摘 要：研究全國各省區地下水供水量與地區生產總值的脫鉤關系，對于今后優化調整供水結構，強化地下水資源的保護與修復具有重要意義，目前基于長期系列數據開展地下水供水量與經濟發展脫鉤效應分析的工作鮮有報道。本文采用 2000-2020 年全國 31 個省區供水量、地區生產總值和人口數量資料，運用脫鉤分析、驅動效應分析和空間相關分析方法，對全國近 20 年來地下水供水與地區生產總值之間的脫鉤狀態和主要驅動因素進行研究，并探討各驅動因素在省區尺度的空間聚集特征。結果表明：我國地下水供水量與經濟發展的脫鉤狀態總體上由弱脫鉤逐漸演變為強脫鉤，2013 年是由弱脫鉤轉變為強脫鉤的分界點;用水效率是驅動地下水供水減少的主要因素，經濟水平是導致地下水供水增加的主要因素;“十五”到“十一五”期間，各省區以弱脫鉤為主，“十二五”到“十三五”期間，強脫鉤省區處于主導地位;“十五”到“十三五”期間，影響脫鉤狀態的主要因素從經濟水平逐漸演變為用水效率和供水結構;“十三五”末期，各驅動效應貢獻率均呈現 H-H 聚集或者 L-L 聚集特征。

　　關鍵詞：地下水供水量;地區生產總值;脫鉤;驅動因素;空間自相關

　　1 研究背景

　　地下水資源是水資源的重要組成部分，是維系水系統良性循環和生態系統健康發展的重要保障，在經濟社會可持續發展中具有重要地位，是基礎性和戰略性的重要資源。隨著我國經濟社會的發展，一些地區地下水超采嚴重，局部含水層被疏干，地面沉降、地面塌陷、地裂縫、海(咸)水入侵、土地沙化等地質環境問題越來越突出。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》的發布實施[1]，地下水的供水功能將逐漸轉變為生態功能和戰略儲備功能，從而逐步實現地下水供水量與經濟增長的脫鉤。在此背景下，通過近二十年長系列數據分析，揭示全國各省區地下水供水量與地區生產總值的脫鉤關系，分析脫鉤效應的驅動因素及其時空演變特征，對于今后優化調整供水結構，強化地下水資源的保護與修復具有重要意義。為了研究環境損害與經濟發展之間的相關性，OECD在2002年首次提出了“脫鉤”概念。

　　在國內，汪奎等[2]較早地將脫鉤應用于水資源利用與經濟增長分析，揭示了我國農業用水與農業產值的強脫鉤關系。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總值之間的脫鉤關系研究，揭示了我國各時期水資源利用與經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濟增長的脫鉤發展過程，并指出工業脫鉤狀態整體優于農業。除上述全國尺度的相關研究外，國內學者也已開展了區域或者省區尺度的水資源利用與經濟發展脫鉤研究[7-10]。在深入揭示脫鉤的影響因素時，驅動效應分解是常用的方法[11-12]。

　　章恒全等[13]研究了長江三角洲地區用水量演變與脫鉤的驅動效應，發現產業用水強度和產業結構是長江三角洲地區用水量與經濟增長脫鉤的促進因素，而經濟收入增加和人口規模增長是抑制因素。李曼等[14]將LMDI驅動因素分解方法和脫鉤指數應用于疏勒河流域水資源利用研究，揭示了強脫鉤-強負脫鉤-衰退脫鉤的動態過程。高明國等[15]構建了擴展LMDI模型，研究了黃河流域水資源利用與經濟發展脫鉤關系。吳丹等[16]評價了雙控行動下京津冀經濟發展與水資源利用的脫鉤狀態，認為京津冀地區行業用水的技術進步效應是驅動用水脫鉤的關鍵驅動因素，但結構調整效應不顯著。

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

　　在水資源研究領域，吳澤寧等[19]分析了黃河流域各省( 區)用水價值空間聚集特征分析，結果表明，黃河流域經濟用水價值、生態環境用水價值和總用水價值均呈現明顯的空間差異性。劉朝露等[20]探討了寧夏城鎮化發展與水資源利用的空間關聯特征，發現寧夏城鎮化發展與水資源利用協調性總體呈北高南低空間格局。彭虹等[21]研究了重慶市農業用水量與農業經濟發展脫鉤程度的時空變化，封麗等[22]等重點研究了華北地區地下水開采與糧食產量的脫鉤狀態及空間差異性。然而，基于長期系列數據開展地下水供水量與經濟發展脫鉤效應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個省級行政區為研究對象，基于2000年至2020年長系列統計數據探討地下水供水與地區生產總值的脫鉤效應及其分解驅動因素的時空變化聚集特征，最后根據脫鉤狀態及驅動因素的空間差異提出相應的對策建議。

