第五章 皖北经济发展适度规模研究
水资源是支撑地区经济发展的关键资源，许多缺水地区由于盲目追求经济规模扩张加上自身不合理的产业结构，导致水资源无法支撑地区经济的可持续发展。
因此，缺水地区在制定城市经济发展总体规划时除应研究解决好水资源供应问题外，在经济发展规模、产业结构以及城镇化水平等方面还应充分考虑城市的实际供水能力，建立与水资源相适应的经济发展适度规模，保证城市经济平稳健康和可持续发展。皖北地区是一个极度缺水地区，经济发展在很大程度上受到水资源短缺和需水结构不合理的严重约束，水资源与经济发展处于轻度失调状态，本章通过对水资源约束下皖北经济发展适度规模的定量测算，以期为皖北地区水资源与经济的协调和可持续发展提供参考。
第一节 模型构建。
在水资源约束条件下为了获得一个适度的经济发展规模，归根结底就是要准确测算地区的水资源供应能力，以供定需，满足水资源的供需平衡。针对皖北地区现阶段经济发展过程中所面临的水资源严重超载、水资源与经济发展轻度失调的问题，本文从水资源短缺这一硬性约束条件入手，测算了皖北地区水资源的实际供给能力，并以《水污染防治行动计划》（水十条）、《安徽省行业用水定额》、《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》、《安徽省人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》等政策文件为依据，通过确定各城市各用水部门适度的需水结构系数和用水定额，进而求解对应的城市经济规模、产业结构和城镇化水平，以此作为以水定城、以水定产、以水定人的依据。
一、供水量预测。
国内外关于供水量预测的模型主要有多元线性回归模型、趋势外推法、神经网络模型、系统动力学模型和灰色系统理论等。其中，灰色系统理论是以小样本的不确定性系统为研究对象，通过对少量已知信息的分析提取出有价值的信息，从而实现对系统运行行为的有效控制,目前该方法已广泛应用于各领域的预测研究。本文主要运用灰色系统理论对皖北地区 2020 年的供水量进行预测，为提高预测的精确度，较准确的反映水资源供给的实际情况，选用灰色系统理论中的GM（1 ,1）模型和Verhulst 模型，运用最小方差组合预测方法进行研究。
（一） GM（1 ,1）模型。
首先，对要预测的原始序列 （（1），（2），（））（0）（0）（0）（0）XXXXnL= 进行一次累加，
式中，ztQ 和ktQ 分别代表第t 年皖北地区的供水量和需水量适度规模，iztQ 和iktQ 分别代表第t 年i城市的供水量和需水量适度规模，tijQ 代表第t 年i城市 j用水部门的供水量，oijb 和tijb 分别代表皖北地区 2007 年和第t 年i城市 j 用水部门的需水结构系数，tija 代表第t 年i城市 j用水部门的需水结构转换系数，其值定义为用水比例的同比增减速率。i代表皖北六市；j 代表农田灌溉、林牧渔畜、工业、城镇生活、农村生活和生态环境等 6 个用水部门。
三、用水定额。
用水定额是指规划时期内所达到的用水水平，因此须从城市规划、经济发展水平、居民生活条件等方面综合考虑，并结合发展趋势、规划资料以及类似地区的用水情况，进行用水定额的计算.本文根据研究需要主要分析农田灌溉用水定额、林牧渔畜用水定额、工业用水定额、城镇居民和农村居民生活用水定额以及地区生产总值用水定额。由于统计年鉴中未统计第三产业用水量，因此本文不具体计算皖北地区 2020 年第三产业的需水量及用水定额，但在供水量分配时，将农田灌溉和工业需水结构系数调低的部分适当分配给第三产业。用水定额确定的主要方法是：农田灌溉、林牧渔畜、工业用水定额以 2007-2013 年期间各用水部门用水定额的平均增减速率为基础，进而根据可容许的用水定额转换系数求出2020 年各部门用水定额，并参照《水污染防治行动计划》（水十条）、《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》、《安徽省人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见》等政策文件及安徽省用水定额平均水平进行相应调整。