遼河流域水資源現(xiàn)狀與社會經濟發(fā)展匹配程度研究

鄭春喜

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

水資源不僅是地球上物種和生物必要載體，更是影響人類進步、社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的主要因素。隨著各個行業(yè)和產業(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)產業(yè)，對能源資源的需求量巨大。當前，加快產業(yè)結構優(yōu)化轉型升級，提倡產業(yè)均衡匹配發(fā)展已成為推動經濟發(fā)展的新動力。水資源的現(xiàn)狀與社會經濟的匹配程度是影響產業(yè)結構優(yōu)化調整的關鍵性因素，開展二者的匹配程度評價研究對促進產業(yè)優(yōu)化調整具有十分重要的意義[1]。遼河流域的工業(yè)產業(yè)發(fā)展相對充分、畜牧業(yè)和農林業(yè)發(fā)展迅速，不僅是我國重要的糧食生產基地，而且處于我國東北部地區(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濟發(fā)展的重要支柱，到目前為止對資源的開發(fā)利用已發(fā)展比較充分，開展該區(qū)域的洛倫茲曲線和基尼系數(shù)計算研究可促進該區(qū)域經濟朝著科學、合理方向發(fā)展，有利于經濟發(fā)展的產業(yè)結構優(yōu)化轉型升級。

1 研究區(qū)域概況

遼河流域位于我國東北地區(qū)西南部，屬于溫帶、寒溫帶大陸性季風氣候，冬冷干燥漫長，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、內蒙古自治區(qū)以及遼寧省等地區(qū)，共有4個水資源二級區(qū)，占地面積約為22.11萬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1345km。隨著社會經濟的快速發(fā)展，人口數(shù)量急劇增加，水環(huán)境系統(tǒng)破壞嚴重、水資源承載力不足等問題進一步加劇，已無法保證人們正常生活水平質量的需要，嚴重制約了區(qū)域的工農業(yè)產業(yè)的發(fā)展[2]。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

對研究區(qū)域的社會經濟數(shù)據(jù)和水資源儲蓄量進行收集和整理，并計算統(tǒng)計遼河流域的社會經濟數(shù)據(jù)和水資源數(shù)據(jù)指標的洛倫茲和基尼系數(shù)。進行洛倫茲曲線和基尼系數(shù)的計算需滿足下述條件，即經濟發(fā)展過程中所產生的資源總消耗量和生產總值之間的匹配關系在空間上保持相對的均衡性。

在經濟學和統(tǒng)計學中進行收入分配的不均衡性描述，采用洛倫茲曲線指標進行表征，此基本理論經過多年發(fā)展和應用，目前被廣泛應用于表征研究對象在時空上分布不均衡性和集中性。本研究首先對水資源區(qū)的經濟指標進行百分比計算，然后以水資源累計百分比為橫坐標軸，以經濟指標的累計百分比為縱坐標，繪制該水資源區(qū)經濟指標的洛倫茲曲線，洛倫茲曲線函數(shù)表達式如下：

(1)

式中，μ—取均值；F(x)—該水資源區(qū)的累計分布函數(shù)。

通常情況下，洛倫茲曲線的彎曲程度代表了水資源與社會經濟的匹配程度，曲線越彎曲表示匹配程度越差，二者的分配均衡性越差；曲線趨于對角線或絕對平均性表示匹配程度越優(yōu)，二者的分配較為科學合理。

基尼系數(shù)是在洛倫茲曲線分析的基礎之上，對曲線的彎曲程度做定量的計算描述，即實際計算曲線與絕對理想曲線所圍成的面積的比值成為基尼系數(shù)[3]。

為降低計算誤差，提高匹配程度的精度，在進行基尼系數(shù)計算之前需將洛倫茲曲線進行回歸處理，以此消除因計算所帶來的誤差，然后利用回歸后的洛倫茲曲線進行基尼系數(shù)計算。將基尼系數(shù)按照國際標準進行科學評價，國際基尼系數(shù)的評價標準見表1。

表1 國際標準中基尼系數(shù)的劃分等級

2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究的水資源數(shù)據(jù)主要來源于《遼河流域的水資源公報》，社會經濟數(shù)據(jù)主要來源于流域內各省統(tǒng)計年鑒。對于跨行政區(qū)的部分水資源，各部分的經濟數(shù)據(jù)按照所占面積的比例進行比重計算，并得到相關區(qū)域的經濟發(fā)展數(shù)據(jù)[4]。

3 水資源現(xiàn)狀與社會經濟發(fā)展匹配分析

研究利用洛倫茲曲線基本理論，建立遼河流域水資源與社會經濟發(fā)展的評價指標體系，其典型評價指標主要包括區(qū)域總人口、農業(yè)用地、畜牧業(yè)以及GDP等相關指數(shù)，構建研究分析模型。通過分析各評價指標的洛倫茲曲線，計算各自的基尼系數(shù)，對研究流域的水資源與承載力的匹配程度進行定量分析評價。

3.1 水資源與人口數(shù)量

水資源與人口數(shù)量的洛倫茲曲線如圖1所示，結合曲線彎曲程度可以看出，遼河流域的水資源-人口的匹配程度表現(xiàn)出微彎曲水平，曲線彎曲率與絕對平均線相差不大。利用基尼系數(shù)基本方法對水資源-人口的基尼進行計算，結果顯示該評價指標的基尼系數(shù)為0.12，處于絕對平均水平。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顯示，其曲線彎曲率相對于總人口變化較為明顯，洛倫茲曲線與絕對平均線偏差較大，且通過計算其基尼系數(shù)為0.25。城鎮(zhèn)人口與水資源的匹配程度處于相對平均水平，匹配程度相對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%的人口同時與21.7%的水資源相匹配，表明該區(qū)域水資源儲蓄相對較為充足，但仍屬于經濟發(fā)展落后區(qū)，人口數(shù)量占遼河流域總人口的17.5%，城鎮(zhèn)人口占遼河流域總人口的10.6%，其城鎮(zhèn)經濟發(fā)展相對緩慢。

