黄河流域水资源用水结构与其经济发展分析
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1. 黄河流域的界定
流域是指河流的集水区域，包括地面集水与地下集水，流域之间以分水线为界[1]。因此 通常都是从自然地理的角度对黄河流域进行界定：黄河流域总面积 79.5 万 km2，流经青海、 四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省（自治区）。全河划分为兰州 以上、兰州至头道拐、头道拐至龙门、龙门至三门峡、三门峡至花园口、花园口以下、黄河 内流区等流域分区 [2]。但是从本文的研究角度来看，该定义最大的缺陷是：行政区的重复 性。即一个行政区同时属于多个流域。使得我们不能准确的衡量黄河流域水资源的效益，因 为按上述概念划分的黄河流域所包含的行政区中，有的行政区用水量仅有一小部分是来自于 黄河流域，而其总产出中却无法划出哪一部分是来源于黄河流域，因此其经济发展情况不能 来说明黄河流域的用水效率如何。基于上述考虑，文章提出如下黄河流域的界定方法：首先， 按照[2]的方法将其划分为青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东 9 个 省份，然后找出与用同方法[2]划分的长江流域、淮河流域、海河流域、松辽流域、珠江流域、 太湖流域[2]相重复的省份，比较该省份在各流域的用水量或取水量大小，将该省份划分为用 水量或取水量最大的流域。按照此种方法最终将黄河流域界定为：青海、甘肃、内蒙古、宁 夏、陕西和山西。
2. 黄河流域水资源稀缺性分析
黄河流域地表水资源总量和地下水资源总量分别为：1747 亿 m3，900m3，扣除水资源 重复量的水资源总量为 1970.8 亿 m3。占全国水资源总量的 7.42%（参见表 1）；人均水资源 量（除了青海省外）都远远低于全国人均水资源量，最低的宁夏仅为全国水平的 8.54%。另 外，从黄河流域的生态景观，生活、生产用水的保障程度来看，生态或者人文景观上，水资 源丰富的地区，城区、农区、林区所占的份额较大；水资源短缺的地区，牧区、无人区则比 重较大。李周、宋宗水等在这种尺度上证明了陕西、甘肃、宁夏、青海的确属于水资源短缺 地区。因此可以看出黄河流域的水资源是比较短缺的[3]。
指标分别用 y、x1、x2、x3、x4、x5 表示标准农业、标准工业、标准城镇公共用水、标准生
活用水、标准生态用水。α、β、γ、ζ、η 表示农业用水量、工业用水量、城镇公共用水量、
生活用水量、生态用水量投入产出弹性，反映产出变化对投入变化的相对率。
4．1 数据采集与处理
我们黄河流域的界定中指出：各省用水量是将该省所在的所有流域的用水量加 和，但是由于各个流域统计用水量时，统计指标不同，用水结构的分类不同，使得直接相加 变得不可能。例如，内蒙古自治区属于黄河、松辽、和海河流域，其统计分类差异较大：黄 河流域分为，农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态用水；海河流域分为： 农业用水、工业用水、生活和生态用水。解决这个问题采用的方法是：将该省份在其他流域 的总用水量与其在黄河流域的总用水量相比得到一个参数，然后用该省份在黄河流域的各用 途的用水量分别乘以该参数。本文用这种方法处理了内蒙古、山西、贵州的用水量。各省经 济指标 GDP 我们以 2003 年为基准，将 2004、2005 年 GDP 除以物价指数调整为可比 GDP。
为经济发展水平用 GDP 表示，L 表示劳动力投入量、A 表示资金与技术投入量，Q 为水资 源投入量，α、β、γ 分别劳动力、资金与技术、水资源投入产出弹性，反映产出变化对投入 变化的相对率。而本文采用后一种研究视角：将经济变量作为用水结构的函数，讨论黄河流
域经济发展与其用水结构的关系。其模型如下：
源量
量
水
资源重
复量
山
103.8
65.9
77.9
39.9
西
内蒙
463.1
334.8
225.5
97.2
古
陕 西
458.2
430.6
140.0
112.5
甘 肃
229.6
220.0
131.0
121.4
青 海
705.9
687.6
303.4
285.1
宁
10.2
8.1
22.2
20.1
夏
全 国
26547.6
25453.2
同时取对数得到：
Y
=
KX1α
X
β 2
X
γ 3
X
4
ζ
X
η 5
+ω
LnY = LnK + αLnX1 + βLnX 2 + γLnX3 + ζLnX 4 + ηLnX 5 + ω
其中
Y 表示经济总量，X1、X2、X3、X4、X5 分别表示农业用水总量、工业用水总量、城镇公共
