（环境科学专业论文）辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析.pdf

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r e a s e 1 6 辽宁师范大学硕士学位论文 3 3 2 辽宁省产业用水变化驱动效应的时间分异分析 从时间序列上看出( 表3 1 ) ，辽宁省1 9 9 5 2 0 0 7 年产业用水呈缓慢增加态势。其 中主要是由经济增长导致了用水增加，年度间变化效应值为1 3 8 6 x1 0 8 m 3 。而产业结构和 用水强度表现了抑制作用，年度间变化效应值分别为2 1 9 1 0 8 m 3 和1 1 6 6 1 0 8 m 3 ，这 三种因素变化产生的效应叠加使用水变化呈现一定的波动状态。具体地说，1 9 9 5 1 9 9 6 年，除了用水强度效应表现为逐年递减的趋势，遏制用水增加，而经济增长效应与产业 结构效应逐年增加，二者因素叠加对用水增加产生了更大的影响，结果导致这一阶段用 水出现增加趋势；1 9 9 6 2 0 0 3 年，产业结构效应( 2 0 0 1 年略有增加) 与用水强度效应( 1 9 9 9 年除外，主要是因为该年辽宁省大旱，第一产业用水强度有所增加) 基本上表现为减量 效应的趋势，遏制用水增加，这一时期，经济增长效应小幅下降，致使这一时期用水基 本上成递减趋势；2 0 0 3 2 0 0 7 年，伴随着东北老工业基地振兴战略的出台与实施，经济 增长效应也明显加快，尽管产业结构( 2 0 0 4 年有增加) 与用水强度表现为减量效应，但 抑制力仍然弱于经济增长所带来的用水拉动力，从而导致这一时期总用水在前几年递减 的基础上又逐年增加。 从各种效应的变异系数绝对值看，经济增长效应的变异系数绝对值最小，这说明辽 宁省国民经济保持着平稳的发展，从而对产业用水变化的拉动作用比较稳定；产业结构 效应的变异系数绝对值最大，说明辽宁省的产业结构调整过程存在着较大的波动性，由 于技术、经济与体制等多方面的原因，产业结构优化的障碍因素还很多。用水强度效应 的变异系数绝对值居于二者之间，这说明辽宁省在水资源利用效率方面具有一定的反复 性，今后应该加强用水管理的连续性，节水投入的稳定性，以保证水资源的可持续发展。 从各种效应对用水增长的贡献率看( 图3 2 ) ，经济增长效应为正向驱动力，1 9 9 5 2 0 0 7 年的平均贡献率约为3 7 1 4 9 ，用水强度效应基本为负向驱动力( 1 9 9 9 年为正向驱动 力) ，1 9 9 5 2 0 0 7 年的平均贡献率约为2 3 1 3 2 ，而产业结构效应则为双向驱动力，在 不同时期表现为不同的驱动性质，1 9 9 5 2 0 0 7 年的平均贡献率约为4 0 1 5 。由此可见， 经济增长与用水强度变化是辽宁省用水变化的决定因素。 3 4 辽宁省产业用水变化驱动效应的空间分异分析 3 4 1 辽宁省各地级市用水变化的全要素分解与聚类 同样，根据全要素分解模型，对辽宁省1 4 个地级市1 9 9 5 2 0 0 7 年产业用水变化做 效应分解，为避免对每个对象一一分析的繁琐，根据各种效应的数值大小，采用 i s o d a t a 聚类模型将1 4 个地市按强、中、弱驱动在空间上进行聚类m 】，然后对每一类 对象进行分析。具体结果见表3 2 、图3 2 。 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 表3 2 辽宁省用水增长经济增长驱动效应聚类表 t a b 3 2 e c o n o m yg r o w t he f f e c t sc l u s t e fr e s u l to f w a t e ru t i l i z a t i o ni n c r e a s ei nl i a o n i n gp r o v i n c e 年份 效应强驱动1 0 5 0效应中驱动1 0 5 m 3效应弱驱动1 0 8 m 3 注1 ) 经济增长效应强驱动的城市：沈阳；经济增长效应中驱动的城市：大连、鞍山、丹东、营口、 辽阳、盘锦和铁岭；经济增长效应弱驱动的城市：抚顺、本溪、锦州、阜新、朝阳和葫芦岛。 表3 3 辽宁省用水产业结构驱动效应聚类表 t a b 3 3i n d u s t r i a lc o n s t r u c t i o ne f f e c t sc l u s t e rr e s u l to f w a t e ru t i l i z a t i o ni n c r e a s ei nl i a o n i n g p r o v i n c e 年份 效应强驱动1 0 8 m 3 效应中驱动1 0 8 m 3效应弱驱动1 0 8 m 3 注1 ) 产业结构效应强驱动的城市：沈阳；产业结构效应中驱动的城市：鞍山、营口、辽阳、盘锦、 铁岭；产业结构效应弱驱动的城市：大连、丹东、本溪、抚顺、阜新、锦州、朝阳、葫芦岛。 