川渝两地水资源与社会经济协同发展评价

蒯 萌，盛进路

（重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074）

为追求经济快速发展，水资源可持续利用压力逐渐增大，水资源系统与社会经济系统发展趋于失衡。川渝两地是长江上游重要的水源涵养地、补给地和国家重要湿地生态功能区，河流湖泊相连相通，跨界河流多达81条[1]。探究川渝两地水资源与社会经济的协同发展程度，是水资源是否得到合理利用的关键表征因素，也是评价水资源与社会经济可持续发展的有效指标之一。

学术界关于水资源与社会、经济协同发展评估方法以及对影响协同度相关因素的分析多采用复合系统协同度模型[2，3]、Super-SBM 模型[4，5]、TOPSIS 模型[6]、数据包络模型[7，8]、耦合协调度模型[9-11]等。复合系统协同度模型将经济、社会和资源等多个子系统集成于一个复杂系统，在集成的过程中体现整体协同性，从协同性的角度分析复合系统的发展状况。伴随成渝双城经济圈的发展越发迅速，对于川渝两地的生态环境、自然资源跨界协同治理要求也越发增高。目前研究多集中于川渝地区的经济可持续发展，对于系统研究两地水资源与社会经济的协同发展情况还较少。本文采用复合系统协同度模型对川渝两地水资源-经济-社会复合系统进行了实证分析，在对两地协同度数据测算的基础上分析影响协同度的相关性因素和评估川渝两地协调发展状况，对于推动川渝两地生态保护与经济社会可持续发展战略计划和成渝地区双城经济圈高质量和可持续发展具有重要意义。

1 川渝两地水资源-经济-社会复合系统

1.1 指标体系构建

从系统角度出发，水资源、经济和社会系统组成了一个复合系统，水资源在可持续利用中，其数量和质量要满足社会发展以及伴随人口规模扩大和经济的发展对其增量的需求。本文主要是探讨长江上游川渝两地水资源与社会经济发展协同演化趋势，区域间的水资源利用协同演化分析是一项系统工程，评价指标的选取不仅要考虑到能否科学、客观地反映不同的区域、不同资源与环境下的水资源利用现状，也要考虑影响区域发展的因素和不同地区的指标可比性。本文从水资源-经济-社会3个系统层面来进行川渝两地协同度分析，以期丰富长江流域川渝地区的水资源与社会经济的可持续发展研究。

基于科学性、全面性、代表性、稳定性及指标的可获得性和可操作性原则并参考相关文献[12-15]，选取了水资源、经济和社会系统里包含的10余项序参量指标。分别从水资源本底条件、开发利用方面制定水资源系统评价指标体系，从经济实力和产业结构角度制定经济发展指标评价体系，从社会发展、民生福祉构建社会发展评价指标体系，具体指标详见表1。

表1 川渝地区水资源-经济-社会复合系统指标体系

1.2 协同度模型构建

1.2.1 复合系统序参量有序度模型

根据子系统有序度影响复合系统协同度的逻辑，本文借鉴的是孟庆松和韩文秀[5]所建立的复合系统协调度模型，构建川渝水资源-经济-社会协同度测试模型。将复合系统设为A={A1，A2，…，AW}。本文分为水资源子系统（A1）、社会子系统（A2）和经济子系统（A3）3个子系统，各子系统序参量有序度计算公式如下：

式中：Uj（Cji）为序参量有序度；Cj（Cj1，Cj2，…，Cjn）为子系统在发展过程中的序参量，n≥1，βji≤Cji≤αji，i∈[1，n]；αji，βji为系统稳定临界点第j个子系统的第i个序参量的上限值和下限值（本文分别取最大值和最小值的1.1倍）。

这里的序参量分为正向指标和负向指标，为不失一般性，假定Cj=C1，C2，…，Ck为正向指标，其取值越大，有序度越高；假定Cj=Cj（k+1），…，Cjn为负向指标，其取值越小，有序度越高。

由定义可知，Uj（Cji）∈[0，1]，表示该值越大，序参量有序度越高，该序参量对系统有序度贡献越大，反之越小。

1.2.2 复合系统协同度模型

系统的总体有序度取决于各序参量有序度的大小和它们之间的不同组合形式。研究中子系统有序度测度常用集成方法包括加权平均法和几何平均法，具体算法如下：

式中：Uj(Cj)表示子系统Cj的有序度，且由定义可知，Uj（Cj）∈[0，1]，该值越大，子系统的有序度越高；反之，子系统有序度越低。

复合系统协同度是通过对各个子系统有序度的再次动态测量得到的，为获得复合系统协同度模型，假设Uj0（Cj），j=1，2，…，n为子系统在给定的初始时刻t0时的系统有序度；Uj1（Cj），j=1，2，…，n为子系统在t1时的系统有序度，定义cm为复合系统协调度，具体算法如下：

