（人文地理学专业论文）基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究.pdf

摘要 水作为生态环境和自然环境的重要组成部分，是人类生存与发展的基本条件， 它不仅是张掖市经济发展的基本依靠，也是干旱区绿洲生态环境中最活跃的因素之 一。张掖绿洲位于西北内陆干旱区，随着区域经济的发展，水资源开发强度的不断 提高，水资源短缺( 尤其是结构性短缺) 已成为制约社会、经济、生态可持续发展 的主要资源因素之一。 本文详细叙述了张掖市社会、经济、资源环境及水资源和产业结构的发展历史 及现状，在此基础上分析了张掖市产业结构和水资源之间的相互影响、相互制约关 系，由相关分析得知，张掖市水资源和三次产业之间均存在强相关性，第m - - 产业与 水资源之间存在高度相关性。同时，通过对近1 0 年张掖市产业结构调整对节水贡 献的估算不难看出，对干旱区内陆河流域绿洲而言，产业结构调整是经济增长的重 要动力，是实现区域社会经济生态可持续发展的关键。 本论文共分七部分。 第一部分论述了本文的研究背景、研究目的、研究意义以及国内外的相关研究 进展。 第二部分论述了水资源与产业结构的耦合关系，在此基础上论证了水资源短缺 对产业结构调整的影响。 第三部分对张掖市产业结构和水资源利用的历史变动和现状特征进行了分析， 揭示了张掖市三次产业间和各产业内部部门问的用水问题，为后面的产业结构调整 方向提供了依据。 第四部分对张掖市水资源与产业结构之间的相关性进行了分析，得出张掖市三 次产业和水资源之间均存在强相关性，第二产业与水资源高度相关。在此基础上， 通过近1 0 年来张掖市水资源和产业结构的相关数据，租略计算出张掖市产业结构 调整的节水效应。 第五部分引入张掖市产业结构调整优化模型，并分析了张掖市产业结构调整应 遵循的原则和调整目标，提出了三次产业结构调整的总体方向。 第六部分论述了张掖市产业结构调整的对策和建议。 第七部分反思了论文中的不足和有待进一步深化的问题。 关键词：产业结构调整；水资源优化；相关分析；张掖市 a b s t r a c t a sa ni m p o r t a n tp a r to ft h ee n v i r o n m e n ta n dt h en a t u r er e s o u r c e s ，w a t e rr e s o u r c e s i sn o to n l yt h er u d i m e n t a ld e p e n d e n c eo fe c o n o m i cd e v e l o p m e n to fz h a n g y ep r e f e c t u r e b u ta l s oo n eo ft h em o s tb r i s kf a c t o r so ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n t z h a n g y el i e si n a r i d a r e ao fi n l a n dc h i n a ，w i t ht h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h ei n t e n s i t yo fw a t e rr e s o u r c e s u t i l i z a t i o nb e c o m e sg r e a t e ra n dg r e a t e r u n r e a s o n a b l ew a t e rc o n s u m p t i o nh a sa l r e a d y b e c o m ec o n s t r a i n sf o rt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h i sr e g i o n t h ec i t y ss o c i e t y , e c o n o m i c , r e s o u r c e se n v i r o n m e n t ，w a t e rr e s o u r c e sa n di n d u s t r i a l s t m c t u r ed e v e l o p m e n ta r ed i s c u s s e di nd e t a i lt h i ss t u d y o nt h eb a s i so fa na n a l y s i so f i n t e f f e r e n c ea n dm u t u a lc h e c kb e t w e e ni n d u s t r i a ls t r u c t u r ea n dw a t e rc o n s u m p t i o ni n z h a n g y ec i t y t h i sp a p e rs t u d i e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n i n d u s t r i a ls t r u c t u r ea d j u s t m e n t a n dt h ec h a n g eo fw a t