1 8 0 1 7 1 _ 3 7 - 4 5 8 1 0 6 1 3 7 5 2 4 1 9 6 - 2 4 7 0 5 9 0 9 3 0 5 2 0 7 9 0 7 l 一1 1 2 o 5 8 o 8 6 0 8 5 o 9 5 o 2 5 1 1 3 0 6 3 注1 ) 用水强度效应强驱动的城市：沈阳；用水强度效应中驱动的城市：大连，鞍山，盘锦；用水 强度效应弱驱动的城市：抚顺、本溪、丹东、锦州、营口、阜新、辽阳、铁岭、朝阳和葫芦岛。 3 4 2 各要素效应的空间分异特征分析 3 4 2 1 经济增长效应 辽宁省1 4 个城市在研究期间，经济增长效应增量化，随着城市发展经济规模的扩 大，用水量也在增加。 由表3 2 与图3 2 可以看出，经济增长效应强驱动及中驱动的城市主要分布在辽宁 省下辽河平原( 大连、丹东除外) ，该地区拥有着产业基础好，人口集中，经济总量大， 国民经济保持较快增长的优势，是辽宁省经济最发达地区。值得注意的是，大连市以经 济增长率1 4 0 7 高于沈阳0 2 4 个百分点的优势，居于辽宁省1 4 个城市经济增长率之首， 但却被归为经济增长效应中驱动城市，这是因为沈阳市的万元产值用水量高于大连，如 沈阳市由1 9 9 5 年万元产值用水量2 8 1 1l m 3 万元下降到2 0 0 7 年7 3 2 5 m 3 万元，而同时期 大连市则从1 4 5 1 3 m 3 万元下降到3 1 3 9 m 3 万元，在相同的经济增长规模下，沈阳市的产 业用水增长要远远高于大连市的产业用水增长，这从两个城市的用水弹性系数( 分别为 0 0 4 和一0 0 4 ) 也可以得到验证。 2 3 4 5 6 7 o o o 0 0 o o 0 o o o o ， 2 2 2 2 2 2 琏 1 2 3 4 5 6 f o o o o o 0 j o o 0 o o o 2 2 2 2 2 2 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 经济增长弱驱动所包含的城市正是辽宁省的辽西辽东经济相对落后地区，这些地区 产业规模小，人口分散，经济实力较差，就2 0 0 7 年5 个城市的g d p 来讲，其平均值仅 达到3 9 5 4 9 x 1 0 8 元，仅是沈阳、大连等发达城市的1 8 左右，经济平均增长率为1 0 9 3 。 通过对经济增长强驱动、中驱动、弱驱动效应三者1 3 年间平均值2 8 7 m 3 万元、1 1 3 m 3 万元、0 5 l m 3 万元比较发现，后者与前两者之间还存在很大差距。 总之，经济增长对产业用水有很强的拉动力，但经济增长又是社会发展的动力和趋 势，有较强的刚性需求，从这方面很难减少产业用水，用水的增长必将在一定的时间内 持续存在。 图3 2 辽宁省用水增长之经济增长驱动效应聚类图 f i g 3 2e c o n o m yg r o w t he f f e e t sc l u s t e rm a po f w a t e ru f i l i z a t i o nm c r e a s e i nl i a o m n gp r o v i n c e 3 4 2 2 产业结构效应 辽宁省1 4 个城市在研究期间，产业结构效应基本成减量化趋势，各个城市随着经 济的发展产业结构都在逐渐优化，但在优化过程中存在不同程度的波动。 辽宁师范大学硕士学位论文 由表3 3 和图3 3 可以看出，辽宁省产业结构效应强驱动的城市为沈阳。沈阳市在 1 9 9 5 年三产比重为7 5 、4 4 6 、4 7 9 ，在随后的1 2 年中，第一产业比重持续下降， 只在1 9 9 6 年出现小幅反弹，到2 0 0 7 年达到5 2 ；第二产业比重从1 9 9 5 年( 4 4 6 ) 开始呈下降态势，2 0 0 2 年下降到4 3 9 ；从2 0 0 3 年开始，由于振兴老工业基地的提出， 促进了沈阳市第二产业的发展，第二产业比重也开始增加，2 0 0 4 年达到最高值4 9 5 。 由于沈阳市经济的快速发展，第三产业发展迅猛，比重逐年增加，2 0 0 7 年达到4 9 4 。 产业结构效应中驱动的城市有：鞍山、营口、辽阳、盘锦、铁岭。以营口市为例， 营口市在1 9 9 5 2 0 0 7 年间第一产业比重不断下降( 1 7 6 下降到9 4 ) ，第二产业比重 不断增加( 4 7 1 增加到5 5 9 ) ，第三产业基本保持在3 5 左右。优化农业产业结构， 着力发展现代农业，是该市农业发展的重点。为充分挖掘潜在优势，创造新的优势，营 口市首先把发展特色产业作为主攻方向，按照“调整、创新、发展”的思路，大力实施特 色产业和特色农产品加工工程。