楊玉蓉 ， 譚 勇 ， 皮 燦 ， 鄒 君

(1.衡陽(yáng)師范學(xué)院 資源環(huán)境與旅游管理系，湖南 衡陽(yáng) 421008； 2.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福州350002； 3.東北師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春130024)

0 引言

我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界平均水平的1/4，屬于水資源緊缺國(guó)家[1]。南方丘陵區(qū)因降水時(shí)空分布不均和不斷增長(zhǎng)的水資源需求因素的影響，亦存在季節(jié)性干旱、人畜飲水困難、水污染、水安全威脅等水資源問題。諸多研究表明，看似不缺水的我國(guó)南方地區(qū)將面臨越來越嚴(yán)峻的水資源短缺問題，農(nóng)村地區(qū)尤甚。

水貧困理論從一般貧困理論出發(fā)，將水資源短缺問題的解決從水利工程領(lǐng)域擴(kuò)展到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，為集成的水資源管理提供理論依據(jù)，為緩解水資源稀缺開辟全新的途徑和思路[2]。國(guó)外水貧困的系統(tǒng)研究始于Caroline Sullivan[3]提出的Water Poverty Index(WPI)。從現(xiàn)有文獻(xiàn)來看，其研究成果大致可分為水貧困概念內(nèi)涵的探討[4-5]、水貧困評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的討論[3,6-9]、水貧困指數(shù)計(jì)算方法的改進(jìn)[3]以及不同尺度上的水貧困實(shí)證研究4個(gè)方面。目前，國(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn)水貧困研究的系統(tǒng)成果，現(xiàn)有研究多是對(duì)國(guó)外水貧困評(píng)價(jià)方法的簡(jiǎn)單介紹[10-11]，為數(shù)不多的實(shí)證研究也是嚴(yán)格應(yīng)用國(guó)外的WPI模型[11-12]，尚無單獨(dú)針對(duì)農(nóng)村和城市系統(tǒng)的評(píng)價(jià)成果。基于此，本研究在充分理解水貧困概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合湖南丘陵區(qū)農(nóng)村水資源的特點(diǎn)，構(gòu)建適宜于湖南農(nóng)村地區(qū)水貧困評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，并以湖南縣域?yàn)樵u(píng)價(jià)單元，建立改進(jìn)的水貧困定量評(píng)價(jià)模型，對(duì)湖南農(nóng)村地區(qū)的水貧困特征、時(shí)空分布、影響因素等問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期為湖南新農(nóng)村建設(shè)中的水資源管理提供依據(jù)。

1 水貧困內(nèi)涵及其評(píng)價(jià)指標(biāo)

水貧困概念尚在探討中[13]。盡管概念表述不盡相同[2,11]，但目前學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為水貧困不僅包括傳統(tǒng)水文學(xué)意義上的水資源貧乏，還應(yīng)包括經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素影響下的水資源使用能力低下或者用水權(quán)利的缺乏以及水資源利用的持續(xù)性差等諸多方面。Caroline Sullivan[3]提出的WPI融合了水資源狀況、供水設(shè)施狀況、利用能力、使用效率和環(huán)境狀況5個(gè)維度的指標(biāo)來度量水貧困程度，不但能反映區(qū)域水資源的本底狀況，還能反映水工程、水管理以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)與環(huán)境狀況[8]，較好地體現(xiàn)了水貧困的內(nèi)涵。2003 年在日本京都舉行的第三屆世界水論壇上，WPI得到了普遍認(rèn)可[14]，強(qiáng)大的尺度適應(yīng)性使其在許多國(guó)家和地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，成為目前國(guó)內(nèi)外水貧困分析的基礎(chǔ)框架。

