基于基尼系數(shù)的湖北省用水公平性研究

章恒全，楊雅婷，張陳俊

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.河海大學(xué)企業(yè)管理學(xué)院，江蘇 常州 213022)

水資源是人類生產(chǎn)與生活的重要資源，人類的生存與發(fā)展都離不開對水資源的利用。我國近年來人口、經(jīng)濟(jì)與水資源的協(xié)調(diào)度已有所提升，但各省市之間的差距仍不可忽視。追求用水量與水資源分布的優(yōu)化配置與各類型用水的均衡協(xié)調(diào)是人口、經(jīng)濟(jì)與水資源全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。因此諸多學(xué)者對水資源的匹配性與用水公平性進(jìn)行了研究，基尼系數(shù)作為評估差異性與公平性的重要指標(biāo)，成為了測算匹配性與公平性的主要方法。

基尼系數(shù)最早是用來衡量收入分配的不均等程度的，如今已被應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。胡志強(qiáng)等[1]運用基尼系數(shù)對污染產(chǎn)業(yè)的區(qū)域集中水平進(jìn)行了測度，以研究中國污染產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的時空格局。宋德勇等[2]計算了我國能源消費的CO2基尼系數(shù)，用以研究碳排放的公平性問題。侯華麗等[3]為明晰不同類型礦產(chǎn)資源的空間分布特征，使用基尼系數(shù)和洛倫茲曲線對我國礦產(chǎn)資源的不均衡性進(jìn)行定量化的測度。翟騰騰等[4]構(gòu)建了基于基尼系數(shù)的建設(shè)用地總量分配模型，用以評價江蘇省建設(shè)用地總量分配的公平性。馬志飛等[5]采用基尼系數(shù)及分解的基尼系數(shù)對中國及三大區(qū)域組內(nèi)和組間的醫(yī)療衛(wèi)生資源供給水平進(jìn)行了評估。

用于評估公平性與均衡性的方法主要有加權(quán)變異系數(shù)、基尼系數(shù)、泰爾指數(shù)和不平衡指數(shù)等，不同學(xué)者通過不同的方法對水資源利用的匹配性與公平性進(jìn)行了研究。武萍等[6]采用基尼系數(shù)分析了青海省水資源與人口數(shù)量、工農(nóng)業(yè)用水和產(chǎn)值的匹配狀況。何慧爽[7]通過分析基于區(qū)位熵的用水結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)率基尼系數(shù)，為我國用水公平和效率的研究提供了新視野。鄧益斌等[8]采用分解的泰爾指數(shù)計算出長江水資源利用效率差異，從而提出提高水資源利用效率的建議。張吉輝等[9]采用基尼系數(shù)、不平衡指數(shù)兩種測算方法分析了中國水資源分布和配置與人口、GDP和土地面積之間配置的平衡性。馬海良等[10]采用加權(quán)變異系數(shù)分析了水資源稟賦的用水公平性，采用基尼系數(shù)評估了生活用水的公平性，并用泰爾指數(shù)評價了經(jīng)濟(jì)用水的公平性，同時將各省的經(jīng)濟(jì)用水情況分為完全低效型、低效型、高效型和完全高效型4種，其中湖北省的經(jīng)濟(jì)用水屬于低效型。

上述學(xué)者多利用不同指標(biāo)對全國或各流域的水資源匹配性和用水公平性進(jìn)行研究，但缺少針對某個省從時空維度多方面考慮用水公平性問題，全面分析一個省的水資源利用公平性。湖北省的水資源量略高于全國平均水平，屬于輕度缺水省份[11]，但其水資源的空間匹配情況卻不樂觀，且用水的公平性也有待提高。對湖北省用水公平性的研究對優(yōu)化省內(nèi)的水資源配置與提升用水效率具有重要的意義。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文從水資源稟賦、生產(chǎn)用水、生活用水三個方面分析湖北省用水的公平性。其中，以水資源總量為指標(biāo)分析水資源稟賦與湖北省總用水量的公平性，選取GDP、人口數(shù)量兩個主要經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素分別評估生產(chǎn)用水、生活用水的公平性。研究所用基本數(shù)據(jù)來源于2006—2016年的《湖北省水資源公報》和《湖北省統(tǒng)計年鑒》。為消除價格因素的影響，將GDP按2006年價格(2006價格指數(shù)為100)進(jìn)行調(diào)整。