国内生产总值跃居全省第7 位的营口，在产业结构上工 业经济增长势头强劲，2 0 0 3 年的振兴老工业基地也加速了营口市所有制产业结构调整促 进所有制产业结构优化，2 0 0 4 年第二产业比重已占5 0 以上。又如盘锦市，盘锦作为 我国主要的化工城市，第二产业比重较高，1 3 年平均处于7 0 o ；而第一产业从1 9 9 5 年的1 3 2 变化为2 0 0 7 年的1 0 7 ；第三产业比重从1 9 9 5 的1 6 0 变化为2 0 0 7 年的 1 7 7 。积极发挥了本地资源优势，加快产业结构调整步伐，不断培育新的经济增长点， 使全市经济实现健康快速发展。 产业结构效应弱驱动的城市有：大连、丹东、本溪、抚顺、阜新、锦州、朝阳、葫 芦岛。以大连市为例，大连市产业结构本身较合理，结构的调整比较缓慢，三产比重1 3 年间变化了2 7 、1 7 和1 o 。大连已经形成了以第三产业为主体，第二产业基础雄 厚，第一产业相对发达的三次产业科学配置，相互促进、协调发展、比例合理的新型产 业结构，为国际性城市的实现奠定良好的产业发展基础。又如：抚顺、阜新等城市为资 源单一型城市，产业结构的优化调整受到资源开发利用的限制，同样也束缚了整个城市 的综合发展。 总之，产业结构的优化是对资源利用的一种节约方式，对于水资源来说，结构的优 化可以降低水资源的消耗，提高水资源的利用效率，达到节约水资源的目的。辽宁省产 业结构比例还未发展完善，调整中必然会出现波动，既要从根本上解决好结构矛盾，又 要尽快赶上世界经济结构，加快调整升级的步伐。这样才可以更加科学有效的分配和利 用水资源。 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 图3 3 辽宁省用水增长之产业结构驱动效应聚类图 f i g 3 3 i n d u s t r i a lc o n s t r u c t i o ne f f e c t sc l u s t e rm a po f w a t e ru t i l i z a t i o ni n c r e a s ei nl i a o n i n gp r o v i n c e 3 4 2 3 用水强度效应 由表3 4 和图3 4 可以看出，辽宁省产业用水强度效应在波动反弹中均成减量化的 趋势，这说明城市随着经济规模、科学技术的发展，用水强度在逐渐降低，水资源利用 效率在不断提高。 用水强度效应强驱动和中驱动的城市为全省经济发达的城市：沈阳和大连、鞍山、 盘锦，1 3 年间平均降低了一1 9 6 1 0 8 m 3 和1 1 2 1 0 8 m 3 。这4 个城市利用自身较强的经 济实力，建立节水型农业、工业和服务业，创建节水型社会，对水资源的利用效率不断 提高。作为用水强度减量效应最大的强驱动城市，是由于两方面原因导致的，一是因为 这些城市基期的用水强度大，水资源利用效率的提升空间大，二是经济基础雄厚，有实 力通过广泛引进先进节水技术、设备与管理经验，大幅度提高用水效率，如沈阳市的万 元产值用水量由1 9 9 5 年2 8 2 9 m 3 下降到2 0 0 7 年的9 3 9 8 m 3 ，大大降低了用水强度。而 盘锦市属于水资源利用率提升空间大的典型城市，万元产值用水量由1 9 9 5 年9 5 3 3 0 m 3 辽宁师范大学硕士学位论文 下降到2 0 0 7 年的2 3 3 0 2 m 3 ，虽然万元产值用水量依旧较高，但较1 9 9 5 年已大幅降低， 尤其是农业用水强度1 9 9 4 年达到6 8 5 4 5 6m 3 万元，为全省最高，2 0 0 7 年降低到2 0 1 4 8 8 m 3 万元，用水强度减少2 3 。而大连在生产设备改进、技术创新等方面一直都走在全省 的前列，工业用水的重复利用率高达8 0 以上，再加上海水利用业的快速发展以及节水 宣传工作有力的开展使大连的用水效率一直处于全省的较高水平，2 0 0 7 年水资源利用强 度仅为31 3 9 m 3 万元。 用水强度效应弱驱动城市多为辽宁省欠发达地区，这些城市由于无法得到经济支 持，对于水资源的开采、利用、保护、节约等方面的技术创新、新技术应用与先进地区 相比存在着很大的差异，一直以来用水强度都偏高。此类地区如铁岭，是辽宁省主要的 商品粮基地，农业用水比例占生产用水的8 0 以上，由于灌溉技术差和地表水灌区渠系 利用系数偏低使水资源利用强度非常高，2 0 0 7 年用水强度2 4 8 0 5 m 3 万元为全省用水强 度最高的城市，水资源浪费严重。又如丹东市，丹东市水资源总量为8 0 至9 0 亿立方米， 人均占有水资源量为3 8 0 0 至4 0 0 0 立方米，是全国人均占有量的1 5 倍，是辽宁省人均 占有量的4 5 倍。但目前丹东市的水资源利用率仅为1 1 8 5 ，在辽宁省1 4 个市中是水 资源利用率最低的。 总之，产业用水强度对水资源消耗总量起到抑制作用，强度的降低则是技术提高， 效率加快的表现，从而降低了城市水资源消耗总量。 