新疆水资源承载力及用水效率评价分析

赛衣旦·艾力

(新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 新疆水资源现状

经济社会加速发展的同时，各行业对有限水资源的需求也是越来越大，最突出的用水矛盾是农业用水与工业、人饮用水等方面[1]。即使约占全国水资源总量3%新疆，现今也存在亟待解决的用水矛盾。根据《全国水资源综合规划》成果，新疆多年平均降水总量2 544亿 m3，多年平均年自产水资源量832亿 m3。新疆地处亚欧大陆腹地，有大量出境水资源和生态用水，由于气候干旱少雨且蒸发较快，水资源十分有限，目前，新疆正处在经济社会发展的关键时期，也是生态文明建设的重要时期，社会发展对水资源需求仍然迫切，从现状用水总量角度来看新疆实现2030年用水总量控制目标难度较大，落实用水总量控制目标的关键是将灌溉面积控制在合理的范围内，但在新疆部分地区存在农业高效节水难度大，工业基础薄弱，用水结构调整困难等问题。因此，客观评价新疆水资源承载力，对于合理开发水资源及促进新疆经济社会可持续发展具有重要意义[2-3]。

2 研究方法

本文所选取的数据来自《新疆统计年鉴》和《新疆水资源公报》中2002-2016年的统计数据，在参考其他专家学者对水资源承载力研究的基础上[4-5]，主要选取2002-2016年间的10个指标因子对新疆水资源承载力进行评价，选取的10个指标因子为：X1为常住人口(104人)、X2为国内生产总值(108元)、X3为固定资产投资(108元)、X4为用水量(108m3)、X5为降水量(mm)、X6为水资源总量(108m3)、X7为人均用水量(m3/人)、X8为万元GDP用水量(m3/104元)、X9为农田亩均用水量(m3/亩)、X10为耗水总量(108m3)。对原始数据进行标准化处理，标准化矩阵见表1。

表1 标准化矩阵

3 水资源承载力计算

3.1 数据共同度分析

选取10个影响新疆水资源承载力的指标因子，运用SPSS软件进行统计主成分分析，公因子方差见表2。由表2可知，初始共同度均为1.000，提取主成分后的共同度均较高，其中有8个变量的公因子方差超过了0.900。因此，提取的公因子均能较好的反映原始变量所包含的信息，适合用主成分分析法进行评价。

表2 公因子方差

3.2 主成分的确定

利用SPSS对标准化后的数据进行分析，变化驱动因子相关系数矩阵见表3，主成分特征值和方差贡献率见表4，旋转主成分荷载矩阵见表5。

由表3可知，X1与X2、X3、X4及X10的相关性大于0.8，X2与X3、X4及X10的相关性大于0.8，X3与X4、X5的相关性大于0.8，X4与X10的相关性大于0.9，X8与X9的相关性大于0.8，表明各变量之间存在较大的相关性，符合主成分分析的必要条件。

表3 新疆各地州水资源承载力变化驱动因子相关系数矩阵

由表4可知，主成分1和主成分2的累计贡献率大于80%，这两个主成分对水资源承载力的综合信息能力很强。前3个主成分的累计贡献率为93.458%，具有较强的信息综合能力，能够全面的反映新疆各地州水资源承载力变化的驱动因子。

表4 主成分的特征值和方差贡献率

由表5可知，主成分1与人口X1、国内生产总值X2、固定资产投资X3、用水量X4及总耗水量X10呈显著正相关关系，与万元GDP用水量X8、农田亩均用水量X9存在显著负相关关系；主成分2与降水量X5、水资源总量X6呈显著正相关关系；主成分3与人均用水量X7存在较强的正相关关系。

表5 旋转主成分荷载矩阵

第一主成分占61.437%的贡献率，是人口及社会经济发展对水资源造成的压力，人口、国内生产总值、固定资产投资、用水量及耗水量属于主要控制因子，对水资源承载力的影响较为明显。从2002-2016年，全疆人口从1 905.19万人增加到2 398.08万人，常住人口城镇化率从33.8%增长到48.35% 随着人口增加、城市化发展，社会经济的发展对水资源需求逐渐增大，各行业用水量和耗水量逐渐加大，对水资源承载力造成巨大压力。因此，充分挖掘水资源开发利用率及加大节水措施是很有必要的。