1.2 研究方法

基尼系數(shù)是由意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家基尼根據(jù)洛倫茲曲線提出的，用以評價國民收入分配之間的差異性。筆者以用水量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)總用水量和水資源量、生產(chǎn)用水量和GDP、生活用水量和人口的比值大小升序排列，分別計算水資源稟賦、生產(chǎn)用水和生活用水的基尼系數(shù)。此處以湖北省2006年的“總用水量-水資源量”基尼系數(shù)指標(biāo)的測算為例，解釋基尼系數(shù)的計算原理。湖北省2006年的“總用水量-水資源量”的洛倫茲曲線如圖1所示，將總用水量與水資源量的比值升序排列后，分別計算總用水量與水資源量的累計百分比，作為縱、橫坐標(biāo)作出洛倫茲曲線，洛倫茲曲線與絕對公平曲線圍成的面積記為A，洛倫茲曲線下方的面積記為B，基尼系數(shù)的數(shù)值即為A/(A+B)。

圖1 湖北省2006年總用水量-水資源量洛倫茲曲線

采用梯形面積法計算基尼系數(shù)[12]，計算公式為

(1)

基尼系數(shù)的取值在0～1之間，越趨近于0表示差異性越小，也就越公平，而越趨近于1就表示越不公平。根據(jù)國際慣例，將0.4作為區(qū)分公平性的“警戒線”，數(shù)值與評價結(jié)果的關(guān)系如表1所示[13]。

表1 基尼系數(shù)與評價結(jié)果的關(guān)系

2 湖北省用水公平性研究

2.1 統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析

表2為2006—2016年湖北省各類型用水量和每一類用水量占總用水量的比重。從總體上看，總用水量呈現(xiàn)增加的趨勢，2016年較2006年增長了8.96%，2007年較2006年小幅下降，而后穩(wěn)定增長至2012年，2013年總用水量有明顯下降，2013—2016年則處于波動狀態(tài)。分用水類別來看，生產(chǎn)用水的比重最大，除2016年略低于90%之外所有年份占總用水量的比重都在90%以上。生產(chǎn)用水量的變化大體分為兩個階段，從2006年至2012年逐年增加，而后除2015年略有增加，2013年至2016年總體呈減少趨勢；生活用水量2007年較2006年略有減少，2007年至2016年平穩(wěn)增加，而生活用水量占總用水量的比重在2009年之前逐年下降，在2010年之后逐年增加，2015小幅減少后2016年又再次增加，2008、2009、2015三年雖然生活用水量較前一年有所增加，但占比卻在減少，2008年出現(xiàn)此狀況是因為生產(chǎn)用水的占比增加，2009、2015年則是因為生產(chǎn)用水和生態(tài)用水的占比均有增加；生態(tài)用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于生產(chǎn)用水和生活用水的用量，但除2010年略有減少，其余年份均穩(wěn)定增加，2016年較2006年生態(tài)用水量增加了13倍之多，說明湖北省近年來增加了對生態(tài)建設(shè)的重視。

表2 2006—2016年湖北省用水結(jié)構(gòu)變化

表3為2006—2016年湖北省各市(區(qū)、州)的水資源量、GDP、人口數(shù)量數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，恩施州的水資源量遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，荊州市、宜昌市等水資源量較豐富，而鄂州市、仙桃市、天門市、潛江市和神農(nóng)架林區(qū)等水資源量較為貧瘠；武漢市的GDP遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，另外，襄陽市、宜昌市的GDP較高，而鄂州市、仙桃市、天門市、潛江市等的GDP較低，神農(nóng)架林區(qū)更是遠(yuǎn)低于其他地區(qū)；在人口數(shù)量方面，武漢市的人口數(shù)量遠(yuǎn)多于其他地區(qū)，襄陽市、荊州市、黃岡市的人口數(shù)量較多而神農(nóng)架林區(qū)、潛江市等地人口較少。

表3 2006—2016年湖北省各市(區(qū)、州)水資源量、GDP和人口數(shù)量

2.2 用水公平性時間維度分析

圖2 2006—2012年湖北省水資源稟賦、生產(chǎn)用水、生活用水基尼系數(shù)

為反映湖北省水資源稟賦、生產(chǎn)用水、生活用水的公平性和時空分布特征，以2006—2016年湖北省17個市(區(qū)、州)的總用水量、生產(chǎn)用水量、生活用水量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過水資源量、GDP、人口數(shù)量等評價指標(biāo)，依據(jù)式(1)計算出湖北省總用水量-水資源量、生產(chǎn)用水量-GDP和生活用水量-常住人口的基尼系數(shù)，并繪制成圖(圖2)。

