多维视角下黄河流域水环境与社会经济协调性研究

王洁方 周云 田晨萌

摘 要：從多个逻辑维度和空间视角研究了黄河流域水环境与社会经济的协调度。在流域水环境与社会经济交互作用分析的基础上，从水资源、水污染及水治理3个逻辑维度构建黄河流域水环境指标体系，采用耦合协调模型，衡量黄河流域水环境与社会经济的整体协调度;从黄河流域上中下游、七大沿黄城市群及61个城市3个空间视角和水资源、水污染及水治理3个逻辑维度，采用邓氏关联度方法测度水环境与社会经济的关联水平并探究其成因。结果表明：黄河流域水环境与社会经济间整体协调度较低但呈上升趋势;2009—2018年，3个逻辑维度下水环境与社会经济的关联度均为0.7～0.8，空间分异性不明显;2009—2018年，黄河流域中游水环境与社会经济的关联度有所上升，流域上游和下游的关联度有所下降，太原城市群的关联度呈上升趋势，宁夏沿黄城市群的关联度稍有下降;61个城市中，需重点关注陇南市、临汾市、宝鸡市等水资源与社会经济之间关联度高的城市，固原市、陇南市、晋城市等水污染与社会经济之间关联度高的城市，临汾市、庆阳市、巴彦淖尔市等水治理与社会经济之间关联度低的城市。

关键词：水环境;社会经济;邓氏关联度;协调度;黄河流域

中图分类号：TV211.1;TV882.1 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.07.018

引用格式：王洁方，周云，田晨萌.多维视角下黄河流域水环境与社会经济协调性研究[J].人民黄河，2021，43（7）：94-99，113.

Abstract： This paper studied the coordination degree between water environment and social economy in the Yellow River basin from multiple logical and spatial dimensions. Based on the analysis of the interaction between water environment and social economy， the water environment index system of the Yellow River basin was constructed from three logical dimensions of water resources， water pollution and water governance. The coupling coordination model was used to measure the overall coordination degree between water environment and social economy in the Yellow River basin. From the three spatial dimensions of the upper， middle and lower reaches of the Yellow River basin， seven urban agglomerations along the Yellow River and 61 cities， and three logical dimensions of water resources， water pollution and water governance， this paper used Dengs correlation degree method to measure the correlation level between water environment and social economy and explore its causes. The results show that the overall coordination degree between water environment and social economy in the Yellow River basin is low but increasing. From 2009 to 2018， the correlation degree between the three logical dimensions of water environment and social economy fluctuated between 0.7-0.8 and the spatial differentiation is not obvious. From 2009 to 2018， the correlation degree between water environment and social economy in the middle of the Yellow River basin has been increased， while the correlation degree between water environment and social economy in the upper and lower reaches of the Yellow River basin has been decreased. Taiyuan urban agglomeration shows an increasing trend and Ningxia urban agglomeration along the Yellow River decreases slightly. Among the 61 cities， it needs to focus on the cities of Longnan， Linfen and Baoji that have high correlation between water resources and social economy， the cities of Guyuan， Jincheng and Longnan that have high correlation between water pollution and social economy and the cities of Linfen， Qingyang and Bayannur that have low correlation between water management and social economy.

Key words： water environment; social economy; Deng's Relevance; coordination; Yellow River basin