e rr e s o u r c e sc o n s u m p t i o nu s i n gc o r r e l a t i o na n a l y s i st h e o r ya n d m e t h o d ，t h r o u g hc a l c u l a t i o n ，i tc a nb ec o n c l u d e dt h a tt h eh i 曲l yr e l e v a n tr e l a t i o ne x i s t s b e t w e e nw a t e rc o n s u m p t i o na n di n d u s t r i a ls t r u c t u r e a tt h es a m et i m e ，t h ec o n t r i b u t i o n o fi n d u s t r i a ls t r u c t u r ea n da d j u s t m e n to nr e d u c t i o no fa v e r a g ew a t e ru s eq u o t ai s e s t i m a t e dt h r o i 】i g hn e a r l y1 0y e a r so fi n d u s t r i a lr e s t r u c t u r i n g i ti se a s yt os e et h a tt h e t r a n s f o r m a t i o no fi n d u s t r i a ls t r u c t u r ei sn o to n l ya ni m p o r t a n tp r o p e l l i n gf o r c ef o r e c o n o m i cg r o w t hb u ta l s oak e yt oar e g i o n a ls u s t a i n a b l ea n dc o o r d i n a t e dd e v e l o p m e n t i nt h eo a s e sd i s t r i c to fi n l a n dr i v e rb a s i ni na r i dr e g i o n t h et h e s i sc o n s i s t so fs e v e np a r t s t h ef i r s tp a r ti n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n d ，p u r p o s e ，r e s e a r c hm e a n i n g ，t h et r a i no f t h o u g h to ft h i ss e a r c ha n ds o m er e s e a r c h i n gp r o g r e s sb o t hh e r ea n da b r o a do ni n d u s t r i a l s t r u c t u r ea n dw a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o n t h es e c o n dp a r td i s c u s s e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nw a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o na n d i n d u s t r i a ls t r u c t u r ea n de s t i m a t e st h ec o n t r i b u t i o no fi n d u s t r i a lr e s t r u c t u r ea d j u s t m e n to n r e d u c t i o no fw a t e rc o n s u m p t i o n ；f i n a l l yw a t e rr e s o u r c e ss h o r t a g ea f f e c t st h ei n d u s t r i a l s t r u c t u r ei sp r o o f e d t h et h i r d p a r ta n a l y z e s t h eh i s t o r i c a le v o l u t i o na n dc u r r e n ts i t u a t i o n so ft h e i n d u s t r i a ls t r u c t u r ea n dt h ew a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o ni nz h a n g y e ，r e v e a l st h ep r o b l e m s o fw a t e ru t i l i z a t i o ni nt h r e ei n d u s t r i e sa n de a c hs c c t o i s ，w h i c hp r o v i