曹明川

(遼寧省鞍山水文局,遼寧 鞍山 114000)

水資源是維持人類生存發(fā)展的基礎資源,也是制約社會經濟持續(xù)發(fā)展的關鍵因素,保證水資源空間分配的合理性是實現(xiàn)區(qū)域經濟協(xié)調發(fā)展的必要條件[1]。現(xiàn)階段,我國水資源分布與耕地資源、產業(yè)布局、區(qū)域人口、經濟等不匹配,時空分布不均衡,隨著城鎮(zhèn)化進程的加快水資源污染、過度開發(fā)等問題日趨突出,水資源供需矛盾和開發(fā)利用問題增多。因此,有必要研究經濟社會與水資源的協(xié)調匹配狀態(tài),這既能夠反映水利工程投資力度、經濟發(fā)展?jié)摿?、?jié)約用水程度和開發(fā)利用現(xiàn)狀等問題,還能夠為區(qū)域產業(yè)布局及其發(fā)展規(guī)劃提供參考,為實現(xiàn)社會經濟協(xié)調發(fā)展和轉變傳統(tǒng)的水資源利用模式提供支持[2-5]。

1 流域概況

太子河有南北二源,南、北兩支于南甸子鎮(zhèn)匯合成太子河干流,然后自東向西南流經撫順、本溪、遼陽、沈陽、鞍山、丹東等地后于海城市三岔河與渾河匯流成大遼河,主要包括南沙河、北沙河、海城河、運糧河、細河、湯河和蘭河等支流。流域內地勢西低東高,葠窩水庫以上植被較好,地勢陡峭,山嶺連綿,該段面積占全流域的60%;葠窩水庫至遼陽段植被較差,屬丘陵地帶,水土流失嚴重,該段面積占全流域的4%;遼陽以下段河道彎曲,斷面較淺、坡度較緩、屬平原區(qū),泄洪能力差,雨季經常內澇成災。太子河全長413km,總面積13883km2,涉及遼陽、本溪、鞍山的大部分地區(qū)以及撫順、丹東、沈陽的部分地區(qū)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究所用的水資源數(shù)據(jù)、社會經濟數(shù)據(jù)來源于太子河流域流經城市的水資源公報和統(tǒng)計年鑒等相關資料,對于跨行政區(qū)的水資源和經濟發(fā)展數(shù)據(jù)按照各部分所占面積比例進行計算。

2.2 計算方法

收集整理太子河流域水資源和社會經濟相關數(shù)據(jù),并計算相應的基尼系數(shù)及洛倫茲曲線。在計算基尼系數(shù)和洛倫茲曲線時應符合以下條件:在空間上經濟發(fā)展所產生的生產總值和總資源消耗量之間的匹配關系具有相對均衡性[6-8]。

在統(tǒng)計學和經濟學中通常利用洛倫茲曲線指標來表征收入分配的不均衡性,經多年應用與發(fā)展該理論已被廣泛應用于研究對象時空分布的集中性和不均衡性描述。文章先以百分比的方式定量計算經濟指標,然后以水資源和經濟指標的累計百分比為橫、縱坐標繪制該水資源區(qū)的洛倫茲曲線,其數(shù)學表達式為:

(1)

式中:F(x)為累計分布函數(shù);μ為平均值。一般地,社會經濟與水資源的匹配程度體現(xiàn)在洛倫茲曲線的彎曲程度上,即匹配程度越差則曲線越彎曲,社會經濟與水資源的分配均勻性就越差;匹配程度越優(yōu)則曲線越趨于絕對平均性或對角線,社會經濟與水資源的分配越科學合理。

基尼系數(shù)是以洛倫茲曲線為基礎進一步定量計算分析曲線彎曲程度的指標,其數(shù)值等于絕對理想曲線除實際計算曲線所圍成面積的比值。為了更好地保證匹配程度的精度,進一步減小計算誤差,應先回歸處理洛倫茲曲線,再以此為基礎計算基尼系數(shù),從而消除計算可能產生的誤差[9-11]。參照國際標準科學評價基尼系數(shù)不均衡程度,評價標準如表1所示。