用水总量、生活用水总量、生态用水总量，K 表示固定常数，ω 表示误差项，取对数后以上
4．2 建立模型
考虑到数据的有限性与模型准确性之间的矛盾，我们采用横断面与时间序列混 合数据参与模型的运算。
考虑到各变量之间相关性见表 3，采用因子分析的方法，先将农业用水、工业 用水、城镇公共用水、生活用水、生态用水进行主成分分析，前两个因子 factor1 和 factor2 的累计贡献率为 92.67％，因此选取前两个因子作为主因子，从因子荷载矩阵看出，两个因 子的典型变量不明显，故对其因子荷载矩阵进行方差最大正交旋转，结果如表 4。
128.02 63.58 49.92 332.78
-3-
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4. 用水结构与经济发展模型的构建
区域系统属于典型的开放复杂巨系统，有人口、资源、环境、经济、社会系统构
成[4]。水资源作为区域资源的重要组成部分，是区域经济发展的基础支撑与基本条件，并且
与区域经济发展相互联系、相互制约[4]。考虑到水资源与经济发展的关系，两个方面的考察
是有意义的：一是将水资源总量作为经济发展的一种投入品来研究；二是研究水资源的结构
效率即用水结构与经济发展的关系。对于前者国内学者彭少名[5]等在对黄河流域水量分配经
济综合模式研究中提出，可以概括为：运用柯布－道格拉斯生产函数，水资源总量、劳动力、
资金与技术作为生产要素进入生产函数，然后研究水资源的贡献:： G = Aα LβQγ 其中 G
0.86959
0.48270
1
7
9
3
准城 共
标
0.46297 3
0.91272 7
0.94149
0.39651
1
8
4
准生 活
标
0.37905 9
0.86959 9
0.94149 8
0.46933
1
5
准生
0.80460
0.48270
0.39651
0.46933
态
7
3
4
5
1
标
Sig.(1-tailed 准农
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黄河流域水资源用水结构与其经济发展分析
董冠鹏
河南大学环境与规划学院，河南开封 (475004)
E-mail: Dongguanpeng161@126.com
摘 要：文章对黄河流域进行了独特视角的界定，对黄河流域水资源稀缺性及用水效率进行 了分析，并基于流域各行政区水资源的用水结构，提出了水资源利用结构与经济发展的定量 模型。通过对各种用水对经济发展的贡献度分析，发现农业用水与生态用水等基础性因子对 经济增长的贡献率远远小于工业、第三产业用水等增长性因子对经济增长的贡献率。结合具 体情况，从经济发展的角度，提出黄河流域应调整其用水结构：适当减少农业用水；用水份 额适当向用水效益较高的工业、第三产业用水偏移；注意保障生态用水应占的份额。 关键字：黄河流域；用水结构；经济发展
0.026
4.82
0.097
0.42
0.008Fra Baidu bibliotek
270.32
4.733
36.46
0.741
4.74
0.091
18.66
0.388
2.57
0.048
注:表中数据为 2003-2005 年平均结果
在各省份之间各种用水份额有较大的差异：各种用水以标准差衡量的离散度 从大到小依次为，农业用水（36.85）>工业用水（3.63）>生活用水（2.28）>城镇用水（0.54） >生态用水（0.29）。说明各个省份之间农业用水的差异最大，也暗示我们黄河流域各个省份 之间的经济差异很可能与其农业用水份额之间的差异有关。省份省份
)
业
标
0.00694
0.02650
0.06041
4
6
3
0
准工 业
标
0.00694
4
0
0
0
0
准城 共
标
0.02650 6
0
0
0.05164
0
8
准生
0.06041
活
3
0
0
0
标
0.02470 7
准生 态
0.05164
0.02470
0
0.02123
8
7
0
-5-
项 目
标 准农业
标 准工业
-2-
省 份
青 海
甘 肃
宁 夏
内 蒙古
陕 西
山 西
全 国
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农业
占总 用水量份 额
表 2 黄河流域各省区水资源利用情况 Table 2 The water use condition of provinces of the Yellow River Basin
3．2 用水效率分析