第二主成分占20.492%的贡献率，反映降水量及水资源量情况，是水资源禀赋因子。2002-2016年期间，新疆水资源量的变化趋势基本与降水量的变化趋势相同2002、2005、2010年和2016年降水偏多，同年水资源量也有明显的增多，2007、2008、2009年和2014年降水量偏少，导致水资源量也相应的减少。

第三主成分为人均用水量情况，受第一主成分的影响，人口和用水量的耦合性反过来也影响水资源的承载力，随着新疆经济社会的发展，人民生活水平有了显著提高，日常用水、公共服务、城市绿化等方面的用水量不断加剧水资源的承载力。

3.3 主成分得分及综合得分

根据各个主成分在整个主成分中的贡献率作为权重，计算出新疆2002-2016年水资源承载力的综合得分，结果见表6及图1。

图1 主成分综合得分趋势图

表6 新疆水资源承载力综合评价值

从表6及图1可以看出，新疆水资源承载力呈现以下特征：

(1)2002-2007年，新疆水资源承载力随时间变化呈显著增加趋势，2008-2016年呈波动增加趋势，第一主成分的变化趋势和综合得分趋势一致，而第二、第三主成分波动较大。在2002-2009年的主成分得分为负值表明这8年水资源承载力处于平均值以下，而2010-2016的主成分得分为正值表明水资源承载力在这7年处于平均水平之上。

(2)第一主成分呈波动上升趋势，说明人口和经济发展对水资源承载力具有较大影响。第二主成分呈减少-增加-减少-增加趋势，说明降水量丰沛程度对水资源承载力也具有一定程度影响。新疆人均用水量呈减少-增加-减少趋势的影响，第三主成分呈增加-减少-增加-减少趋势，随着社会经济发展，节水意识提高，多种节水措施下，人类活动对水资源的需求不断合理化，缓解了水资源承载力的压力。

4 用水效率分析

目前新疆各行业整体用水效率不高，工农业用水定额均高于全国平均水平。2002-2016年万元GDP用水量、人均用水量及农业灌溉亩均用水量变化趋势见图2。

由图2可以看出，2002-2016年，新疆万元GDP用水量呈显著下降趋势，由2 969 m3下降到562 m3；人均用水量随时间变化呈波动变化，平均值为2 466 m3；农业亩均用水量在2008年以前呈显著性下降趋势，2008年以后呈波动变化趋势，下降幅度不明显，值由821 m3下降到593 m3。相比较2002年，2016年新疆工农业用水效率提升较为明显，但与其他省份相比，新疆用水效率还有很大提升空间。

图2 行业用水效率变化趋势图

5 结语

针对新疆水资源承载力和用水效率评价分析，得到以下结论：

(1)2002-2016年新疆水资源承载力水平呈上升趋势，水资源承载力因子是人口与社会经济发展因素、水资源禀赋因子、人口用水水平因子，人口与社会经济发展因素贡献率为61.44%，对水资源承载综合得分影响最大。水资源禀赋因子贡献率为20.49%，说明水资源承载力受降水和水资源量自然条件的限制。人口用水水平是受第一主成分的影响，人口和用水量的耦合性反过来也影响水资源的承载力，人类活动对水资源的需求不断合理化、节约化，缓解了水资源承载力的压力。

(2)2002-2016年，新疆万元GDP用水量、农业亩均用水量呈显著下降趋势，用水效率提升较为明显，但仍然高于全国平均水平，新疆用水效率具有较大提升空间。

在城市化迅速发展的背景下，有限的水资源与增长的人口及社会经济矛盾日益突出，建立“节水型”城市、制定节水制度、提高节水意识能有效缓解水资源承载力的压力。新疆为农业大省，农业用水占比较高，占总用水量的90%以上。因此，农业节水的潜力在经济社会发展的各行业中是最具潜力的，可采取发展高效节水灌溉、调整农作物种植结构、推动农业水价综合改革和加快水权交易市场建设等措施加大农业节水力度。