由于人们的用水习惯具有一定的延续性，皖北地区各城市历年城镇居民和农村居民生活用水定额变化不大，故以 2007-2013 年期间皖北地区各城市城镇居民和农村居民生活用水定额的平均值为基础，考虑到以人为本的新型城镇化进程的不断推进和生活水平的显着提高，应适当调高生活需水定额，因此本文参照安徽省居民生活用水定额标准，将两者的平均值作为 2020 年皖北地区各城市城镇居民和农村居民生活用水定额水平。
四、经济发展适度规模。
本文分别从经济规模、产业结构和城镇化水平三个方面对皖北地区 2020 年的经济发展适度规模进行测度。首先根据皖北地区各城市供水量和各用水部门需水量适度规模计算结果，结合皖北地区各城市各部门用水定额，求出水资源约束下皖北地区各城市的地区生产总值、第一、二产业增加值、城镇人口和农村人口的适度规模，然后根据以上计算结果可进一步得到第三产业增加值、产业结构和城镇化率，最后将各城市 2020 年的数据加总或平均，即可得出水资源约束下皖北地区 2020 年经济发展的适度规模，主要计算公式如下：
第二节 主要指标及相关参数确定。
（一）供水量预测。
利用灰色组合预测模型对皖北地区 2020 年的内部供水量进行预测，结果如下表 5-1 所示。2020 年皖北地区内部供水量为 83.54 亿立方米，其中，阜阳市和蚌埠市的内部供水量最大，分别为 18.66 亿立方米和 18.41 亿立方米，淮北市内部供水量最小，仅为 5.02 亿立方米，皖北内部地区之间供水量差异较为显着。
为了从根本上解决皖北水资源短缺问题，安徽省启动了两大跨区域调水工程，分别是引江济淮工程和淮水北调工程。引江济淮工程是从长江自流或抽引江水入巢湖调蓄后，经派河提水过江淮分水岭入东淝河，至瓦埠湖调蓄后注入淮河干流蚌埠闸上，再通过不同线路输入沿淮及淮北地区，主要以工业和城市供水为主，该工程于 2015 年开工，预计 2020 年竣工。由于本文仅研究 2020 年皖北地区经济发展的适度规模，因此引江济淮工程的供水量本文不作分析。淮水北调工程属于南水北调东线安徽配套工程，始自蚌埠五河站从淮河干流抽水，经淮北市濉溪县黄桥闸向北至宿州市萧县岱山口闸，供水范围为淮北市、宿州市和蚌埠市，主要保障淮北、宿州两市工农业生产用水，该工程已于 2014 年 10 月初全面开工，预计将于 2016 年底之前竣工，淮水北调工程近期多年平均调水量为 2.8 亿立方米，其中，宿州市 2020 年预计能调水 1.2 亿立方米，淮北市 1.2 亿立方米，分配给蚌埠市的水资源量为 0.4 亿立方米，综合考虑淮水北调工程的影响，则 2020年皖北地区供水总量将达到86.34亿立方米，各城市供水量数据。
（二）需水结构系数预测。
根据皖北地区 2007-2013 年期间历年需水结构转换系数，结合安徽省各用水部门需水量平均水平，按照降低农田灌溉和工业需水比重，提高第三产业需水比重、适当提高林牧渔畜、居民生活和生态需水比重的原则，求得 2013-2020 年期间皖北地区的需水结构转换系数，并以 2007 年各用水部门的需水结构为基础，求得皖北地区各城市 2020 年的需水结构系数。
2020 年皖北地区农业需水中农田灌溉和林牧渔畜的需水比例分别为 42.54%和 6.58%,与 2013 年相比，单位需水量创造产值最低的农田灌溉需水比例大幅度下降，而林牧渔畜需水比例有所提高。耗水量较大的工业部门的需水比例将减少到 27.85%,而第三产业的需水比例将增加 7.52%.城镇和农村居民生活需水比例到 2020 年将分别达到 7.38%和 5.83%,而生态环境需水比例则呈逐年上升趋势，到 2020 年需水比例将达到 2.30%.
