贵州省水资源_经济_生态环境_社会系统耦合协调演化特征研究_张凤太

） ） Ｗ（ ｗ） ｅ ｓ ×Ｊ（ ×Ｅ（ ×Ｓ（ ｊ） ， Ｃ＝ ［ （ ） ４ ） ） ］ Ｗ ｗ ＋Ｊ（ ｅ ｓ ＋Ｅ（ ＋Ｓ（ ｊ） 表 １ 耦合度等级 。 当 Ｃ＝０ 时 ， 表明子 式中 ： Ｃ 为耦 合 度 ， Ｃ∈ ［ ０， １］ 系统间处于无关状 态 且 发 展 方 向 和 结 构 呈 无 序 性 ； 序号 耦合度
ｎ
Ｗ（ ｗ）＝ 烄Biblioteka Ｊ（ ｊ）＝烅 ）＝ Ｅ（ ｅ ）＝ Ｓ（ ｓ 烆
ｉ＝１ ｎ
αｗ
ｉ ｉ ｉ
ｉ
ｉ＝１ ｎ
ｊ β
，
ｉｉ
（ ） ４
ｉ＝１ ｎ
ｅ δ
ｉ＝１
γｓ
ｉｉ
） ） 、 、 、 分别表示水资源子系统 、 式中 ： 经济社会子系统 、 生态环境子系统和社会子系统评价 Ｗ（ ｗ） Ｊ（ Ｅ（ ｅ Ｓ（ ｓ ｊ） ； 函数 （ 指数 ） 经济子系统 、 生态环境子系统和 ｗ ｅ ｓ α δ γ ｊ ｉ、 ｉ、 ｉ、 ｉ 分别表示权重 ； ｉ、 ｉ、 ｉ、 ｉ 分别表示水资源子系统 、 β ４ ５
｛
｝
／ １ ４
（ ） ５
等 级
表明子系统间达到良性共振耦合且向 当 Ｃ＝１ 时 ， 有序方向发展 。 根据相关文献 为 ４ 个等级 ， 详见表 １。
［ ］ １ １ ０， １ ２ ３ －
１ ２ ３ ４
］ Ｃ∈ （ ０， ０． ３ ］ Ｃ∈ （ ０． ３， ０． ５ ］ Ｃ∈ （ ０． ５， ０． ８ ） ０． Ｃ∈ （ ８， １． ０
１］ ； 基于主成分方法 ， 以四川省为例 分 析 区 域 水 资 源 与 社 会 经 济 的 协 调 素， 并揭示了耦合度的时空变化规律 ［ ２］ ３］ ； ； 提出了大连市水资源与社会经济系统协调发展的评价指标体系 ［ 研究了辽宁省水资源开发与 利 度状况 ［ ４］ 。已有研究主要集中在水资源与城市 用的实际情况以及水资源可持续利 用 与 经 济 社 会 协 调 发 展 的 关 系 ［
社会子系统的评价指标 ， 是各系统指标无量纲化数值 。 ２． ３ 耦合度 １． 耦合是指 ２ 个或 ２ 个以上的体系或运动形式通过各种相互作用而彼此影响的现象 １ ０， １ ２］ ， 构建水资源 －经济 －生态环境 －社会系统耦合模型 ： 耦合概念和容量耦合系数模型 ［
［ １ １］
。 因此 ， 借鉴容 量
ｎ
ｘ ｉ ｌ
ｎ ｉ＝１
，
ｉ ｌ
（ ） １
ｘ
ｅ ｌ Ｘ ｎ ｌ ＝－ｋ ｉ ｌ ｌ， Ｘｉ
ｉ＝１
（ ） ２
／ （ ， 第ｌ 项指标的权重为 ： 式中 ： ｋ＞０， ｋ＝１ ｎ） ｅ １， ｌ ｎ ０≤ ｌ＜
ｗ ｌ ＝
式中 ： ｄ ｅ ｌ＝１－ ｌ 为指标ｘ ｌ 的差异系数 。
ｄ ｌ
ｎ ｌ ｄ ｌ＝１
８］ 。 兹采用 和判断后 ， 相应给出各因子相对重要程度的权值 ， 进而计算出每一层次全部的相对重要性的权重 ［
此方法确定水资源系统和经济社会系统的权重 ， 属于主观权重确定方法 ， 具体不再赘述 。 ２． ２ 综合评价模型 １．
］ １ ９ ０ － ， 结合贵州省水资源 ， 经济 、 根据相关研究成果 ［ 生态环境与社会特点 ， 构建四系统的评价函数 ， 即：
系统处于较低水平耦合阶段 系统处于颉颃阶段 系统进入磨合阶段 ， 子系统 开始接近耦合优化阶段 系统处于高水平耦合阶段
及研究区水资
源与经济社会系统 耦 合 发 展 的 规 律 ， 将耦合度划分
２． ４ 耦合协调度 １． 却难以 反 映 相 互 作 用 协 调 水 平 耦合度仅仅反映水资源系统与经济社会系统之间相互作用的程度大小 ，
