摘 要：研究全國各省區(qū)地下水供水量與地區(qū)生產(chǎn)總值的脫鉤關(guān)系，對于今后優(yōu)化調(diào)整供水結(jié)構(gòu)，強化地下水資源的保護與修復(fù)具有重要意義，目前基于長期系列數(shù)據(jù)開展地下水供水量與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤效應(yīng)分析的工作鮮有報道。本文采用 2000-2020 年全國 31 個省區(qū)供水量、地區(qū)生產(chǎn)總值和人口數(shù)量資料，運用脫鉤分析、驅(qū)動效應(yīng)分析和空間相關(guān)分析方法，對全國近 20 年來地下水供水與地區(qū)生產(chǎn)總值之間的脫鉤狀態(tài)和主要驅(qū)動因素進行研究，并探討各驅(qū)動因素在省區(qū)尺度的空間聚集特征。結(jié)果表明：我國地下水供水量與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤狀態(tài)總體上由弱脫鉤逐漸演變?yōu)閺娒撱^，2013 年是由弱脫鉤轉(zhuǎn)變?yōu)閺娒撱^的分界點;用水效率是驅(qū)動地下水供水減少的主要因素，經(jīng)濟水平是導(dǎo)致地下水供水增加的主要因素;“十五”到“十一五”期間，各省區(qū)以弱脫鉤為主，“十二五”到“十三五”期間，強脫鉤省區(qū)處于主導(dǎo)地位;“十五”到“十三五”期間，影響脫鉤狀態(tài)的主要因素從經(jīng)濟水平逐漸演變?yōu)橛盟�效率和供水結(jié)構(gòu);“十三五”末期，各驅(qū)動效應(yīng)貢獻率均呈現(xiàn) H-H 聚集或者 L-L 聚集特征。

　　關(guān)鍵詞：地下水供水量;地區(qū)生產(chǎn)總值;脫鉤;驅(qū)動因素;空間自相關(guān)

　　1 研究背景

　　地下水資源是水資源的重要組成部分，是維系水系統(tǒng)良性循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的重要保障，在經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展中具有重要地位，是基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的重要資源。隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，一些地區(qū)地下水超采嚴重，局部含水層被疏干，地面沉降、地面塌陷、地裂縫、海(咸)水入侵、土地沙化等地質(zhì)環(huán)境問題越來越突出。從地下水資源管理形勢上看，國家日益重視對地下水的保護，伴隨《地下水管理條例》的發(fā)布實施[1]，地下水的供水功能將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)功能和戰(zhàn)略儲備功能，從而逐步實現(xiàn)地下水供水量與經(jīng)濟增長的脫鉤。在此背景下，通過近二十年長系列數(shù)據(jù)分析，揭示全國各省區(qū)地下水供水量與地區(qū)生產(chǎn)總值的脫鉤關(guān)系，分析脫鉤效應(yīng)的驅(qū)動因素及其時空演變特征，對于今后優(yōu)化調(diào)整供水結(jié)構(gòu)，強化地下水資源的保護與修復(fù)具有重要意義。為了研究環(huán)境損害與經(jīng)濟發(fā)展之間的相關(guān)性，OECD在2002年首次提出了“脫鉤”概念。

　　在國內(nèi)，汪奎等[2]較早地將脫鉤應(yīng)用于水資源利用與經(jīng)濟增長分析，揭示了我國農(nóng)業(yè)用水與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的強脫鉤關(guān)系。此后，吳丹[3]、王寶強[4]、陳威[5]等相繼開展了我國不同時期的水資源利用量與國民生產(chǎn)總值之間的脫鉤關(guān)系研究，揭示了我國各時期水資源利用與經(jīng)濟增長之間的相對脫鉤趨勢。近年來，潘忠文等[6]運用水足跡理論進一步探討了我國水資源利用與經(jīng)濟增長的脫鉤發(fā)展過程，并指出工業(yè)脫鉤狀態(tài)整體優(yōu)于農(nóng)業(yè)。除上述全國尺度的相關(guān)研究外，國內(nèi)學(xué)者也已開展了區(qū)域或者省區(qū)尺度的水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤研究[7-10]。在深入揭示脫鉤的影響因素時，驅(qū)動效應(yīng)分解是常用的方法[11-12]。