其中，cm∈[-1，1]，cm值越大，复合系统协调度越高；反之，则越低。对于参数θ而言，当且仅当Uj1（Cj）－Uj0（Cj）＞0、j∈[1，n]时，复合系统才会有正的协调度。此公式考虑了所有子系统发展演化情况，如一个子系统有序程度提高幅度较大，而另一些子系统有序程度提高幅度较小或是下降，则表明整个系统处于较不协调或是根本不协调的状态。

目前，尚未有统一度量协同度的标准等级，本文采用的是大多数国家和国际组织采用的协同等级划分标准[16]，详见表2。

表2 协同度等级划分

1.3 数据来源

选取川渝两地的水资源与社会经济相关数据作为研究样本，本文统计数据来自2012—2021 年的中国统计年鉴、中国环境年鉴，四川省、重庆市统计年鉴、环境保护状况公报以及各地水利厅、环保、发改委等相关职能部门提供的数据。

2 结果与分析

2.1 数据处理

为消除由于指标量纲不同带来的影响，使计算更加科学性，本文利用SPSS软件，采用标准差法（ZScore）对两地各个子系统的序参量分量原始数据进行标准化处理，将标准化后的数据代入式（1），经计算分别得出两省各子系统序参量的有序度，详见表3—4。

表3 重庆市2012—2021年水资源-经济-社会复合系统序参量有序度

表4 四川省2012—2021年水资源-经济-社会复合系统序参量有序度

2.2 数据计算

在得到两省各子系统序参量的有序度数据的基础上，再将各序参量有序度代入式（2），得到两省3个子系统的有序度，详见表5，再把各子系统有序度代入式（3），分别得到川渝两地水资源-经济-社会系统协调度以及两省的复合系统协调度，详见表6。

表5 川渝水资源、经济及社会子系统有序度

表6 川渝水资源-经济-社会复合系统协同度

2.3 结果分析

2.3.1 序参量有序度分析

图1为川渝两地水资源-经济-社会序参量有序度，由图1可观察出川渝两地除产业结构、社会发展和经济实力的有序度呈现总体上升趋势以外，本底条件、开发利用和民生福祉的有序度变化轨迹都存在较大波动。其中，水资源的本底条件有序度变化差异最为明显。

图1 2012—2021年川渝两地水资源-经济-社会系统序参量有序度波动

对于本底条件，重庆市分别呈现“V”形和“U”形的交叉波动趋势，分别在2013、2015、2018 年呈较大幅度下降趋势。数据显示，在2015 年重庆市水资源总量仅456.2 亿m3，2018 年年降水量仅1 128.2 mm，近几年重庆市降雨量、水资源总量的减少对序参量有序度影响较大；四川省较重庆市而言，该序参量有序度变化幅度较小，整体呈波动上升趋势，2013 年水资源总量以及2015、2019 年降水量相较上一年都有所减少，在一定程度上影响了有序度发展趋势。降水量和水资源总量都属于水资源的自然禀赋，且受季风气候影响，两地的年降水量年内分配不均，不确定性较大，也是造成本底条件序参量有序度波动发展的主要原因之一。

重庆市开发利用系统波动起伏较大，2012—2015年波动上升，2015—2019年呈“U”形变化，2020年又急速下降至0.35；四川省开发利用呈现“V”形发展状态，波动幅度较重庆相对较小。伴随产业结构优化和生产技术的升级换代，水资源利用效率大幅提高，实现了万元GDP 用水量的不断降低，但城市化和工业化快速发展，水污染和水浪费现象也十分严峻，且地区水资源供给不稳定，导致水资源的开发利用效率充满不确定性。

重庆市民生福祉有序度在2012—2018 年呈总体上升趋势，2020 年下降幅度较大；四川省民生福祉序参量有序度发展较平稳，在2012—2019 年间实现快速发展，由0.07 上升至0.82，在2020 和2021 年有略微下降起伏。在民生福祉的面板数据显示，随着社会经济的进步，对资源的开发强度逐渐增强，重庆市人均公园绿地面积逐年减少，且在2020 年受新冠疫情影响，许多中小企业经营困难，导致人民失业率增加，都对序参量有序度产生较大影响。