2.2.1 水資源稟賦公平性的時間維度分析

可以看出，研究期間總用水量-水資源量的基尼系數(shù)維持在“警戒線”0.4以上，說明總用水量和水資源量的公平性整體上處于“差距較大”的狀態(tài)，其中2007、2011、2012、2014年的總用水量-水資源量基尼系數(shù)超過0.5，位于“差距懸殊”的區(qū)間，各市降水量、地表水資源量等分布極為不均是此4年基尼系數(shù)較大的原因。以2007年為例，當(dāng)年湖北省全省擁有80.34%水資源量的地區(qū)用水量僅占45.78%。只有隨州市、荊門市、咸寧市、襄陽市、黃岡市、孝感市的水資源量與總用水量相對協(xié)調(diào)，神農(nóng)架林區(qū)、恩施州、宜昌市、十堰市的水資源量占全省的比重遠(yuǎn)高于總用水量的占比，恩施州的水資源量占全省的比重甚至是總用水量占比的17倍，而荊州市、武漢市、鄂州市等7個市的總用水量占全省的比重遠(yuǎn)高于水資源量的占比，此現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于神農(nóng)架林區(qū)、恩施州和宜昌市在2007年的降水量偏豐，荊州市、潛江市、黃石市、仙桃市、武漢市和鄂州市的降水偏枯。

2.2.2 生產(chǎn)用水公平性的時間維度分析

生產(chǎn)用水-GDP基尼系數(shù)在研究期內(nèi)全部處于0.3～0.4之間，屬于“相對合理”的范疇，且各年基尼系數(shù)變化曲線幾乎持平，無明顯變化趨勢，說明2006—2016年生產(chǎn)用水與GDP的公平性非常穩(wěn)定，同時也說明湖北省各市(區(qū)、州)的生產(chǎn)用水量占比與GDP占比的格局并未發(fā)生明顯改變，武漢市、宜昌市、十堰市、恩施州在11年間始終以較少的用水量創(chuàng)造較多的GDP，而孝感市、天門市、荊州市的生產(chǎn)用水占比始終遠(yuǎn)超GDP占比。

2.2.3 生活用水公平性的時間維度分析

生活用水-人口基尼系數(shù)在研究期內(nèi)全部處于0～0.1之間，屬于“絕對平均”的范疇，且整體呈現(xiàn)下降趨勢。2007年生活用水-常住人口基尼系數(shù)較2006年有微小下降，2007—2011年基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，相鄰兩年間差值不超過0.002，2011年之后逐年下降，2016年已降至0.0298，說明湖北省的生活用水量與人口數(shù)量非常協(xié)調(diào)。在對湖北省2006—2016年生活用水-人口基尼系數(shù)進(jìn)行計算時，記錄下各市(區(qū)、州)的基尼系數(shù)值，發(fā)現(xiàn)11年中武漢市和神農(nóng)架林區(qū)始終分別是基尼系數(shù)值最小和最大的地區(qū)，2016年武漢市的生活用水量達(dá)到5.51億m3，但由于其發(fā)展水平要領(lǐng)先于湖北省其他地區(qū)，人才不斷涌入，年末常住人口達(dá)到1 076.62萬人，遙遙領(lǐng)先于其他市(區(qū)、州)，因此其生活用水公平性最高。而神農(nóng)架林區(qū)作為人與生物圈自然保護(hù)區(qū)、世界地質(zhì)公園和世界遺產(chǎn)，極大地促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)發(fā)展，導(dǎo)致其包括游客在內(nèi)的流動人口較大，而常住人口變化甚微，導(dǎo)致其基于人口維度的生活用水極不公平。其余年份均與2016年情況類似。

2.3 用水公平性空間維度分析

通過對2006—2016年湖北省17個市(區(qū)、州)的用水量數(shù)據(jù)及水資源量、GDP和人口數(shù)量進(jìn)行計算，得出各市(區(qū)、州)總用水量-水資源量、生產(chǎn)用水量-GDP和生活用水量-人口基尼系數(shù)，并繪制成柱狀圖，如圖3所示。