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 图3 4 辽宁省用水增长之用水强度驱动效应聚类图 f i g 3 4 w a t e ru t i l i z a t i o ni n t e n s i t ye f f e c t sc l u s t e rm a po f w a t e ru t i l i z a t i o ni n c r e a s ei nl i a o n i n g p r o v i n c e 3 5 小结 本章利用全要素分解模型对辽宁省1 9 9 5 2 0 0 7 年的产业用水变化做效应分解分析。 结果表明水资源利用量的变化是经济增长效应、产业结构效应与用水强度效应三种因素 博弈作用的结果。经济增长效应为正向驱动力，1 9 9 5 2 0 0 7 年平均效应为1 3 8 6 m 3 a ；用 水强度效应为负向驱动力，1 9 9 5 2 0 0 7 年平均效应为11 6 6 x 1 0 8 m 3 a ；而产业结构效应则 为双向驱动力，在不同时期表现为不同的驱动性质，1 9 9 5 2 0 0 7 年平均效应为 2 1 9 x 1 0 8 m z a 。其中，在1 9 9 5 2 0 0 7 年间，经济增长效应的平均贡献率约为3 7 1 4 9 ， 用水强度效应的平均贡献率约为一2 3 1 3 2 ，产业结构效应的平均贡献率约为4 0 1 5 。 由此可见，经济增长与用水强度变化是辽宁省用水变化的决定因素，而产业结构的作用 也不可忽视。 辽宁师范大学硕士学位论文 辽宁省用水变化驱动机理的空间分异表明：经济增长效应强、中驱动地区多位于辽 宁省经济最发达的下辽河平原地区，国民经济增速快，而经济效应弱驱动则位于辽东、 辽西相对落后地区，资源、产业条件差，国民经济增速相对较慢；产业结构效应强驱动 地区属于经济发达发展迅速地区，优化步伐较快，产业结构中驱动地区属于发展稳健型 城市，优化步伐平稳，而产业结构效应弱驱动地区产业结构比较成熟与稳定的城市或产 业相对单一的资源开发型城市；用水强度效应强、中驱动地区为辽宁省经济实力最强的 四个城市，而用水强度效应弱驱动地区则为经济实力相对较弱的其它地区。 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 4 辽宁省产业用水增长质量评价 我国水资源的总体战略是以水资源的可持续利用支持我国经济社会的可持续发展， 水资源的消耗为国民经济的发展起到重大作用，是实现可持续发展的重要物质基础。但 如何衡量用水增长质量，探究其合理性，仍是值得研究的问题。研究表明用水变化是由 经济增长、技术进步与产业结构变动三方面共同决定的，因此将水资源约束、经济增长、 技术进步与产业结构变动四方面结合在一起，构建用水增长质量评价模型则显得尤为必 要。 4 1 构建评价模型 借助全要素分解模型，以辽宁省1 4 个城市为研究对象，在对产业用水变化做效应 分解的基础上，参考经济学的边际思想，计算出各种效应的边际量，采用投影寻踪评价 技术，构建了用水增长质量指数，最后利用基尼系数探讨了辽宁省用水增长质量的差异 变化趋势。 4 2 投影寻踪基本思想及技术特点 近三十多年来，国际统计界发展了一类处理和分析高维数据的新兴统计方法投 影寻踪( p r o j e c t i o np u r s u i t ，简称p p ) 法，p p 技可算是这股潮流中的一个突出代表。由于它 不仅有深刻的理论背景，而且应用于高维数据处理行之有效，因引起了人们的广泛兴趣， 也越来越受到人们的关注。它是采用“审视数据一模拟一预测”探索性数据分析 ( e x p l o r a t o r yd a t aa n a l y s i s ，简称e d a ) 的新途径，适宜于非线性、非正态分布数据的处理， 它具有稳健性、抗干扰性和准确度高等优点，因此在许多领域获得成功应用。 4 2 1 投影寻踪基本思想 投影寻踪是一种用来处理和分析高维数据，既可作探索性分析，又可作确定性分析 的有效方法，p p 运行原理是：依靠计算机技术，将高维数据进行某种组合，投影到低维( 1 3 维) 子空间上，并通过极小化某个投影指标，寻找出能反映原高维数据结构或特征的投影， 在低维空间上对数据结构进行分析，以达到研究和分析高维数据的目的。1 9 7 4 年，美国 s t a n f o r d 大学的f r i e d m a n 和t u k e y 首次将该方法命名为p r o j e c t i o np u r s u i t ，即投影寻 踪。 4 2 2 投影寻踪技术的特点 ( 1 ) 突破传统c d a 法，克服高维数据所造成的“维数祸根”困难。 2 6 在几个投 失有用信 息。 ( 4 ) p p 方法解决一定程度的非线性问题。 ( 5 ) p p 的不足之处是计算量大。