阿蘭初 徐粉紅 郭建忠 胡石濤

(南陽師范學院 環(huán)境科學與旅游學院，河南 南陽 473061)

0 前言

本文在綜合分析當前本領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，從專業(yè)角度觀察南水北調(diào)中線水源區(qū)人口分布變化，分析水源區(qū)人口分布存在的問題，找出南水北調(diào)中線水源區(qū)人口分布在空間上的規(guī)律，借鑒固有研究成果及成功經(jīng)驗，進行具體分析實地論證，科學調(diào)整人口分布，為當?shù)卣?guī)劃南水北調(diào)中線水源區(qū)人口布局規(guī)劃提出合理建議，為南水北調(diào)中線水源區(qū)制定人口政策提供相關(guān)參考［1］。

1 研究區(qū)概況及數(shù)學模型

1．1 研究區(qū)概況

南水北調(diào)中線水源區(qū)位于豫、陜、渝、鄂四省交界地帶，包括了丹江口水庫及周邊地區(qū)和漢江、丹江流域及其包含的支流流域。水源區(qū)介于秦巴山地與伏牛山山系和米倉山山脈之間，東部是南陽盆地，北部及東北部有黃河、淮河，西南部有嘉陵江。該地區(qū)水能資源豐富，土地廣闊，地形復(fù)雜，形成了獨特的旅游資源。水源區(qū)涉及秦、豫和鄂三省的35 個縣4 個市，土地面積約10 萬平方千米。

1．2 數(shù)學模型

1．2．1 人口密度

人口密度一般被看作是衡量人口分布的重要指標，它反映一定地區(qū)的人口密集程度，是指單位土地面積上居住的人口數(shù)［1］。計算公式:D = P/S，其中該地區(qū)人口密度用D 表示，人口總數(shù)用P 表示，土地總面積用S 表示［3］。應(yīng)當注意的是，人口密度提供的只是一個平均數(shù)，它掩蓋了所計算范圍的內(nèi)部差異，考慮的范圍越小，所計算出的人口密度越能反映出人口分布的真實情況。

1．2．2 人口分布不均衡指數(shù)

一個地域內(nèi)人口空間分布不均衡程度的計量指標是用人口分布不均衡指數(shù)U 來度量，其公式為［1］:

阻塞網(wǎng)絡(luò)可以阻止共塔頻率對本頻率的干擾，對于本臺其他頻率的干擾應(yīng)該怎么處理呢?如果再增加阻塞網(wǎng)絡(luò),會使得整個網(wǎng)絡(luò)臃腫龐大,同時也增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的難度。由于本臺其他天線發(fā)射頻率相比較共塔頻率的干擾要小得多，我們可以采取被動吸收網(wǎng)絡(luò)（也稱陷波）的方式來消除，根據(jù)干擾的強度大小，采用不同的吸收方式。圖3是四種不同吸收網(wǎng)絡(luò)組成形式原理圖。

其中，用U 表示不均衡指數(shù);n 表示調(diào)研區(qū)內(nèi)縣市的地域總個數(shù);xi表示i 行政單元人口與調(diào)研區(qū)總?cè)丝谥?yi為i 行政單元的土地面積除以調(diào)研區(qū)總土地面積所得的商。U 數(shù)值的大小關(guān)系著區(qū)域人口空間結(jié)構(gòu)是否均衡，U 值越大，說明區(qū)域人口的空間結(jié)構(gòu)越不均衡;與此相反，空間結(jié)構(gòu)趨向均衡［3］。

1．2．3 基于變異函數(shù)的分布模式研究

區(qū)域化變量、空間插值的空間相關(guān)和變異分析這兩大領(lǐng)域是地統(tǒng)計學的研究對象。半變異函數(shù)的計算公式如下［5］:

其中，h 為樣本距;N(h)為間距，為h 的樣本對的總個數(shù);樣本空間樣本Si的屬性值用Z(Si)表示，距樣本Si距離為在h處的樣本的屬性值用Z(Si+h)表示［4］。半變異函數(shù)3 個主要參數(shù)是塊金值(C0)、自相關(guān)尺度(a)以及基臺值(C0+C)［6］。

高斯模型的一般公式［5］:

式中，C0為塊金常數(shù);C 為拱高;C0+C 為臺基值。由于當h，即當時，r(h)≈C0+C，所以該模型的變程約為。當C0 為0，C 為1 時，稱作為標準高斯模型。

1．2．4 克里金插值法

克里金插值法亦稱為空間局部插值方法，是以變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分為基礎(chǔ)，在有限領(lǐng)域內(nèi)對區(qū)域化變量進行無偏最優(yōu)估計的一種方法。