從圖3可以看出，湖北省17個市(區(qū)、州)基于2006—2016年的總用水量-水資源量、生產(chǎn)用水量-GDP和生活用水量-人口基尼系數(shù)均在0.4以下，說明各市在研究期的11年間用水量和各項指標(biāo)的協(xié)調(diào)度較為均衡。

圖3 湖北省17個市(區(qū)、州)的水資源稟賦、生產(chǎn)用水、生活用水基尼系數(shù)

圖4 湖北省各市(區(qū)、州)總用水量-水資源量基尼系數(shù)分布圖

2.3.1 水資源稟賦公平性的空間維度分析

總用水量-水資源量基尼系數(shù)最高的為孝感市，達(dá)到0.31，最低的為潛江市，僅為0.0006。湖北省各市(區(qū)、州)總用水量-水資源量基尼系數(shù)地區(qū)分布圖見圖4。孝感市2016年的水資源量占全省的百分比近為總用水量占比的3倍，而2011年卻僅為1/3，總用水量和水資源量在各年間分布較為不均衡。而潛江市的總用水量和水資源量占全省的百分比幾乎持平，因此其基尼系數(shù)最小。除孝感市外，隨州市、荊門市、武漢市、天門市、鄂州市和仙桃市的總用水量-水資源量基尼系數(shù)也相對較高，在0.2～0.3之間，處于“比較平均”的狀態(tài)。從地理位置上來看，此7個市彼此相鄰，均位于湖北省的中部和北部的中間地區(qū)，由于其各年的總用水量占比相差不大，因此水資源量的年間差異是導(dǎo)致基尼系數(shù)偏大的主要原因，這些地區(qū)由南向北分別是平原、丘陵、山地，由于地形與氣流等的多重影響，這些地區(qū)水資源量的年間分布較為不均，水資源量最豐年與最枯年占全省的比重差距均在10%以上；黃石市、襄陽市、荊州市等10個市(區(qū)、州)的總用水量-水資源量基尼系數(shù)在0.2以下，處于“絕對平均”的狀態(tài)，此10個市(區(qū)、州)分布在湖北省的西部、南部和東部，且彼此相連，呈半包圍的態(tài)勢，這些地區(qū)雖處在不同的地形區(qū)，降水量與地表水資源量也不甚相同，但各年的水資源量差異較為均衡，水資源量的年間變化較小。

在前文“水資源稟賦公平性的時間維度分析”中可以看到，湖北省每一年基于水資源稟賦的用水公平性都極為不均，以基尼系數(shù)最大的2011年為例，繪制2011年總用水量-水資源量的洛倫茲曲線如圖5所示，可以看出該曲線與代表絕對公平的y=x線距離較遠(yuǎn)，神農(nóng)架林區(qū)、恩施州、十堰市、宜昌市和咸寧市擁有全省58.84%的水資源，用水量卻僅為15.92%。

圖5 2011年湖北省各市(區(qū)、州)的總用水量-水資源量洛倫茲曲線

圖6 2016年湖北省各市(區(qū)、州)的生產(chǎn)用水洛倫茲曲線

2.3.2 生產(chǎn)用水公平性的空間維度分析

生產(chǎn)用水-GDP基尼系數(shù)在湖北省各市(區(qū)、州)之間的差距較小，所有地區(qū)均在0.1～0.3之間，武漢市、仙桃市、隨州市、咸寧市、神農(nóng)架林區(qū)5個市(區(qū))的基尼系數(shù)在0.2～0.3之間，處于“比較平均”的狀態(tài)，黃石市、襄陽市等12個市(州)的基尼系數(shù)在0.2以下，處于“絕對平均”的狀態(tài)。神農(nóng)架林區(qū)的生產(chǎn)用水-GDP基尼系數(shù)最高，達(dá)到0.274，將11年的生產(chǎn)用水量與GDP的比值升序排列后，2011年處在中間位置，最為偏離“絕對公平”，到2011年GDP累計占比為66.91%，而生產(chǎn)用水累計百分比僅為45.50%。武漢市的生產(chǎn)用水量在11年間先增加后減少，GDP卻不斷增長，說明在研究期的前幾年，經(jīng)濟(jì)的增長依賴于生產(chǎn)用水量的增加，而在研究期的后幾年，因技術(shù)進(jìn)步、節(jié)水意識增強(qiáng)等多方原因，GDP增長的同時生產(chǎn)用水量卻逐漸下降，因此GDP占比與生產(chǎn)用水量占比的比值從2006年的0.5增長至2016年的1.8，說明生產(chǎn)用水的經(jīng)濟(jì)效益大幅提高是導(dǎo)致武漢市生產(chǎn)用水-GDP基尼系數(shù)較大的主要原因。仙桃市和神農(nóng)架林區(qū)與武漢市情況相似，GDP增長的同時生產(chǎn)用水量有下降趨勢。咸寧市和隨州市雖GDP增長迅速，但生產(chǎn)用水量卻無減少趨勢，因此此二市(區(qū))的基尼系數(shù)較大是因經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快。

