王金麗，毛德華，李錦慧

(湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南長沙 410081)

基于多角度的湖南省水資源基尼系數(shù)分析

王金麗，毛德華，李錦慧

(湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南長沙 410081)

基于基尼系數(shù)在資源環(huán)境領(lǐng)域的擴展應(yīng)用，選取湖南省14個行政區(qū)的人口、GDP、各類用水量作為評價指標(biāo)，繪制水資源與人口、GDP及各類用水量的洛倫茲曲線并計算其基尼系數(shù)，分析了湖南省水資源量與人口布局、區(qū)域GDP、各種用水的匹配程度，最后針對基尼系數(shù)的高低提出了相應(yīng)的建議．

水資源；基尼系數(shù)；湖南省

水資源是人類生存和社會發(fā)展最基礎(chǔ)的自然資源，是國家綜合國力的重要組成部分．聯(lián)合國《世界水資源綜合評估報告》指出，水問題是制約21世紀(jì)全球經(jīng)濟與社會發(fā)展的主要問題之一．湖南省水資源豐富，人均水資源量高于全國平均水平，是北方地區(qū)人均水資源占有量的2倍多[1]．但隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口的增長，水質(zhì)污染、環(huán)境惡化、資源浪費等現(xiàn)象頻頻發(fā)生，使得水資源也成了制約湖南省生態(tài)-經(jīng)濟-社會可持續(xù)發(fā)展的突出問題．為實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，經(jīng)濟更好更快發(fā)展，定量分析區(qū)域水資源與社會經(jīng)濟間的匹配狀況顯得尤為重要．

考慮到資源在空間上分布不均會制約社會經(jīng)濟的均衡發(fā)展，國內(nèi)許多學(xué)者[2-6]將經(jīng)濟學(xué)概念洛倫茲曲線和基尼系數(shù)應(yīng)用到資源環(huán)境領(lǐng)域，對GDP、人口、生態(tài)容量、水土資源等指標(biāo)的基尼系數(shù)進行了研究，為資源環(huán)境在區(qū)域間公平性或合理性分配奠定了理論基礎(chǔ)，也為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供了參考依據(jù)．現(xiàn)階段，我國學(xué)者將該方法更廣泛地應(yīng)用于水土資源空間匹配的研究中，如黃和平[7]從GDP、人口、國土面積等角度提出資源環(huán)境基尼系數(shù)的計算方法，研究了江西省資源環(huán)境的公平性；楊淑菊[8]計算2009年云南省水資源與農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)用水的基尼系數(shù)，分析了水資源在空間上的匹配情況；馬慧敏等[9]根據(jù)山西省多年的水資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，繪制出水資源與耕地資源、區(qū)域GDP及人口的洛倫茲曲線，并計算出相應(yīng)的基尼系數(shù)，在此基礎(chǔ)上分析了水資源的空間匹配度；吳旭等[10]應(yīng)用基尼系數(shù)理論研究分析了邯鄲市水資源與耕地、第二產(chǎn)業(yè)和人口在空間分配上的公平性問題．

目前，關(guān)于湖南省水資源空間分布與社會經(jīng)濟間匹配程度的定量分析研究比較缺乏．鑒于此，本文以湖南省14個地市（州）為研究對象，利用基尼系數(shù)和洛倫茲曲線的相關(guān)理論，定量分析了2014年湖南省水資源與人口布局、區(qū)域GDP、各種用水的匹配程度，并結(jié)合湖南省水資源現(xiàn)狀，有針對性地提出了相應(yīng)的建議，以期為實現(xiàn)區(qū)域水資源合理分配和可持續(xù)利用提供理論依據(jù)．

1 研究方法

1.1 理論概述

洛倫茲曲線是1905年由美國著名統(tǒng)計學(xué)家Lorenz Curves（洛倫茲）提出的，主要用于直觀刻畫收入分配的平均程度．Lorenz Curves將一國總?cè)丝诎词杖胗傻偷礁吲帕?，計算人口累計百分比（橫坐標(biāo)）和收入累計百分比（縱坐標(biāo)），將橫縱坐標(biāo)確定的點用光滑曲線連接起來，就得到實際分配曲線，即洛倫茲曲線（如圖1）．