d e sd i r e c t i o nf o rt h e i i i i n d u s t r i a ls t r u c t u r e t h ef o r t hp a r ta n a l y z e st h er e l e v a n c eb e t w e e nw a t e rc o n s u m p t i o na n di n d u s t r i a l s t r u c t u r e ，a n dh i 曲l yc o r r e l a t i o ne x i s t sb e t w e e nt h r e ei n d u s t r i e sa n dw a t e rc o n s u m p t i o n w a t e r - s a v i n ge f f e c to ni n d u s t r i a ls t r u c t u r eo fz h a n g y ec i t yi sc a l c u l a t e d p a r tva n a l y z e st h ep r i n c i p l e sa n dg o a l so ft h ea d j u s t m e n to fr e g i o n a li n d u s t r i a l s t r u c t u r eb a s e do ni n t r o d u c i n gi n d u s t r i a ls t r u c t u r eo p t i m i z a t i o nm o d e l p a r tv ip u t sf o r w a r dt h eo v e r a l lt r a i no ft h o u g h to ft h ei n d u s t r i a ls t r u c t u r e a d j u s t m e n t s o m ep o i n t sn e e d e dt of u r t h e rr e s e a r c ha r es u m m a r i z e di nt h ee p i l o g u e k e yw o r d s ：i n d u s t r i a ls t r u c t u r ea d j u s t m e n t ；w a t e rr e s o u r c e so p t i m i z e d ；c o r r e l a t i o n a n a l y s i s ；z h a n g y ep r e f e c t u r e 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 1 引言 1 1 选题背景 经济规模的增长会促进水需求的增长，水供给的紧缺也会限制经济增长并使得 经济结构做出适应性调整。不同的产业部门以及不同的生产、生活方式对水资源的 消耗量各异，经济的不同发展模式会在很大程度上改变水的需求。张掖市目前的经 济发展模式导致社会经济各部门都在不断加深对水资源的依赖程度，虽然在水资源 总量上还暂时可以满足社会经济发展的需要，但水资源结构性短缺问题己经随着黑 河流域下游生态环境的恶化而日益显现出来，并不可避免地将成为制约张掖市经 济、社会、生态可持续发展的瓶颈。以农业为主导的低层次产业结构占用了大量的 水资源和有限的土地资源，以种植业为主的农业结构导致水资源利用效率低下，而 耗水多、产值低、污染大的工业企业内部以及工农业之间水资源矛盾仍未得到有效 缓解，中水回用、循环利用水资源等技术目前还未在张掖市全面启动。自2 0 0 0 年 张掖市开始实现向下游调水任务以来，长期“以需定灌”的产业模式面临严重挑战， 如果继续维持现状生产方式和经济结构，张掖市结构性缺水问题将非常严峻。2 0 0 1 年张掖市建设节水型社会试点工作开始，到2 0 0 3 年，建设节水型社会工作全面铺 开，在此期间，通过结构调整和节水型社会建设，使全市灌溉保证率提高了l o 个 百分点，单方水的g d p 产出由2 0 0 0 年的2 8 1 元提高到了4 1 2 元，可见，通过积 极调整产业结构、大力发展节水型产业等途径节约的水资源量是可观的。而确保水 资源在国民经济各产业、各部门之间的合理分配，还生态建设用水，也是促进张掖 市水资源可持续利用的必由之路。 1 2 研究意义 1 2 1 理论意义 对产业结构的研究表明，一定的产业结构是资源配置的一种状态和结果。水资 源是作为一种外变量对产业结构的变化造成影响的，当产业对水资源的使用没有超 过水资源的供给上限时，产业间在水资源使用上处于竞争状态，当有新的产业产生 时，这种竞争被强化，新产业只有以更有效的水资源利用方式才能在竞争中获得生 存空间，否则，新产业的发展将被抑制。这样，当新产业发展起来以后，新的产业 结构对水资源的利用水平也是提高的。新产业的形成在资源利用上还有另一种方 式，那就是使用替代资源或者开发新资源，新产业拥有的这种技术客观上扩大了环 境资源的容量。在这种情况下，新产业的发展虽然没有与其它产业形成竞争关系， 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 但它的出现也同样意味着新的有利的产业结构的形成。