 属度函数的突变模糊隶属度值，并利用突变模型的归一公式进行递归运算，求出系统的 综合评价值。它的核心是利用突变理论分歧方程所推导出的归一公式(表 1)，建立递归运 算法则。与一般模糊评价法不同的是，这种方法只需按指标间的内在逻辑关系对其重要 程度进行排序，并给出底层指标的突变模糊隶属度值。而中间层和顶层的突变模糊隶属 度值是由突变模型从底层逐级递归计算得出的，这就避免了直接使用难于确定且主观性 较大的“权重” 。但由于突变评价法的归一公式的聚集特点，最终的综合评价值一般均较 高(靠近 1)，且评价值之间的差距较小，没有一般的综合评价法得出的评价值那么直观， 因此本文运用唐明等[17]、施玉群等[18]提出的方法对常规突变模型的计算结果进行调整。

表 1 突变模型的势函数和归一公式

Table 1 Potential functions and normalized formulas for catastrophe models 突变模型 折叠突变 尖点突变 燕尾突变 蝴蝶突变 控制变量 1 2 3 4 势函数 V(x)=x3+u1x V(x) =1/4x +1/2u1x + u2x

4 2

1

归一公式

X u = u1

1

X u = u1 ，X u = 3 u 2

2

V(x)=1/5x5 +1/3u1x3 +1/2u2x2 + u3x V(x)=1/6x6+1/4u1x4+1/3u2 x3+1/2u3x2+u4x

1

X u = u1 ，X u = 3 u 2 ，X u = 4 u 3

1 2 3

X u = u1 ，X u = 3 u 2 ，X u = 4 u 3 ，X u = 5 u 4

én n GD = ê | D j - Di |/n(n - 1)ù （8） ú /2u ∑ ∑ ? ?i = 1 j = 1 式中：GD 表示耦合协调度基尼系数，Di、Dj 代表每一年的耦合协调度，n 为城市个数，u

表示辽宁沿海经济带当年耦合协调度平均值。 将表 3 中计算结果带入公式 (7)、 (8) 得到辽宁沿海经济带用水效率与 经济发展的耦合度基尼系数和耦合协 调度基尼系数 （图 6） 。 由图 6 可知， 2001—2010 年 10 a 间辽宁沿海经济带各市用水效率与经 济发展耦合度和耦合协调度区域内部 差距呈波动式减小趋势。将基尼系数 变化曲线按国家 5 a 计划分段分析： 图 6 辽宁沿海经济带用水效率与经济发展耦合度与耦合协 调度区域差距变化 （1） “十五”期间，辽宁沿海经 Fig.6 The regional variation in the coupling degree and coordination 济带各市的耦合度和耦合协调度基尼 系数值分别在 0.09~0.13 和 0.14~0.28 in Liaoning coastal economic belt 之间，且耦合度基尼系数值有小幅波 动，耦合协调度基尼系数值下降的幅度较大。这是由于“十五”期间国家振兴东北老工 业基地战略刚刚实施，沿海经济带还未正式形成，沿海 6 市经济发展差距较大，各市用 水效率处于不断波动状态，此时沿海经济带各市用水效率与经济发展耦合度也处于较低 的拮抗阶段。但随着各市对经济发展与水资源利用之间联动关系的探索，各市关于用水 效率与经济发展的耦合协调度的差距出现快速变小。 （2） “十一五”期间，耦合度基尼系数值有明显降低，耦合协调度基尼系数值处于较 低的波动状态。随着辽宁省“五点一线”战略和辽宁沿海经济带作为国家发展战略的确 定，促进了经济带内各市经济的共同发展，各市用水效率与经济发展的耦合关系也不断 转好，逐渐趋于磨合阶段。各市通过调整产业用水结构，认真贯彻实施最严格的水资源 管理制度，促进了经济带水资源利用与经济的整体协调发展。

degree for the efficiency of water usage and economic development

4 结论

本文首先运用改进的突变模型对辽宁沿海经济带用水效率和经济发展进行综合评 价，然后结合用水效率与经济发展的综合评价值，借鉴耦合协调模型，对 2001—2010 年 辽宁沿海经济带用水效率与经济发展的耦合协调度进行测度，并对二者的互动关系进行 了实证分析，得到如下结论： （1） 辽宁沿海经济带综合用水效率与经济发展耦合度有缓慢增长趋势，但一直处于 拮抗阶段。用水效率水平与经济发展水平的差距在不断减小，耦合协调度在不断增大， 2010 年进入中强度耦合中协调水平。 （2） 辽宁沿海经济带各市用水效率与经济发展的综合评估值都呈上升状态。其中， 2001—2005 年各市用水效率呈波动式增长，经济也处于缓慢增长状态；2005—2010 年水 资源利用状况开始趋于稳定，经济增长幅度变大。辽宁沿海经济带 6 个地区中大连水资

