鄭春喜

(遼寧省遼陽(yáng)水文局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

水資源不僅是地球上物種和生物必要載體，更是影響人類(lèi)進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的主要因素。隨著各個(gè)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的充分發(fā)展，人們生活水平顯著提高。多數(shù)高能耗、高污染和重工業(yè)產(chǎn)業(yè)，對(duì)能源資源的需求量巨大。當(dāng)前，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)型升級(jí)，提倡產(chǎn)業(yè)均衡匹配發(fā)展已成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。水資源的現(xiàn)狀與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的匹配程度是影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的關(guān)鍵性因素，開(kāi)展二者的匹配程度評(píng)價(jià)研究對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化調(diào)整具有十分重要的意義[1]。遼河流域的工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)充分、畜牧業(yè)和農(nóng)林業(yè)發(fā)展迅速，不僅是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，而且處于我國(guó)東北部地區(qū)工業(yè)發(fā)展的核心位置。研究區(qū)域的水資源是支撐遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，到目前為止對(duì)資源的開(kāi)發(fā)利用已發(fā)展比較充分，開(kāi)展該區(qū)域的洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)計(jì)算研究可促進(jìn)該區(qū)域經(jīng)濟(jì)朝著科學(xué)、合理方向發(fā)展，有利于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1 研究區(qū)域概況

遼河流域位于我國(guó)東北地區(qū)西南部，屬于溫帶、寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬冷干燥漫長(zhǎng)，夏季多雨炎熱，全年降雨量和徑流量分布不均勻，其中西部徑流面積較大。遼河流域途徑河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)以及遼寧省等地區(qū)，共有4個(gè)水資源二級(jí)區(qū)，占地面積約為22.11萬(wàn)km2，其地表水資源約為139.57億m3，地下水資源總量約為139.57m3，水資源有效利用率51.8%，遼河流域長(zhǎng)1345km。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口數(shù)量急劇增加，水環(huán)境系統(tǒng)破壞嚴(yán)重、水資源承載力不足等問(wèn)題進(jìn)一步加劇，已無(wú)法保證人們正常生活水平質(zhì)量的需要，嚴(yán)重制約了區(qū)域的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

對(duì)研究區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和水資源儲(chǔ)蓄量進(jìn)行收集和整理，并計(jì)算統(tǒng)計(jì)遼河流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和水資源數(shù)據(jù)指標(biāo)的洛倫茲和基尼系數(shù)。進(jìn)行洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)的計(jì)算需滿(mǎn)足下述條件，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中所產(chǎn)生的資源總消耗量和生產(chǎn)總值之間的匹配關(guān)系在空間上保持相對(duì)的均衡性。

在經(jīng)濟(jì)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)中進(jìn)行收入分配的不均衡性描述，采用洛倫茲曲線(xiàn)指標(biāo)進(jìn)行表征，此基本理論經(jīng)過(guò)多年發(fā)展和應(yīng)用，目前被廣泛應(yīng)用于表征研究對(duì)象在時(shí)空上分布不均衡性和集中性。本研究首先對(duì)水資源區(qū)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行百分比計(jì)算，然后以水資源累計(jì)百分比為橫坐標(biāo)軸，以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的累計(jì)百分比為縱坐標(biāo)，繪制該水資源區(qū)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的洛倫茲曲線(xiàn)，洛倫茲曲線(xiàn)函數(shù)表達(dá)式如下：

(1)

式中，μ—取均值；F(x)—該水資源區(qū)的累計(jì)分布函數(shù)。

通常情況下，洛倫茲曲線(xiàn)的彎曲程度代表了水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的匹配程度，曲線(xiàn)越彎曲表示匹配程度越差，二者的分配均衡性越差；曲線(xiàn)趨于對(duì)角線(xiàn)或絕對(duì)平均性表示匹配程度越優(yōu)，二者的分配較為科學(xué)合理。

基尼系數(shù)是在洛倫茲曲線(xiàn)分析的基礎(chǔ)之上，對(duì)曲線(xiàn)的彎曲程度做定量的計(jì)算描述，即實(shí)際計(jì)算曲線(xiàn)與絕對(duì)理想曲線(xiàn)所圍成的面積的比值成為基尼系數(shù)[3]。

為降低計(jì)算誤差，提高匹配程度的精度，在進(jìn)行基尼系數(shù)計(jì)算之前需將洛倫茲曲線(xiàn)進(jìn)行回歸處理，以此消除因計(jì)算所帶來(lái)的誤差，然后利用回歸后的洛倫茲曲線(xiàn)進(jìn)行基尼系數(shù)計(jì)算。將基尼系數(shù)按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，國(guó)際基尼系數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中基尼系數(shù)的劃分等級(jí)