在经济增长过程中，引起产 业结构变动的因素很多，其中经常起制约作用的因素有技术进步、消费结构变动、 进出口结构变动、人口、经济政策和自然资源禀赋等。从纵向关系看，对于大部分 国家而言，作为工业化发展与经济增长的初始条件或先决条件，自然资源在一国产 业结构转换过程中的不同阶段，其作用与影响是不同的。越是在初中级阶段，其影 响与作用可能越大。当初级产品生产的比较优势被制造业所取代，从而完成了起飞 与初级阶段向中级阶段过渡时，它的作用与影响会趋于减小。 1 2 2 实践意义 张掖市各产业之间用水量严重分配不均，农业用水占去张掖市全部水资源的 9 0 以上，主要粮食作物如春小麦、玉米、大豆的单方水效益均不及国内平均水平 的一半。与此同时，工业总体上用水量虽不大，但效率不高，2 0 0 2 年，张掖市万 元工业产值取水量4 6 01 1 1 3 ，较全国平均水平高2 1 9m 3 ，其主要原因是张掖市工业 以冶炼、化工和石油为主，而耗水量较低的高新技术产业所占份额很小，这种特定 的产业结构决定着工业用水定额高于全国平均水平，万元g d p 用水量约是全国平 均水平的4 倍。生态用水量严重不足，导致原本脆弱的绿洲生态环境陷入日趋退化 的困境。事实说明，水资源是本区域产业结构变化的重要内在资源驱动力和制约因 素，因此区域产业结构调整的政策确定也必须将水资源作为制约因素优先考虑。张 掖市短期内没有外水调入的可能，可以说水资源是张掖市社会经济可持续发展的稀 缺资源之一，那么将其在各产业间优化配置就显得相当重要而紧迫。本文从张掖市 水资源禀赋入手，抛开其它可以优化水资源利用的方式不谈，仅仅从产业结构调整 的角度来论证正确可行的产业结构调整方向对张掖市水资源优化利用的影响，有一 定的现实意义。 1 3 相关理论研究综述 1 3 1 水资源优化配置研究进展 1 9 6 0 年，美国科罗拉多州1 2 j 的儿所大学对计划需水量的估算及满足未来需水量 的途径进行了研讨，体现了水资源优化配置的思想。1 9 8 2 年p e a r s o n 等利用多个 水库的控制曲线，以产值最大为目标，输水能力和预测的需求值作为约束条件，对 英国n a ww a 地区的用水量优化分配问题进行了研究【3 l o 美国学者n o r m a njd u d l e y ( 1 9 9 7 ) 对灌区的季节性灌溉用水量分配进行了研究。1 9 9 2 年a f z a l ，j a v a i d 等 针对p a k i s t a n 的某个地区的灌溉系统建立了线性规划模型，对不同水质的水量使 用问题进行优化”j 。w a t k i n s ，d a v i dwj r ( 1 9 9 5 ) 建立了有代表性的水资源联合 2 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 调度模型n 曾赛星、李寿声1 9 8 9 建立了一个非线性规划模型，以确定农作物最优种植模 式及各种水源的供水量比例。唐德善( 1 9 9 2 ) 以黄河中游某灌区为例，运用递阶动 态规划法，确定水资源量在工业和农业之间的分配比例。此外，黄振平等( 1 9 9 5 ) 、 向丽等( 1 9 9 9 ) 和马斌等( 2 0 0 1 ) 对多库多目标最优控制运用的模型与方法、灌区 渠系优化配水、大型灌区水资源优化分配模型、多水源引水灌区水资源调配模型及 应用进行了研究1 6 】。吴泽宁等( 1 9 8 9 ) 以经济区社会经济效果最大为目标，建立了 经济区水资源优化分配的大系统多目标模型，并用层次分析法间接考虑水资源配置 的生态环境效果。翁文斌等i 将宏观经济、系统方法与区域水资源规划实践相结合， 形成了基于宏观经济的水资源优化配置理论。2 0 0 2 年，中国水利水电科学研究院 等单位联合建立了干旱区生态环境需水量计算方法，在此基础上，提出了针对西北 生态脆弱地区的水资源配置方案【8 j ，采用了在水资源配置方案设置的基础上，生成 水资源配置结果的思路，使水资源配置结果更符合区域的实际。吴泽宁等【9 l 以跨流 域水资源系统的供水量最大为目标，建立了具有自优化功能的流域水资源系统模拟 规划模型。 崔远来等1 1 0 】在1 9 9 7 年及1 9 9 9 年分别用d p d p 及d p s d p 求解了水稻灌区多作 物间灌溉水量最优分配问题。可同时确定各种作物最优种植面积、最优的配水及最 优灌溉制度。2 0 0 3 年周祖吴，袁宏源，崔远来 1 1 1 等针对多水源多作物灌区，研究 有限供水条件下灌区优化配水问题。2 0 0 3 年，潘志强，刘高焕【1 2 】等利用经济学原 理，根据边际效益曲线建立了农业配水模型。m e s a r o v i e 和p e s t e l 1 3 1 以及l e o n t i e 【1 4 1 等人，提出了关于改变经济增长方式来达到环境经济协调的思想。何其详【“】在投 入产出分析中，将水资源列入产业部门的投入产出模型。此外，卢华友【1 6 】，辛玉琛 1 17 j 等还针对具体城市，进行了建立水资源多目标优化模型的探讨。 1 3 2 产业结构理论研究进展 国外对于产业结构理论的研究可以分为两个部分：一部分是从三次产业出发研 究产业间的关系及其演进规律，主要是三次产业问的关系；另一部分是从工业结构 出发研究产业间的关系，主要是工业部门内各个产业间的关系。