此外能解决的问题有限，对于具有很凹的等高线 的密度或等高线是若干个同心球面的密度，效果不好。 4 2 3 投影寻踪技术实现方法 投影寻踪是一种处理多因素复杂问题的统计方法，其基本思想是将高维数据投影到 低维子空间上，然后通过优化投影指标函数，求出能反映原高维数据结构或特征的投影向 量，在低维空间上对数据结构进行分析，以达到研究和分析高维数据的目的。其中投影指 标函数的构造及优化、数学模型的建立是应用投影寻踪解决实际问题的关键 4 5 - 4 6 】。建立 投影寻踪模型的主要步骤如下： ( 1 ) 评价指标正规化。为消除各评价指标量纲差异的影响和统一指标的变化范围， 首先对原始指标进行正规化处理，设具有m 个指标的刀个样本集为似；上一。 ：善 对于越大越优( 效益) 型指标： a 一， ( 4 1 ) v x 豳j x q = 寻 对于越小越优( 成本) 型指标： 以妒 ( 4 2 ) ( 2 ) 构建投影指标函数。投影寻踪方法实质上就是寻找最能充分表现数据特征的最 优投影方向。设口= k 。，口：，届。) 为m 维单位向量，也即为各指标的投影方向的一维投影 值，则第i 个样本在一维线性空间的投影特征值z 矗) 的表达式为： z o ) = 口x 扩 ( 4 3 ) = l 在综合投影指标值时，要求投影值z ( f ) 的散步特征为局部投影点尽可能密集，最好 凝聚成若干个点团，而在整体上投影点团之间尽可能散开，基于此投影指标函数可以表 达为： q 0 ) = s z d z ( 4 4 ) 式中：受为投影值z o ) 的标准差；d ：为投影值z g ) 的局部密度。 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 ( 4 5 ) d ：= 伍一) ， 一) ( 4 6 ) 其中：三为序列 z ( i l i = l 即) 的均值；r 为局部密度的窗口半径，与数据特性有关， 研究表明其取值范围为k + m ， r 2 m ，通常可取尺= m ；= 以力一d 纠旧2 ，) ；符 号函数，忸一) 为单位阶跃函数，当r 时函数值取1 ，否则取0 。 ( 3 ) 优化投影指标函数。当评价指标的样本值给定时，投影指标函数q ) 只随投影 方向口的变化而变化。不同的投影方向反映不同的数据结构特征最佳投影方向就是最大 可能暴露高维数据某类特征结构的投影方向。因此，可通过求解投影指标函数最大化问题 来估计最佳投影方向，即： 目标函数： m a x q ( a 0 = 足见 ( 4 7 ) 约束条件： a 2 【，) = i ( 4 8 ) 万 ( 4 ) 综合评价。将得到的最佳投影向量口代入( 1 ) 式中，得到反映各评价指标综合信 息的投影特征值即评价指数z 二，根据投影值的大小对样本进行综合评价分析。 4 3 辽宁省各城市产业用水的边际效应计算与时空分异分析 4 3 1 边际效应计算 在全要素分解的基础上对效应进行差分，计算出三种效应的边际量，分别称为边际 规模效应，边际技术效应与边际结构效应，其中因子，和s 分解成各自的第一产边际效 应、第二产业边际效应和第三产业边际效应，具体计算公式分别为 m g d p = 巾0 0 + o 灿，+ s 1 ) + s ， ( 4 9 ) jj m i l = g d p 。s o l + 丢卵a g d p + i g d p 。蝇+ i 1 g d p 岫 ( 4 1 0 ) m i z 2 鲫。s 蛀鳢g d p + 1 2 g d p o a s z + g d p a s 2 ( 4 i i ) m 1 3 = g d p o s o + 吾s a g d p + i ，a d p o a s 3 + i i g d p 坞 ( 4 1 2 ) 辽宁师范大学硕士学位论文 m s l = g d p 。卵+ 1 , o a g d p + 2 g d p 。l + 1 a g d p 她 m s 2 = g d p o z g + 专1 2 a g d p + 2 g d p 月缱2 + 1 a g d p 出2 坞= g d p 。霹+ j 1 3 oa g d p + 1 g d p 。- 地+ g d p 她 ( 4 1 3 ) ( 4 1 4 ) ( 4 1 5 ) 其中边际规模效应的单位是m 3 万元，表示增加单位g d p 所需要增加的用水量， 是一个越小越优量；边际技术效应的单位为1 0 8 元，表示在相同用水量情况下单位技术 进步所增加的g d p ，是一个越大越优量，该效应也在一个侧面上反映了单位技术进步所 能节约水资源量的多少；结构边际效应的单位是1 0 4 m 3 ，表示单位结构变动所增加的用 水量，是一个越小越优量。 4 3 2 时空分异分析 根据全要素分解模型，对辽宁省各市1 9 9 5 2 0 0 7 年产业用水变化做效应分解( 按年 份变动间距为1 做分析) ，再对三个效应做边际效应计算。