農(nóng)村供水用水管理耦合協(xié)調分析
時間:2022-10-11 15:56:36
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水是農(nóng)業(yè)命脈,是農(nóng)村經(jīng)濟不斷發(fā)展的必要因素,也是農(nóng)村居民生產(chǎn)生活不可或缺的資源[1,2]。而面對日益增長的生產(chǎn)生活需求以及我國可開發(fā)利用水資源的匱乏現(xiàn)狀,我國農(nóng)村水資源現(xiàn)狀成為制約農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境維穩(wěn)的重要因素之一[3]?!八佟薄ⅰ八廴緡乐亍笔寝r(nóng)村水資源面臨的2大問題,水環(huán)境一旦進一步惡化,水的供需矛盾將會被激化[4]。黃河流域中下游地區(qū)很早就成為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地,但仍然存在生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟基礎薄弱以及水資源不足等問題[5]。農(nóng)業(yè)是農(nóng)村的主要產(chǎn)業(yè),農(nóng)民是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要勞動力,作為黃河流域人口占比很大的群體,農(nóng)村人民對水資源的需求應當?shù)玫街匾?,社會各部門各環(huán)節(jié)應當對農(nóng)村用水進行管理[6,7]。黃河流域中下游地區(qū)各省、自治區(qū)針對農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)生活供水用水現(xiàn)狀,陸續(xù)提出農(nóng)村供水用水管理條例或農(nóng)村飲用水管理等一系列農(nóng)村供水用水管理措施,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村供水用水等各個方面均有體現(xiàn),但效果不一[8-10]。近期關于黃河流域水-生態(tài)-經(jīng)濟系統(tǒng)、水-能源-糧食系統(tǒng)耦合協(xié)調分析與綜合評價涌現(xiàn),彭俊杰[11]等認為,2010年后黃河流域水-能源-糧食系統(tǒng)的耦合協(xié)調兩級分化區(qū)域明顯;崔璟坤[12]等通過構建黃河流域經(jīng)濟帶鄉(xiāng)村-經(jīng)濟-環(huán)境協(xié)調發(fā)展評價體系,提出黃河流域應長期堅持“環(huán)境優(yōu)先”的戰(zhàn)略;高志遠[13]等分析了黃河流域經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境、水資源的耦合協(xié)調發(fā)展機理,認為經(jīng)濟發(fā)展質量需進一步提升,但對于黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村水資源與水環(huán)境方面鮮有報道。農(nóng)村供水用水管理是發(fā)展節(jié)水型新農(nóng)村的重要舉措,在近幾年黃河流域各省陸續(xù)提出農(nóng)村供水用水管理辦法,但實施效果與未來方向仍然需要深入分析與研究。故本文建立包括黃河流域中下游地區(qū)山西省、山東省、河南省、陜西省與內蒙古自治區(qū)5個省份2000—2020年的農(nóng)業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)水污染量以及新增節(jié)水灌溉面積、農(nóng)村居民用水定額等指標與5個省份主要糧食作物小麥和玉米近20a的產(chǎn)量、價格指數(shù)以及水利工程建筑投資等共19個指標的指標體系,構成以農(nóng)村生態(tài)、農(nóng)業(yè)水資源和農(nóng)村經(jīng)濟為子系統(tǒng)的農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng),對黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理進行耦合協(xié)調分析,評價黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村供水用水管理實施現(xiàn)狀,并預測未來4a農(nóng)村供水用水管理協(xié)調發(fā)展趨勢,以保障黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水安全為目標,為積極發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)、新型農(nóng)業(yè)提供技術參考與支持。
1數(shù)據(jù)來源、研究方法及預測
1.1研究區(qū)概況黃河流域,是指黃河水系從源頭到入海這條河流所影響的地理生態(tài)區(qū)域,本文把黃河中下游流經(jīng)省區(qū)的相關面積稱之為黃河流域中下游地區(qū)。黃河中下游流經(jīng)的省份有內蒙古自治區(qū)、陜西省、山西省、河南省、山東省。氣候特征為溫差懸殊,自西向東由冷變暖,光照充足,太陽輻射較強,降水集中,分布不均、年際變化大。主要種植糧食作物為小麥、玉米。1.2數(shù)據(jù)來源與處理本研究使用內蒙古自治區(qū)、陜西省、山西省、河南省、山東?。玻埃埃啊玻埃玻澳旯玻玻保岬臄?shù)據(jù)分析黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理的演變特征。原始數(shù)據(jù)來源于《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》、《內蒙古自治區(qū)水資源公報》、《山西省水資源公報》、《河南省水資源公報》、《陜西省水資源公報》、《山東省水資源公報》以及部分省統(tǒng)計公報。