在各种产业结构调 整理论中，影响较大的是刘易斯的二元结构转变理论、赫希曼的不平衡增长理论、 罗斯托的主导部门理论和筱原三代平的两基准理论。 1 3 2 1 产业结构演变规律研究 对三次产业结构演变规律的研究做出杰出理论贡献的是英国经济学家科林克 3 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 拉克( c o l i nc l a r k ) 和美国经济学家西蒙库兹涅茨( s i m o nk u t z n e z ) 。克拉克继 承了澳大利亚经济学家费希尔( f i s h e r ) 的三次产业分类法，得出了后人称为“配 第克拉克定理”( p e t t y c l a r k l a w ) 的结论：随着人均国民收入水平的提高， 劳动力首先由第一产业向第二产业转移；当人均国民收入水平进一步提高时，劳动 力便向第三产业转移：劳动力在产业间的分布状况为第一产业的比重减少，第二产 业、第三产业的比重增加；劳动力在各次产业间的流动是各次产业间出现了收入的 相对差异的结果，这种差异促使劳动力由收入较低的产业向收入较高的产业流动。 克拉克的研究，从时间序列上和横断面上，都得到有力的证明，并使三次产业分类 法得到前所未有的普及。同时，克拉克的理论也解释了工业化过程的内在动力。 美国经济学家库兹涅茨继承了克拉克研究成果，运用劳动力的部门分布和各个 产业所创国民收入占全国国民收入所占比例两个指标，对5 7 个国家的统计资料进 行处理以后，得出三个结论：第一产业实现的国民收入，随着经济发展，在整个 国民收入的比重处于不断下降地位；第二产业的国民收入相对比重，总体上来看 是上升的；第三产业的劳动力相对比重，差不多在所有的国家里都是上升的，但 国民收入的相对比重却未必和劳动力的相对比重同步上升。 钱纳里( c h e n e r y ) 运用统计回归的方法，对样本国家的数据进行计算，得出 一个“标准结构” 1 8 1 。总的来说，钱纳里的“标准结构”也是对经济增长和各产 业产值所占国民产值的比重和劳动力在各产业的分布关系进行研究，其研究结果有 力地支撑了库兹涅茨的结论。 产业结构是指生产要素在各产业各部门之间的比例构成及其相互依存、相互制 约的关系，即一个国家或地区的能源、资源、财富、劳动力等在国民经济各产业之 问的分配形态及其相互作用方式，它反映了各产业之间的比例关系及变化趋势，由 于研究的目的与角度不同，产业分类法也各异1 1 。国际上比较流行的有三次产业分 类法、国际标准产业分类、部门构成分类、要素密集度分类和区域产业功能分类【2 0 1 。 我国在借鉴国际通用的国民经济帐户体系( s n a ) 的基础上，并考虑我国实际情 况而实行以三次产业划分为基础的国民经济核算体系。按国家统计局1 9 8 5 年1 0 月 制定的标准，我国三次产业的划分如下：第一产业：农业( 包括种植业、林业、牧 业、渔业等) ：第二产业：工业和建筑业；第三产业：除上述第一、第二产业以外 的其它各业。2 0 0 3 年国家统计局重新划分了三次产业的范围，新标准大量充实了 第三产业的新兴活动，新分类具体为：第一产业指农、林、牧、渔业；第二产业指 采矿业、制造业、电力、燃气、水的生产和供应以及建筑业，第三产业指除第一、 4 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 第二产业以外的其它行业。考虑到统计资料的可得性，本文的产业划分仍然采用国 家统计局1 9 8 5 年1 0 月制定的划分标准。 1 3 2 2 工业结构演变趋势研究 德国经济学家霍夫曼( w a l t h e fh o f f i n a n n ) 对工业结构演变规律做出了开拓 性研究。他利用近2 0 个国家的时间序列数据，分析了制造业中消费资料工业和资 本资料工业的比例关系，即著名“霍夫曼定律”，并以此将工业化过程划分为四个 阶段【2 1 l 。1 9 4 0 年，克拉克运用了三次产业分类法研究了经济发展同产业结构变化 之间的规律。霍夫曼和克拉克所做的研究，是现代经济学中产业结构理论研究的先 驱。美国著名经济学家库兹涅茨在深化产业结构演化的动因分析方面取得了突出的 成就。在产业结构政策中有关国际贸易和国际分工的理论领域中，瑞典人赫克歇尔 ( e f h e c k s c h e r ) 和欧林( b g o h i n ) 提出过“赫克歇尔一欧林”定理。李嘉图提 出了“比较费用说”，该理论成为后起国在改变自己的产业结构时的一种国际贸易 理论。5 0 年代中期，日本经济学家筱原三代平在为当时规划日本产业结构时，提 出了战略选择基准。 从新中国成立到7 0 年代末期，由于受到苏联社会主义理论研究范式的影响， 我国经济理论界没有使用“产业结构”这个概念，有关产业结构的研究，主要集中 于社会再生产理论中有关两大部类关系和“农轻重关系”的研究f 2 1 】。8 0 年代中后 期，国外有关产业结构的教科书和代表论著陆续在我国翻译出版。最具代表性的当 数杨治著的产业经济学，这本书扼要介绍了西方产业理论和产业组织理论，在 我国研究产业问题的学者中产生了较大影响，对研究范式的转换起到了重要推动作 用。9 0 年代以来，产业结构研究在整个经济研究中的地位相对下降，不过，还是 有一批重要的课题报告和颇有水平的研究成果问世。一些学者，代表有郭克莎、江 小涓、张力群等，就我国产业结构问题做了进一步系统和深入的研究。