滨州市用水量与产业结构相关关系分析

赵思凝，艾明乐，陈庆忠

（1.济南大学商学院，山东 济南 250002；2.济南大学水利与环境学院，山东 济南 250022；3.水发卓恒工程管理有限公司，山东 济南 250109）

滨州市地处山东省北部黄河三角洲地区，整体地形以平原为主，南高北低，地势平坦，气候为典型的温带大陆性季风气候，具有“春旱、夏涝、晚秋又旱”的水文气象规律。2019 年滨州市全市总供水量为200 791 万m3，含地表水源供水量186 785 m3，其中黄河水源供水量占地表水总供水量的92.7%。大部分浅层地下水为苦咸水，深层水高氟高碘。黄河作为滨州主要的客水，水源供给时多时少，含沙量大，且具有天然径流呈明显减少的趋势，由于水资源供应紧张，黄河只能为滨州市的发展提供有限的水量。

为研究滨州市用水量与产业结构的关系，基于数据的可得性、全面性与准确性，本文使用滨州市2005—2019 年的各产业GDP、各产业结构比例、各产业用水量以及各产业用水结构等数据进行研究。数据的主要来源为各年《滨州市统计年鉴》以及《滨州水资源公报》。

1 水资源及产业用水结构现状分析

根据《滨州水资源公报》，2005—2019 年滨州市产业用水量与用水结构变化情况，见图1。

图1 2005—2019 年滨州市三大产业用水结构趋势图

由图1 可知，2005—2019 年第一产业用水占比呈显著下降趋势，由2005 年的88.92%下降为60.86%，第二产业用水占比呈显著上升趋势，由2005 年的5.07%上升为15.58%，滨州市第二产业的用水需求显著提升。第三产业用水占比增加，由2005 年的0.34%上升为1.43%。居民生活用水较稳定，生态用水由2005 年占比1.28%显著提升为2019 年的15.7%，滨州市生态用水需求在2019 年显著提高。从三大产业用水量来看，第一产业、第二产业、第三产业、居民生活与生态环境用水量分别为12.22 亿m3、3.13 亿m3、2 874 万m3、1.29 亿m3和3.15 亿m3。滨州市第一产业用水近年来呈下降趋势，但仍远超其他产业用水情况。这主要受农业耕作模式限制，“大水浸灌”现象仍比较普遍，农业水资源浪费严重。

由2005—2019 年滨州市三大产业结构占比趋势看，滨州市三大产业产值结构在2018 年前体现为“二三一”型，即滨州市发展过程中第二产业占比最大，其次为第三产业，第一产业占比最小。自2018 年起，滨州市三大产业产值结构调整为“三二一”型。2005—2019 年间第一产业用水量占到总用水量的82.1%，产业结构占比仅为9.9%。用水效率低是导致第一产业占比不断下降的重要原因，仅仅依靠高用水量并不能弥补低效率带来的产出问题。

由2005—2019 年滨州市三大产业产值变化看，滨州市整体产值不断提升，各产业产值呈现上升趋势，其中二三产业产值增长较快。滨州市第二产业快速发展的原因在于滨州市工业以企业群体形式不断发展，改变了传统工业分散、单个企业影响力不足的状况，企业规模不断扩大，推动滨州市工业产业不断发展。第三产业占比与产值保持高增长趋势。

2 研究方法

2.1 相关分析

相关关系是事物在各自的发展、变化和运动过程中表现出来的一种相关趋势。设随机变量X，Y，基于两变量的一组观察值（xi，yi）（i=1，2，……n），可以计算相应样本离差平方和Lxx，Lyy、Lxy和样本相关系数r：

2.2 灰色关联分析

灰色关联分析方法是分析系统动态发展过中各因素间关联程度[2]的方法，通过系统内因素构成曲线的几何相似程度判断因素间关系是否紧密，为系统决策提供参考信息。本文在相关分析的基础上进一步使用灰色关联分析方法探析滨州市水资源与产业结构间关联关系。

第一步确定要分析的参考序列Y 与比较序列Xi：

k 为时间，i 为比较数列中的一行。

第二步对样本数据进行无量纲化处理：

第三步计算关联系数εi（k）：

ρ 为分辨系数，取ρ=0.5。

第四步计算灰色关联度，确定比较数列与参考数列间整体关联程度：

基于以上理论与模型，计算滨州市2005—2019 年各产业产值及用水量之间的灰色关联度。

3 结果与讨论

3.1 相关分析

基于相关分析理论，对2005—2019 年滨州市各产业产业结构及用水量数据进行相关分析以及显著性检验。结果显示，三大产业产业结构与用水量间相关系数分别为0.726、-0.725 以及0.672，相关系数在0.01 显著性水平是显著的。