2 水源區(qū)人口分布研究結(jié)果及分析

2．1 人口密度

2000年，南水北調(diào)水源區(qū)人口密度最大的縣是城固縣，人口密度最小的是位于大巴山東端的房縣。各市縣的人口密度從大到小是:城固縣＞佛坪縣＞石泉縣＞漢陰縣＞鎮(zhèn)坪縣＞柞水縣＞白河縣＞丹鳳縣＞商南縣＞欒川縣＞鄧州市＞房縣;到了2011年人口密度最大的縣依舊是城固縣，人口密度相對較大的市縣分別是鄧州、內(nèi)鄉(xiāng)、淅川、漢陰和南鄭。

2000—2011年人口密度在空間上發(fā)生了明顯的變化，2000年的幾個人口密度大縣，到2011年其人口密度已有較大幅度的下降。從2011年的人口數(shù)據(jù)上來看，人口規(guī)模最大的是位于南襄盆地的鄧州市，人口數(shù)量約為150 萬人，而規(guī)模最小的是位于大巴山腹地的佛坪縣，人口數(shù)量約為3 萬人。

由此可以知道水源區(qū)人口在空間分布上并不存在著明顯的集聚性，2000—2011年人口密度在空間上發(fā)生了明顯的變化。水源區(qū)人口密度較大的縣市由2000年的11 個縣市到2011年直接降到只有2 個縣市，降幅較大。2000—2011年，水源區(qū)人口總數(shù)增加了約6．9 ×105人。

2．2 人口分布不均衡值

不均衡指數(shù)U 是測度南水北調(diào)中線水源區(qū)各縣市人口空間結(jié)構(gòu)在地域上的特點。利用數(shù)據(jù)公式計算出水源區(qū)人口分布的不均衡指數(shù)，其中2000年為0．013 1，2011年為0．014。數(shù)據(jù)顯示2000年至2011年的11年中，南水北調(diào)中線水源區(qū)人口分布趨向于不均衡。進入21 世紀后，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，水源區(qū)人口流動較大，加上自2003年底南水北調(diào)中線開始動工以來，水源區(qū)各縣市通過人口遷移和人口集聚化發(fā)展，使得人口分布趨向不平衡，但變化不是特別大。

2．3 基于變異函數(shù)分布模型的分析

通過對2000年水源區(qū)人口密度異向Moran’s I 分析，可以看出，同向45°的決定系數(shù)在－0．837～0．837之間，區(qū)域變異程度越弱，說明區(qū)域的自相關(guān)性越強，區(qū)域變異程度與自相關(guān)性呈負相關(guān)。2011年異向函數(shù)模型的決定系數(shù)變化在－0．923～0．923之間，變程在0～2．98之間，其值為正值且逐漸降低，說明人口密度在區(qū)域間逐漸穩(wěn)定，其自相關(guān)性增強。

根據(jù)人口密度分布和變異函數(shù)，得到2000年和2011年各向同性、各向異性半變異函數(shù)的理論曲線，可以看出2000和2011年各向異性變異函數(shù)的曲線基本一致，曲線走勢平緩，相關(guān)系數(shù)由2000年的0．286降低到0．275，在10年間變異性逐漸降低。變異函數(shù)曲線在不同方向上的變化有規(guī)律可參照，說明人口密度在空間上有一定的聯(lián)系，進而表明該地區(qū)人口分布存在一定的聯(lián)系。

在各向異性分析上以0°、45°、90°做比較分析，變異函數(shù)曲線的初始值在三個方向上都非常相近，說明在小范圍內(nèi)，變異程度不明顯。在高斯模型下，在0°、45°的半變異函數(shù)曲線走勢大致相同，同時其決定系數(shù)變程在2．33前后達到最大值，由此得出在0°、45°方向上人口密度的半變異性類似;90°方向相對0°、45°方向，半變異函數(shù)曲線的走勢平緩，變異性也相對較弱。

表1 水源區(qū)人口密度變異函數(shù)理論模型的相關(guān)參數(shù)

2．4 克里金插值分析

從圖2 可以看出，宏觀上看水源區(qū)人口的空間分布和全國絕大多數(shù)地區(qū)一樣從東向西逐漸減少，并且東部人口相比西部人口聚集程度更高。其中以107°E，33°N 為中心，人口密度呈類同心圓向四周遞減，在106°～109°E，33．5°～34．1°N 之間的區(qū)域人口分布較少。其影響人口分布差異的主要因素是地形，東部為南襄盆地，盆地里的局部地形是平原，地形開闊，氣候宜人，交通便利，環(huán)境承載量大，適宜人類生存生活。呈類同心圓遞減分布的區(qū)域是漢中谷地，其南部是大巴山，北部是秦嶺山脈。從整體上說，水源區(qū)人口集中分布的區(qū)域是丹江口水庫庫區(qū)周邊地形平坦以及漢江、丹江流經(jīng)的河谷地帶。