文章选用 GDP/m3 作为用水效率的指标，数据均为所采集数据的平均值：黄河流 域平均用水效率为 35.1 元/m3，其中山西、陕西甘肃、青海高于平均值，宁夏、内蒙古低于 平均值，见图 1。各省用水效率差别较大，其标准差为 18.6557，用水效率最低的宁夏仅为 水效率最高的山西省的 18.09％，为平均水平的 33.3％。
70 60 50 40 30 20 10
0 青海
各省用水效率比较
甘肃
宁夏 内蒙古 陕西
GDP/立方米 山西
图 1 省际用水效率比较图 Graphy 1 The comparation of water utilization efficience among Provinces
总计
12.78 37.09 41.39
0.924
1.97
0.048
0.08
0.002
0.64
0.015
0.44
0.011
115.5
0.902
8.35
0.065
1.13
0.009
2.5
0.02
0.54
0.004
48.61
0.765
6.51
0.103
1.16
0.018
6.4
0.101
0.9
0.014
33.29
0.667
10.09
0.202
1.29
7942.2
6847.8
资料来源：2003－2005 年《水资源公报》，《2006 年中国统计年鉴》
人均水资源 量(m3/人)
312.4 1945.2 1239.5 883.5 13125.3 174.7 2046.5
3. 黄河流域水资源用水结构与效益分析
3．1 黄河流域水资源利用概况
根据 2004－2006 年《水资源公报》的用水结构分类：农业用水、工业用水、 城镇公共用水、生活用水和生态用水。黄河流域各省区总用水量 332.78 亿 m3,其中农业、工 业、城镇公共、生活、生态用水量为：270.32 亿 m3、36.46 亿 m3、4.74 亿 m3、18.66 亿 m3、 2.57 亿 m3，各自所占份额为：81.23％、10.96％、1.42％、5.61％、0.77％。其中宁夏、内 蒙古农业用水份额分别高于平均水平 10.17％、8.97％，甘肃（63.1％）、山西（66.7％）远 远低于平均水平；工业用水方面：陕西、甘肃分别高于平均水平 9.24％、11.24％，宁夏、 内蒙古远远低于平均水平；城镇公共用水方面：甘肃、山西高于平均水平 1.08％、1.18％， 最低的宁夏、内蒙古此项用水份额只有 0.2％、0.99％；生活用水方面：山西、陕西、甘肃 均高于平均水平；生态用水方面：陕西、宁夏、山西高于平均水平，内蒙古、青海、甘肃低 于平均水平。见表 2
工业
占总 用水量份 额
城 镇公共
占总 用水量份 额
居民 生活
占总 用水量份 额
单位: m3
生
占总
态环境 用水量份
额
10.53
0.824
1.29
0.101
0.14
0.011
0.75
0.059
0.08
0.006
24.13
0.651
8.25
0.222
0.94
0.025
3.55
0.096
0.19
0.005
38.26
-4-
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表 3 相关系数矩阵
Table 3 Correlation Matrix
标准农
标准工
标准城
标准生
标准生
业
业
共
活
态
标
Correlation
准农 业
标
0.56819
0.46297
0.37905
0.80460
1
7
3
9
7
准工 业
标
0.56819 7
0.91272
-1-
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表 1 黄河流域 2003-2005 平均水资源情况
省份
Table 1 the water resourse condition of the Yellow River Catchment
水资源总量
各项水资源总量
(亿 m3)
地表水资
地下水资源
地表水与地下水
流域是指河流的集水区域，包括地面集水与地下集水，流域之间以分水线为界[1]。因此 通常都是从自然地理的角度对黄河流域进行界定：黄河流域总面积 79.5 万 km2，流经青海、 四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省（自治区）。全河划分为兰州 以上、兰州至头道拐、头道拐至龙门、龙门至三门峡、三门峡至花园口、花园口以下、黄河 内流区等流域分区 [2]。但是从本文的研究角度来看，该定义最大的缺陷是：行政区的重复 性。即一个行政区同时属于多个流域。使得我们不能准确的衡量黄河流域水资源的效益，因 为按上述概念划分的黄河流域所包含的行政区中，有的行政区用水量仅有一小部分是来自于 黄河流域，而其总产出中却无法划出哪一部分是来源于黄河流域，因此其经济发展情况不能 来说明黄河流域的用水效率如何。基于上述考虑，文章提出如下黄河流域的界定方法：首先， 按照[2]的方法将其划分为青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东 9 个 省份，然后找出与用同方法[2]划分的长江流域、淮河流域、海河流域、松辽流域、珠江流域、 太湖流域[2]相重复的省份，比较该省份在各流域的用水量或取水量大小，将该省份划分为用 水量或取水量最大的流域。按照此种方法最终将黄河流域界定为：青海、甘肃、内蒙古、宁 夏、陕西和山西。