限于篇幅，本文仅列出沈阳 市的各种边际效应计算结果( 见图4 1 ) ，由于其它城市各种边际效应的发展趋势与沈 阳市类似，因此可以以沈阳市为例进行边际效应的时间分异分析；基于同样原因，本文 仅列出1 9 9 5 2 0 0 7 年各城市产业用水变化边际效应平均值结果( 见表4 1 ) ，以各城市 平均值结果进行边际效应的空间分异分析。 由图4 1 可以看出：在边际规模效应方面，沈阳市边际规模效应在研究期内下降幅 度达6 9 8 ，2 0 0 6 2 0 0 7 年效应值降低到8 4 0 7 ( m 3 万元) ，这表明沈阳市增加单位g d p 所需要增加的用水量在逐年降低，城市的综合用水效率在提高。 在边际技术效应方面，沈阳市第二、三产业边际技术效应在研究期内大幅上升，而 第一产业边际技术效应变化幅度相对较小，这表示在相同用水量情况下第二、三产业单 位技术进步所增加的g d p 要高于第一产业，这也证明城市产业结构调整的必要性，在 巩固第一产业的前提下，产业比重适当向二、三产业转移，可以创造更大的经济效益。 沈阳作为辽宁省老工业基地的代表城市，第二产业发展尤为突出，重组改革，推陈出新， 为工业技术创新注入新活力，生产中水资源在被高效利用。随着城市经济的快速发展， 第三产业地位越来越突出，各类节水工程相继推出，对服务业用水节水管理更为严格， 单位用水量创造的产值在不断增大。在第一产业中，大力发展农业机械化，积极助推农 业现代化，农业技术方面也都得到了不断的改进，用水质量在加强，创造的产值在提高， 产业边际技术效应的发展程度虽然低于第二、第三产业，但总体趋势仍是上升的。 在边际结构效应方面，沈阳市边际结构效应在1 9 9 5 2 0 0 7 年间第一产业效应上升， 第二产业效应下降，第三产业效应略有上升，边际结构效应表示了单位结构变动所增加 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 的用水量，作为用水大户的第一产业农业，单位结构变动所增加的用水量在逐年增加， 这就迫使城市发展过程中调整第一产业比重，力求扩大第二三产业比例，农业节水的同 时也要将有限的水资源引入第二、三产业中，沈阳市第二产业边际结构效应下降幅度达 到5 1 7 2 ，远远大于第三产业边际结构效应3 6 4 3 的上升幅度，但2 0 0 6 2 0 0 7 年间的 第二产业的效应值仍大于第三产业的效应值，这同样说明，产业结构有必要大力向服务 业转移，加大第三产业比重。 蕊嚣一鳓 图4 1沈阳市1 9 9 5 。2 0 0 7 年各边际效应发展趋势 f i g 4 1 t h em a r g i ne f f e c t sc h a n g i n gt e n d e n c yo fs h e n y a n gf r o m19 9 5t o2 0 0 7 从整个计算结果来看，辽宁省1 4 个城市在1 9 9 5 2 0 0 7 年间，三种边际效应发展趋 势基本是相同的。1 4 个城市在研究期间边际规模效应呈下降趋势；边际技术效应中第二、 第三产业边际技术效应都呈现轻微波动但具有显著上升的趋势，第一产业边际技术效应 上升的趋势较第二、第三产业弱些，幅度较小；边际结构效应中1 4 个城市的第一产业 边际结构效应基本呈高幅度的上升趋势，第二和第三产业边际结构效应发展趋势比较平 稳，不同城市根据自身发展要求，不断调整规划，边际结构效应表现了不同的发展趋势， 但大体上是相似的。 辽宁师范大学硕士学位论文 由表4 1 可以看出：辽宁省1 4 个城市各边际效应发展趋势尽管相似，但各效应值存 在差异，从城市间1 9 9 5 2 0 0 7 年边际规模效应平均值的比较中可以看出，边际规模效应 最小为大连市( 7 3 3 8 m 3 万元) ，最大为铁岭市( 8 3 1 2 9m 3 万元) ，由此可见铁岭市增 加单位g d p 所需要消耗的用水量为全省之首，增加单位g d p 付出的水资源代价最大， 在一定程度上反映了个城市用水效率的高低；从技术边际效应的平均值可以看出，三产 技术效应平均值较高的城市分别为：沈阳、大连，例如大连市第一产业边际技术效应达 0 0 1 2 9 ( 1 0 8 元) ，与其它城市相比在相同用水量情况下单位技术进步所增加的g d p 为 全省首位，而阜新市，三产技术边际效应都较低，技术进步所带来的经济效益为全省最 低；结构边际效应主要受城市经济规模以及技术进步效应影响，表示结构变动一个单位 所增加的用水量，从各城市的平均值看，沈阳市第二、三产业结构边际效应都较高，这 主要是由于沈阳市经济规模大，而产业用水又比较粗放所致，相比较而言，朝阳市的三 产结构边际效应较低，这也是由于受较小的经济规模限制，使效应值较低，产业结构效 应比较复杂，三产之间存在此消彼长的影响关系，边际结构效应值需要综合比较评价。 