極少數(shù)缺失數(shù)據(jù)采用擬合法估算而得。1.3指標體系構建及權重的確定本研究綜合考慮黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水實際情況,結合農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)的作用機理,科學、客觀地建立耦合協(xié)調度指標體系如表1所示,來綜合反映黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理的水平。本研究相關指標共19個,采用熵值法確定各評價指標的權重通過測度各指標的觀測值內部差異程度來計算其權重值,從而在一定程度上避免了定性方法的不足,得出的各指標權重如表1所示。1.4耦合協(xié)調模型及類型劃分本研究采用耦合協(xié)調度模型,以便更好地評價農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)耦合發(fā)展的協(xié)調程度。根據(jù)相關研究[14]確定耦合度和耦合協(xié)調度計算方法:式中,C為耦合度;D為耦合協(xié)調度;T為指標系統(tǒng)的綜合評價指數(shù);a、b、c為3個子系統(tǒng)的權系數(shù)。本研究認為,農(nóng)村水資源、農(nóng)業(yè)生態(tài)和農(nóng)村經(jīng)濟3個子系統(tǒng)對農(nóng)村供水用水管理方面影響與表現(xiàn)力作用相似,故?。幔剑猓剑悖剑保场Mㄟ^參考相關文獻[15,16],確定耦合度和耦合協(xié)調類型劃分標準如表2所示。1.5ARIMA預測模型ARIMA模型是差分整合移動平均自回歸模型,是時間序列預測分析方法之一。ARIMA(p,d,q)中,AR是“自回歸”;p為自回歸項數(shù);MA為“滑動平均”;q為滑動平均項數(shù);d為使之成為平穩(wěn)序列所做的差分次數(shù)(階數(shù))。
2結果與分析
根據(jù)公式(1)~(3),計算2000—2020年黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)的耦合度C和耦合協(xié)調度D,并對其進行類型劃分,結果見圖2、表3。由表3計算可以得出,2000—2020年黃河流域中下游地區(qū)耦合協(xié)調度均值為0.60。從總體上看,2000—2020年耦合協(xié)調度呈現(xiàn)遞增趨勢,耦合協(xié)調度由2000年的0.223增加至2020年的0.853,由此可見,黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)耦合協(xié)調速度快,質量穩(wěn)定。具體來看,2000—2020年黃河流域各省份系統(tǒng)耦合協(xié)調度呈現(xiàn)的上升趨勢的表現(xiàn)形式不同,系統(tǒng)總體呈上升趨勢,但在耦合協(xié)調度類型上看,從2000—2003年,系統(tǒng)協(xié)調程度呈現(xiàn)中度失調的狀態(tài),2004年系統(tǒng)耦合協(xié)調程度由中度失調轉變?yōu)檩p度失調,2005—2006年為瀕臨失調,到2007年,系統(tǒng)耦合協(xié)調程度由失調轉為勉強協(xié)調,再到2008年的初級協(xié)調。2009—2013年一直處于中級協(xié)調,到2014年協(xié)調程度下降,到2015年又有所回升,在2018年,系統(tǒng)協(xié)調程度提升為良好協(xié)調,一直保持到2020年。整體呈現(xiàn)“起點低、有波動、后發(fā)有優(yōu)勢”的發(fā)展特點。這說明在研究期初期,黃河流域中下游地區(qū)各省、自治區(qū)相對落后,農(nóng)業(yè)水資源、農(nóng)村生態(tài)與農(nóng)村經(jīng)濟均處于建設的初級階段,對于農(nóng)村供水用水管理的建設規(guī)劃甚少,系統(tǒng)的整體開發(fā)與需求也處于較低水平;2010年后,系統(tǒng)耦合協(xié)調水平整體提升,但是受黃河流域地域資源限制與黃河流域中下游地區(qū)生態(tài)發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展之間的制衡,發(fā)展的質量與速度有限,這一結論與趙良仕[17]等的研究相似??傊S河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)總體跨入了良好協(xié)調范圍。從圖2可以看出,黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)的耦合協(xié)調度(以下簡稱“D值”)在2000—2020年期間有所波動,在研究期初期D值較低,從2004年開始大幅上升,到2009年后D值隨時間的變化波動逐漸變小,從2010年后趨于平穩(wěn),在2018年有所攀升;出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是從21世紀起,在黃河流域中下游地區(qū)大多數(shù)省、自治區(qū)為水資源發(fā)展滯后性的大背景下,既包括因自然條件較差導致水資源缺少的中西部省份,如山西、內蒙古、陜西,也包括由于經(jīng)濟發(fā)展過多消耗水資源的東部地區(qū)山東以及因生態(tài)環(huán)境保護不足和資源節(jié)約利用能力較差,為生態(tài)環(huán)境滯后型的河南,黃河流域中下游地區(qū)日益緊張的水資源供求矛盾對農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)造成壓力,農(nóng)村供水用水規(guī)劃管理的重要性開始顯現(xiàn),中央及有關部門將視線由經(jīng)濟優(yōu)先發(fā)展逐步轉變?yōu)樯鷳B(tài)優(yōu)先發(fā)展,即從相對發(fā)展的角度看,2004—2010年黃河流域中下游地區(qū)鄉(xiāng)村社會經(jīng)濟發(fā)展水平同步于生態(tài)環(huán)境質量,系統(tǒng)呈現(xiàn)出良好的協(xié)調發(fā)展勢頭。