　　2 研究方法與數據來源

　　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濟增長脫鉤關系，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[23]。

　　2.1.2 驅動因素分解方法

　　現有的因素分解分析方法可分為結構分解分析(SDA)、生產理論分解分析( PDA)和指數分解分析 ( IDA) 。 其 中 ， 指 數 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用。本文采用對數指標分解法(Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI)將地下水供水量進行加法分解。

　　2.1.3 空間自相關分析方法

　　空間自相關是指同一個變量在不同空間位置上的相關性。當某個變量的相似性在空間上聚集在一起的時候，就表現為正的空間自相關性;相反，當某個變量的差異性在空間上聚集在一起的時候，就表現為負的空間自相關性。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，相關政策的推行通常產生地域空間上的連片聚集效應，因此，可以運用空間自相關分析方法對其進行分類研究[22]。本文采用局部莫蘭指數分析地下水供水量的四個驅動效應在全國各省區之間的空間聚集特征。

　　2.2 數據來源

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

　　3 結果分析

　　3.1 全國總體驅動效應及脫鉤狀態分析

　　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，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，地下水供水量呈現增長趨勢，累計增加 116 億 m3。此階段，社會經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等跨流域引調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，有力保障了社會經濟發展。2013 年起，伴隨最嚴格水資源管理制度的實施，特別是南水北調工程通水后，推進地下水保護具備了替代水源基礎，地下水的供水功能屬性逐漸讓位于生態資源屬性，因此，2013 至 2020 年地下水供水量持續下降，累計減少 242 億 m3。從驅動因素的分解結果來看，供水結構效應和用水效率效應占總效應的比重分別為 -136.7%，-892.9%，兩者是驅動地下水供水量減少的主要因素，其中，用水效率驅動效應更加顯著。

　　經濟水平效應和人口規模效應占總效應的比重分別為842.1%，62.9%，兩者是驅動地下水供水量增加的主要因素，其中，經濟水平效應更加顯著。對各驅動因素逐一分析，供水結構驅動效應在"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。用水效率驅動效應主導了地下水供水量的減少，但隨著用水效率提升趨緩，其驅動效應有減弱趨勢。經濟水平效應主導了地下水供水量的增加，伴隨我國經濟發發展增速放緩，其效應也有減緩趨勢。人口規模效應為正值，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。四個驅動因素的驅動效應按照大小排序為：用效率效應>經濟水平效應>供水結構效應>人口規模效應。研究期內，地下水供水量與經濟發展的脫鉤狀態總體上由弱脫鉤逐漸演變為強脫鉤。

　　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，且呈現明顯的加強趨勢。在驅動因素分解分析基礎上，計算各因素的脫鉤指數，進一步揭示地下水供水與經濟發展之間脫鉤狀態的驅動因素。用水效率指數是促進社會經濟發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%。供水結構指數是次要促進因素，年際變化呈現波動特征，在2006 至 2010 年間呈現了微弱的抑制作用，而近年供水結構的促進作用顯著，貢獻率在 20%以上，2018-2019 年達到峰值 28%。經濟水平指數是首要抑制因素，年際變化在 20%～50%，特別是 2004 至2005 年達到了 53%。人口規模指數影響最微弱，貢獻率在 5%以內。

　　3.2 省區脫鉤狀態及驅動效應分析

　　為了揭示省區層面脫鉤狀態及驅動效應變化的長期趨勢特征，降低各類數據年際波動的影響，對各省區逐年原始數據進行平均處理。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，各省區地下水供水對經濟增長的脫鉤效應以弱脫鉤為主。明顯的強脫鉤省區主要集中于京津冀地區、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。山西、遼寧、吉林、廣東、重慶、山西脫鉤指數絕對值均小于 0.1，處于弱脫鉤到強脫鉤的轉化轉態。總體來看，由于華北地區的超采問題和長三角地區的地面沉降問題最先受到關注，這也促使了該區域地下水開采的減少，從而較早促成了地下水供水對經濟增長的脫鉤。相比之下，這一時期的東北地區和廣大南方地區地下水開采仍然處于增加趨勢。