圖1 洛倫茲曲線Fig 1 Lorenz Curve

此后，為了定量測定居民收入分配的差異程度，1922年意大利經(jīng)濟學(xué)家Gini（基尼）根據(jù)洛倫茲曲線提出了基尼系數(shù)的概念，又稱為洛倫茲系數(shù)[11]．基尼系數(shù)是一種評價工具，其計算公式為：

其中，G為基尼系數(shù)，A是絕對平等分配曲線與實際分配曲線之間的面積，B是實際分配曲線下方的面積[12]．

基尼系數(shù)可直觀反映居民收入分配的均衡性和差異度，在國際上應(yīng)用已較為廣泛[13-15]．水資源在地域空間分布的非均衡性，其數(shù)學(xué)規(guī)律十分類似于收入分配的均衡性問題，因此也可以用基尼系數(shù)來描述水資源的空間匹配程度[16]．基尼系數(shù)的值一般在0和1之間，實際分配曲線越靠近絕對分配公平曲線，即洛倫茲曲線的弧度越小，基尼系數(shù)也越小，反之，洛倫茲曲線的弧度越大，基尼系數(shù)也就越大．本文借鑒國際上公認(rèn)的匹配度劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）進行評價分析．

表1 基尼系數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Gini Coefficient Evaluation Criteria

1.2 計算方法

本文借鑒洛倫茲曲線和基尼系數(shù)相關(guān)理論，從人口、GDP、各類用水量三個角度，以湖南省14個地市作為評價對象，繪制出洛倫茲曲線并采用梯形面積法計算出相應(yīng)基尼系數(shù)．相關(guān)數(shù)據(jù)均來自《湖南省統(tǒng)計年鑒2015》[17]和《2014年湖南省水資源公報》[18]，具體的計算以人口-水資源基尼系數(shù)為例，步驟如下：

1）根據(jù)湖南省各行政區(qū)的人口和水資源量統(tǒng)計資料，計算出各行政區(qū)單位水資源所能服務(wù)的人口數(shù)，并按升序進行排序；

2）計算各行政區(qū)水資源量占總水資源量的比例P1i(i=1,2,…,14)及各行政區(qū)人口占總?cè)丝诘谋壤齈2i(i=1,2,…,14)；

3）計算各行政區(qū)水資源量的累計百分比Xn(n=1,2,…,14)及各行政區(qū)人口的累計百分比Yn(n=1,2,…,14)，其中

2 湖南省水資源基尼系數(shù)分析

2.1 人口、GDP對水環(huán)境的基尼系數(shù)

本文基于人口和GDP，根據(jù)《湖南省統(tǒng)計年鑒2015》[17]594,599和《2014年湖南省水資源公報》[18]12提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（表2），分別繪制出人口-水資源、GDP-水資源的洛倫茲曲線（圖2、圖3），對2014年湖南省水資源量與人口、GDP的匹配程度進行分析．此外，考慮到不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對GDP的貢獻不同，分別分析了第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的GDP對水資源的基尼系數(shù)，并計算出水資源與人口、GDP、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的基尼系數(shù)（表3）．

表2 湖南省各行政區(qū)水資源、人口、GDP數(shù)據(jù)Table 2 Water resource, Population and GDP Data of Various Administrative Regions of Hunan Province

表3 基于人口、GDP、不同產(chǎn)業(yè)的水資源基尼系數(shù)Table 3 Gini Coefficient Based on Population, GDP and Water Resource from Different Industries