2. 黄河流域水资源稀缺性分析
黄河流域地表水资源总量和地下水资源总量分别为：1747 亿 m3，900m3，扣除水资源 重复量的水资源总量为 1970.8 亿 m3。占全国水资源总量的 7.42%（参见表 1）；人均水资源 量（除了青海省外）都远远低于全国人均水资源量，最低的宁夏仅为全国水平的 8.54%。另 外，从黄河流域的生态景观，生活、生产用水的保障程度来看，生态或者人文景观上，水资 源丰富的地区，城区、农区、林区所占的份额较大；水资源短缺的地区，牧区、无人区则比 重较大。李周、宋宗水等在这种尺度上证明了陕西、甘肃、宁夏、青海的确属于水资源短缺 地区。因此可以看出黄河流域的水资源是比较短缺的[3]。
指标分别用 y、x1、x2、x3、x4、x5 表示标准农业、标准工业、标准城镇公共用水、标准生
活用水、标准生态用水。α、β、γ、ζ、η 表示农业用水量、工业用水量、城镇公共用水量、
生活用水量、生态用水量投入产出弹性，反映产出变化对投入变化的相对率。
4．1 数据采集与处理
我们黄河流域的界定中指出：各省用水量是将该省所在的所有流域的用水量加 和，但是由于各个流域统计用水量时，统计指标不同，用水结构的分类不同，使得直接相加 变得不可能。例如，内蒙古自治区属于黄河、松辽、和海河流域，其统计分类差异较大：黄 河流域分为，农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态用水；海河流域分为： 农业用水、工业用水、生活和生态用水。解决这个问题采用的方法是：将该省份在其他流域 的总用水量与其在黄河流域的总用水量相比得到一个参数，然后用该省份在黄河流域的各用 途的用水量分别乘以该参数。本文用这种方法处理了内蒙古、山西、贵州的用水量。各省经 济指标 GDP 我们以 2003 年为基准，将 2004、2005 年 GDP 除以物价指数调整为可比 GDP。
为经济发展水平用 GDP 表示，L 表示劳动力投入量、A 表示资金与技术投入量，Q 为水资 源投入量，α、β、γ 分别劳动力、资金与技术、水资源投入产出弹性，反映产出变化对投入 变化的相对率。而本文采用后一种研究视角：将经济变量作为用水结构的函数，讨论黄河流
域经济发展与其用水结构的关系。其模型如下：
源量
量
水
资源重
复量
山
103.8
65.9
77.9
39.9
西
内蒙
463.1
334.8
225.5
97.2
古
陕 西
458.2
430.6
140.0
112.5
甘 肃
229.6
220.0
131.0
121.4
青 海
705.9
687.6
303.4
285.1
宁
10.2
8.1
22.2
20.1
夏
全 国
26547.6
25453.2
同时取对数得到：
Y
=
KX1α
X
β 2
X
γ 3
X
4
ζ
X
η 5
+ω
LnY = LnK + αLnX1 + βLnX 2 + γLnX3 + ζLnX 4 + ηLnX 5 + ω
其中
Y 表示经济总量，X1、X2、X3、X4、X5 分别表示农业用水总量、工业用水总量、城镇公共
用水总量、生活用水总量、生态用水总量，K 表示固定常数，ω 表示误差项，取对数后以上
4．2 建立模型
考虑到数据的有限性与模型准确性之间的矛盾，我们采用横断面与时间序列混 合数据参与模型的运算。
考虑到各变量之间相关性见表 3，采用因子分析的方法，先将农业用水、工业 用水、城镇公共用水、生活用水、生态用水进行主成分分析，前两个因子 factor1 和 factor2 的累计贡献率为 92.67％，因此选取前两个因子作为主因子，从因子荷载矩阵看出，两个因 子的典型变量不明显，故对其因子荷载矩阵进行方差最大正交旋转，结果如表 4。
128.02 63.58 49.92 332.78
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4. 用水结构与经济发展模型的构建
区域系统属于典型的开放复杂巨系统，有人口、资源、环境、经济、社会系统构
成[4]。水资源作为区域资源的重要组成部分，是区域经济发展的基础支撑与基本条件，并且