3 結(jié)論與建議

3．1 結(jié)論

本次研究以縣市單元為單位對象，通過運用人口密度、人口分布指標、空間變量自相關(guān)性分析和克里金插值法以及GIS 技術(shù)等工具，對近年來南水北調(diào)中線水源區(qū)人口分布特點進行數(shù)學建模分析。其主要結(jié)論如下:

(1)南水北調(diào)中線水源區(qū)人口在空間分布上集聚性不明顯且不具有連續(xù)性;人口規(guī)模區(qū)域差異性明顯;水源區(qū)人口密度較大的縣市分布在河谷地帶以及交通干線;水源區(qū)東部平原地區(qū)人口密度高于水源區(qū)西部山地地區(qū)。

(2)通過觀察變異函數(shù)對水源區(qū)人口分布的空間自相關(guān)分析，可以得出，全局自相關(guān)指數(shù)值為正值且呈逐漸降低的趨勢，由此表明水源區(qū)人口密度的分布差異呈遞減趨勢，即大多數(shù)地區(qū)的人口密度分布與其周邊地區(qū)的人口密度分布差異逐漸縮小。主要表現(xiàn)丹江和漢水支流流域人口高密度集聚區(qū)的人口密度減小，大巴山東端房縣等人口低密度集聚區(qū)人口密度增大。

其主要影響因素有:①區(qū)域之間發(fā)展條件的差異;②國家政策;③地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展程度。

3．2 建議

隨著水源區(qū)人口的增長，退耕還林、生態(tài)修復(fù)等工程的實施，耕地面積也不斷減少，人地關(guān)系進一步緊張。因此，采取積極有效的措施緩解人地矛盾變得刻不容緩［11］。

(1)進行準確的人口預(yù)測，制定周密的人口發(fā)展計劃和嚴格執(zhí)行人口政策，建立人口合理分布的模型，創(chuàng)新人口管理體制，推進人口發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。國家應(yīng)該完善對水源區(qū)移民的福利制度，正視水源區(qū)人民為南水北調(diào)做出的重大犧牲［10］。

(2)地方政府應(yīng)該積極配合落實移民政策。抓緊進行各項基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，包括醫(yī)療、衛(wèi)生、交通、教育，做好迎接移民的準備。此外，應(yīng)統(tǒng)籌各方面利益，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、生態(tài)利益協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3)結(jié)合當?shù)靥厣?，發(fā)展特色經(jīng)濟，為當?shù)鼐用裎磥碇\出路。中線水源區(qū)多處于山區(qū)，應(yīng)合理發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，建立以水源渠首為主題的觀光教育景點，在發(fā)展當?shù)亟?jīng)濟的同時加強民眾的環(huán)保意識;同時結(jié)合當?shù)鬲毺貧夂蚝驮薪?jīng)濟基礎(chǔ)，發(fā)展以林業(yè)為主，農(nóng)業(yè)和副業(yè)為輔的立體經(jīng)濟。

(4)多渠道宣傳國家政策，做好水源區(qū)移民動員工作。移民新村周邊居民也需要理解移民者背井離鄉(xiāng)的心情，給予他們生活方面更多的幫助，情感方面給予更多關(guān)懷。充分發(fā)揮社會輿論的作用，實現(xiàn)水源區(qū)居民對國家政策的理解與配合。南水北調(diào)中線水源區(qū)工程建設(shè)規(guī)模大，涉及數(shù)十萬當?shù)鼐用竦那猩砝妫瑒訂T與宣傳工作應(yīng)做到位。

(5)在專業(yè)評估的基礎(chǔ)上合理配置水源區(qū)居民分布。南水北調(diào)中線水源區(qū)地處山區(qū)，生態(tài)脆弱，應(yīng)合理評估渠首工程的后續(xù)可持續(xù)發(fā)展，充分考慮當?shù)鼐唧w情況，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上提出居民分布及外遷的可行性方案。

(6)應(yīng)該有效借鑒和吸收三峽工程及小浪底工程移民的經(jīng)驗及教訓(xùn)。實踐證明，巨大的水利工程將會引發(fā)深層次寬領(lǐng)域的后續(xù)問題，南水北調(diào)中線水源區(qū)在移民過程中應(yīng)當借鑒有關(guān)經(jīng)驗教訓(xùn)，考慮后續(xù)可持續(xù)發(fā)展問題，綜合考慮地理、生物等各相關(guān)領(lǐng)域的影響因素，遵守自然規(guī)律，實現(xiàn)人與自然的和諧。

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