　　章恒全等[13]研究了長江三角洲地區(qū)用水量演變與脫鉤的驅(qū)動效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)用水強度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是長江三角洲地區(qū)用水量與經(jīng)濟增長脫鉤的促進因素，而經(jīng)濟收入增加和人口規(guī)模增長是抑制因素。李曼等[14]將LMDI驅(qū)動因素分解方法和脫鉤指數(shù)應(yīng)用于疏勒河流域水資源利用研究，揭示了強脫鉤-強負脫鉤-衰退脫鉤的動態(tài)過程。高明國等[15]構(gòu)建了擴展LMDI模型，研究了黃河流域水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤關(guān)系。吳丹等[16]評價了雙控行動下京津冀經(jīng)濟發(fā)展與水資源利用的脫鉤狀態(tài)，認為京津冀地區(qū)行業(yè)用水的技術(shù)進步效應(yīng)是驅(qū)動用水脫鉤的關(guān)鍵驅(qū)動因素，但結(jié)構(gòu)調(diào)整效應(yīng)不顯著。

　　從已有研究成果來看，全國或者區(qū)域尺度的水資源利用與經(jīng)濟增長脫鉤及驅(qū)動因素分析是當前研究熱點領(lǐng)域之一，但是，從供水構(gòu)成角度在全國層面研究地下水供水量與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤關(guān)系及其驅(qū)動因素還不多見。另一方面，基于空間自相關(guān)分析方法的區(qū)域脫鉤狀態(tài)或驅(qū)動效應(yīng)空間聚集性研究也是一個重要研究方向。程慧等[17]分析了中國旅游業(yè)碳排放脫鉤的空間異質(zhì)性及其驅(qū)動因素，黃木易等[18]研究了長江經(jīng)濟帶城市擴張與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系及其空間異質(zhì)性。

　　在水資源研究領(lǐng)域，吳澤寧等[19]分析了黃河流域各省( 區(qū))用水價值空間聚集特征分析，結(jié)果表明，黃河流域經(jīng)濟用水價值、生態(tài)環(huán)境用水價值和總用水價值均呈現(xiàn)明顯的空間差異性。劉朝露等[20]探討了寧夏城鎮(zhèn)化發(fā)展與水資源利用的空間關(guān)聯(lián)特征，發(fā)現(xiàn)寧夏城鎮(zhèn)化發(fā)展與水資源利用協(xié)調(diào)性總體呈北高南低空間格局。彭虹等[21]研究了重慶市農(nóng)業(yè)用水量與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展脫鉤程度的時空變化，封麗等[22]等重點研究了華北地區(qū)地下水開采與糧食產(chǎn)量的脫鉤狀態(tài)及空間差異性。然而，基于長期系列數(shù)據(jù)開展地下水供水量與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤效應(yīng)的空間聚集特征分析的研究鮮有報道。鑒于此，本文以全國31個省級行政區(qū)為研究對象，基于2000年至2020年長系列統(tǒng)計數(shù)據(jù)探討地下水供水與地區(qū)生產(chǎn)總值的脫鉤效應(yīng)及其分解驅(qū)動因素的時空變化聚集特征，最后根據(jù)脫鉤狀態(tài)及驅(qū)動因素的空間差異提出相應(yīng)的對策建議。

　　2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

　　2.1 研究方法

　　2.1.1 脫鉤計算方法

　　Tapio 脫鉤模型常用于描述資源消耗與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系，該模型采用以時期為時間尺度的彈性分析方法反映變量之間的脫鉤狀態(tài)[23]。