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

　　“十五”到“十一五”時期全國經濟增長對地下水供水的總體效應為正，即伴隨經濟的發展，地下水開采量仍然增加，分因素看，經濟水平占主導因素的有 19 個省區，用水效率占主導因素的有 11 個省區，用水結構占主導因素的僅有上海市。“十一五”到“十二五”時期全國經濟增長對地下水供水的總體效應仍然為正，分省區看，主導因素已經逐漸從經濟水平轉移為用水效率和供水結構。其中，經濟水平占主導因素的省區減小為 11 個，用水效率占主導因素的省區增加為 17 個，用水結構占主導因素的增加為 3 個。“十二五”到“十三五”時期全國經濟增長對地下水供水的總體效應已經由正轉負，經濟水平占主導因素的省區減小為 4 個：內蒙、黑龍江、云南和陜西，用水效率占主導因素的省區增加為 20 個，用水結構占主導因素的增加為 7 個。

　　從供水結構效應來看，在“十五”到“十三五”期間，絕大多數省區的地下水供水占比持續下降，促進了地下水供水與社會經濟發展的脫鉤。分省區看，內蒙古、黑龍江、湖北、新疆等省區地下水供水占比由增轉降，從而使得供水結構效應由正轉負，以新疆為代表，新疆地下水開采從 2000 年的 54.2 億m3 持續增加至 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%，隨后伴隨供水結構的優化調整，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%。京津冀地區以及山西、河南等省區地下水供水占比持續下降，從而使得供水結構效應的負向作用進一步增強，其中以河北最為典型，其供水結構效應從-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，如吉林、貴州、青海、寧夏等的供水結構效應由負轉正，地下水供水占比有所增加，從而抑制了地下水供水與經濟發展的脫鉤。從用水效率效應來看，在“十五”到“十三五”期間，各省區的用水效率效應均為負，即單位 GDP 用水量逐漸降低。用水效率效應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濟發展脫鉤的主要因素。

　　4 結論與建議

　　本文通過脫鉤分析、驅動效應分析和空間相關分析揭示了全國近 20 年來地下水供水與地區生產總值之間的脫鉤狀態和主要驅動因素，探討了各驅動因素在省區尺度的空間聚集特征。得出以下主要結論：①從全國整體脫鉤趨勢看，我國地下水供水量與經濟發展的脫鉤狀態總體上由弱脫鉤逐漸演變為強脫鉤，2013 年是由弱脫鉤轉變為強脫鉤的分界點。用水效率是驅動地下水供水減少的主要因素，經濟水平提升是導致地下水供水增加的主要因素，供水結構驅動效應在“十三五”末期較為顯著。②

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

　　從影響脫鉤的主要因素看，“十五”到“十一五”期間，制約脫鉤狀態的主要因素是經濟水平，其占主導因素的有 19 個省區;“十一五”到“十二五”期間，影響脫鉤狀態的主要因素是用水效率，其占主導因素的省區有 17 個;“十二五”到“十三五”期間，影響脫鉤狀態的主要因素是用水效率，其占主導因素的省區為 20 個，用水結構的主導效應也逐漸增強，其占主導因素的省區為 7個。④

　　從影響因素的空間相關性看，“十三五”末期，供水結構效應貢獻率 L-L 聚集區穩定在上海、浙江兩省市，用水效率效應貢獻率 H-H 聚集區分別位于上海和天津，經濟水平效應貢獻率 L-L 聚集區位于上海、浙江，人口規模效應貢獻率 L-L 聚集區位于黑龍江和吉林。從本文研究可以看出，“十三五”末期仍有貴州、西藏、青海、寧夏四省區處于弱脫鉤狀態，建議持續提升四個省區的用水效率、調整供水結構，從而盡快實現強脫鉤。對于山西、貴州等用水效率提升幅度較緩的省區，應加大節水力度，持續挖掘節水潛力，釋放節水潛能，依靠提升用水效率驅動地下水供水量減少。

　　也應看到，黑龍江、吉林等省區的人口規模縮減驅動了地下水供水量的減少，但這些省區人口流失帶來的經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關系研究，為制定水資源開發利用與保護政策提供依據。本文采用因素分解方法分析了地下水供水量變化的驅動因素，但是影響水資源開發利用的因素較多，例如，在地下水供水量中的農業灌溉地下水開采量受降水影響較大，另一方面，受數據資料所限，本次研究主要以省級區域為對象，沒有以地市或縣區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尺度的脫鉤分析有待持續深入研究。

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　　作者：封 麗1,2, 吳光東 3，趙又霖 1