两地的社会发展和经济实力子系统序参量有序度总体上呈波动式缓慢上升，产业结构有序度也呈稳定增长态势，表明3 个子系统序参量有序度演化具备良好的稳定性和适应性。

2.3.2 子系统有序度分析

根据表5 绘制川渝两地水资源、经济及社会子系统的有序度变化趋势，如图2所示。

图2 2012—2021年川渝两地水资源、经济、社会子系统的有序度波动

两地的水资源子系统有序度都存在较大幅度的上下波动变化，其中重庆市在2015和2018年变化幅度较大，与上年相比分别下降了45%和24%。伴随经济和城镇化快速发展，居民和工业用水需求及污水排放量增加，导致某一时期的水资源短缺，对系统有序度产生影响，从而水资源有序度协同演化面临较大压力。四川省有序度在2013—2014 年快速发展，2015—2021 年呈波动增长。需要说明的是，2015 年四川省夏季发生了大面积干旱，该年降水量相较于2014 年下降了9.7%，全省17 个市州的农作物出现了不同程度的受灾，农业用水量大幅度降低，一定程度上影响了水资源系统的有序度。

社会子系统有序度在四川省的演化规律是稳步上升的，系统有序度从2012年的0.07发展至2021年的0.82。四川省自1999 年率先在全国实施退耕还林以来，森林覆盖率稳中有升，且近几年对于城市污水处理效率、人均绿地面积大大提高，推动了四川的社会发展。相较而言，重庆市的社会子系统发展趋势有小幅度的波动，其中最为明显的是2020 年，社会子系统有序度跌至0.32，较上一年下降了44%。近些年受经济和城镇化快速发展影响，本就受地形限制的重庆市，城镇和工业用地增多，从而人均绿地面积逐年降低，一定程度上降低了人民的幸福指数，从而影响系统有序度发展。

随着产业结构的优化发展，两地经济效益越来越好。观察两地2012—2021 的经济子系统有序度变化发现，两地的经济子系统有序度都呈明显的上升趋势，表明两地整个经济系统发展基本稳定。

2.3.3 复合系统协同度分析

川渝两地复合系统协同度变化趋势，如图3 所示。从图3 可以看出，川渝复合系统协同度总体呈上升趋势，重庆市复合系统协同度较四川省而言波动幅度较大，在2013、2015 及2020 年处于高度不协同状态，2021 年发展至轻度不协同状态，其余年份均处于中度不协同状态；四川省复合系统协同度总体发展趋势较重庆市而言相对平稳，表现出良好的发展态势，2021年达0.54，说明其内部水资源与社会经济系统一致程度开始朝较高水平发展。

图3 川渝两地复合系统协同度

川渝复合系统协同度均低于0.6，都处于轻度不协同与中度不协同之间，其中2020 年低至-0.3，处于高度不协同范畴。川渝复合系统协同度走向与四川省系统协同度走势大致相近，参考前述有序度计算结果，发现水资源子系统有序度的不稳定性表现是影响系统协同度发展趋势的主要原因，其中受水资源总量、水资源可利用率、年降水量以及万元GDP用水量等因素影响较大。

3 结语

本文采用复合系统协同度模型对川渝两地水资源-经济-社会复合系统进行了实证分析，在对两地协同度数据测算的基础上，分析影响协同度的相关性因素，对推动川渝两地水资源与社会经济可持续发展有重要的现实意义。从上述结果可知，川渝两地水资源-经济-社会复合系统整体协同度并不高，虽然两地协同度发展水平在不断提高，但距高度协同发展仍有很大差距。从各子系统发展状况来看，水资源系统有序度是整个系统协同度的发展短板，其中水资源本底条件的紧缺和开发利用效率低是影响整个系统协调性的关键因素。

当前，川东北、渝东北片区水资源总量较为丰富，但存在空间分布不均、开发利用水平不足、工程性缺水等问题，针对区域内水资源空间分布与生产力配置不匹配的现状，应根据两地社会经济发展特点，因地制宜优化水资源供给和配置，降低水资源的地域分布差异，加强水资源利用技术的研发与应用，发挥水资源优化对经济发展的带动作用，缓解水资源与社会、经济发展的供需矛盾，促进水资源与社会经济的可持续协同发展。