西南喀斯特地区地下水资源承载力与社会经济系统耦合协调变化——以贵州为例

杨廷锋，吴显春，龙华斌

（凯里学院，贵州 凯里 556011）

0 引言

水资源与社会、经济的协调发展是社会稳定、经济发展的重要组成部分［1］，也是可持续发展的重要组成部分.中国西南地区可溶岩分布面积114×104km2，出露面积78×104km2，分布于湖南、湖北、广东、广西、云南、贵州、四川、重庆等地［2］.该地区的水资源与社会经济发展是否协调，关系到区域的可持续发展.目前，国内关于区域水资源与社会经济发展的协调性［3-5］已有一些研究；但是城市化或者城市与水资源的协调性［16，17］和水资源承载力与社会经济发展［17］研究相对较少.研究方法主要有模糊数学法［18-20］、协同理论［21］、距离协调度模型［22］、主成分析法［23］、协调度模型［24］、集对分析方法［25］等.就西南喀斯特地区而言，水资源与社会经济系统的协调性［17-19］也有少量研究.但是，无论全国或者西南喀斯特地区，地下水资源承载力与社会经济的协调发展研究均比较缺乏.区域地下水资源与社会经济子系统是所区域系统的重要组成部分，所以，将其纳入整体系统研究非常重要.

该项研究通过构建地下水资源承载力可持续发展评价体系和经济发展评价指标体系，然后基于耦合理论，把地下水资源承载力可持续发展指数和社会经济发展指数为参数，运用协调度模型，对喀斯特地区的贵州的地下水承载力与社会经济的协调度进行变化分析，目的是为了摸清楚二者的协调状况与变化规律，研究成果可为西南喀斯特地区的水资源与社会经济可以持续发展提供参考.

1 主要理论方法与数据源

1.1 耦合协调度模型

D 值越大，即耦合协调度越高.当0＜D≤0.4时，为低度协调的耦合；当0.4＜D≤0.5时，为中度协调的耦合；当0.5＜D≤0.8 时，为高度协调的耦合；当0.8＜D＜1 时，为极度协调耦合［5-6］.根据协调度衡量标准［7］（表1）进行评价分析.

表1 协调度衡量标准

1.2 标准离差赋权法

综合评价问题的关键是确定各评价指标的权重系数.目前，计算权重系数的方法很多，主要包括主观赋权法和客观赋权法两类［26-27］.主观赋权法受到人为干扰较大，所以现在多采用客观赋权法.客观赋权法中主要有熵权法、标准离差CRITIC 等.本研究用标准离差法赋权法，其权重公式［28］为：，式中Wj为权重，σj为标准离差.

1.3 直线型标准化处理方法

以上各分项指标标准化采用直线型处理方法：Ij=（pj-pmin）/（pmax-pmin），式中Ij为各区域标准化后的值，pj为各区域无量纲值，pmax、pmin分别为的最大值和最小值.各指标统一采用正向指标［29］.

1.4 综合评价指数

本研究将地下水资源承载力可持续发展的指标设为x1、x2、x3…x8；将社会经济发展指标设为y1、y2、y3…y9.公式如下：

（1）式、（2）式中h（x）代表地下水资源承载力可持续发展指数，h（y）代表社会经济发展指数，Wj代表各指标的权重数值，Xi，Yj分别代表社会经济发展系统与地下水承载力可持续发展系统各指标系数值.

2 可持续发展综合评价体系

本研究可持续发展综合评价体系包括地下水资源承载力可持续发展指数和社会经济发展指数的构建.

2.1 地下水资源承载力可持续发展综合评价体系构建

地下水资源承载力可持续发展主要维系是靠社会子系统、经济子系统与自然水生态环境子系统.所以，一级指标社会子系统、经济子系统与自然水生态环境子系统如表2所示.根据评价因子，构建综合评价模型.

表2 地下水资源承载力可持续发展综合评价指标体系

根据标准离差法赋权法推求的各项指标的分配权重，见表3可知，（a1，…，a8）=（0.110，0.126，0.112，0.108，0.112，0.109，0.160，0.163）.

表3 地下水资源承载力各系数说明与权重

2.2 社会经济相对发展综合评价指标体系构建

社会经济相对发展综合评价指标体系的构建，以全国情况作为参照物，考虑人类社会的发展与经济的发展，分别采用人均GDP（元）、产业结构状况、经济增长速度（%）、城镇人口率、城市居民人均可支配收入（元）、农村居民人均可支配收入（元）、人口自然增长率（‰）、第一、二、三产业的就业结构情况、恩格尔系数（%）作为指标.上述可以归纳为9 个方面，然后构建计算体系见表4.

表4 社会经济相对发展综合评价指标体系

权重数值采用标准离差法赋权法求的各项指标的分配权重，（a1，…，a9）=（0.134，0.100，0.124，0.135，0.057，0.105，0.110，0.121，0.114）.

2.3 数据来源与计算说明

数据主要来源于贵州2000-2018 年的统计年鉴和中国统计年鉴、贵州水资源公报、贵州省的土地利用规划以及贵州宏观经济数据网等.该项研究重要的计算是水生态足迹和生态承载力的计算，具体计算说明在前期的研究成果［11］中已经说明，故在此不再重复.