水环境为社会经济发展提供了必要资源和外部条件，区域社会经济发展过程中的取水排污行为反过来影响水环境健康。水环境与社会经济相协调是黄河流域生态保护和高质量发展[1]的基本要求。近年来，沿黄区域水资源[2-4]、水问题[5]、水生态[6-7]，以及水环境与社会经济发展[8-9]之间的协调性研究取得了很大进展。高孟菲等[10]认为水资源效率受水资源量、经济发展等因素综合影响;左其亭等[11]构建了水资源、社会经济、生态环境方面的指标体系，基于复合TOPSIS模型测度沿黄九省（区）水资源承载力，认为山西、内蒙古增势明显;王浩等[12]基于水资源供给、水污染现状，提出了五大水治理准则;王寒等[13]测算认为水质量对蟒河济源段水环境承载力影响显著;孙语泽[14]基于复合系统耦合协调模型分析了陕西省水环境与社会经济之间的协调度;路瑞等[15]构建了水资源生态足迹与经济发展协调度模型，分析认为黄河流域水资源生态足迹呈上升态势;王建春[16]认为，加强水环境管理是实现济南市水资源可持续利用的必要条件，济南市城市化发展有利于改善水环境状况;郭唯等[17]基于人水和谐量化方法发现河南省人口-水资源-经济之间的和谐水平有所上升;李永乐等[18]采用二维水流水质模型模拟了焦作市黄河流域的水环境状况。上述研究或者针对沿黄某地区，或者从省域尺度研究黄河流域水环境与社会经济的协调度，很少从（地）市级尺度对黄河流域水环境与社会经济协调发展格局和态势进行多维度、系统分析。笔者采用2009—2018年监测和统计数据，基于耦合协调模型和邓氏关联度方法，从黄河流域上中下游、七大沿黄城市群（兰西城市群、宁夏沿黄城市群、呼包鄂榆城市群、太原城市群、关中平原城市群、山東半岛城市群、中原城市群）及61个城市（黄河流域流经73个城市，本研究不考虑指标数据难以获取的12个城市）等多个空间视角，以及水资源、水污染和水治理3个逻辑维度来研究黄河流域水环境和社会经济的协调度。

1 流域水环境与社会经济交互作用分析和指标体系构建

流域水环境是量和质的统一体。量的方面，指水资源量，即为社会经济系统提供水资源的多少。水资源是社会经济快速发展的物质基础和重要载体。水资源与社会经济间关联程度越高，社会经济发展对水资源的依赖性越强，水资源对社会经济发展的支撑作用越大。质的方面，指水环境质量，即社会经济活动导致的水污染状况，水污染是社会经济生产活动中排放的工业废水、有害垃圾等累积的结果。水污染与社会经济的关联程度越高，社会经济发展对水体产生的负面影响越大。显然，无论是量的方面，还是质的方面，流域水环境都与社会经济具有紧密的交互作用。此外，流域水环境与社会经济的交互作用还体现在社会经济主体（政府、社会组织或个人）对水环境的保护和治理上：通过污水和生活垃圾处理、工业固体废物循环利用等，降低水体污染程度。水治理与社会经济间的关联度越高，表明对水体治理越重视，政府对受污染区域水体治理的力度越大，社会群体参与水体治理的积极性越高。

水环境与社会经济的交互作用可以从水资源、水污染、水治理3个逻辑维度反映，因此从这3个维度分析水环境与社会经济系统的协调度。根据数据的可获得性，水资源供给采用供水量、人均水资源量和人均用水量测度，水污染程度采用工业废水排放量和断面水质达标率测度，水治理力度采用城镇生活污水处理率、生活垃圾无害化处理率和工业固体废物利用率测度，社会经济发展采用产值人均GDP、第二产业产值占GDP的比重、第三产业产值占GDP的比重、城镇化率、社会消费品零售总额、固定资产投资额、社会从业人数、政府财政收入等测度。从水资源、水污染、水治理3个逻辑维度，在黄河流域上中下游、七大城市群和61个城市3个空间视角下，黄河流域水环境与社会经济之间的交互关系与协调度指标体系见图1。

2 黄河流域水环境与社会经济的整体协调度

采用基于熵权的耦合协调度模型，对黄河流域水环境与社会经济的整体协调度进行测算。首先，进行指标标准化，正向指标标准化公式为

逆向指标标准化公式为

式中：A为水环境综合水平，A=∑wjxij;B为社会经济发展综合水平，B=∑wkxik，xik为第i个区域第k项社会经济指标;N=gA+hB，g、h为系数，g、h均取0.5。

2009—2018年黄河流域的水环境综合指数、社会经济综合指数、水环境与社会经济耦合度和协调度计算结果见图2和图3。黄河流域的水环境综合指数呈上升趋势，这与“十二五”以来黄河流域水环境治理以及污染防治力度加大密不可分。社会经济综合指数近10 a变化不大。水环境与社会经济间的耦合度小于0.45，协调度小于0.36，整体较低，变动不大，协调度有先降后升的趋势。

3 黄河流域水环境与社会经济关联性

黄河流域包括73个城市，鉴于数据的可获得性，舍去上游青海省的海东地区、海北州、黄南州、海南州、果洛州、玉树州、海西州，甘肃省的临夏州、甘南州，内蒙古的阿拉善盟，四川省的阿贝州，下游河南省的济源市等12个城市，以黄河流域61个城市为研究对象，采用2009—2018年水环境、社会经济发展统计数据及断面监测数据，选用邓氏关联度方法，以水资源、水污染和水治理为母序列，以社会经济指标为子序列，通过分析两者之间展现的几何形状的相似程度，测度水环境与社会经济之间的关联程度。