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源利用效率处于最高水平，其次为锦州、营口和葫芦岛，丹东和盘锦用水效率处于最低 水平。从经济发展水平的时空分布看，大连市经济发展水平最高，其次为营口和盘锦 市，丹东、锦州和葫芦岛较差。 （3） 辽宁沿海经济带各市用水效率与经济发展的耦合均处于拮抗阶段，耦合度数值 均呈现不断增大趋势。大连市耦合协调度明显好于其他 5 市，2001—2006 年处于低度协 调阶段，2007 年开始进入中度协调，且呈不断上升趋势。丹东、锦州、盘锦和葫芦岛均 处于低度协调阶段，并呈波动式上升。营口市耦合协调度不断提高，2010 年耦合协调度 从低度协调开始进入中度协调阶段。从用水效率和经济发展状态评估值来看，辽宁沿海 经济带各市的经济发展滞后于用水效率的提高，这是导致各市用水效率与经济发展耦合 协调一直处于中低度协调的主要原因。 （4） 辽宁沿海经济带各市用水效率与经济发展耦合度和耦合协调度区域内部差距呈 波动式减小趋势。 “十五”期间，辽宁沿海经济带各市的耦合度基尼系数值有小幅波动， 耦合协调度基尼系数值下降的幅度较大。 “十一五”期间，耦合度基尼系数值有明显降 低，耦合协调度基尼系数值处于较低的波动状态。 随着辽宁沿海经济带被确定为国家发展战略，辽宁沿海地区得到迅速发展，需水量 不断增大，经济的快速发展和不科学的水资源利用给水资源供应带来更大的压力。要改 变目前经济发展与用水效率耦合协调度较低的状态并预防水资源短缺状况继续恶化，各 级政府应因地制宜，根据各地区发展水平的不同，有重点地展开水资源开发利用和保 护，使水资源利用与经济协调发展。 参考文献(References):

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Evaluation of the Coupling Coordination Development between Water Use Efficiency and Economy in Liaoning Coastal Economic Belt

GAI Meia,b, WANG Yu-feib，MA Guo-dongb，HAO Hui-juanb

( a. Marine Economy and the Sustainable Development Research Center, b. Urban and Environmental College, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China)

Abstract: This paper builds the evaluation indicator system for water use efficiency and coordinated development of economy coupling in Liaoning coastal economic belt (LCEB). Firstly, using improved mutation model to evaluate status of LCEB water use efficiency and the economic development of each subsystem from 2001 to 2010. Secondly, using coupling coordination model to evaluate water use efficiency and the coupling coordination degree of economic development of every city of LCEB. The results show that the coupling degree of water use efficiency and the economic development of LCEB increased from 0.437 to 0.498, which is slowly improving, but it has been in the stage of resisting. The gap of water use efficiency and economic development level decreases continuously, and the coupling coordination degree increased from 0.254 to 0.408, which showed a trend of increase but still at the mid-low level of coordination. Water use efficiency and economic growth of every city of LCEB are in a rising trend, water use efficiency of Dalian is the best with an evaluation value reaching 0.887, Jinzhou, Yingkou and Huludao are in the second place, Dandong and Panjin at the worst level with evaluation values being 0.604 and 0.535. The economic development level of Dalian is the highest, Yingkou and Panjin are at intermediate level, Dandong, Jinzhou and Huludao are at the lowest level. The coupling degree of every city in the stage of resisting, and in a rising trend. The coupling coordination degree of Dalian and Yingkou have reached 0.457 and 0.401, and entered the stage of moderate coordination from low-grade coordination phase， and showed a rising trend. The coupling coordination degree of Dandong, Jinzhou, Panjin and Huludao still at the low level of coordination and showed a fluctuated increase.The economic development of every city falls behind the improvement of the efficiency in water usage, which causes the coupling coordination being in the mid-low grade period. The regional disparities among the coupling degree and coordination degree of LCEB are decreasing, and the coordinated development trend of economic belt becomes more and more apparent. Key words: water use efficiency; economic development; coupling coordination degree; improved mutation model; Liaoning coastal economic belt

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