在前文“生產(chǎn)用水公平性的時間維度分析”中提到，生產(chǎn)用水-GDP基尼系數(shù)在2006—2016年間非常穩(wěn)定，均處于0.3～0.4之間，繪制如圖6所示的2016年各市(區(qū)、州)的生產(chǎn)用水洛倫茲曲線，分析2016年各市(區(qū)、州)的生產(chǎn)用水公平性?？梢钥闯?，大多市(區(qū)、州)的分布點處斜率相近，說明各地區(qū)的生產(chǎn)用水與GDP的分布比較平均，僅武漢市、神農(nóng)架林區(qū)等幾個市(區(qū)、州)的差異較大，武漢市的生產(chǎn)用水量僅為11.33%，產(chǎn)值卻占比34.13%。

2.3.3 生活用水公平性的空間維度分析

湖北省17個市(區(qū)、州)生活用水-人口基尼系數(shù)均在0.1以下，已處于“絕對公平”的狀態(tài)，說明湖北省基于人口維度的生活用水公平性已極為均衡。長江三峽水利樞紐工程位于湖北省宜昌市境內(nèi)，其建成后蓄水形成的三峽庫區(qū)是天然的人工湖泊，也是湖北省供水的重要水源，三峽庫區(qū)運作多年，經(jīng)探索與調(diào)整，已形成完整、靈活并與湖北省各市(區(qū)、州)生活用水相匹配的供水體系，因此湖北省的生活用水達(dá)到“絕對公平”。

3 結(jié)論與政策建議

用水公平性不僅關(guān)系著用水效率，也影響著產(chǎn)業(yè)節(jié)水效果。湖北省水資源稟賦與用水量的公平性較差，生產(chǎn)用水公平性較為均衡，生活用水公平性非常平均，用水公平性在不同的分類上有著明顯的差異，通過研究，得出以下結(jié)論：

a. 湖北省水資源稟賦的公平性較差，各市(區(qū)、州)之間相比較水資源量與總用水量非常不均衡，神農(nóng)架林區(qū)、恩施州、十堰市、宜昌市和咸寧市的水資源量占全省比重遠(yuǎn)超過總用水量占比，但每個市(區(qū)、州)在2006—2016年間較為均衡。

b. 湖北省生產(chǎn)用水的公平性良好，從2006年到2016年生產(chǎn)用水公平性非常穩(wěn)定，無變化趨勢，但各市(區(qū)、州)之間有所差異，武漢市、宜昌市等生產(chǎn)用水效率較高的市GDP累計百分比較高，但生產(chǎn)用水量累計百分比較小，而荊州市、天門市等生產(chǎn)用水的比重較大。

c. 湖北省生活用水的公平性非常均衡，無論從時間維度還是空間維度出發(fā)，分析結(jié)果都處于“絕對公平”的范圍。

針對以上結(jié)論，筆者提出如下建議：

a. 湖北省水資源較為豐富，但省內(nèi)水資源分布不均，且各市(區(qū)、州)用水量與水資源分布不均衡，因此加強(qiáng)省內(nèi)水資源的配置平衡性，增加水資源豐富地區(qū)與稀缺地區(qū)的水資源流動性，是解決省內(nèi)各市(區(qū)、州)水資源量與用水量不均衡的必要途徑。

b. 武漢市是湖北省的經(jīng)濟(jì)中心，其產(chǎn)值一直占據(jù)全省產(chǎn)值的一大部分，且近年來GDP迅速增加，生產(chǎn)用水量也得到了很好的控制，湖北省應(yīng)增加對其他地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)注并加強(qiáng)對生產(chǎn)用水量的管控，逐步縮小其他地區(qū)與武漢市的差距，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時減少生產(chǎn)用水的使用量。同時，為提高湖北省的生產(chǎn)用水公平性，應(yīng)抑制荊州市、鄂州市、天門市等用水低效地區(qū)高耗水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。