湖南農(nóng)村地區(qū)WPI的構(gòu)建不僅要區(qū)別于以資源性缺水為主導(dǎo)的干旱區(qū)水貧困，還應(yīng)區(qū)別于以水資源使用壓力大、污染重為主因的城市區(qū)水貧困，需要更多強(qiáng)調(diào)農(nóng)村供水設(shè)施、居民水資源的使用能力和使用效率等方面。依據(jù)上述思路，本研究以Caroline Sullivan 的水貧困分析框架為基礎(chǔ)，結(jié)合湖南丘陵區(qū)農(nóng)村水資源系統(tǒng)的特點(diǎn)，構(gòu)建了由資源(R)、設(shè)施(A)、能力(C)、使用(U)和環(huán)境(E)5個(gè)子系統(tǒng)綜合而成的湖南丘陵區(qū)農(nóng)村水貧困評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。指標(biāo)選取主要遵循科學(xué)性和數(shù)據(jù)的可獲得性等原則。在資源子系統(tǒng)方面，強(qiáng)調(diào)水資源稟賦差異及穩(wěn)定性，選擇降水量、人均水資源量和降水穩(wěn)定性3個(gè)指標(biāo)，前兩個(gè)指標(biāo)用以表達(dá)水資源的稟賦，降水穩(wěn)定性(當(dāng)年最高月降水量與最低月降水量的差值)指標(biāo)則用以表征水資源的可靠性和穩(wěn)定性內(nèi)涵；設(shè)施子系統(tǒng)方面，側(cè)重保障農(nóng)業(yè)發(fā)展的塘壩、水庫(kù)和灌排動(dòng)力等農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)；能力子系統(tǒng)方面，從政府能力、教育水平、農(nóng)民經(jīng)濟(jì)能力等方面來綜合衡量；使用子系統(tǒng)方面，從農(nóng)村城市化水平、人口密度及增長(zhǎng)速度、人均水消耗程度3個(gè)角度考察，突出水資源使用壓力以及持續(xù)性；環(huán)境子系統(tǒng)方面，除了體現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響外，還考慮了鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)因素對(duì)環(huán)境的壓力。為了提高可比性，以上指標(biāo)均采用相對(duì)指標(biāo)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要來源于《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《湖南省水資源公報(bào)》和湖南經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)等，部分指標(biāo)數(shù)據(jù)根據(jù)年鑒整理所得。數(shù)據(jù)縱向覆蓋13年(2000—2012年)，橫向覆蓋湖南省88個(gè)縣域，市區(qū)屬于城市范疇而未涵蓋在本研究范圍之內(nèi)。

2.2 研究方法

2.2.1WPI測(cè)度模型。本研究以水貧困理論為基礎(chǔ)，采用非均衡法[15]構(gòu)建WPI測(cè)度模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(1)

式中：Wi指主客觀綜合權(quán)重，i取r，a，c，u，e，分別代表資源、設(shè)施、能力、使用和環(huán)境子系統(tǒng)；I為水貧困指數(shù)，數(shù)值越低，水貧困現(xiàn)象越嚴(yán)重。指數(shù)計(jì)算之前先對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其公式為：

(正向指標(biāo))。

(2)

(3)

2.2.2主客觀綜合賦權(quán)法。為區(qū)分不同指標(biāo)在水貧困子系統(tǒng)度量中的重要程度，需要在各子系統(tǒng)內(nèi)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)加權(quán)。常用的權(quán)重確定方法有主觀法和客觀法，主觀賦權(quán)法主要有德爾菲法(Delphi method)、網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)、層次分析法(AHP)等，它依賴于專家經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)來確定指標(biāo)的重要程度，主觀性強(qiáng)；客觀賦權(quán)法主要有熵值法(entropy value method，EVM)、變異系數(shù)法(variation coefficient method，VCM)等，它根據(jù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)確定指標(biāo)的重要程度，但它不能依理論上各指標(biāo)的重要程度賦予不同的權(quán)值。因此，為了實(shí)現(xiàn)指標(biāo)賦權(quán)的主客觀統(tǒng)一，本研究采用AHP法和熵值法相結(jié)合共同確定滿足主客觀條件的指標(biāo)權(quán)重[16]，并保證各子系統(tǒng)內(nèi)部權(quán)重之和為1。其計(jì)算公式為：