3.1 邓氏关联度

一般情况下：γ≤0.7，关联度低;0.7<γ≤0.8，关联度较高;0.8<γ≤0.9，关联度高;γ>0.9，关联度极高。

3.2 黄河流域水环境与社会经济关联性的区域差异分析

采用邓氏关联度公式，从黄河流域上中下游、七大城市群两个空间视角测算2009—2018年水环境与社会经济之间的关联度，见图4。黄河流域上游、中游、下游水环境与社会经济之间的关联度位于一个等级（均为0.7～0.8），其中下游水环境与社会经济之间的关联度小于上游、中游的。七大城市群水环境与社会经济之间的关联度也均为0.7～0.8，其中宁夏沿黄城市群、太原城市群对应的关联度较高，呼包鄂榆城市群对应的关联度最低。因此，从流域上中下游、七大城市群这两个空间视角来看，水环境与社会经济之间的关联度均比较高，空间分异性不强。

进一步计算水资源、水污染、水治理与社会经济之间的关联度，见表1。3个逻辑维度下，上游、中游、下游水环境与社会经济之间的关联度空间分异性仍不明显，其中下游水资源与社会经济之间的关联度稍低，中游水污染与社会经济之间的关联度稍高。一定程度上说明：下游经济社会发展对水资源的依赖性相对稍低，而上中游因农业灌溉模式、产业结构等对水资源的依赖性相对稍高;中游社会经济发展对水污染的影响相对较大，这与目前黄河流域受污染水体主要分布在中游（汾河、渭河等支流）的现状一致。

从七大城市群来看，水资源、水污染、水治理3个逻辑维度下，水环境与社会经济之间的关联度空间分异性也不明显。其中，太原城市群的水污染和水治理、呼包鄂榆城市群和关中平原城市群的水治理，值得关注。太原城市群水污染与社会经济之间的关联度较高，而水治理与社会经济之间的关联度较低，表明其经济社会发展模式对水体污染影响较大而水治理力度不足。呼包鄂榆城市群和关中平原城市群的水治理力度在七大城市群中位于末位。

在水资源、水污染、水治理3个逻辑维度下，测算61个城市水环境与社会经济之间的关联度。61个城市中，水资源与社会经济之间的关联度为0.8<γ≤0.9、0.7<γ≤0.8、γ≤0.7的城市数量分别占13.11%、72.14%、14.75%，见图5（①表示因指标数据难以获取而舍去的12个城市）。需重点关注关联度高的陇南市、临汾市、宝鸡市、渭南市、固原市、乌兰察布市、晋中市、武威市等，这些城市社会经济发展对水资源的依赖程度较高。

61个城市中，水污染与社会经济之间的关联度为0.8<γ≤0.9、0.7<γ≤0.8、γ≤0.7的城市数量分别占4.92%、80.33%、14.75%，见图6。需重点关注关联度高的固原市、陇南市、晋城市等，这些城市社会经济的绿色发展较弱、对水环境的负面影响较大。

61个城市中，水治理与社会经济之间关联度为0.8<γ≤0.9、0.7<γ≤0.8、γ≤0.7的城市数量分别占9.84%、73.77%、16.39%，见图7。需重点关注关联度低的滨州市、榆林市、白银市、鄂尔多斯市、忻州市、呼和浩特市、平凉市、临汾市、庆阳市、巴彦淖尔市等，这些城市对水污染治理的投入与社会经济发展水平不匹配。

3.3 黄河流域水环境与社会经济关联度的变化态势分析

将2009—2018年划分为2009—2012年、2013—2015年和2016—2018年3个时间段，从黄河流域上中下游、七大城市群两个空间视角分别测算水资源、水污染、水治理与社会经济之间的关联度。