（三）需水量适度规模。
根据计算得到的皖北地区 2020 年供水量和各城市各用水部门需水结构系数，利用公式（5.9）和（5.10）可以得到 2020 年皖北地区各用水部门需水量适度规模。
2020 年皖北地区农田灌溉、林牧渔畜、工业、城镇生活、农村生活和生态环境的需水量适度规模分别为 36.7290 亿立方米、5.6812亿立方米、24.0457 亿立方米、6.3728 亿立方米、5.0375 亿立方米和 1.9858 亿立方米。皖北内部各城市之间各用水部门需水量适度规模差异较大，其中，蚌埠市和阜阳市的第一产业需水量最大，分别为 11.0810 亿立方米和 9.8075 亿立方米；淮南市工业需水量最大，达到 5.9733 亿立方米，宿州市和阜阳市的生活需水量最大，分别为 2.4596 亿立方米和 3.0168 亿立方米。
（四）用水定额。
利用上文确定的用水定额计算方法，可以得到 2020 年皖北地区各用水部门用水定额。
2020 年，皖北地区农田灌溉和林牧渔畜用水定额分别为 556.81223m /万元和 65.19403m /万元，分别比 2013 年下降 18.97%和 3.36%;工业用水定额由2013年的85.44843m /万元下降到2020年的58.97053m /万元，年均减少 5.44%;地区生产总值用水定额由 2013 年的 142.40203m /万元下降到2020 年的 93.9427 /万元，年均减少 6.12%,城镇和农村居民生活用水定额分别提高到 56.77503m /人和 30.04493m /人。
第三节 实证分析。
本节主要采用公式（5.11）至（5.13），根据第二节测算出的主要指标及相关参数，分别从经济规模、产业结构以及城镇化水平等三个方面对 2020 年皖北地区经济发展的适度规模进行测度，并与 2013 年的相关数据进行对比分析，以期为皖北地区水资源与经济的可持续发展提供借鉴。
一、经济规模。
本部分主要选取地区生产总值、经济增速和人均 GDP 等指标对皖北经济适度规模进行研究，根据第二节测算出的主要指标及相关参数，分别计算了 2020 年皖北地区生产总值、经济增速和人均 GDP 的适度规模。
2020 年皖北地区生产总值的适度规模为 9190.71 亿元，较 2013 年增长了 70.24%,2013-2020 年期间，经济增速为 7.90%,与 2005-2013年期间年均 15.65%的经济增速相比下降明显，表明当前皖北地区的经济发展水平已经超出了水资源的承载能力，迫切需要降低经济发展速度，提高经济发展的质量，控制经济规模，保证皖北地区经济的可持续发展。2020 年皖北地区人均GDP 的适度规模为 32834.16 元，比 2013 年增长 57.01%,年均增长速度为 6.66%,与 2005-2013 年期间人均 GDP 年均 16.42%的增速相比，人均 GDP 增速明显放慢。
因此，皖北地区在制定地区经济发展总体规划时，应该将水资源与经济发展水平放在同等重要位置，既保证地区经济发展的总量目标与发展速度，又同时考虑水资源对经济发展水平的实际承载能力，采取水资源与经济协调发展模式。
从皖北内部来看，地区之间由于水资源禀赋的差异较大，2020 年在水资源约束下经济发展的适度规模具有明显差异。其中，宿州市、蚌埠市和亳州市的水资源所能承载的地区生产总值最大，分别为 1928.89 亿元、1810.39 亿元和1767.17 亿元，而淮南市、淮北市和亳州市的地区生产总值相对较小，分别只有1077.93 亿元、1116.19 亿元和 1490.14 亿元。从经济增速来看，宿州市和亳州市由于水资源量相对丰富，2020 年适度的经济增速均超过 9%,分别达到 9.62%和 9.47%,而淮南市和淮北市由于水资源极度缺乏，到 2020 年的经济增速分别只有 4.00%和 6.81%,与 2005-2013 年的平均水平相比分别下降 14.62 和 6.25个百分点。皖北内部各城市在水资源约束下的人均 GDP 水平也存在较大差距，最大的蚌埠市和最小的阜阳市的人均 GDP 分别为 52467.77 元和 21382.88 元，相差31084.89 元，淮南市、淮北市、亳州市和宿州市的人均 GDP 分别为 35884.45 元、38915.97 元、32576.71 元和 33085.21 元；与 2013 年相比，人均 GDP 增速最大的是亳州市，由 2013 年的 15982.58 元上升到 2020 年的 32576.71 元，年均增长10.71%,其次是宿州市、蚌埠市和阜阳市，人均 GDP 年均增速分别为 8.51%、7.66%和 6.49%,最小的淮南市和淮北市的分别只有 4.51%和 2.45%.
