吉林省城市化与用水量的定量关系分析

通过上面的分析，可以看出吉林省的城市化，与总用水量以及部分用水环节用水量之间存在着对应关系。为了更加准确地对它们之间的关系加以分析，下面利用数据方法对城市化率与用水量之间的量化关系进行分析。以往的量化关系研究主要集中在城市化水平、用水总量分别与经济发展水平之间的关系。如周一星教授对1977年世界157个国家和地区的资料进行统计分析后发现，城市化水平与经济增长之间的关系既不符合线性相关，也不符合双曲线模式，而是对数曲线关系50；宋建军等根据50年间全国GDP指数与年用水量数据，经过相关分析得出用水量与经济发展表现为幂函数关系^[5]。下面分别对城市化与总用水量，以及各用水环节用水量的关系进行量化分析。

1.城市化与总用水量之间的关系模型

针对吉林省的具体情况，利用统计分析软件SPSS对吉林省城市化率和总用水量进行相关性分析，从而得到了二者之间的函数模型（见图4-14）。

图4-14　吉林省城市化与总用水量的关系模型

通过分析比较，吉林省城市化与总用水量之间关系比较符合对数关系模型，以及幂函数关系模型，与这两种函数模型的拟合程度都非常不错。具体模型如下：

城市化与总用水量对数关系模型：Y=83.3228lnX-219.19　（4.3）

其中Y为总用水量（亿立方米），X为城市化率（%）。模型的决定系数R2=0.853（大于0.75），作拟合优度检验，方差分析表明：F=75.54，P=0.0001，拟合度很好。

城市化与总用水量幂函数关系模型：

Y=2.3549x0.98　(4.4)

其中Y为总用水量（亿立方米），X为城市化率（%）。模型的决定系数R2=0.879（大于0.75），作拟合优度检验，方差分析表明：F=94.82，P=0.0001，拟合度很好。

对上面模型进行数学推导，把城市化率与用水量的关系对换一下，即Y与X互换，就可以得到用水量与城市化率的关系模型，从而可以得出水资源不足，造成缺水时，对城市化率的影响关系。

对数关系模型：

Y=34.8884lnX-111.42　(4.5)

幂函数关系模型：

Y=0.7288X0.8974　(4.6)

其中Y为城市化率（%），X为总用水量（亿立方米）。

通过上面关系模型可以得出，吉林省城市化率的提高，带来了用水量的增加。对数关系模型下，城市化水平每增加1个百分点，总用水量就要增加近2亿立方米。在幂函数关系模型下，城市化水平每增加1个百分点，总需水量就要增加超过2亿立方米。

而另外一方面，水资源供应量的不足，会制约城市化的发展。在对数关系模型下，用水量每短缺1亿立方米，城市化率将受到下降0.3%的影响。在幂函数关系模型下，用水量每短缺1亿立方米，城市化率将受到下降0.4%的影响。

因此，二者关系的数学模型也说明了如果吉林省一直采用现行用水模式发展，未来吉林省城市化水平的进一步提高，将带来用水量的快速增加。而一旦水资源出现短缺，必将制约吉林省未来城市化水平的提高。

2.吉林省城市化与工业用水量的关系模型

下面对吉林省城市化与工业用水量之间的关系模型进行了分析。由于在2000年以前二者相关性并不好，加上为了反映近几年的关系，数据取近几年的工业用水量，以及按城市人口比例得到的城市化率（见图4-15）。

图4-15　吉林省城市化与工业用水量的关系模型

通过分析，吉林省城市化与近几年的工业用水量满足对数模型关系，具体模型如下：

Y=179.506lnX-693.36　(4.7)

其中，Y为工业用水量（亿立方米），X为城市化率（%）。模型的决定系数R2=0.902（大于0.75），作拟合优度检验，方差分析表明：F=27.73，P=0.013，拟合度精度较高。

从上面的关系模型可以看出，近几年吉林省城市化率的提高，带来了工业用水量的增加。模型显示，城市化水平每增加1个百分点，吉林省工业用水量就要增加超过3亿立方米。(www.xing528.com)

用前面同样的方法，对模型进行数学变换，可以得到工业用数量与城市化率之间的函数关系，具体公式如下：

Y=41.0558X0.0859　(4.8)

其中，Y为城市化率（%），X为工业用水量（亿立方米）。

从上面的关系模型可以看出，工业用水量如果出现短缺，那么也会影响城市化水平的提高。如模型显示，工业用水量每短缺1亿立方米，则城市化率受到0.2%的影响。

通过上面的分析可以看出，如果按现有增长模式，未来吉林省城市化水平的提高，将带来工业用水量的快速增加，而工业用水量的短缺也将制约城市化水平的提高。

3.吉林省城市化与城市生活用水量的关系模型

对1995年以来的吉林省城市化率数据和城市生活用水量的数据，利用SPSS进行相关性分析（见图4-16）。

图4-16　吉林省城市与城市生活用水量的关系模型

从中可以得出吉林省城市化与城市生活用水量的关系满足幂函数关系模型，具体模型如下：

Y=(1.7E-13)X8.2588　(4.9)

其中，Y为城市生活用水量（亿立方米），X为城市化率（%）。模型的决定系数R2=0.871（大于0.75），作拟合优度检验，方差分析表明：F=74.14，P=0.0001，拟合度精度高。

从上面的关系模型可以看出，近几年吉林省城市化率的提高，带来了城市生活用水量的增加。模型显示，城市化水平每增加1个百分点，吉林省城市生活用水量就要增加约1.5亿立方米。

而对模型进行数学变换后，可以得到吉林省城市生活用水量与城市化率之间的关系模型，如公式4.10所示。

Y=4.6283lnX+35.4490　(4.10)

其中，Y为城市化率（%），X为城市生活用水量（亿立方米）。

从此模型可以得出，吉林省城市生活用水量如果出现短缺，那么将影响城市化水平的提高。模型显示，在目前的水平基础上，吉林省城市生活用水量每短缺1亿立方米，将影响城市化水平0.5%的增长。

因此如果目前的模式增长，未来吉林省城市化水平的提高，将带来城市生活用水量的增加。反之则是，城市生活用水不足，将制约吉林省城市化水平的提高。

利用同样的方法，对吉林省城市化与农业灌溉用水量，以及城市化与农村生活用水量的关系进行了分析，结果显示他们之间相关性非常低，无法建立函数关系模型。

通过以上的分析可以看出，无论从历史数据的变化对比，还是定量关系模型的分析，吉林省城市化水平的提高将带来工业用水量和城市生活用水量的增加，在农业灌溉用水量不能明显降低的情况下，从而带动了整个需水总量的增加。而另外一方面，如果水资源缺乏，不能满足发展要求，那么城市化的发展进程势必受到严重制约，进而影响城市化质量。

【注释】

[1]数据来源于吉林省统计局.1992吉林统计年鉴［M］.北京.中国统计出版社，1992.120

[2]由于统计年鉴数据限制，1971—1990年城市人口数据采用2008吉林统计年鉴总人口中的非农业人口数数据

[3]樊保力、吴雪玉.吉林省城市化发展现状及对策探究，姜国钧主编，统计思考.［M］.长春：吉林大学出版社，2003：202-207.

[4]沃尔特·威尔科克斯，美国农业经济学［M］.商务印书馆，1987

[5]宋建军，张庆杰，刘颖秋.2020年我国水资源保障程度分析及对策建议［J］.中国水利，2004（9），14-17.