3 地下水资源承载力可持续发展综合指数变化分析

在2000-2018年的19年中（表5和图1），贵州省的地下水资源承载力可持续发展指数平均值为0.504，偏低，总体呈现波浪式的增大趋势，从2000年的0.419增加到2018年的0.622.根据各系数的变化分析，主要是维系生态环境的维系用水盈余增加和水效益提高、管理效果提升、泥沙减少、退耕还林与森林覆盖率提高等有重要影响；气候变化例如降水变化对贵州地下水承载力可持续发展具有比较大的影响.所以，全球气候变化对贵州地下水资源承载力可持续发展方面加强研究.

图1 贵州省地下水资源承载力可持续发展指数变化（2000-2018年）

表5 贵州省地下水资源承载力可持续发展综合指数标准化值（2000-2018年）

4 社会经济相对发展指数变化分析

从社会经济发展指数看（表6 和图2），2000-2018 年贵州省社会经济发展综合指数均在0.2以上，平均值0.456，偏低.主要原因是贵州除了经济增长速度、人口增长速度、恩格尔系数等相对全国具有一定的优势，超过全国的平均水平，其余的例如人均GDP、产业结构、城市居民人均可支配收入（元）、农村居民人均可支配收入、就业人口比例、人口产业结构、城镇化均低于全国的平均水平，因此造成社会经济发展指数低.2000-2007年呈现下降趋势，综合经济发展指数从2000年的0.463下降到2007年的0.247.从2007年之后，社会经济发展相对综合指数呈现波动性的上升，到2018 年上升到0.752，但总体呈现上升的趋势，原因是贵州经济发展相对全国平均水平来说，2000-2011年比较差，从2012年起，有显著提高.

图2 贵州省社会经济发展相对指数变化（2000-2018年）

表6 贵州省社会经济发展指数值（2000-2018年）

5 地下水资源承载力系统与社会经济系统耦合协调度变化分析

从地下水资源承载力与社会经济系统耦合协调度变化看（表7 和图3），2000-2018 年的19年间耦合协调度均在0.5以上，平均值为0.68，最大值为0.821.2000-2007年呈现波动性的下降，协调度从2000 年的0.662 下降到2011 年的0.562，之后，呈现波动性的上升到2018 年的0.863.总体呈现上升的趋势.

表7 贵州地下水资源承载力与社会经济系统协调状况

图3 贵州地下水资源承载力与社会经济发展耦合协调度变化

从耦合协调状态看（表6），2000-2005 年为“轻度不协调”，2006-2008 年为“中度不协调”；2009-2011年为“轻度不协调”，2012-2015年为“弱协调”，2016之后为“良好协调”状态.由此可见，耦合协调状态从“弱协调”到“轻度不协调”再在到“中度协调”，再变化到“轻度不协调”到“弱协调”，最后到”良好协调”状态.在研究时段，有3 年处于“良好协调”状态，占研究时段的16%，4年处于“弱协调”状态占21%；其余12年处于“轻度”和“中度”不协调，大约占63%.

6 结论与调控建议

6.1 结论

2000-2018年，贵州省的地下水资源承载力可持续发展指数平均值为0.504，偏低，总体呈现增大趋势.其中，2000-2011年呈下降趋势，从2011年之后呈现波动式的上升.

2000-2018年，贵州省社会经济发展平均值在0.456，偏低，总体呈增加的趋势.其中，2000-2007年呈现下降趋势，综合经济发展指数从2000年的0.463下降到2007年的0.247；从2007年之后，社会经济发展相对综合指数呈现波动性的上升，到2018年上升到0.752，但总体呈现上升的趋势.

2000-2018 年，贵州地下水资源承载力与社会经济系统耦合协耦合协调状态从“轻度不协调”变化到“中度不协调”，再变化到“轻度不协调”和“弱协调”，最后发展到”良好协调”状态.总体从不协调发展到协调发展状态.

6.2 调控建议

6.2.1 贵州加快社会经济发展的步伐，加强应对风险的能力

贵州需加强产业结构调整，加强工业化步伐，加强农业现代化发展，加强大数据产业的发展，加强第三产业的发展，加强城市化建设，提高居民收入；加强乡村振兴发展与县域经济发展；贵州处于“一带一路”的节点上，应该挖掘自己的特色和相对优势，积极加强与“一带一路”国家的区域合作共赢发展建设；加强应对各种危害社会经济发展的因素的应对能力.

6.2.2 加强应对气候变化的能力

气候变化会影响贵州的降水情势，进而影响地下水资源承载力和与社会经济的协调发展.当今，全球气候变暖和极端天气，是影响地下水资源可持续发展的因素之一.因此，喀斯特地区要加强应对气候变化的能力.

6.2.3 节约用水和防止地下水的污染

贵州地区人民提高节水与保水意识，因喀斯特地区落水洞、裂隙等发育，地表污水很容易进入地下水系统，要加强防止地下水的污染法律建设和制度建设、加强污染水的综合治理力度、加强监督与管理力度.

6.2.4 利用先进技术，加强地下水资源的生态环境管理

贵州加强先进技术的引进与研发，加强应用与推广，提高地下水资源的利用效率.贵州生态环境原本天生性脆弱，在生态文明建设的要求下，加强践行“两山”理论，加强退耕还林草工作，加强生态修复与保护工作.