二、产业结构。
本部分主要选取三次产业增加值和产业结构等指标对皖北地区产业的适度结构进行研究，根据第二节测算出的主要指标及相关参数，分别计算了 2020 年皖北地区三次产业增加值和产业结构的适度规模。
水资源约束下皖北地区 2020 年三次产业增加值的适度规模分别为 1531.06 亿元、4077.58 亿元和 3582.08 亿元，与 2013 年相比分别增加 552.37 亿元、1397.6 亿元和 1877.52 亿元；适度的产业结构为16.7:44.4:38.9,与 2013 年相比，第一产业和第二产业增加值占国内生产总值的比重分别下降 3.2 个百分点和 2.2 个百分点，而第三产业增加值占比则上升5.4 个百分点，由此可以看出，未来皖北地区的产业发展应以耗用水量较少的第三产业为主，逐步削减农田灌溉和传统工业的比重，适当加大对节水工业的投资力度，大力发展节水农业和设施农业，适当提高林牧渔畜业发展水平。
从皖北内部来看，淮南市和淮北市作为以煤炭为主的能源型城市，应大幅削减第二产业比重，2020 年第二产业增加值占地区生产总值的比重应分别由 2013年的 62.0%和 67.2%减少到 2020 年的 44.4%和 55.8%,分别减少 10.7 个百分点和11.4 个百分点，相应地淮南和淮北两市应大力发展第三产业，逐步提高水资源利用效益，2020 年第三产业增加值占地区生产总值的比重较 2013 年应分别提高10.3 个百分点和 10.1 个百分点，通过不断优化产业结构，减少工业对水资源的过分依赖，保证水资源与经济可持续发展。亳州市、宿州市和阜阳市作为农业大市，2013 年第一产业比重分别达到 24.6%、24.8%和 25.6%,然而农业是高耗水产业，且与第二和第三产业相比，单方水总产值较低，因此由计算结果可得，2020年亳州市、宿州市和阜阳市的第一产业增加值占比应分别下降到 18.7%、19.7%和 21.8%,分别减少 5.9 个百分点、5.1 个百分点和 3.8 个百分点，与此相对应，三市产业结构到 2020 年应分别调整为 18.7:42.9:38.4、19.7:36.8:43.5 和21.8:44.1:34.1,通过不断调整产业结构，提高水资源与产业的协调度，保证地区经济平稳健康和可持续发展。
三、城镇化水平。
本部分主要选取地区常住人口总数、城镇和农村常住人口、城镇化率等指标对皖北地区水资源所能承载的人口及城镇化水平适度规模进行研究，根据第二节测算出的主要指标及相关参数，分别计算了 2020 年皖北地区常住人口总数、城镇和农村常住人口、城镇化率的适度规模。
可以看出，2020 年皖北地区水资源所能承载的常住人口总数为2799.13 万人，比 2013 年增加 217.53 万人，其中城镇人口减少 70.24 万人，农村人口增加287.77万人，城镇化率由2013年的46.20%减少到2020年的40.10%,下降 6.1 个百分点，说明当前皖北地区的城镇化率已经超过了水资源所能承载的最大规模，应适当减少城镇常住人口规模，引导城镇人口向皖南等水资源丰富地区转移，到 2020 年将城镇常住人口规模控制在 1122.46 万人，保证城镇人口规模不超过地区水资源的实际承载能力。要想控制城镇的人口规模，就必须管好产业和城镇规模，通过淘汰一部分高耗水产业来控制用水，并在一定程度上限制这些产业的就业，这样以水定人才不是被动的。
从皖北内部来看，淮南市和淮北市 2020 年的城镇化水平适度规模分别为54.42%和 49.87%,较 2013 年分别下降 12.28 个百分点和 8.63 个百分点，表明当前两市的城镇化水平已经严重超载，必须采取相应措施，控制城镇人口规模。
阜阳市到 2020 年的城镇化率为 37.32%,比 2013 年提高 1.12 个百分点，是皖北地区唯一城镇化水平适度规模提高的地区；淮北市和宿州市 2020 年城镇所能承载的适度人口规模分别增加 72.6 万人和 39.9 万人，这主要得益于淮水北调工程于 2016 年的顺利竣工，该工程可以极大保证两市的城镇用水需求，提高城镇的人口承载能力。
第四节 本章小结。
本章从水资源短缺这一硬性约束条件入手，基于以供定需、供需平衡的原则，利用灰色组合预测模型预测了 2020 年皖北的供水总量，并以相关政策文件为依据，通过确定各城市各用水部门适度的需水结构系数和用水定额，最终测算出水资源约束下皖北适度的经济规模、产业结构和城镇化水平，得到以下结论：第一，2020 年皖北地区生产总值的适度规模为 9190.71 亿元，人均 GDP 的适度规模为32834.16 元，2013-2020 年期间经济增速降为 7.90%,与 2005-2013 年期间年均15.65%的经济增速相比下降明显。第二，水资源约束下皖北地区 2020 年三次产业增加值的适度规模分别为 1531.06 亿元、4077.58 亿元和 3582.08 亿元，适度的产业结构为 16.7:44.4:38.9.第三，2020 年皖北地区水资源所能承载的常住人口总数为 2799.13 万人，比 2013 年增加 217.53 万人，其中城镇人口减少 70.24万人，城镇化率由 2013 年的 46.20%减少到 2020 年的 40.10%,下降 6.1 个百分点，说明当前皖北地区的城镇化率已经超过了水资源所能承载的最大规模。