贵州省水资源 －经济 －生态环境 －社会系统 耦合协调演化特征研究
２ ，苏维词３ 张凤太１，
（ 贵州师范学院 资源环境与灾害研究所 ，贵阳 ５ １． ５ ０ ０ １ ８； ） 南京大学 地理与海洋学院 ，南京 ２ 贵州省科学院 山地资源研究所 ，贵阳 ５ ２． １ ０ ０ ９ ３； ３． ５ ０ ０ ０ １
化、 社会经济发展 、 土地利用等的量量耦 合 协 调 性 关 系 ， 抑 或 是 耦 合 机 理、 演 变 规 律、 耦 合 协 调 模 型 设 计 等。 然而对上述 ３ 者甚至 ４ 者之间的相互演进关系和耦合协调性进行定量地探讨和分 析 研 究 鲜 见 ， 且研究区域 主要集中在西北水资源短缺和东部经济发达地区 ， 对岩溶地区水资源与经济 、 生 态 环 境、 社会系统耦合协调 几乎没有涉及 。 但是岩溶地区特殊的地上地下二元水文结构 ， 使岩溶地区水资源 系 统 耦 合 关 系 具 有 鲜 明 的 生态 地区特色 。 为此 ， 利用物理学中的耦合协调模型和空间自相关分析方法 、 分析 岩 溶 地 区 水 资 源 与 经 济 、
６］ ， ， 地表水与地下水转化迅速 ， 属于 “ 生态 控自组织功能 ） 构成的多相多层次复杂界面体系 ［ 工程型缺水地区 ”
环境具有敏感性和脆弱性的特点 。 贵州省经济社 会 发 展 不 平 衡 问 题 依 旧 突 出 ， 按人均收入２ ０ ０元的国家 ３ 扶贫标准 ， 贵州省贫困人口达 ７ ０ ０ 余万人 。 ２ 研究方法及数据来源 １． ２． １ 指标权重确定 １．
１ １ ０， １ ２－ ３］ ， 认为 ２ 个系统具有同等重 要 性 ， 同效应 ； 根据相关研究成果 ［ 故取 ａ、 ｂ 为待定系数 。 两两耦合协调时 ，
表 ２ 协调度等级
序号 １ ２ ３ ４ 协调度 ］ ０， ０． ４ Ｄ∈ （ ］ Ｄ∈ （ ０． ４， ０． ５ ］ Ｄ∈ （ ０． ５， ０． ８ ］ Ｄ∈ （ ０． ８， １ 等 级 表明系统处于低度协调的耦合阶段 表明系统处于中度协调的耦合阶段 表明系统处于高度协调的耦合阶段 表明系统处于极度协调的耦合阶段
０ ２ ０ １ ５ １ ７ ２ 收稿日期 ： － － ； ； 国家“ 国家“ 十 二 五” 科技支撑计划项目（ 十 二 五” 科技支撑计划项目 ０ １ ２ Ｂ Ａ Ｊ ２ ５ Ｂ ０ ９） ４ １ ２ ６ １ ０ ３ ８） ２ 基金项目 ：国家自然科学基 金 项 目 （ ） ］ ； ； ； （ 贵州省科学技术基金项目 （ 黔科合 Ｊ字 ［ 贵州省科技计划（ 贵州 黔科合院所能［ ０ １ ４ Ｂ Ａ Ｂ ０ ３ Ｂ ０ １ ０ ０ ９ ２ ０ ３ ０号） ０ １ ０］ ４ ０ ０ １） ２ ２ ２ ］ ） ； 贵州师范学院环境科学特色重点学科／自然 地 理 重 点 学 科 专 项 基 金 项 目 ； 省省长基金项目 （ 黔省专合字 Ｊ字 ［ 环境科 ０ １ ０ ７ ６ ２ 学省级教学团队专项基金项目 ， 男， 山东沂南人 。 副教授 ， 博士研究生 ， 主要从事水文水资源与区域可持续发展等研究 。 ９ ７ ９ １ －） 作者简介 ：张凤太 （ ： ａ ｉ ｌ ｚ ｈ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ２ ６． ｃ ｏ ｍ Ｅ－ｍ ＠１