与区域经济发展相互联系、相互制约[4]。考虑到水资源与经济发展的关系，两个方面的考察
是有意义的：一是将水资源总量作为经济发展的一种投入品来研究；二是研究水资源的结构
效率即用水结构与经济发展的关系。对于前者国内学者彭少名[5]等在对黄河流域水量分配经
济综合模式研究中提出，可以概括为：运用柯布－道格拉斯生产函数，水资源总量、劳动力、
资金与技术作为生产要素进入生产函数，然后研究水资源的贡献:： G = Aα LβQγ 其中 G
0.86959
0.48270
1
7
9
3
准城 共
标
0.46297 3
0.91272 7
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1
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准生 活
标
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0.94149 8
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1
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准生
0.80460
0.48270
0.39651
0.46933
态
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标
Sig.(1-tailed 准农
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黄河流域水资源用水结构与其经济发展分析
董冠鹏
河南大学环境与规划学院，河南开封 (475004)
E-mail: Dongguanpeng161@126.com
摘 要：文章对黄河流域进行了独特视角的界定，对黄河流域水资源稀缺性及用水效率进行 了分析，并基于流域各行政区水资源的用水结构，提出了水资源利用结构与经济发展的定量 模型。通过对各种用水对经济发展的贡献度分析，发现农业用水与生态用水等基础性因子对 经济增长的贡献率远远小于工业、第三产业用水等增长性因子对经济增长的贡献率。结合具 体情况，从经济发展的角度，提出黄河流域应调整其用水结构：适当减少农业用水；用水份 额适当向用水效益较高的工业、第三产业用水偏移；注意保障生态用水应占的份额。 关键字：黄河流域；用水结构；经济发展
0.026
4.82
0.097
0.42
0.008Fra Baidu bibliotek
270.32
4.733
36.46
0.741
4.74
0.091
18.66
0.388
2.57
0.048
注:表中数据为 2003-2005 年平均结果
在各省份之间各种用水份额有较大的差异：各种用水以标准差衡量的离散度 从大到小依次为，农业用水（36.85）>工业用水（3.63）>生活用水（2.28）>城镇用水（0.54） >生态用水（0.29）。说明各个省份之间农业用水的差异最大，也暗示我们黄河流域各个省份 之间的经济差异很可能与其农业用水份额之间的差异有关。省份省份
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业
标
0.00694
0.02650
0.06041
4
6
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0
准工 业
标
0.00694
4
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准城 共
标
0.02650 6
0
0
0.05164
0
8
准生
0.06041
活
3
0
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标
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准生 态
0.05164
0.02470
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0.02123
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项 目
标 准农业
标 准工业
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省 份
青 海
甘 肃
宁 夏
内 蒙古
陕 西
山 西
全 国
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农业