而在2010年后,波動逐漸減少,主要原因是在2010年,黃河水利委員會提出實施最嚴格的流域管理制度,嚴格監(jiān)察黃河流域及周邊省水土保持建設進展,農(nóng)村生態(tài)子系統(tǒng)耦合協(xié)調度在2010年后趨于穩(wěn)定,且在2011年后黃河流域各省的鄉(xiāng)村振興發(fā)展水平提高,對于農(nóng)村供水用水管理的規(guī)章制度也相繼涌出,隨著經(jīng)濟的進一步發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的保護與治理,農(nóng)業(yè)生態(tài)質量得到改善,3個子系統(tǒng)耦合協(xié)調度趨于平穩(wěn)。在2014年,中央對水利工作的重視正式落實,以“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新思路集中建設重大水利工程,解決農(nóng)村人口的飲水安全問題,把水利作為加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要支撐,加強生態(tài)與經(jīng)濟建設齊頭并進。從2016—2020年,黃河流域中下游地區(qū)山西省、河南省、陜西省、山東省、內蒙古自治區(qū)陸續(xù)提出一系列農(nóng)村供水用水管理制度,分別有《內蒙古自治區(qū)農(nóng)村牧區(qū)飲用水供水條例》、《山西省農(nóng)村飲水安全工程建設管理辦法》、《關于征求<河南省農(nóng)村供水管理辦法>(草案)》、《關于做好農(nóng)村供水保障工作的指導意見》、《陜西省“十四五”農(nóng)村供水保障規(guī)劃》等,細化農(nóng)村供水用水管理,落實運行與管理,故在研究期后期農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)耦合協(xié)調度提升。以2020年農(nóng)村生態(tài)-農(nóng)業(yè)水資源-農(nóng)村經(jīng)濟系統(tǒng)耦合協(xié)調度值為基準,運用ARIMA預測模型向后設置4期預測,為期4a,如圖2所示。由圖2可以看出,向后1期D值稍有回落,但向后2期、3期、4期、5期D值都穩(wěn)定增加,直到2024年系統(tǒng)達到優(yōu)質協(xié)調,因此需保持經(jīng)濟、資源與生態(tài)協(xié)同發(fā)展的理念,以經(jīng)濟與資源作生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的支撐,方能保證農(nóng)村供水用水管理系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展。
3結論與對策建議
本文針對黃河流域中下游地區(qū)5個省份開展了農(nóng)村生態(tài)-農(nóng)業(yè)水資源-農(nóng)村經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合協(xié)調研究,分析評價了2000—2020年各省及自治區(qū)的農(nóng)村供水用水管理規(guī)劃與發(fā)展,對農(nóng)村生態(tài)-農(nóng)業(yè)水資源-農(nóng)村經(jīng)濟系統(tǒng)耦合協(xié)調度進行預測。主要結論如下。從時間上看,2000—2020年黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理耦合協(xié)調度總體呈上升趨勢,且上升速率不低,各耦合協(xié)調等級由2000年中度失調提升到2020年的良好協(xié)調,耦合協(xié)調等級整體上不低。研究期后期即2014—2020年耦合協(xié)調等級高,但仍有持續(xù)的波動情況,各子系統(tǒng)具有明顯的不均衡發(fā)展特征。對黃河流域中下游地區(qū)進行耦合協(xié)調度為期4a的預測,預測結果良好,但整體上要從良好協(xié)調提高到優(yōu)質協(xié)調、在未來幾年保持良好狀態(tài)并波動不大,仍有很大的距離,應持續(xù)保持經(jīng)濟、資源與生態(tài)協(xié)同發(fā)展的理念。主要建議如下。堅持“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路,堅持“四水四定”(以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)),把水資源作為最大剛性約束,加強農(nóng)村供水用水管理,規(guī)范農(nóng)村供水用水安全,為黃河流域中下游地區(qū)經(jīng)濟社會高質量發(fā)展提供堅強的水安全保障。在短期內,黃河流域中下游地區(qū)應堅持實施“生態(tài)環(huán)境在前,經(jīng)濟發(fā)展并進”、“優(yōu)先生態(tài)建設”的發(fā)展理念,堅持把“環(huán)境優(yōu)先”作為黃河流域中下游地區(qū)農(nóng)村供水用水管理的優(yōu)先戰(zhàn)略。加強農(nóng)村供水用水管理,規(guī)范農(nóng)村供水用水活動,保障農(nóng)村供水用水安全,維護供水單位和用戶合法權益,改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,控制農(nóng)村環(huán)境污染,保障農(nóng)村用水質量和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)利用,推進生態(tài)文明建設。
作者:黃一丹 單位:華北水利水電大學水利學院