圖2 水資源-人口洛倫茲曲線Fig 2 Lorenz Curve for Water Resource and Population

圖3 水資源-GDP洛倫茲曲線Fig 3 Lorenz Curve for Water Resource and GDP

由表2、表3的計算結(jié)果可知：1）湖南省人口與水資源的基尼系數(shù)是0.247 7，屬于相對均衡狀態(tài)，說明14個地市（州）的人均水資源量相對均衡，但也出現(xiàn)了個別地區(qū)的不平衡，例如長沙的水資源量僅為全省的6.1%，卻服務(wù)了全省10.9%的人口，永州、懷化的水資源量約占全省的25%，而人口僅約為全省的15%．2）水資源與GDP的基尼系數(shù)是0.461 2，說明不同行政區(qū)內(nèi)單位水資源產(chǎn)生的GDP差距偏大．長沙市的水資源占全省的6.1%，但對全省GDP的貢獻率為27.9%，而懷化市的水資源占全省14.6%，對全省GDP的貢獻率僅為4.2%，兩個地區(qū)的差距非常明顯．3）不同產(chǎn)業(yè)對水資源的基尼系數(shù)．由表3可知，第一產(chǎn)業(yè)與水資源的基尼系數(shù)為0.301 7，屬于比較合理狀態(tài)：第二產(chǎn)業(yè)與水資源的基尼系數(shù)為0.514 7，超過了0.5，高度不均衡；第三產(chǎn)業(yè)與水資源的基尼系數(shù)為0.449 8，差距偏大．根據(jù)洛倫茲曲線與基尼系數(shù)的關(guān)系可知，湖南省第一產(chǎn)業(yè)的洛倫茲曲線更靠近絕對均衡曲線，第二、三產(chǎn)業(yè)的洛倫茲曲線與GDP的洛倫茲曲線走勢基本一致．第一產(chǎn)業(yè)以農(nóng)業(yè)為主，湖南本身就是農(nóng)業(yè)大省，且水資源豐富，自然條件也適宜農(nóng)業(yè)的發(fā)展，所以在三大產(chǎn)業(yè)中第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與水資源處于比較合理狀態(tài)．湖南全省2014年地區(qū)生產(chǎn)總值是27 037.32億元，其中第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生GDP為12 482.06億元，貢獻率達46%，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生GDP是11 406.51億元，貢獻率僅次于第二產(chǎn)業(yè)達42%[17]142．改革開放以來，湖南省立足經(jīng)濟發(fā)展，大力發(fā)展以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)，長株潭工業(yè)區(qū)占全省14.7%的水資源產(chǎn)生了占全省41.1%的GDP，在第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值中長株潭地區(qū)的占全省的45.3%，說明地區(qū)差距非常明顯．進入21世紀(jì)，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，單位產(chǎn)值消耗水資源量明顯小于第一、二產(chǎn)業(yè)的第三產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，特別是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)（如長沙）第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于經(jīng)濟落后地區(qū)，這使得各行政區(qū)之間的差距增大，這也是第三產(chǎn)業(yè)與水資源的基尼系數(shù)偏大的原因之一．

2.2 不同用水類型對水資源的基尼系數(shù)

本文選用農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水、生態(tài)用水四項指標(biāo)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)[18]16進行分析，對單位水資源對應(yīng)的農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、生活用水量、生態(tài)用水量從低到高進行排序，計算出各個指標(biāo)的累計百分比，分別繪制出水資源與農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水及生態(tài)用水的洛倫茲曲線（圖4、圖5、圖6、圖7）．根據(jù)公式（1）計算出基尼系數(shù)（見表4）．

結(jié)果表明：1）農(nóng)業(yè)用水與水資源的基尼系數(shù)是0.271 5，處于相對均衡狀態(tài)，說明湖南省水土資源匹配較合理．2）工業(yè)用水與水資源的基尼系數(shù)是0.428 4，差距偏大．原因是，懷化市的水資源量在14個地市（州）中最多，占全省水資源的14.6%，而工業(yè)用水僅占到總工業(yè)用水的4.3%，長沙、岳陽、郴州三市的工業(yè)用水占總工業(yè)用水的比重達到37.7%，但它們的水資源量僅占全省水資源量的20.3%．3）生活用水與水資源的基尼系數(shù)為0.266 0，處于相對均衡狀態(tài)．湖南省全省水資源較豐富，可以滿足居民的基本生活需求，但人口有向大城市集中的趨勢，由表2得知，在湖南14個地市（州）中，長沙、衡陽、邵陽的人口都超過了700萬．此外，三個行政區(qū)的生活用水總量占到全省的33.3%[18]17，但它們的水資源量僅占總水資源量的21.0%，如果人口過于集中，很可能會出現(xiàn)局部地區(qū)缺水的現(xiàn)象．4）生態(tài)用水與水資源的基尼系數(shù)為0.397 6，處于比較合理的狀態(tài)，雖未超過0.4，但也接近0.4．湘潭市的水資源量為41.23億m3，在14個地市（州）中占有量為最少，但是生態(tài)用水的比例卻高于水資源量占10.1%的永州市[18]17，這反映出各地生態(tài)用水比例存在不平衡的狀況，若不采取措施基尼系數(shù)會變得偏大．此外，2014年湖南省的生態(tài)用水僅為2.68億m3[18]16，在一定程度上說明對生態(tài)建設(shè)的重視程度不夠．

圖4 水資源-農(nóng)業(yè)用水量洛倫茲曲線Fig 4 Lorenz Curve for Water Resource and Agricultural Water Consumption