(4)

式中：Rj為主觀權(quán)重值；Wj為客觀權(quán)重值。

3 WPI計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù)WPI測(cè)度模型，首先利用公式(2)和(3)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，運(yùn)用主客觀綜合賦權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重(表1)，然后采用公式(1)將水貧困評(píng)價(jià)子系統(tǒng)內(nèi)的指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)得到各縣不同時(shí)期水貧困指數(shù)。

3.1 近10年湖南農(nóng)村水貧困的動(dòng)態(tài)變化特征

基于上面的測(cè)度結(jié)果，對(duì)各縣水貧困得分進(jìn)行均值化處理進(jìn)而得出整個(gè)湖南農(nóng)村地區(qū)各年份水貧困指數(shù)(圖1)。從圖1可以看出，湖南省農(nóng)村水貧困呈現(xiàn)出“U”形變動(dòng)趨勢(shì)，2000—2006年，水貧困指數(shù)呈低走態(tài)勢(shì)，I指數(shù)由0.248降到0.227。這一時(shí)期，湖南省降水穩(wěn)定性不斷惡化，加之水資源總量持續(xù)減少，使得資源子系統(tǒng)得分急速下滑；同時(shí)，粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式不斷加重水資源需求壓力和環(huán)境壓力。2006—2012年，隨著湖南“兩型社會(huì)”建設(shè)方針的提出(2007年)與發(fā)展，長(zhǎng)株潭城市群加速一體化的強(qiáng)勢(shì)帶動(dòng)，湖南經(jīng)濟(jì)逆勢(shì)上揚(yáng)，保持了12%以上的發(fā)展速度，水貧困得到大幅改善，I指數(shù)由0.227上升到0.355。其中，能力子系統(tǒng)貢獻(xiàn)度最高，由0.051提高到0.180，提高了0.129；同時(shí)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)同時(shí)也保證了使用子系統(tǒng)與環(huán)境子系統(tǒng)的基本穩(wěn)定。

圖1 湖南整體水貧困動(dòng)態(tài)變化

5個(gè)子系統(tǒng)方面，資源子系統(tǒng)先下降后基本穩(wěn)定；設(shè)施子系統(tǒng)變動(dòng)不大；能力子系統(tǒng)持續(xù)上升，上升速度先慢后快；使用子系統(tǒng)則呈整體下滑趨勢(shì)；環(huán)境子系統(tǒng)先是波動(dòng)下降，后緩慢提升，維持著動(dòng)態(tài)平衡。說明2006年以前資源與使用子系統(tǒng)主導(dǎo)了水貧困變動(dòng)，2006年以后能力子系統(tǒng)則成為湖南水貧困的主導(dǎo)因子。

3.2 湖南農(nóng)村水貧困空間分布特征

根據(jù)不同時(shí)期各縣水貧困得分的最優(yōu)值、最劣值、均值，以及各縣總得分的大體分布情況，將水貧困指數(shù)劃分為5級(jí)：一級(jí)為<0.17，二級(jí)為0.17～0.22，三級(jí)為0.22～0.27，四級(jí)為0.27～0.32，五級(jí)為>0.32。

以2012年為例，分析湖南農(nóng)村水貧困的現(xiàn)狀空間分布格局(圖2)。總體上看，水貧困指數(shù)高值區(qū)集中在湘西大部、湘東和湘南局部，低值區(qū)則分布在湘中和湘西南地區(qū)。進(jìn)一步考察可以發(fā)現(xiàn)，湘東地區(qū)因經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高、水資源使用能力強(qiáng)而得到較高分?jǐn)?shù)，水貧困程度較弱；而湘西和湘南地區(qū)則因降水量豐富、人口密度小而得分較高。由此可見，水貧困因其豐富內(nèi)涵而使其空間分布變得較為復(fù)雜。