２ ， 占贵州省土地面积的７ 形成９ 地和丘陵 ， 平坝面积少 。 岩溶发育的碳酸盐岩出露面积 达 １ ３万 ｋ ｍ ３％ ， ５％ ５］ 。 岩溶生态环境 的县市有岩溶地貌分布 ， 是中国乃至世界岩溶地貌分布面积最大 、 发育最强烈的高原山区 ［
、 能量体系 （ 是一种特殊的物质体系 （ 地球化学过程占主导地位的双重含水介质碳酸盐岩系 ） 碳、 钙循环交换 、 、 结构体系 （ 贮存转移强烈 ） 地表 、 地下二元三维空间地域系统 ） 和功能体系 （ 开放系统下强溶蚀动力过程的熵
４ ４
环境 、 社会系统耦合协调关系 ， 揭示其时空演化机理 ， 为岩溶地区水资源 、 经济 、 生态环境 、 社会系统的协调可 持续发展提供科学依据 。
１ 材料与方法
１． １ 研究区概况 贵州地处云贵高原 ， 属亚热带湿润季风气 候 ，年 平 均 降 水 量 １ ０ ０ ｍｍ 左 右 。 土 地 面 积 中 ９ ２． ５％ 为 山 １
０ 引 言
可持续发展是建立在社会 、 经济 、 人口 、 资源 、 环境相互协调和共同发 展 的 基 础 上 的 ， 既能相对满足当代 人的需求 ， 又不危害后代人的发展 。 作为维系地球生物生存和发展的特殊资源 ， 水资源在促进经济社会发展 和维持生态环境系统稳定具有无可替代作用 。 贵州作为处于亚热带地区的岩溶工程性缺水地区 ， 其经济 、 社 会、 生态环境的可持续发展受到水资源短缺的制约 。 定量评价贵州水资源与经济 、 生态环境和社会系统耦合 协调状况具有重要的现实意义 。 针对水资源与经济 、 生态环境和社会系统耦合协调问题 ， 进行了一系列研究 并取得了一定成果 。 例如 ， 以石羊河流域 为 例 ， 定量分析流域城镇化与水资源环境系统交互耦合的主要因
０ １ ５年６月 ２
（ ） 文章编号 ： ６ ７ ２ ３ １ ７ ２ ０ １ ５ ０ ６ ０ ４ ４ ６ １ ３ ０ ０ － － －
灌溉排水学报 ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｒ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｄ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｅ Ｊ ｇ ｇ
４ 卷第 ６ 期 第３
，
（ ） ３
， ） 简称 ＡＨＰ） 是将与决策总是有关的元素分解 层次分析法 。 层次分析法 （ ｎ ａ ｌ ｔ ｉ ｃ Ｈ ｉ ｅ ｒ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ２ Ａ ｙ ｙ ［ ９］ 成目标 、 准则 、 方案等层次 ， 在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法 。 首先 ， 将所要分析的问题层次 化， 根据问题的性质和总目标 ， 将问题分解成不同的组成因素 ， 按照因素间的相互关系及隶属关系 ， 将因素按 不同层次聚集组合 ， 形成一个多层分析结构模型 ， 请有关专家对每一层次中的各因素进行较客观的逐对比较
１ ０， １ ４］ 为： 的高低 。 因此 ， 需引进耦合协调度模型 ， 更好地评判各子系统交互耦合的协调程度 ， 其公式 ［
Ｄ＝ 槡 Ｃ ×Ｔ 烄 ， （ ） ６ 烅 （ ） （ ） （ ） （ ） Ｔ ａ ｗ ｂ ｃ ｅ ｄ ｓ Ｗ Ｊ Ｅ Ｓ ＋ ＋ ＋ ＝ ｊ 烆 经济 社 会子 系 统 综合 协 调指 数， 式中 ： 反映子系统间的整体协 Ｄ 为协调度 ； Ｃ 为耦合度 ； Ｔ 为水资源子系统 、