　　2.1.2 驅(qū)動因素分解方法

　　現(xiàn)有的因素分解分析方法可分為結(jié)構(gòu)分解分析(SDA)、生產(chǎn)理論分解分析( PDA)和指數(shù)分解分析 ( IDA) 。 其 中 ， 指 數(shù) 分 解 方 法 中 的 LMDI( Logarithmic Mean Divisia Index) 分解方法具有全分解、無殘差等特點，在水資源利用的影響因素分析方面得到了較廣應(yīng)用。本文采用對數(shù)指標分解法(Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI)將地下水供水量進行加法分解。

　　2.1.3 空間自相關(guān)分析方法

　　空間自相關(guān)是指同一個變量在不同空間位置上的相關(guān)性。當某個變量的相似性在空間上聚集在一起的時候，就表現(xiàn)為正的空間自相關(guān)性;相反，當某個變量的差異性在空間上聚集在一起的時候，就表現(xiàn)為負的空間自相關(guān)性。無論是中央部委還是地方政府部門制定實施的水資源管理政策措施都具有較強的地域特性，相關(guān)政策的推行通常產(chǎn)生地域空間上的連片聚集效應(yīng)，因此，可以運用空間自相關(guān)分析方法對其進行分類研究[22]。本文采用局部莫蘭指數(shù)分析地下水供水量的四個驅(qū)動效應(yīng)在全國各省區(qū)之間的空間聚集特征。

　　2.2 數(shù)據(jù)來源

　　本文研究范圍為全國 31 個省級行政區(qū)，研究時期為2000年至2020年。研究采用的地下水供水量、總供水量數(shù)據(jù)來自《中國水資源公報》，地區(qū)生產(chǎn)總值、常駐人口數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計年鑒》，地區(qū)生產(chǎn)總值按照 2000 年不變價格進行折算。

　　3 結(jié)果分析

　　3.1 全國總體驅(qū)動效應(yīng)及脫鉤狀態(tài)分析

　　2020 年相比 2000 年，全國地下水供水量減少 177億 m3，此期間地下水供水量的變化特征可以分為三個階段。在 21 世紀初期，我國首次劃定了地下水超采區(qū)，普遍提高了對地下水的認識和保護程度，地下水供水量在 2000 年至 2003 年呈現(xiàn)下降趨勢，累計減少51 億 m3。

　　隨后，在 2004 年至 2012 年，地下水供水量呈現(xiàn)增長趨勢，累計增加 116 億 m3。此階段，社會經(jīng)濟用水需求明顯增長，同時，地表水供水能力特別是南水北調(diào)等跨流域引調(diào)水配置能力還未建成達效，因此地下水成為可靠的供水水源，有力保障了社會經(jīng)濟發(fā)展。2013 年起，伴隨最嚴格水資源管理制度的實施，特別是南水北調(diào)工程通水后，推進地下水保護具備了替代水源基礎(chǔ)，地下水的供水功能屬性逐漸讓位于生態(tài)資源屬性，因此，2013 至 2020 年地下水供水量持續(xù)下降，累計減少 242 億 m3。從驅(qū)動因素的分解結(jié)果來看，供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)和用水效率效應(yīng)占總效應(yīng)的比重分別為 -136.7%，-892.9%，兩者是驅(qū)動地下水供水量減少的主要因素，其中，用水效率驅(qū)動效應(yīng)更加顯著。