表1 基尼系數(shù)等級劃分標準

3 協(xié)調匹配分析

文章充分考慮數(shù)據(jù)可獲取性和研究目標,選擇GDP、畜牧業(yè)、農業(yè)用地和人口數(shù)量等相關指數(shù)構建協(xié)調匹配評價體系,通過計算分析各指標的洛倫茲曲線及其相應的基尼系數(shù),定量分析太子河流域社會經濟與水資源協(xié)調匹配程度。

3.1 GDP與水資源

太子河流域經濟發(fā)展GDP與水資源的洛倫茲曲線,如圖1所示。結果發(fā)現(xiàn),絕對平均線與該曲線彎曲率相差較大,這說明太子河流域經濟發(fā)展GDP與水資源的匹配程度整體達到相對明顯的彎曲狀態(tài)。對經濟發(fā)展GDP與水資源洛倫茲曲線進行回歸處理,并應用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,結果表明流域經濟發(fā)展GDP與水資源之間達到相對平均程度,兩者的基尼系數(shù)為0.28。因此,太子河流域經濟發(fā)展GDP與水資源之間呈現(xiàn)出相對平衡狀態(tài),兩者的匹配相對合理,但偶爾也會發(fā)生用水較多而GDP經濟增長慢或用水少而GDP經濟增長塊的用水情況。太子河流域下游地區(qū)的經濟較為發(fā)達,26.5%的用水資源與45.1%的GDP數(shù)據(jù)相比配,下游區(qū)域的匹配程度相對于中上游地區(qū)下降,該結論與實際情況相符,能夠客觀反映太子河流域水資源與經濟發(fā)展的變化趨勢。

圖1 經濟發(fā)展GDP與水資源洛倫茲曲線

3.2 畜牧業(yè)與水資源

實踐表明,區(qū)域社會經濟發(fā)展程度在很大程度上體現(xiàn)在畜牧業(yè)的發(fā)展狀況上,由于行業(yè)的特殊性,畜牧業(yè)發(fā)展對水資源具有較高的依賴程度。調查顯示,太子河流域畜牧業(yè)已經歷較為充分的發(fā)展,流域水資源與畜牧業(yè)洛倫茲曲線如圖2所示。結果表明,絕對平均線與各曲線偏差相差不明顯,這說明太子河流域畜牧業(yè)與水資源的匹配程度整體達到相對平緩的彎曲狀態(tài)。對畜牧業(yè)與水資源洛倫茲曲線進行回歸處理,并應用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,結果表明流域大、小畜牧業(yè)與水資源之間達到絕對平均程度,兩者的基尼系數(shù)為0.11、0.08。因此,太子河流域畜牧業(yè)與水資源之間達到絕對平衡狀態(tài),兩者具有優(yōu)良的匹配程度,水資源與畜牧業(yè)發(fā)展未表現(xiàn)出明顯的不平衡現(xiàn)象,一般條件下不會發(fā)生畜牧業(yè)發(fā)展較快而水資源較少或畜牧業(yè)發(fā)展落后而水資源豐富的現(xiàn)象[12-14]。

圖2 畜牧業(yè)發(fā)展與水資源洛倫茲曲線

畜牧業(yè)發(fā)展模型在太子河流域各支流上有所差異,對局部匹配程度的不平衡性產生一定影響,這也為各支流的畜牧業(yè)發(fā)展提供決策依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。細河支流和太子河流域下游的大畜牧量占全流域的28.5%、31.8%,相較于其它支流其畜牧業(yè)數(shù)量所占比例明顯較高。

太子河流域各類社會經濟發(fā)展指標與水資源的基尼系數(shù)如表2所示,結果顯示太子河流域經濟發(fā)展GDP與水資源的匹配程度最低,基尼系數(shù)最高達到0.28,GDP經濟增長速率與水資源達到相對平均程度,兩者處于明顯不平衡狀態(tài);農業(yè)耕地、小畜牧也發(fā)展與水資源的匹配程度最高,基尼系數(shù)最小只有0.08,說明農業(yè)耕地和畜牧業(yè)與水資源處于絕對平均程度,其發(fā)展保護相對平衡;城鎮(zhèn)人口和有效灌溉農田與水資源的匹配程度略低于其它指標。