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究的水資源數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《遼河流域的水資源公報(bào)》，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于流域內(nèi)各省統(tǒng)計(jì)年鑒。對(duì)于跨行政區(qū)的部分水資源，各部分的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)按照所占面積的比例進(jìn)行比重計(jì)算，并得到相關(guān)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)[4]。

3 水資源現(xiàn)狀與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配分析

研究利用洛倫茲曲線(xiàn)基本理論，建立遼河流域水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其典型評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括區(qū)域總?cè)丝?、農(nóng)業(yè)用地、畜牧業(yè)以及GDP等相關(guān)指數(shù)，構(gòu)建研究分析模型。通過(guò)分析各評(píng)價(jià)指標(biāo)的洛倫茲曲線(xiàn)，計(jì)算各自的基尼系數(shù)，對(duì)研究流域的水資源與承載力的匹配程度進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)。

3.1 水資源與人口數(shù)量

水資源與人口數(shù)量的洛倫茲曲線(xiàn)如圖1所示，結(jié)合曲線(xiàn)彎曲程度可以看出，遼河流域的水資源-人口的匹配程度表現(xiàn)出微彎曲水平，曲線(xiàn)彎曲率與絕對(duì)平均線(xiàn)相差不大。利用基尼系數(shù)基本方法對(duì)水資源-人口的基尼進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示該評(píng)價(jià)指標(biāo)的基尼系數(shù)為0.12，處于絕對(duì)平均水平。遼河流域的水資源與人口數(shù)量的匹配程度較好，無(wú)明顯的人少水多或人多水少的不平衡用水狀態(tài)。

城鎮(zhèn)人口與水資源的洛倫茲曲線(xiàn)顯示，其曲線(xiàn)彎曲率相對(duì)于總?cè)丝谧兓^為明顯，洛倫茲曲線(xiàn)與絕對(duì)平均線(xiàn)偏差較大，且通過(guò)計(jì)算其基尼系數(shù)為0.25。城鎮(zhèn)人口與水資源的匹配程度處于相對(duì)平均水平，匹配程度相對(duì)于人口與水資源的匹配程度較低。如在遼河流域的中上游地區(qū)，12.5%的人口和8.2%的人口同時(shí)與21.7%的水資源相匹配，表明該區(qū)域水資源儲(chǔ)蓄相對(duì)較為充足，但仍屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后區(qū)，人口數(shù)量占遼河流域總?cè)丝诘?7.5%，城鎮(zhèn)人口占遼河流域總?cè)丝诘?0.6%，其城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)緩慢。

圖1 遼河流域水資源與人口洛倫茲曲線(xiàn)圖

3.2 水資源與農(nóng)業(yè)用地

遼河流域的水資源量與農(nóng)業(yè)耕地之間的洛倫茲曲線(xiàn)如圖2所示，由曲線(xiàn)彎曲程度可以看出遼河流域的水資源與耕地的洛倫茲曲線(xiàn)表現(xiàn)出微弱的彎曲狀況，洛倫茲曲線(xiàn)與絕對(duì)平均線(xiàn)相差不大，其水資源與農(nóng)業(yè)耕地的基尼系數(shù)為0.07，表現(xiàn)出絕對(duì)的平均水平。遼河流域水資源與農(nóng)業(yè)耕地的匹配程度相對(duì)良好，結(jié)果顯示：流域內(nèi)耕地與水資源匹配較合理，處于相對(duì)平衡狀態(tài)，無(wú)明顯的耕地多而用水少或耕地少而用水充足的不均衡現(xiàn)象[5]。

遼河水資源與有效灌溉農(nóng)田洛倫茲曲線(xiàn)顯示，有效灌溉農(nóng)田與水資源的洛倫茲曲線(xiàn)變化相對(duì)比較明顯，其曲線(xiàn)彎曲程度相對(duì)于農(nóng)業(yè)耕地明顯提高，有效灌溉農(nóng)田與水資源的基尼系數(shù)為0.22，呈現(xiàn)出相對(duì)平均水平。遼河流域的有效灌溉農(nóng)田與水資源的匹配程度相對(duì)農(nóng)業(yè)用地降低并處于相對(duì)平均匹配程度，匹配性較農(nóng)業(yè)用地性能較差。如遼河流域中遼源區(qū)段，26.5%的農(nóng)業(yè)用地和32.6%的有效灌溉農(nóng)田同樣與23.8%的水資源相匹配。因水利工程設(shè)施不完善、水土保持關(guān)鍵技術(shù)措施發(fā)展不充分、節(jié)水灌溉技術(shù)相對(duì)落后等，雖然該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)相對(duì)于中上游地區(qū)有所提升，但仍屬于次級(jí)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)展區(qū)域，耕地農(nóng)田干旱災(zāi)害嚴(yán)重，有效灌溉面積覆蓋率較低[6]。