到了9 0 年 代中期，随着生产能力明显过剩行业的不断出现，一些学者，主要代表有 f f d , 洲捌、 周振华【2 3 】，开始研究传统产业调整问题。 1 3 3 水资源与产业结构综合研究综述 在水资源科学中，较多地研究了区域经济与水资源系统的关系，建立了许多有 价值的模型和理论，并且在实践领域得到了较好的应用。但是关于水资源与产业结 构关系方面的系统研究，尤其是水资源的变化对产业结构的影响以及产业结构调整 对水资源需求变化影响的研究却不够深入，大多停留在定性分析阶段，相关文献资 料也很少，内陆河流域尤其如此。贺北方( 1 9 8 8 、1 9 8 9 ) 建立了大系统序列优化模 5 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 型，该成果的特点是考虑了产业结构调整对水资源量配置的影响。李晓梅【2 4 隧用线 性规划方法进行了北京地区水资源与产业结构最优化分析：杨子生等【”2 9 】侧重流域 产业结构变化的水资源驱动力研究，探讨产业结构本身同水资源之间的内在联系； 雷社平等 3 0 l 以北京市为例对产业结构与水资源相关性进行了分析；冉红以内陆河流 域张掖市为例分析了水资源约束下的产业结构调整；张文国等 3 1 】以北京官厅水库为 例对水资源可持续利用条件下的流域产业结构进行了分析；陆诤岚【3 2 】就资源约束条 件下我国产业结构调整理论与政策进行了研究；贾绍风【3 3 】分析了发达国家产业结构 升级与产业用水量之间的关系：边茂新等 3 4 】应用线性规划原理，以水量和工业部门 的发展作为约束条件，以经济发展为优化目标，对沈阳市工业部门的用水进行优化 分配研究。 1 4 研究思路与方法 l i4 1 研究思路 产业结构调整的研究是一项复杂的系统工程，它需要多学科的介入，涉及到地 理学、生态学、管理学、产业经济学等多门学科。影响一个地区产业结构调整的因 素也是多样的，主要有资源约束、劳动力供给、技术进步、国家和本地区的产业政 策等方面。本文针对张掖市水资源与产业结构之问的相互影响与制约关系，把产业 结构调整作为水资源合理、高效利用的主要因子。通过水资源与产业结构之间相关 关系的分析，可以发现张掖市水资源利用现状与目前的产业结构发展现状高度相 关，任何一次产业或产业内各部门的适当调整，都不可避免会对目前的用水结构产 生相当大的影响。 作为干旱区内陆河流域内的张掖绿洲，其来水量是有限的，也就是说其水资源 承载力是一定的。而张掖市目前生活用水的比例并不高，相对于全国而言，其人均 用水量也不高，生态用水的不足是因为生产用水比例过高，要还生态用水就必须减 少生产用水，生产用水的减少可以通过政策管制、经济制裁、科技进步等方式实现， 本文从产业入手，把产业结构调整作为水资源优化利用的方向，期望通过分析产业 结构调整与张掖市节水的关系，从产业结构的调整入手来解决生产用水量高居不下 和体现不出水资源稀缺性的经济效益的现实问题。 1 4 2 技术路线 在区域水资源优化利用的多种途径中，本研究拟以产业结构调整作为张掖市水 资源优化利用的途径。在具体研究中，充分考虑张掖市作为西北内陆干旱绿洲的特 点，广泛收集内陆河流域绿洲方面的研究成果，将实地调查和综合分析相结合，定 6 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 量分析和定性分析相结合，在定量分析的基础上，提出产业结构调整是张掖市水资 源优化利用主要途径之一的依据。数据统计和模型处理将借助s p s s 和d p s 软件， 借助a u t o c a d 、c o r e l d r a w 等图形处理软件进行相关的图形绘制。研究技术路线如 图1 - 1 所示。 l 选取研究区域f t t i 文献检索、查阅ii 张掖市基础资料收集l i t t， l 研究综述 il 研究区域分析i 水资源优化配置研究进展l 张掖市产业结构现状分析产业结构理论研究进展 椭源与产业结构综合研究进刊 张掖市水资源利用现状剖析 产业结构与水资源耦合关系分析 l | 产业结构调整对张掖市节水贡献率分析i 、， 张掖市产业结构调整模型 产业结构调整指导思想、产业结构调整原则 张掖市产业结构调整内容p - 1 支持系统i 图1 一l 论文的研究技术路线 f i g 1 1t e c h n i c a lw a yf o rs u b j e c ts t u d y 7 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 2 区域水资源与产业结构耦合关系分析 2 1 区域水资源承载力理论 随着水资源问题的日益突出，2 0 世纪8 0 年代联合国教科文组织提出了水资源 承载力的概念【”l ，主要是探讨人口与水资源的关系。水资源承载力是指一个国家或 地区社会经济持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分，且往往在水资 源紧缺和贫水地区是制约社会发展的“瓶颈”因素，它对一个国家或地区的综合发 展水平和发展规模有至关重要的影响【3 6 j 。作为可持续发展研究和水资源安全战略研 究中的一个基础课题，水资源承载力研究己引起学术界高度关注并成为当前水资源 科学中的一个重点和热点研究问题f ”。