占总 用水量份 额
表 2 黄河流域各省区水资源利用情况 Table 2 The water use condition of provinces of the Yellow River Basin
3．2 用水效率分析
文章选用 GDP/m3 作为用水效率的指标，数据均为所采集数据的平均值：黄河流 域平均用水效率为 35.1 元/m3，其中山西、陕西甘肃、青海高于平均值，宁夏、内蒙古低于 平均值，见图 1。各省用水效率差别较大，其标准差为 18.6557，用水效率最低的宁夏仅为 水效率最高的山西省的 18.09％，为平均水平的 33.3％。
70 60 50 40 30 20 10
0 青海
各省用水效率比较
甘肃
宁夏 内蒙古 陕西
GDP/立方米 山西
图 1 省际用水效率比较图 Graphy 1 The comparation of water utilization efficience among Provinces
总计
12.78 37.09 41.39
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0.64
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115.5
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0.004
48.61
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0.103
1.16
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6.4
0.101
0.9
0.014
33.29
0.667
10.09
0.202
1.29
7942.2
6847.8
资料来源：2003－2005 年《水资源公报》，《2006 年中国统计年鉴》
人均水资源 量(m3/人)
312.4 1945.2 1239.5 883.5 13125.3 174.7 2046.5
3. 黄河流域水资源用水结构与效益分析
3．1 黄河流域水资源利用概况
根据 2004－2006 年《水资源公报》的用水结构分类：农业用水、工业用水、 城镇公共用水、生活用水和生态用水。黄河流域各省区总用水量 332.78 亿 m3,其中农业、工 业、城镇公共、生活、生态用水量为：270.32 亿 m3、36.46 亿 m3、4.74 亿 m3、18.66 亿 m3、 2.57 亿 m3，各自所占份额为：81.23％、10.96％、1.42％、5.61％、0.77％。其中宁夏、内 蒙古农业用水份额分别高于平均水平 10.17％、8.97％，甘肃（63.1％）、山西（66.7％）远 远低于平均水平；工业用水方面：陕西、甘肃分别高于平均水平 9.24％、11.24％，宁夏、 内蒙古远远低于平均水平；城镇公共用水方面：甘肃、山西高于平均水平 1.08％、1.18％， 最低的宁夏、内蒙古此项用水份额只有 0.2％、0.99％；生活用水方面：山西、陕西、甘肃 均高于平均水平；生态用水方面：陕西、宁夏、山西高于平均水平，内蒙古、青海、甘肃低 于平均水平。见表 2
工业
占总 用水量份 额
城 镇公共
占总 用水量份 额
居民 生活
占总 用水量份 额
单位: m3
生
占总
态环境 用水量份
额
10.53
0.824
1.29
0.101
0.14
0.011
0.75
0.059
0.08
0.006
24.13
0.651
8.25
0.222
0.94
0.025
3.55
0.096
0.19
0.005
38.26
-4-
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表 3 相关系数矩阵
Table 3 Correlation Matrix
标准农
标准工
标准城
标准生
标准生
业
业
共
活
态
标
Correlation
准农 业
标
0.56819
0.46297
0.37905
0.80460
1
7
3
9
7
准工 业
标
0.56819 7
0.91272
-1-
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表 1 黄河流域 2003-2005 平均水资源情况
省份
Table 1 the water resourse condition of the Yellow River Catchment
水资源总量
各项水资源总量
(亿 m3)
地表水资
地下水资源
地表水与地下水