第一产业产业结构与用水量间相关系数为0.726，呈显著正相关关系。在目前滨州市产业结构中，第一产业在三大产业中占用用水量最多，远远超出第二产业与第三产业用水量，但第一产业产值所占比重最低。以种植业为主导的农业结构导致滨州市第一产业用水份额仍占绝对比重，而粗放式的经营理念和较为传统的生产方式导致农业用水效益低下。加大农业科学技术投入，提升用水素养，提高水资源利用效率是第一产业未来主要发展方向。

第二产业产业结构与用水量间相关系数为-0.725，呈显著的负相关关系，最主要的原因在于由于近年来国家战略调整，新兴产业、高新技术产业及服务业等占比逐渐加大，高耗水和低产能的工业产业逐步被淘汰，第二产业占比不断降低。同时工业用水重复利用率不断提升，由2006—2019 年工业用水重复利用率由38.9%上升为87.9%，工业产业对于水资源的依赖性逐年下降。未来第二产业发展的重点在于调整产业结构，优先发展轻工业和高科技工业，产业布局统筹兼顾，推动第二产业朝着结构优化、布局合理、技术密集、资源节约的方向发展。

第三产业产业结构与用水量间呈显著正相关关系，相关系数为0.672。以农业观光体验为特色的旅游业发展方向和滨州农副产品销售是滨州市服务业的主要发展方向，产业发展与水资源联系较为密切，相关度较高。三大产业中滨州市第三产业的水资源使用量最低，2005—2019 年间用水量占比均值仅为0.65%，同时第三产业产值不断提高，自2018 年起滨州市第三产业产值超过第二产业位列第一，2019 年滨州市第三产业占比48.3%。在水资源紧缺的形势下，大力发展特色服务业，推进农业产业链的形成是滨州市未来的主要发展方向。

由此可以得出滨州市产业产值同用水量之间具有显著相关性的结论，其中一三产业为正相关，第二产业为负相关。考虑区域水资源条件进行产业结构调整具有现实意义。

3.2 灰色关联度分析

利用灰色关联分析计算得到2005-2019 年滨州市各产业产值与用水量间灰色关联度系数，整理得到灰色关联矩阵。灰色关联度系数及计算结果见表1。

表1 三大产业灰色关联度计算结果

由表1 可知，各产业产值与对应产业用水量的关联度系数分别为0.78、0.77、0.69。灰色关联度在0.35～0.65 间为中等关联水平，0.65～0.85 为较高关联水平，由计算结果可知，第一产业、第二产业产值和对应的用水量为较高关联水平，第三产业产值与用水量为中等关联水平。第一产业产值与之用水量的关联系数最大，两者的关联程度最高，可以看出滨州市农业发展所需用水量最大。第三产业产值与用水量间关联程度最低。农业节水与工业节水是滨州市节水发展的重要环节，第三产业对于用水量的依赖性最小，在水资源有限的情况下应加大力度推动第三产业发展。

对矩阵R 横向求和得到Ri（1，2，3，4），Ri为各产，业产，值和总产值对应整体用水量的综合关联度系数，关联度系数越大表示产业用水对于产业产值的影响越明显。由表1 可知：R1＞R2＞R4＞R3，即第一产业与用水量的关联性最大，其次为第二产业，第三产业的关联性最小。对矩阵R 纵向求和得到Rj（1，2，3，4），Rj为各产业水量及总用水量对产值的综合关联度系数。关联度值越小，说明该产业用水量与产值的相关性越低，在相同用水量下可以获得更高的产值。由表1 可知R4＞R2＞R1＞R3，表明基于用水量关联度分析结果第三产业为滨州市节水发展优势产业。

4 结论与建议

本文基于2005—2019 年滨州市水资源与产业结构数据，使用相关分析和灰色关联度分析定量研究用水量与产业结构的相关性。结果显示，滨州市三大产业结构与用水量间相关系数分别为0.726、-0.725、0.672，各产业产值与对应产业用水量的关联度系数分别为0.78、0.77、0.69，第一、三产业结构与用水量间呈显著正相关关系，第二产业结构与用水量间呈显著的负相关关系。

在水资源可利用量有限的约束条件下，需对现行的经济增长模式以及供用水结构进行优化调整，以保证区域水资源的可持续利用和经济社会可持续发展。一是第一产业对水资源依赖性最高，水资源条件与生产力状况不匹配，未来可适当限制第一产业发展，同时普及农业灌溉知识，推动农业种植结构不断优化，加大节水、节肥、节能等技术开发与推广力度，提高水资源利用效率并节约农业用水。二是应积极推进新型工业化建设，利用市场在资源配置中的决定性作用，引导企业转变发展模式，减少并改造传统高耗水行业，提高工业科技投入，加快新旧动能转换。三是大力发展特色旅游业与服务业，打造农村农业产业链，形成品牌效应，提升滨州市旅游业知名度。