圖5 水資源-工業(yè)用水量洛倫茲曲線Fig 5 Lorenz Curve for Water Resources and Industrial Water Consumption

圖6 水資源-生活用水量洛倫茲曲線Fig 6 Lorenz Curve for Water Resource and Domestic Water Consumption

圖7 水資源-生態(tài)用水量洛倫茲曲線Fig 7 Lorenz Curve for Water Resources and Ecological Water Quantity

表4 不同用水類型對水資源的基尼系數(shù)Table 4 Gini Coefficient Based on Different Category of Water Resource

3 結(jié)論與建議

本文基于人口、GDP、不同用水類型對湖南省2014年水資源的基尼系數(shù)進行了分析，結(jié)合湖南省社會發(fā)展的需要，得到如下結(jié)論與建議：

1）人口對水資源的基尼系數(shù)為0.247 7，說明湖南省水資源量與人口匹配度良好，處于相對均衡狀態(tài)，但隨著經(jīng)濟發(fā)展、城市化進程加快，這種均衡狀態(tài)可能會被打破．為使湖南省水資源量與人口匹配程度向著更好的方向發(fā)展，要促進城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，縮小差距，避免人口向大城市遷移過多．此外，在城市水資源利用上要采取更有效的節(jié)水措施．

2）GDP對水資源的基尼系數(shù)為0.461 2，可以看出湖南省水源量與GDP匹配程度較差，處于差距偏大狀態(tài)．繪制的洛倫茲曲線彎曲程度比較大，也說明了GDP分布不平衡．未來可依托中央提出的“一帶一路”區(qū)位優(yōu)勢，結(jié)合各行政區(qū)水資源的分布及產(chǎn)業(yè)對水資源的需求量，充分發(fā)揮出長株潭、環(huán)洞庭湖、湘南、湘中、湘西五大經(jīng)濟區(qū)的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)湖南省GDP的平衡增長與和諧發(fā)展．

3）第一、二、三產(chǎn)業(yè)對水資源的基尼系數(shù)分別是0.301 7、0.514 7、0.449 8，第一產(chǎn)業(yè)與水資源的匹配比較合理，第二、三產(chǎn)業(yè)處于不均衡狀態(tài)，尤其是第二產(chǎn)業(yè)與水資源的匹配程度處于高度不均衡狀態(tài)．2015年湖南省政府工作報告指出，湖南省三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是12∶46∶42，要針對第一、二、三產(chǎn)業(yè)的地區(qū)發(fā)展差異，按照水資源的分布和使用狀況調(diào)整湖南省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改變經(jīng)濟增長主要依靠第二產(chǎn)業(yè)尤其是工業(yè)帶動的狀況，減少高污染、高消耗產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，建立相對合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以保證湖南省水資源的可持續(xù)利用．

4）農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水、生態(tài)用水對水資源的基尼系數(shù)分別是0.271 5、0.428 4、0.266 0、0.397 6，農(nóng)業(yè)用水、生活用水與水資源的匹配程度相對均衡，生態(tài)用水與水資源的匹配程度處在比較合理的狀態(tài)，工業(yè)用水與水資源的匹配程度則處在差距偏大的狀態(tài)．由于不同的用水類型與水資源的匹配程度不同，所以要采取不同的措施來實現(xiàn)水資源的合理利用．對于農(nóng)業(yè)要繼續(xù)發(fā)揮湖南的水土資源優(yōu)勢，加強水利設(shè)施建設(shè)，增強防洪及抗旱能力，促進農(nóng)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，加快推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化；根據(jù)工業(yè)部門對水的需求量，要有意識地將用水量大的企業(yè)分布在水資源豐富的地方，采取法律、行政手段引導(dǎo)企業(yè)節(jié)約用水，減少水資源浪費；加大宣傳力度，提高公民節(jié)約用水的意識，并提倡使用新技術(shù)、新設(shè)備提高水的循環(huán)利用率；加強水生態(tài)環(huán)境保護，有效控制重金屬與有毒化學(xué)物質(zhì)排放造成的水體污染，對生態(tài)環(huán)境用水保障不高的生態(tài)敏感區(qū)域，通過多種措施進行生態(tài)保護和修復(fù)，提高環(huán)境用水保障程度．

[1] 楊會全，李明生. 湖南水資源短缺狀況分析與決策[J]. 長沙鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2006，7（3）：64-65.