圖1 遼河流域水資源與人口洛倫茲曲線圖

3.2 水資源與農業(yè)用地

遼河流域的水資源量與農業(yè)耕地之間的洛倫茲曲線如圖2所示，由曲線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表現(xiàn)出微弱的彎曲狀況，洛倫茲曲線與絕對平均線相差不大，其水資源與農業(yè)耕地的基尼系數(shù)為0.07，表現(xiàn)出絕對的平均水平。遼河流域水資源與農業(yè)耕地的匹配程度相對良好，結果顯示：流域內耕地與水資源匹配較合理，處于相對平衡狀態(tài)，無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田洛倫茲曲線顯示，有效灌溉農田與水資源的洛倫茲曲線變化相對比較明顯，其曲線彎曲程度相對于農業(yè)耕地明顯提高，有效灌溉農田與水資源的基尼系數(shù)為0.22，呈現(xiàn)出相對平均水平。遼河流域的有效灌溉農田與水資源的匹配程度相對農業(yè)用地降低并處于相對平均匹配程度，匹配性較農業(yè)用地性能較差。如遼河流域中遼源區(qū)段，26.5%的農業(yè)用地和32.6%的有效灌溉農田同樣與23.8%的水資源相匹配。因水利工程設施不完善、水土保持關鍵技術措施發(fā)展不充分、節(jié)水灌溉技術相對落后等，雖然該區(qū)域的經濟發(fā)展狀態(tài)相對于中上游地區(qū)有所提升，但仍屬于次級經濟欠發(fā)展區(qū)域，耕地農田干旱災害嚴重，有效灌溉面積覆蓋率較低[6]。

圖2 遼河流域水資源與農業(yè)用地洛倫茲曲線圖

3.3 水資源與GDP

遼河流域水資源和經濟發(fā)展GDP的洛倫茲曲線如圖3所示，由圖可以看出，遼河流域的洛倫茲曲線彎曲程度相對較為明顯，并且與絕對平均線偏差較大，經過計算，其水資源與經濟發(fā)展GDP的基尼系數(shù)為0.27，匹配形成相對平均水平。遼河流域的水資源與經濟發(fā)展GDP的匹配程度保持相對平衡狀態(tài)，但偶爾也可能會發(fā)生以下的用水情況即GDP經濟增長快用水少或GDP經濟增長慢而用水較多的情況。如遼河流域下游區(qū)域處于經濟發(fā)達區(qū)域，42%的GDP數(shù)據(jù)與26.3%的用水資源向匹配，相對于中上游地區(qū)的GDP經濟發(fā)展與水資源的匹配程度，下游區(qū)域匹配降低，研究結果與實際情況保持一致，符合遼河流域經濟發(fā)展與水資源的整體變化趨勢[7]。

圖3 遼河流域水資源與經濟發(fā)展GDP洛倫茲曲線圖

3.4 水資源與畜牧業(yè)

畜牧業(yè)的發(fā)展狀況是體現(xiàn)遼河流域社會經濟發(fā)展程度的重要指標，畜牧業(yè)發(fā)展所具有的特殊性決定了其對水資源的依賴程度較高，遼河流域的畜牧業(yè)發(fā)展調查資料顯示該地區(qū)的畜牧業(yè)發(fā)展相對充分[8]。遼河流域畜牧業(yè)與水資源的洛倫茲曲線如圖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的彎曲程度相對較為平緩，并且各曲線與絕對平均線的偏差表現(xiàn)不明顯，經過計算畜牧業(yè)與水資源的基尼系數(shù)為0.12，說明遼河流域的畜牧業(yè)與水資源表現(xiàn)出絕對平均水平，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，進而影響了局部匹配程度的不平衡性，同時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%，相對于其他各子流域的畜牧業(yè)發(fā)展狀況，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)展的洛倫茲曲線圖

遼河流域水資源與各類社會經濟發(fā)展指標的基尼系數(shù)計算結果見表2。由表2可知，遼河流域的水資源與經濟發(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的經濟增長速率表現(xiàn)出明顯的不平衡，為相對平均水平；而水資源與小畜牧業(yè)發(fā)展和農業(yè)用地的基尼系數(shù)最小為0.07，匹配程度最高，水資源與農牧業(yè)和農業(yè)用地的發(fā)展保護相對平衡，并處于絕對平均的水平；水資源與農田有效灌溉和城鎮(zhèn)人口的匹配程度稍微次于其他各指標[11]。

表2 遼河流域水資源與社會經濟發(fā)展各指標的基尼系數(shù)計算結果

4 結論

本文結合研究區(qū)域的基本發(fā)展狀況，借鑒和查閱相關數(shù)據(jù)資料，定量計算分析了遼河流域的水資源與經濟發(fā)展的匹配程度，較為科學準確的計算了遼河流域社會經濟關鍵性評價指標的基尼系數(shù)和洛倫茲曲線。研究結果顯示：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；水資源與經濟發(fā)展GDP的基尼系數(shù)為0.27。遼河流域的社會經濟發(fā)展與水資源的整體匹配程度表現(xiàn)為相對匹配水平，水資源與各社會經濟評價指標之間的匹配程度仍有較大的提升空間。