圖2 遼河流域水資源與農(nóng)業(yè)用地洛倫茲曲線(xiàn)圖

3.3 水資源與GDP

遼河流域水資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP的洛倫茲曲線(xiàn)如圖3所示，由圖可以看出，遼河流域的洛倫茲曲線(xiàn)彎曲程度相對(duì)較為明顯，并且與絕對(duì)平均線(xiàn)偏差較大，經(jīng)過(guò)計(jì)算，其水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP的基尼系數(shù)為0.27，匹配形成相對(duì)平均水平。遼河流域的水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP的匹配程度保持相對(duì)平衡狀態(tài)，但偶爾也可能會(huì)發(fā)生以下的用水情況即GDP經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快用水少或GDP經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)慢而用水較多的情況。如遼河流域下游區(qū)域處于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，42%的GDP數(shù)據(jù)與26.3%的用水資源向匹配，相對(duì)于中上游地區(qū)的GDP經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源的匹配程度，下游區(qū)域匹配降低，研究結(jié)果與實(shí)際情況保持一致，符合遼河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源的整體變化趨勢(shì)[7]。

圖3 遼河流域水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP洛倫茲曲線(xiàn)圖

3.4 水資源與畜牧業(yè)

畜牧業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r是體現(xiàn)遼河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的重要指標(biāo)，畜牧業(yè)發(fā)展所具有的特殊性決定了其對(duì)水資源的依賴(lài)程度較高，遼河流域的畜牧業(yè)發(fā)展調(diào)查資料顯示該地區(qū)的畜牧業(yè)發(fā)展相對(duì)充分[8]。遼河流域畜牧業(yè)與水資源的洛倫茲曲線(xiàn)如圖4所示，圖4顯示，畜牧業(yè)與大畜牧和小畜牧的洛倫茲曲線(xiàn)的彎曲程度相對(duì)較為平緩，并且各曲線(xiàn)與絕對(duì)平均線(xiàn)的偏差表現(xiàn)不明顯，經(jīng)過(guò)計(jì)算畜牧業(yè)與水資源的基尼系數(shù)為0.12，說(shuō)明遼河流域的畜牧業(yè)與水資源表現(xiàn)出絕對(duì)平均水平，此區(qū)域的水資源與畜牧業(yè)的發(fā)展匹配程度優(yōu)良，沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的畜牧業(yè)發(fā)展和水資源的匹配不平衡現(xiàn)象，即通常情況下沒(méi)有水資源豐富而畜牧業(yè)發(fā)展落后或水資源較少而畜牧業(yè)發(fā)展較快的現(xiàn)象發(fā)生。遼河流域水資源與畜牧業(yè)的匹配程度為絕對(duì)平衡狀態(tài)[9]。

遼河流域不同子流域的畜牧業(yè)發(fā)展模型存在一定的差異，進(jìn)而影響了局部匹配程度的不平衡性，同時(shí)也可為各子流域畜牧業(yè)發(fā)展提供一定的數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)[10]。如遼河流域的下游平原區(qū)的和遼源支流流域的大畜牧量分別占總流域的32.5%和28.7%，相對(duì)于其他各子流域的畜牧業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，其所占比例明顯較大。

圖4 遼河流域水資源與畜牧業(yè)發(fā)展的洛倫茲曲線(xiàn)圖

遼河流域水資源與各類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的基尼系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，遼河流域的水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP的基尼系數(shù)最大為0.27，其匹配程度最低，水資源與GDP的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速率表現(xiàn)出明顯的不平衡，為相對(duì)平均水平；而水資源與小畜牧業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)用地的基尼系數(shù)最小為0.07，匹配程度最高，水資源與農(nóng)牧業(yè)和農(nóng)業(yè)用地的發(fā)展保護(hù)相對(duì)平衡，并處于絕對(duì)平均的水平；水資源與農(nóng)田有效灌溉和城鎮(zhèn)人口的匹配程度稍微次于其他各指標(biāo)[11]。

表2 遼河流域水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展各指標(biāo)的基尼系數(shù)計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)論

本文結(jié)合研究區(qū)域的基本發(fā)展?fàn)顩r，借鑒和查閱相關(guān)數(shù)據(jù)資料，定量計(jì)算分析了遼河流域的水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配程度，較為科學(xué)準(zhǔn)確的計(jì)算了遼河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵性評(píng)價(jià)指標(biāo)的基尼系數(shù)和洛倫茲曲線(xiàn)。研究結(jié)果顯示：研究流域的水資源與人口和城鎮(zhèn)人口基尼系數(shù)分別為0.12和0.25；水資源與耕地和有效農(nóng)田灌溉面積的基尼系數(shù)為0.07和0.22；水資源與大畜牧和小畜牧的基尼系數(shù)分別為0.12和0.07；水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP的基尼系數(shù)為0.27。遼河流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源的整體匹配程度表現(xiàn)為相對(duì)匹配水平，水資源與各社會(huì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的匹配程度仍有較大的提升空間。