圖2 2012年湖南水貧困空間分布格局

3.3 湖南農(nóng)村水貧困的空間分異過程

利用各縣水貧困指數(shù)與上一時(shí)期水貧困指數(shù)的差值，可以得到湖南農(nóng)村水貧困空間分異情況(圖3)。圖中顏色越深，代表水貧困指數(shù)下降越快，顏色越淺，表示貧困改善速度越快。

整個(gè)研究時(shí)段分為兩個(gè)階段：2000—2006年為下滑階段，這一階段水貧困指數(shù)除長(zhǎng)株潭地區(qū)部分縣和吉首市保持穩(wěn)定外，其他縣均呈不同程度的下滑(城步縣為異常值)，其中，湘西地區(qū)下降幅度大于其他地區(qū)；2006—2012年為上升階段，這一階段所有縣水貧困均不同程度改善(異常值除外)，其中，湘西及部分偏僻山區(qū)較其他地區(qū)緩慢。這不僅解釋了湖南農(nóng)村水貧困的整體“U”形變動(dòng)趨勢(shì)，也能進(jìn)一步說明2012年湖南農(nóng)村水貧困空間格局的形成過程，同時(shí)也說明經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)水貧困更為脆弱。如按這種趨勢(shì)，可以大膽預(yù)測(cè)，未來湖南水貧困總體上將趨向改善，但其內(nèi)部以湘西為主的落后山區(qū)與其他一些地區(qū)水貧困差異將進(jìn)一步拉大。

4 湖南農(nóng)村水貧困的驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析

驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析是提出對(duì)策的基礎(chǔ)，不同縣域即使水貧困指數(shù)相同，造成其水貧困的因素即驅(qū)動(dòng)機(jī)制也會(huì)不盡相同。聚類是根據(jù)樣本相似性和差異性的綜合指標(biāo)——“距離”這一統(tǒng)計(jì)量，對(duì)樣本自下而上地進(jìn)行逐級(jí)歸并[17]，既能確保同一類驅(qū)動(dòng)機(jī)制類似，又能有效降維，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)。利用SPSS 18.0對(duì)2012年各縣域21個(gè)自變量進(jìn)行K-均值聚類(K-means cluster)分析，將原有88個(gè)縣域聚合成4類(表2)，然后從變量角度分別考察各類區(qū)域的驅(qū)動(dòng)機(jī)制(圖4)。

第Ⅰ類包含長(zhǎng)沙縣、寧鄉(xiāng)縣、瀏陽(yáng)市。這類地區(qū)均分布在經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的長(zhǎng)株潭地區(qū)，水貧困程度低，水貧困指數(shù)均大于0.385，歸屬第四級(jí)。5個(gè)子系統(tǒng)方面，能力子系統(tǒng)均表現(xiàn)最為突出，均大于0.287，設(shè)施子系統(tǒng)得分也均略高于其他類區(qū)域，說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展是提高水資源使用能力與完善水資源設(shè)施的基礎(chǔ)。資源子系統(tǒng)表現(xiàn)一般，使用子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)則得分較低，說明這類區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)加重了水資源的使用壓力和環(huán)境的惡化。