　　經(jīng)濟水平效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)占總效應(yīng)的比重分別為842.1%，62.9%，兩者是驅(qū)動地下水供水量增加的主要因素，其中，經(jīng)濟水平效應(yīng)更加顯著。對各驅(qū)動因素逐一分析，供水結(jié)構(gòu)驅(qū)動效應(yīng)在"十五"和“十二五”“十三五”期間較為顯著，在“十一五”期間影響微弱。用水效率驅(qū)動效應(yīng)主導(dǎo)了地下水供水量的減少，但隨著用水效率提升趨緩，其驅(qū)動效應(yīng)有減弱趨勢。經(jīng)濟水平效應(yīng)主導(dǎo)了地下水供水量的增加，伴隨我國經(jīng)濟發(fā)發(fā)展增速放緩，其效應(yīng)也有減緩趨勢。人口規(guī)模效應(yīng)為正值，但是占比較小，近幾年我國人口增長趨緩，對地下水供水增加的推動力有所減弱。四個驅(qū)動因素的驅(qū)動效應(yīng)按照大小排序為：用效率效應(yīng)>經(jīng)濟水平效應(yīng)>供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)>人口規(guī)模效應(yīng)。研究期內(nèi)，地下水供水量與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤狀態(tài)總體上由弱脫鉤逐漸演變?yōu)閺娒撱^。

　　以 2013 年為分界點，在此之前以弱脫鉤為主，2013 年之后為強脫鉤狀態(tài)，且呈現(xiàn)明顯的加強趨勢。在驅(qū)動因素分解分析基礎(chǔ)上，計算各因素的脫鉤指數(shù)，進一步揭示地下水供水與經(jīng)濟發(fā)展之間脫鉤狀態(tài)的驅(qū)動因素。用水效率指數(shù)是促進社會經(jīng)濟發(fā)展對地下水供水脫鉤的主要因素，年際變化在 10%～40%，特別是 2019 至 2020 年達到最高值 63%。供水結(jié)構(gòu)指數(shù)是次要促進因素，年際變化呈現(xiàn)波動特征，在2006 至 2010 年間呈現(xiàn)了微弱的抑制作用，而近年供水結(jié)構(gòu)的促進作用顯著，貢獻率在 20%以上，2018-2019 年達到峰值 28%。經(jīng)濟水平指數(shù)是首要抑制因素，年際變化在 20%～50%，特別是 2004 至2005 年達到了 53%。人口規(guī)模指數(shù)影響最微弱，貢獻率在 5%以內(nèi)。

　　3.2 省區(qū)脫鉤狀態(tài)及驅(qū)動效應(yīng)分析

　　為了揭示省區(qū)層面脫鉤狀態(tài)及驅(qū)動效應(yīng)變化的長期趨勢特征，降低各類數(shù)據(jù)年際波動的影響，對各省區(qū)逐年原始數(shù)據(jù)進行平均處理。即采用“十五”“十一五”“十二五”“十三五”各時期的均值進行不同時期之間的脫鉤分析。“十五”到“十一五”期間，各省區(qū)地下水供水對經(jīng)濟增長的脫鉤效應(yīng)以弱脫鉤為主。明顯的強脫鉤省區(qū)主要集中于京津冀地區(qū)、長三角的江蘇、上海、浙江以南方的云南和貴州，西藏和新疆處于或接近增長連接狀態(tài)。山西、遼寧、吉林、廣東、重慶、山西脫鉤指數(shù)絕對值均小于 0.1，處于弱脫鉤到強脫鉤的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)態(tài)。總體來看，由于華北地區(qū)的超采問題和長三角地區(qū)的地面沉降問題最先受到關(guān)注，這也促使了該區(qū)域地下水開采的減少，從而較早促成了地下水供水對經(jīng)濟增長的脫鉤。相比之下，這一時期的東北地區(qū)和廣大南方地區(qū)地下水開采仍然處于增加趨勢。