当前，水资源承载力的研究方法主要有【3 8 j ： 背景分析法、常规趋势法、模糊评价方法、主成分分析法、单目标最优化法、系统 动力学方法和多目标决策分析法。 水资源承载力概念目前有关水资源承载力的定义具有代表性的有2 种：施雅 风等1 3 9 1 认为水资源承载力是指某一地区的水资源，在一定社会科学技术发展阶段， 在不破坏社会和生态系统时，最大可承载的农业、工业、城市规模和人口水平，是 一个社会经济和科学技术水平发展变化的综合目标。王浩等( 1 9 9 8 ) 认为水资源承 载力是指在某一具体的历史发展阶段下，以可预见的技术、经济和社会发展水平为 依据，以可持续发展为准则，以维护生态环境良性发展为条件，经过合理的优化配 置后，水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力。冯尚友、刘国全 柏】等也就 水资源承载力做过探讨。一般来说，水资源承载力的概念是指在某一具体的历史发 展条件下，以可以预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则， 以维护生态环境良性发展为条件，经过合理的优化配置，水资源对该地区社会经济 发展的最大支撑能力1 4 ”。 水资源承载力内涵水资源承载力是一个具有自然一社会双重性的概念，它既 反映了水资源系统满足社会经济系统的能力，也与社会经济系统开发自然水资源系 统的程度有关。水资源承载力是一个动态的变量，随空间、时间和条件变化而变化， 具有生态性、时空性、社会经济性等特征【4 “。 生态内涵水资源承载力的生态内涵具有两层涵义：一方面水资源所承载的综 合效用具有生态上的极限，水资源的开发利用应以不超过这种极限为前提；另一方 面由于水资源承载力具有极限涵义，所以当达到水资源承载力时，意味着这一生态 王浩等，1 9 9 8 ，“九五”国家重点科技攻关项目9 6 9 1 2 0 3 技术大纲 8 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 极限得到充分的利用。而且水资源承载力的生态极限应当建立在水生态系统的整体 性上，包括水资源的开发利用量达到可更新水资源量；水环境质量符合设定的使用 功能要求：满足水生态系统的安全性和生物多样性的需求以及区域宏观生态环境的 用水需求。 时空内涵 水资源承载力具有明显的空间性和时序性。一方面水资源承载力 具有相应的空间内涵，相同数量的水资源在不同区域上，相对应地水资源承载力是 不相同的，水资源承载的综合效用及其它的约束因素如劳动力资源、自然资源等都 具有区域性：另一方面水资源承载力具有时序内涵，指水资源在“将来不同时间尺 度”上的承载能力，在时间上是一个将来的概念，是自然水生态系统同人类长期相 互作用关系的反映，具有一定的时间尺度1 4 3 j 。 社会经济内涵承载力概念最吸引人之处在于它似乎可以给出一个不依赖于 社会经济而存在的客观极限i 删，水资源承载力同样如此，从这个意义上讲，水资源 承载力并不具有社会经济方面的特征，它只关心特定的社会经济体系是否超过了水 资源和人类社会经济系统界面上的水资源最大利用通量及废物最大排放通量，但是 水生态系统的生态极限并不能脱离特定区域人口的价值观和具体的效用需求，而且 在相同的水资源利用和污水排放水平下，通过社会经济系统的优化( 如产业结构调 整与升级) ，社会经济容量或规模会有所不同，这就使得水资源承载力不可避免地 又具有社会经济方面的内涵。 生态环境系统社会经济系统 图2 1 水资源承载力影响因素关系图( 据唐曲，姜文来，陶陶等，2 0 0 4 ) f i g 2 1r e l a t i o n s h i pa m o n gf a c t o r so fw a t e rl e s o u r c e sc a r r y i n gc a p a c i t y 2 2 张掖市水资源承载力的估算 为衡量水资源对张掖市未来经济发展的支持程度，本文假定现状用水水平和现 状工程条件基本保持不变，农业灌溉维持现状规模，种植结构恒定不变，仅考虑人 口增长、社会经济发展以及城镇生活、农村人畜生活用水和工业用水增长，以及生 q 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 态用水按照低限需求的前提下，进行张掖市未来总需水预测。 ( 1 ) 人口对水资源的需求预测根据曲耀光等【4 5 l 对未来人e l 的预测情况，2 0 3 0 年张掖市人口将达到最大值，预计为1 6 9 2 万人。由于区域经济发展和产业结构的 升级而引起城镇化率的提高，张掖市非农业人口也将由现在的4 1 2 1 万人增加到 2 0 2 0 年5 6 3 万人，2 0 3 0 年为8 7 6 万人，2 0 4 0 为1 0 5 1 万人，2 0 5 0 年为1 1 3 8 万 人。现城乡用水标准分别为8 0 i _ 人d 和6 0 l 人d ，在2 0 3 0 年城乡人口用水最终 标准为1 5 0 i - 人d 和9 0 u 人d ( 表2 - 1 ) ，据此，可以计算出张掖市不同水平年人 口生活需水量预测( 表2 2 ) 。 