圖3 湖南農(nóng)村水貧困空間格局演變

表2K-均值聚類結(jié)果

Tab.2TheresultofK-meansclustering

聚類聚類成員Ⅰ長(zhǎng)沙縣、寧鄉(xiāng)縣、瀏陽(yáng)市Ⅱ望城縣、株洲縣、茶陵縣、湘潭縣、湘鄉(xiāng)市、衡陽(yáng)縣、衡南縣、衡東縣、祁東縣、常寧市、邵陽(yáng)縣、武岡市、岳陽(yáng)縣、華容縣、湘陰縣、平江縣、汨羅市、臨湘市、安鄉(xiāng)縣、漢壽縣、澧縣、臨澧縣、石門縣、津市市、南縣、桃江縣、安化縣、沅江市、桂陽(yáng)縣、宜章縣、永興縣、資興市、祁陽(yáng)縣、溆浦縣、雙峰縣、新化縣、冷水江市、漣源市、吉首市Ⅲ炎陵縣、韶山市、衡山縣、新邵縣、隆回縣、洞口縣、綏寧縣、新寧縣、城步縣、慈利縣、桑植縣、嘉禾縣、臨武縣、汝城縣、桂東縣、安仁縣、東安縣、雙牌縣、道縣、江永縣、寧遠(yuǎn)縣、藍(lán)山縣、新田縣、江華縣、中方縣、沅陵縣、辰溪縣、會(huì)同縣、麻陽(yáng)縣、新晃縣、芷江縣、靖州縣、通道縣、洪江市、瀘溪縣、鳳凰縣、花垣縣、保靖縣、古丈縣、永順縣、龍山縣Ⅳ攸縣、醴陵市、耒陽(yáng)市、邵東縣、桃源縣

說明：第Ⅱ類和第Ⅲ類由于數(shù)量過多，各隨機(jī)選3個(gè)樣本，第Ⅳ類取前3個(gè)樣本。

第Ⅱ類水貧困指數(shù)內(nèi)部差異最大，水貧困指數(shù)最高為資興市0.634，最低為邵陽(yáng)縣0.211，以三級(jí)為主，且多分布在地勢(shì)平緩地區(qū)。雖然能力子系統(tǒng)值高于第Ⅲ類地區(qū)，但設(shè)施子系統(tǒng)得分普遍比其他類高，使用和環(huán)境子系統(tǒng)平均得分值低于得分最高的第Ⅲ類地區(qū)，表明設(shè)施子系統(tǒng)受經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響較小，農(nóng)村水利設(shè)施的發(fā)展不會(huì)影響使用和環(huán)境子系統(tǒng)的增長(zhǎng)。資源子系統(tǒng)則因這類地區(qū)分布較廣而參差不齊，且對(duì)水貧困指數(shù)影響不大。

第Ⅲ類地區(qū)水貧困指數(shù)得分最低，多分布在經(jīng)濟(jì)較為落后地區(qū)。這類地區(qū)最大的特點(diǎn)是能力子系統(tǒng)和設(shè)施子系統(tǒng)得分最低，但環(huán)境子系統(tǒng)和使用子系統(tǒng)得分最高。說明落后地區(qū)雖然水資源使用壓力與環(huán)境壓力小，但由于水資源利用能力低下，水貧困最嚴(yán)重，這與實(shí)際情況吻合。

第Ⅳ類也只有攸縣、醴陵市、耒陽(yáng)市、邵東縣、桃源縣5個(gè)區(qū)域。其特點(diǎn)是能力子系統(tǒng)得分較高，僅次于第Ⅰ類，設(shè)施、使用和環(huán)境3個(gè)子系統(tǒng)得分均排在第三位，資源得分一般，但是水貧困指數(shù)得分較高，僅次于第Ⅰ類，說明能力子系統(tǒng)是影響水貧困程度高低的主導(dǎo)因子。

5 結(jié)論

近10余年來，湖南農(nóng)村水貧困整體上呈“U”形變化趨勢(shì)，“兩型社會(huì)”建設(shè)加速了湖南經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)了水貧困惡化的趨勢(shì)；從空間分布格局上來看，湘中和湘西南地區(qū)水資源系統(tǒng)較其他地區(qū)貧困，而湘西大部、湘東和湘南局部是全省水貧困指數(shù)的低值區(qū)；從空間分異過程來看，全省水貧困程度近年來都有不同程度的改善，但是，湘西等落后山區(qū)水貧困比其他地區(qū)更為脆弱，水貧困改善速度緩慢；根據(jù)聚類分析結(jié)果可知，造成湖南農(nóng)村水貧困的驅(qū)動(dòng)因素存在較大的區(qū)域差異。

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