　　“十一五”到“十二五”期間，強脫鉤的省區(qū)逐漸增加達到 18 個，特別是南方地區(qū)的廣東、廣西、海南、重慶、云南、貴州均發(fā)展為強脫鉤狀態(tài)，西藏也發(fā)展為弱脫鉤狀態(tài)。中西部的山西、甘肅、寧夏則由強脫鉤退變?yōu)槿趺撱^，這也表明，中西地區(qū)地表水資源缺乏，這一時期社會經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致了地下水開采的增長。“十二五”到“十三五”期間，強脫鉤省區(qū)已經(jīng)處于主導(dǎo)地位，達到了 27 個，僅有貴州、西藏、青海、寧夏四省區(qū)處于弱脫鉤狀態(tài)。與上一時期相比，東北地區(qū)已全部實現(xiàn)了強脫鉤，南方地區(qū)處于強脫鉤的省區(qū)繼續(xù)擴展到安徽、福建、湖北、四川。這也表明，到 2020 年，全國社會經(jīng)濟增長基本實現(xiàn)了對地下水供水的脫鉤。

　　“十五”到“十一五”時期全國經(jīng)濟增長對地下水供水的總體效應(yīng)為正，即伴隨經(jīng)濟的發(fā)展，地下水開采量仍然增加，分因素看，經(jīng)濟水平占主導(dǎo)因素的有 19 個省區(qū)，用水效率占主導(dǎo)因素的有 11 個省區(qū)，用水結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)因素的僅有上海市。“十一五”到“十二五”時期全國經(jīng)濟增長對地下水供水的總體效應(yīng)仍然為正，分省區(qū)看，主導(dǎo)因素已經(jīng)逐漸從經(jīng)濟水平轉(zhuǎn)移為用水效率和供水結(jié)構(gòu)。其中，經(jīng)濟水平占主導(dǎo)因素的省區(qū)減小為 11 個，用水效率占主導(dǎo)因素的省區(qū)增加為 17 個，用水結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)因素的增加為 3 個。“十二五”到“十三五”時期全國經(jīng)濟增長對地下水供水的總體效應(yīng)已經(jīng)由正轉(zhuǎn)負，經(jīng)濟水平占主導(dǎo)因素的省區(qū)減小為 4 個：內(nèi)蒙、黑龍江、云南和陜西，用水效率占主導(dǎo)因素的省區(qū)增加為 20 個，用水結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)因素的增加為 7 個。

　　從供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)來看，在“十五”到“十三五”期間，絕大多數(shù)省區(qū)的地下水供水占比持續(xù)下降，促進了地下水供水與社會經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤。分省區(qū)看，內(nèi)蒙古、黑龍江、湖北、新疆等省區(qū)地下水供水占比由增轉(zhuǎn)降，從而使得供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)由正轉(zhuǎn)負，以新疆為代表，新疆地下水開采從 2000 年的 54.2 億m3 持續(xù)增加至 2013 年 131.4 億 m3，與此同時，地下水供水占比也從“十五”時期的 11.2%增加至“十二五”時期的 20.1%，隨后伴隨供水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，地下水供水量波動下降，地下水供水占比回落至“十三五”時期的 19.8%。京津冀地區(qū)以及山西、河南等省區(qū)地下水供水占比持續(xù)下降，從而使得供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)的負向作用進一步增強，其中以河北最為典型，其供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)從-2.1 億 m3 增強至-32.2 億 m3，這也客觀反映了近年來河北地下水超采治理的良好成效。

　　另一方面，也有個別省區(qū)，如吉林、貴州、青海、寧夏等的供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)由負轉(zhuǎn)正，地下水供水占比有所增加，從而抑制了地下水供水與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤。從用水效率效應(yīng)來看，在“十五”到“十三五”期間，各省區(qū)的用水效率效應(yīng)均為負，即單位 GDP 用水量逐漸降低。用水效率效應(yīng)是抑制地下水供水增加的主要作用，也是推進地下水供水與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤的主要因素。