由此可见，每种边际效应都与水资源利用质量存在着密切的关系，但任何一种单纯 的边际效应都不能全面评价水资源利用质量( 如沈阳与朝阳) ，因此鉴于以上影响因素 相互作用的复杂关系，以此建立用水增长质量指数来整体评价城市产业用水状况是非常 必要的。 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 表4 11 9 9 5 2 0 0 7 年辽宁省各城市产业用水边际效应平均值 f i g 4 1 t h ea v e r a g em a r g i ne f f e c to fi n d u s t r i a lw a t e ru t i l 咖i o nf r o m19 9 5t o2 0 0 7 4 4 辽宁省各城市产业用水增长质量指数计算与评价 4 4 1 辽宁省各城市产业用水增长质量指数结果 通过对边际规模效应，边际结构效应( 包括第一产业边际结构效应、第二产业边际 结构效应与第三产业边际结构效应) ，边际技术效应( 包括第一产业边际技术效应、第 二产业边际技术效应与第三产业边际技术效应) 做标准化处理，利用投影寻踪模型计算 出各城市不同时段的产业用水增长质量指数，见表4 2 、图4 2 。 3 2 辽宁师范大学硕士学位论文 表4 21 9 9 5 - 2 0 0 7 年辽宁省各城市产业用水增长质量指数 f i g 4 2 t h ed e v e l o p m e n tq u a l i t yi n d e xo fi n d u s t r i a lw a t e ru t i l i z a t i o nf r o m19 9 5t o2 0 0 7 项目沈阳大连鞍山抚顺本溪丹东锦州营口阜新辽阳盘锦铁岭朝阳葫芦岛 1 9 9 5 - 1 9 9 60 4 2 0 4 70 2 30 1 10 0 90 1 00 1 50 0 80 1 20 0 90 1 20 0 90 1 20 1 2 1 9 9 6 - 1 9 9 70 4 60 5 30 2 60 1 20 0 90 1 20 1 60 0 90 1 10 1 00 1 40 0 90 。1 10 1 3 1 9 9 7 - 1 9 9 80 5 1 0 5 9 0 2 9 0 1 30 0 90 1 20 1 70 1 00 1 l0 1 l0 1 50 0 90 1 l0 1 5 1 9 9 8 - 1 9 9 90 5 50 6 50 3 20 1 40 1 00 1 30 1 70 1 10 1 10 1 l0 1 60 1 00 1 10 1 5 1 9 9 9 - 2 0 0 00 6 0 0 7 10 3 40 1 60 1 l0 1 3 0 1 7 0 1 30 1 00 1 20 1 80 1 10 1 00 1 5 2 0 0 0 - 2 0 0 10 6 70 8 00 3 80 1 80 1 40 1 40 1 80 1 5 0 1 0 0 1 30 2 00 1 l0 1 l0 1 6 2 0 0 1 - 2 0 0 20 7 50 9 20 4 30 2 00 1 50 1 50 2 0o 1 70 1 lo 1 40 2 10 1 20 1 20 1 7 2 0 0 2 - 2 0 0 30 8 41 0 70 4 80 2 20 1 8o 1 6o 2 20 1 90 1 20 1 50 2 20 1 40 1 40 2 0 2 0 0 3 2 0 0 40 9 81 2 8o 5 60 2 60 2 2o 2 00 2 60 2 20 1 40 1 80 2 40 1 60 1 60 2 4 2 0 0 4 - 2 0 0 51 1 21 4 20 6 3o 2 80 2 70 2 30 3 l0 2 7 0 1 60 2 00 2 60 1 90 2 10 2 7 2 0 0 5 - 2 0 0 61 2 81 5 70 6 70 3 10 3 20 2 6o 3 5o 3 10 1 70 2 30 3 10 2 30 2 50 2 9 2 0 0 6 - 2 0 0 71 5 81 8 7o 7 60 3 6o 3 5 0 3 00 4 l0 3 60 1 90 2 70 3 40 2 80 2 90 3 3 平均值o 8 91 0 9o 4 90 2 20 1 9o 1 8o 2 50 2 00 1 30 1 6o 2 30 1 50 1 6o 2 1 2 0 0 0 1 8 0 0 l 。