3个时间段，黄河流域上中下游、七大城市群的水资源、水污染、水治理与社会经济之间的关联度均为0.7～0.8，空间分异性不大，见图8～图10。2016—2018年上游和下游水资源与社会经济的关联度与2009—2012年相比稍低，中游稍高，表明上游和下游社会经济发展对水资源的依赖程度有所下降，中游社会经济发展对水资源的依赖性增强。七大城市群中，2016—2018年太原城市群、关中平原城市群的水资源与社会经济之间的关联度较2009—2012年的上升，兰西城市群、宁夏沿黄城市群、山东半岛城市群较2009—2012年的下降。

2016—2018年，黄河流域上游和下游水污染与社会经济之间的关联度较2009—2012年的下降，中游水污染与社会经济之间的关联度较2009—2012年的上升，表明中游社会经济发展对水环境的压力有增大趋势。七大城市群中，兰西城市群、宁夏沿黄城市群、山东半岛城市群2016—2018年水污染与社会经济之间的关联度较2009—2012年的下降，呼包鄂榆城市群的上升。

2016—2018年上游和下游水治理与社会经济之间的关联度较2009—2012年的下降，中游的上升，表明中游社会经济主体对水体治理的重视程度提升。七大城市群中，呼包鄂榆城市群、太原城市群、关中平原城市群2016—2018年水治理与社会经济之间的关联度上升，宁夏沿黄城市群、山东半岛城市群的下降。

在水资源、水污染、水治理3个逻辑维度下，测算黄河流域61个城市水环境与社会经济之间的关联度，见表2。水资源与社会经济之间关联度高和关联度低的城市占比均上升，表明61个城市水资源与社会经济之间的关联度有分化趋势，一些城市社会经济发展更加依赖水资源，而另外一些城市社会经济发展对水资源的依赖度下降。水污染与社会经济之间关联度高和关联度低的城市占比均上升，表明61个城市水污染与社会经济之间关联度也有分化趋势，一些城市社会经济发展加剧了水环境污染，而另外一些城市通过转变社会经济发展模式和加大水治理力度减轻了水环境压力。水治理与社会经济之间的关联度与水污染和水资源的相反，表明随着环境压力的增大，原有水治理与社会经济发展匹配度低的城市正在加大水治理力度，而原本水治理与社会经济关联度高的部分城市在水治理持续投入上后劲不足。

3.4 黄河流域水环境与社会经济关联度的离散程度分析

采用标准差及变异系数表示黄河流域水环境与社会经济之间关联度的离散程度，某维度下离散程度越高，说明该维度下的关联度随时间波动越大。整体来看，黄河流域水环境与社会经济之间的关联度离散程度较低，这与基于耦合协调模型测算出的整体协调度趋势一致。水环境与社会经济之间关联度的標准差、变异系数峰值出现在黄河流域上游，见图11、图12。七大城市群中，兰西城市群、关中平原城市群的水环境与社会经济之间的关联度离散程度较高。

4 结 论

（1）整体来看，黄河流域水环境与社会经济之间的协调度呈略微上升态势，但仍偏低。黄河流域水环境与社会经济发展的协调性变化趋势略微向好，但难以支撑流域高质量发展需求。

（2）3个逻辑维度下，黄河流域上中下游、七大城市群的水环境与社会经济之间的关联度均处于0.7～0.8之间，空间分异性不明显，关联度的标准差和变异系数不大。因此，黄河流域水环境与社会经济发展的协调性提升需在流域尺度上整体、全局推进。

（3）在七大城市群中，太原城市群、呼包鄂榆城市群和关中平原城市群需重點关注。太原城市群的经济社会发展对水环境造成的压力较大而水治理力度较小，呼包鄂榆城市群和关中平原城市群的水治理力度有待提升。

（4）61个城市中，需重点关注水资源与社会经济关联度高的陇南市、临汾市、宝鸡市等，水污染与社会经济关联度高的固原市、陇南市、晋城市等，水治理与社会经济关联度低的临汾市、庆阳市、巴彦淖尔市等，降低社会经济发展对水资源的依赖，转换社会经济发展模式，减轻对水环境的压力，根据社会经济发展水平提升水治理力度，在这些地区相对迫切。应合理利用水资源，提高社会经济主体对水资源的保护意识和水体治理的重视程度，加强对重点排污企业的监督，提高断面水质达标率，坚持绿色产业发展方向，提高清洁型生产设备的使用率，减少工业污水的排放，提高水资源承载能力和水资源质量，促进水环境与社会经济之间的正向交互作用，推动流域水环境与社会经济的协调发展。

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【责任编辑 吕艳梅】