　　4 結(jié)論與建議

　　本文通過脫鉤分析、驅(qū)動效應(yīng)分析和空間相關(guān)分析揭示了全國近 20 年來地下水供水與地區(qū)生產(chǎn)總值之間的脫鉤狀態(tài)和主要驅(qū)動因素，探討了各驅(qū)動因素在省區(qū)尺度的空間聚集特征。得出以下主要結(jié)論：①從全國整體脫鉤趨勢看，我國地下水供水量與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤狀態(tài)總體上由弱脫鉤逐漸演變?yōu)閺娒撱^，2013 年是由弱脫鉤轉(zhuǎn)變?yōu)閺娒撱^的分界點。用水效率是驅(qū)動地下水供水減少的主要因素，經(jīng)濟水平提升是導(dǎo)致地下水供水增加的主要因素，供水結(jié)構(gòu)驅(qū)動效應(yīng)在“十三五”末期較為顯著。②

　　從各省區(qū)脫鉤趨勢看，“十五”到“十一五”期間，各省區(qū)以弱脫鉤為主，強脫鉤省區(qū)主要集中于京津冀地區(qū)、長三角的江蘇、上海、浙江等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū);到了“十一五”到“十二五”期間，強脫鉤省區(qū)開始在南方地區(qū)迅速擴展;到了“十二五”到“十三五”期間，大多數(shù)省區(qū)已經(jīng)處于強脫鉤狀態(tài)，僅有貴州、西藏、青海、寧夏四省區(qū)處于弱脫鉤狀態(tài)。③

　　從影響脫鉤的主要因素看，“十五”到“十一五”期間，制約脫鉤狀態(tài)的主要因素是經(jīng)濟水平，其占主導(dǎo)因素的有 19 個省區(qū);“十一五”到“十二五”期間，影響脫鉤狀態(tài)的主要因素是用水效率，其占主導(dǎo)因素的省區(qū)有 17 個;“十二五”到“十三五”期間，影響脫鉤狀態(tài)的主要因素是用水效率，其占主導(dǎo)因素的省區(qū)為 20 個，用水結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)效應(yīng)也逐漸增強，其占主導(dǎo)因素的省區(qū)為 7個。④

　　從影響因素的空間相關(guān)性看，“十三五”末期，供水結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻率 L-L 聚集區(qū)穩(wěn)定在上海、浙江兩省市，用水效率效應(yīng)貢獻率 H-H 聚集區(qū)分別位于上海和天津，經(jīng)濟水平效應(yīng)貢獻率 L-L 聚集區(qū)位于上海、浙江，人口規(guī)模效應(yīng)貢獻率 L-L 聚集區(qū)位于黑龍江和吉林。從本文研究可以看出，“十三五”末期仍有貴州、西藏、青海、寧夏四省區(qū)處于弱脫鉤狀態(tài)，建議持續(xù)提升四個省區(qū)的用水效率、調(diào)整供水結(jié)構(gòu)，從而盡快實現(xiàn)強脫鉤。對于山西、貴州等用水效率提升幅度較緩的省區(qū)，應(yīng)加大節(jié)水力度，持續(xù)挖掘節(jié)水潛力，釋放節(jié)水潛能，依靠提升用水效率驅(qū)動地下水供水量減少。

　　也應(yīng)看到，黑龍江、吉林等省區(qū)的人口規(guī)模縮減驅(qū)動了地下水供水量的減少，但這些省區(qū)人口流失帶來的經(jīng)濟增長乏力等問題也日益顯著，建議下一步深入開展人口流動與水資源消耗之間的相關(guān)關(guān)系研究，為制定水資源開發(fā)利用與保護政策提供依據(jù)。本文采用因素分解方法分析了地下水供水量變化的驅(qū)動因素，但是影響水資源開發(fā)利用的因素較多，例如，在地下水供水量中的農(nóng)業(yè)灌溉地下水開采量受降水影響較大，另一方面，受數(shù)據(jù)資料所限，本次研究主要以省級區(qū)域為對象，沒有以地市或縣區(qū)等更精細化的單元為對象，這也是本文的不足之處。今后，考慮降水等因素影響以及地市或縣區(qū)尺度的脫鉤分析有待持續(xù)深入研究。

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　　作者：封 麗1,2, 吳光東 3，趙又霖 1