6 0 0 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 0 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 年份 + 沈阳 - - 1 1 - - 大连 + 鞍山 - - k - - 抚顺 + 本溪 - - o - 丹东 + 锦州 一瞢n 口h 一阜新 十辽阳 一盘锦 - - k - 铁岭 * 朝阳 葫芦岛 图4 2 各城市19 9 5 2 0 0 7 年产业用水增长质量指数 f i g 2 1t h ed e v e l o p m e n tq u a l i t yi n d e x o fi n d u s t r i a lw a t e ru t i l i z a t i o nf r o m1 9 9 5t o2 0 0 7 3 3 辅靶嘲蜓半磐*匠 辽宁省产业用水变化驱动效应分解与时空分异分析 4 4 2 辽宁省各城市产业用水增长质量评价 产业用水增长质量指数描述了经济增长、结构变动、技术进步等因素对产业用水的 综合影响，是以上因素相互耦合作用的结果，综合反映了经济增长对产业用水的拉动作 用、结构优化与技术进步对产业用水增长的对冲作用。 从表4 2 、图4 2 可以看出：在1 9 9 5 2 0 0 7 年期间，全省1 4 个地市的用水增长质量 指数都呈上升趋势，指数在不断升高，由此可见，在各地级市经济稳步发展的同时，结 构变动及用水技术进步因素也在大力发挥作用，追求经济发展的同时又注重了产业用水 的可持续利用，以达到城市产业用水向内涵式质量型方向发展的目的。图4 2 中指数位 于高位的城市为大连、沈阳；鞍山居中；其他城市位于下方，发展态势较接近。 大连、沈阳两市是辽宁省经济发展规模较大的城市，g d p 总量大，增长速度快，国 民经济对产业用水具有强有力的拉动作用，但产业结构优化、用水技术进步等因素也在 对产业用水发挥着重要的抑制作用。大连市对水资源的利用效率一直处于全省首位，在 生产设备改进、技术创新等方面表现突出，工业用水的重复利用率高达8 0 以上，再加 上海水利用业的快速发展以及节水宣传工作有力的开展使大连的用水效率一直处于全 省的最高水平，研究期间的用水增长质量指数年均增长率达到1 3 4 1 ；沈阳市自2 0 0 3 年中央提出振兴东北老工业基地以来，工业比重开始增加，工业用水有所加大，降低了 沈阳市产业用水增长指数的进步步伐。但沈阳市通过全面实施取水许可制度，计划用水， 节约用水，建立节水型社会，努力提高农业灌溉用水效率和工业用水重复利用率，提倡 一水多用，研究期间的用水增长质量指数年均增长率达到1 2 7 2 ；鞍山市作为辽宁省 内经济规模较大的城市，也是资源型缺水城市，在发展经济的同时注重节约用水，制定 若干条例规范用水，并于2 0 0 7 年为节水立法制订了鞍山市节约用水条例，同时注 重流域水资源利用率，提高了水资源的经济效益，也为鞍山市的经济发展和人民生活水 平的提高奠定了基础，研究期间的用水增长质量指数年均增长率达到1 1 3 5 。 上述三个城市为辽宁省经济规模较大地区，产业基础好，人口集中，经济总量大， 国民经济保持较快增长率。利用自身较强的经济实力，开展节水工程，创建节水型社会。 虽然经济规模的扩大对产业用水起到拉动作用，但这种经济拉动作用带来的产业用水增 加并未超过由于产业结构优化变动以及由于技术进步所减少的产业用水，从而使产业用 水向着内涵式方向发展着，用水增长质量指数保持着升高的趋势。 而其它城市的用水增长质量指数在1 9 9 5 2 0 0 7 年期间指数的起点、变化趋势、变化 程度相对较一致，发展水平比较接近。指数的发展趋势与发达城市相同，在不断增大。 但与经济发达的城市相比，该类地区用水增长质量型的发展步伐很小，质量提高的程度 较低，这与经济发展规模不无关系，由于经济条件导致在技术创新、新技术应用等方面 辽宁师范大学硕士学位论文 与先进地区相比存在着很大的差异，同时也影响城市产业结构优化调整。以产业用水增 长质量指数最小的阜新市为例，该市是辽宁省的贫困地区，是我国首批资源枯竭型城市， 经济基础薄弱，经济总量小，产业结构单一，发展速度缓慢，1 3 年g d p 平均值为9 7 1 1 亿元，人均g d p 仅为o 4 7 万元，产业用水技术落后，在农业生产中农业灌溉基本属于 漫灌，水的有效利用率仅为4 0 5 0 ，明显偏低( 世界发达国家灌溉水利用率已达到 7 0 一8 0 ) 。经济条件、产业结构以及城市人口的科学文化素质等都制约着阜新市对于 产业用水优质优化的步伐，降低了用水增长质量指数提高的幅度，研究期间的用水增长 质量指数年均增长率仅为4 4 5 ，远远低于大连、沈阳等发达城市。 4 5 基于基尼系数的用水增长质量指数差异分析 基尼系数，是由意大利经济学家c 基尼在其1 9 1 2 年首次提出的一种不均等指数演 化而来的，由于该指数能非常方便地反映出总体收入差距状况而成为国际上非常流行的 指标。本文借助该系数分析了辽宁省1 4 各地市之间1 9 9 5 2 0 0 7 逐年用水增长质量指数 的差异情况。结果如下： 表4 3 辽宁省1 9 9 5 2 0 0 7 年产业用水增长质量指数基尼系数 f i g 4 3 g i n ic o e f f i c i e n to f t h ed e v e l o