[2] 王金南，逯元堂，周勁松，等. 基于GDP的中國資源環(huán)境基尼系數(shù)分析[J]. 中國環(huán)境科學(xué)，2006，26（1）：111-115.

[3] 汪鐵，萬群，姜而宜. 應(yīng)用環(huán)境基尼系數(shù)對岳陽市SO2總量進行分配[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2007，34：139-140.

[4] 張音波，麥志勤，陳新庚，等. 廣東省城市資源環(huán)境基尼系數(shù)[J]. 生態(tài)學(xué)報，2008，28（2）：728-734.

[5] 鐘曉青，張萬明，李萌萌. 基于生態(tài)容量的廣東省資源環(huán)境基尼系數(shù)計算與分析：與張音波等商榷[J]. 2008，28（9）：4486-4493.

[6] 徐道煒，劉金福，洪偉. 基于生態(tài)容量的中國資源環(huán)境基尼系數(shù)研究[J]. 北華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，12（5）：581-584.

[7] 黃和平. 基于多角度基尼系數(shù)的江西省資源環(huán)境公平性研究[J]. 生態(tài)學(xué)報，2012，32（20）：6431-6439.

[8] 楊淑菊. 基于基尼系數(shù)的云南省水資源空間匹配分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（10）：4584-4586.

[9] 馬慧敏，武鵬林. 基于基尼系數(shù)的山西省水資源空間匹配度分析[J]. 人民黃河，2014，36（11）：58-61.

[10] 吳旭，王玉梅. 基于基尼系數(shù)的邯鄲市水資源空間分配公平性分析[J]. 水科學(xué)與工程技術(shù)，2015（3）：1-5.

[11] Sun T, Zhang H W, Wang Y, et al. The application of environmental Gini coeffient (EGC) in allocating wastewater discharge permit: the case study of watershed total mass control in Tianjin, China [J]. Resour Conserv Recy, 2010,54(9): 601-602.

[12] 吳悅穎，李云生，劉偉江. 基于公平性的水污染物總量分配評估方法研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2006（2）：66-70.

[13] Ruitenbeek H J. Distribution of ecological entitlements: implications for economic security and population movement [J]. Ecol Econ, 1996, 17(1): 49-64.

[14] Jacobson A, Milman A D, Kammen D M. Letting the (energy) Gini out of the bottle: Lorenz Curves of cumulative electricity consumption and Gini coeffients as metrics of energy distribution and equity [J]. Energr Polic, 2005,33(14): 1825-1832.

[15] Wilkinson R G, Pickett K E. Income inequality and population health: a review and explanation of the evidence [J].Soc Sci Med, 2006, 62(7): 1768-1784.

[16] 魏壽煜，謝世友. 基于基尼系數(shù)和洛倫茲曲線的重慶市水資源空間匹配分析[J]. 中國農(nóng)村水利水電，2015（2）：56-59.

[17] 湖南省統(tǒng)計局. 湖南統(tǒng)計年鑒2015 [M]. 北京：中國統(tǒng)計出版社，2015.

[18] 湖南水利廳. 2014年湖南省水資源公報[EB/OL]. [2014-07]. http://www.hnwr.gov.cn/szyc/.

Abstract:The paper probes into the expansion and application of Gini coefficient in the field of resources and environment. The evaluation index such as population, GDP and water consumption in different areas from 14 administrative districts of Hunan province is chosen to draw Lorenz curve between the water resources, the population, regional GDP and the water consumption in different areas and then the respective Gini coefficients are measured. The matching degree betweenwater resource and the population distribution,regional GDP and all water consumption is analyzed in this paper. Some relevant suggestions for different Gini coefficients are finally put forward.

Key words:Water Resource; Gini Coefficient; Hunan Province

(編輯：王一芳)

Analysis on Gini Coefficient of Water Resource Based on Multi-dimension in Hunan Province

WANG Jinli, MAO Dehua, LI Jinhui
(College of Resources and Environmental Science, Hunan Normal University, Changsha,China 410081)

TV213

A

1674-3563(2017)03-0030-07

10.3875/j.issn.1674-3563.2017.03.005 本文的PDF文件可以從xuebao.wzu.edu.cn獲得

2016-07-28

湖南省研究生科研創(chuàng)新項目(CX2015B131)

王金麗(1990-)，女，山東青州人，碩士研究生，研究方向：水環(huán)境與水資源