表2 流域內社會經濟各指標與水資源的基尼系數(shù)值

3.3 農業(yè)用地與水資源

太子河流域農業(yè)耕地與水資源的洛倫茲曲線,如圖3所示。結果發(fā)現(xiàn),絕對平均線與該曲線彎曲率相差較小,這說明太子河流域耕地與水資源的匹配程度整體達到微弱的彎曲狀態(tài)。對耕地與水資源洛倫茲曲線進行回歸處理,并應用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,結果表明流域耕地與水資源之間達到絕對平均程度,兩者的基尼系數(shù)為0.08。因此,太子河流域耕地與水資源之間呈現(xiàn)出相對平衡的狀態(tài),兩者的匹配較為合理,無用水充足而耕地少或用水少而耕地多的明顯不均衡現(xiàn)象。

圖3 農業(yè)耕地與水資源洛倫茲曲線

太子河流域有效灌溉農田與水資源的洛倫茲曲線表明,絕對平均線與其洛倫茲曲線相差較大,與農業(yè)耕地相比其洛倫茲曲線變化比較明顯,曲線彎曲程度明顯增大,經計算水資源與有效灌溉農田的基尼系數(shù)達到0.24,兩者達到相對平均程度,其匹配程度低于農業(yè)耕地與水資源,與農業(yè)用地相比匹配性較差。太子河流域葠窩水庫至遼陽段,24.0%的水資源同樣與32.5%的有效灌溉面積和26.7%的農業(yè)耕地相匹配,由于節(jié)水灌溉技術相對落后、關鍵性水土保持技術措施發(fā)展不充分以及水利工程設施不完善等,雖然相較于中上游地區(qū)經濟發(fā)展水平該區(qū)域有所提升,但仍然是經濟次級欠發(fā)展區(qū),耕地農田面臨著嚴重的干旱缺水問題,有效灌溉農田相對較少。

3.4 人口數(shù)量與水資源

人口數(shù)量與太子河流域水資源的洛倫茲曲線,如圖4所示。結果發(fā)現(xiàn),絕對平均線與該曲線彎曲率相差較小,這說明太子河流域人口與水資源的匹配程度整體達到微彎曲狀態(tài)。對人口-水資源洛倫茲曲線進行回歸處理,然后利用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,結果表明流域人口-水資源之間達到絕對平均程度,兩者的基尼系數(shù)為0.15。因此,太子河流域人口數(shù)量與水資源之間具有較好的匹配程度,無水少人多或水多人少的明顯不平衡用水情況。

圖4 人口數(shù)量與水資源洛倫茲曲線

太子河流域水資源與城鎮(zhèn)人口的洛倫茲曲線表明,絕對平均線與其洛倫茲曲線相差較大,與總人口相比其洛倫茲曲線彎曲率變化比較明顯,經計算水資源與城鎮(zhèn)人口的基尼系數(shù)為0.26,兩者達到相對平均程度,其匹配程度低于水資源與人口。太子河中上游地區(qū)有22.5%的水資源同時與8.1%和12.6%的人口相匹配,說明該段具有較為充足的水資源,但經濟發(fā)展相對滯后,該段總人口和城鎮(zhèn)人口數(shù)量占全流域的17.2%、10.5%,經濟發(fā)展速度較緩。

4 結 論

文章通過查閱和借鑒太子河流域水資源、經濟社會相關資料,利用基尼系數(shù)和洛倫茲曲線定量計算分析了社會經濟關鍵性指標與水資源的協(xié)調匹配程度。結果表明:太子河流域城鎮(zhèn)人口、人口數(shù)量與水資源的基尼系數(shù)為0.26和0.15,有效灌溉農田、耕地與水資源的基尼系數(shù)為0.24和0.08,經濟發(fā)展GDP與水資源的基尼系數(shù)為0.28,大、小畜牧與水資源的基尼系數(shù)為0.08和0.11。太子河流域水資源與社會經濟整體達到相對匹配程度,社會經濟與水資源之間仍具有較大的協(xié)調匹配提升空間。