表2 1 张掖市城乡生活日需水定额( l d ) t a b 2 1w a t e rc o n s u m p t i o no fl i v i n gp e rd a yi nz h a n g y ep r e f e c t u r e ( t ld ) 2 0 1 0 年2 0 2 0 年2 0 3 0 年2 0 4 0 年2 0 5 0 年 资料来源：徐中民，程国栋黑河流域中游水资源需求预测冰川冻土，2 0 0 0 ( 2 ) ：1 3 9 - 1 4 7 表2 2 张掖市不同水平年生活需水量的变化( 单位：1 0 8 m 3 ) t a b 2 2 v a r i a t i o no fl i v i n gw a t e rc o n s u m p t i o ni nz h a n g y ep r e f e c t u r ei np l a n n i n gy e a r ( 1 0 8 m 3 ) 张掖市 2 0 1 0 年2 0 2 0 年2 0 3 0 年2 0 4 0 年2 0 5 0 年 城镇用水量 0 1 9 30 2 9 10 3 8 90 4 8 7 农村用水量0 2 2 30 2 7 80 3 2 20 2 7 2 0 5 8 8 0 2 2 6 总计0 4 7 1 0 6 1 30 6 6 1 0 7 1 3 0 7 7 3 ( 2 ) 农业需水量预测2 0 0 4 年张掖市有效灌溉面积为1 9 5 1 1 0 4 h m 2 。按照 黑河流域治理规划，张掖市的耕地面积将来要保持现状。保持张掖市农业灌溉面积 不变，降低农业灌溉定额，针对大田作物，常规净灌溉定额从现状的每公顷 5 2 0 0 5 6 0 0 m 3 降到每公顷4 0 0 0 4 4 0 0m 3 ；经济作物采用低压管道和滴灌等高效节水 措施，低压管道每年每公顷节水1 5 0 0 2 2 5 0i n 3 ，滴灌每年每公顷节水4 2 0 0 4 8 0 0m 3 ， 则可得出张掖市不同水平年农业需水量预测( 表2 3 ) 表2 - 3 张掖市不同年份农业需水量预测( 单位：1 0 8 m 3 ) t a b 2 3a g r i c u l t u r ew a t e rd e m a n di nz h a n g y ep r e f e c t u r ei np l a n n i n gy e a r ( 1 0 8 m 3 ) ( 3 ) 工业需水量预测工业需水定额采用万元产值耗水定额指标，预测的 万元产值耗水定额变化是考虑了工业规模、工业结构的变化和生产工艺流程改进后 1 0 金蓉：基于水资源优化配置的张掖市产业结构调整研究 的结果。采用公式 w x q w 为工业各部门的需水向量，x 为各工业部门的工业总产值，q 为万元产值耗 水定额，则可以预测出张掖市工业内部各行业万元产值需水定额( 表2 - 4 ) 。 表2 4 张掖市工业各行业万元产值耗水定额预测( 单位：m 3 万元) t a b 2 4w a t e rc o n s u m p t i o np r e d i c t i o ng r o u p e db ys e c t o ri nz h a n g y ep r e f e c t u r e ( m 3 l o a y u a n ) ! 坌 ! 塑! 二哩生一 垫! ! 坚! 竺幽 采掘业 轻工业 电力工业 重工业 1 7 0 1 6 0 4 0 1 6 0 建筑业 2 5 6 5 4 5 2 0 5 0 4 0 2 5 1 5 3 0 2 0 1 2 1 0 1 6 1 81 51 0 资料来源：徐中民，程国栋黑河流域中游水资源需求预测冰川冻土，2 0 0 0 ( 2 ) ：1 3 9 1 4 7 根据曲耀光的预测，张掖市2 0 1 0 年的工业产值将为2 5 6 8 5 亿元，2 0 2 0 年为 4 8 3 2 3 亿元，2 0 3 0 年为6 5 4 4 8 亿元，2 0 4 0 年为9 1 3 9 2 亿元，2 0 5 0 年为1 2 8 7 4 2 亿 元，则通过上述公式计算，可得出张掖市不同水平年工业需水量( 表2 5 ) 。 表2 - 5 张掖市不同年份工业需水量预测( 单位：1 0 8 m 3 ) t a b 2 5i n d u s t r yw a t e rd e m a n di nz h a n g y ep r e f e c t u r ei np l a n n i n gy e a r ( 1 0 6 m 。) 2 0 1 02 0 2 02 0 3 02 0 4 02 0 5 0 工业需水量 2 8 53 2 82 5 92 2 81 7 5 ( 4 ) 生态需水量预测参考王根绪、程国栋等人对黑河流域生态需水估算方 法，运用阿维里杨诺夫公式： w e = a ( a h h m a ) ( ) ox e o a ，b 是与植被有关的待定系数，王根绪【删，程国栋【4 7 】等人根据有关观察和实验资 料，确定h m a x 为5 0 m ，a 为o 8 5 6 ，b 为3 6 7 4 ，h 为年均地下水降幅观测值，e o 为土壤适宜含水量，得出张掖市人工绿洲系统防护林生态需水量为2 1 1 0 8 1 1 1 3 - - 2 1 6 1 0 8 m 3 ，这还不包括自然生态环境需水量。综合生态需水量的有关研究1 4 7 , 4 8 , 4 9 j ， 多数人认为西北地区生态需水量应占到总水资源量的5 0 6 0 以上，而张掖市目前 的生态用水目前远未达到这个比例。 根据以上分析，可以计算出张掖市水资源最低需求总量( 表2 6 ) 。从表中可