信陽(yáng)市水資源差異變化分析

李 樂(lè)

（信陽(yáng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院,河南 信陽(yáng) 464000）

水是生命和萬(wàn)物之源,是人類(lèi)賴(lài)以生存的不可替代的資源,是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著人口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步,以及人們生活水平的不斷提高,對(duì)淡水資源的需求量與日俱增,水資源短缺所帶來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)惡化等問(wèn)題嚴(yán)重影響著經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康的發(fā)展。如何更有效地利用水資源,合理的進(jìn)行調(diào)度和分配,推進(jìn)水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和保護(hù),已經(jīng)成為急需解決的緊迫問(wèn)題。

信陽(yáng)市位于河南省南部,鄂豫皖三省交界處,地處大別山北麓與淮河之間,是承東啟西、南北交匯的中心。然而由于信陽(yáng)獨(dú)特的地理位置和氣象特征,導(dǎo)致信陽(yáng)市水資源在空間和時(shí)間上分布差異較大,故本次分別通過(guò)泰爾指數(shù)法和變異系數(shù)法,對(duì)信陽(yáng)市水資源及用水水平的差異變化進(jìn)行分析,為信陽(yáng)市水資源可持續(xù)利用、合理調(diào)配及協(xié)調(diào)發(fā)展提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與指標(biāo)

信陽(yáng)市地理坐標(biāo)為東經(jīng)113°45′～115°55′,北緯30°23′～32°27′,全境東西長(zhǎng)205 km,南北寬142 km,面積1.89 萬(wàn)km2,素有鄂、豫、皖“三省通衢”之稱(chēng),是東西南北經(jīng)濟(jì)、文化交流的重要通道。整體地勢(shì)南高北低,由西南向東北逐漸傾斜,是崗川相間、形態(tài)多樣的階梯地貌,地貌類(lèi)型主要分為山地、丘陵、崗地、平原。信陽(yáng)市位于中國(guó)亞熱帶和暖溫帶的地理分界線（秦嶺—淮河）上,屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū)典型的大陸性季風(fēng)氣候,雨水豐沛,多年平均降水量為1091.4 mm,降水空間分布為由南向北遞減,并且東部略多于西部。

為了表示信陽(yáng)市近些年水資源的狀況變化及差異變化,本文選取2011 年～2019 年為分析計(jì)算時(shí)段,對(duì)信陽(yáng)市浉河區(qū)、平橋區(qū)、息縣、淮濱縣、潢川縣、光山縣、商城縣、羅山縣、新縣和固始縣（八縣兩區(qū)）的水資源及用水水平的差異變化進(jìn)行分析計(jì)算。

文中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于2011 年～2019 年的《信陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)年鑒》,2011年～2019年《信陽(yáng)市水資源公報(bào)》及2013年～2019年《固始縣水資源公報(bào)》。為了避免縣區(qū)之間比較的不協(xié)調(diào)性,本文以人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量和人均耗水量作為比較指標(biāo)。信陽(yáng)市2011年～2019年信陽(yáng)市八縣兩區(qū)年平均水資源指標(biāo)數(shù)據(jù)和信陽(yáng)市水資源指標(biāo)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1和表2。

表1 2011年～2019年信陽(yáng)市八縣兩區(qū)年均水資源指標(biāo) 單位：108m3

表2 2011年～2019年信陽(yáng)市水資源指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表 單位：108m3

2 計(jì)算方法

2.1 泰爾指數(shù)法

泰爾（Theil）指數(shù)又稱(chēng)泰爾熵標(biāo)準(zhǔn),最早由泰爾（Theil and Henri）于1967年首先提出。在熱力學(xué)中,熵是混亂或無(wú)序的度量,當(dāng)應(yīng)用到水資源指標(biāo)中,熵代表著和完全平均相等的偏離程度。泰爾指數(shù)取值為0～1,數(shù)值越大,就表示區(qū)域差異越大；反之,泰爾指數(shù)越小,說(shuō)明區(qū)域間差異越小,越趨于平衡。該方法計(jì)算公式如下：

式中：I表示泰爾指數(shù)；yi表示i縣區(qū)某項(xiàng)指標(biāo)值（人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量和人均耗水量）；y表示該項(xiàng)指標(biāo)的平均值；N表示研究縣區(qū)的個(gè)數(shù)。

2.2 變差系數(shù)法

變差系數(shù)也稱(chēng)離散系數(shù)、變異系數(shù),它是一組指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與其平均值的百分比,是測(cè)算數(shù)據(jù)離散程度的相對(duì)指標(biāo),是概率分布離散程度的一個(gè)歸一化量度。變差系數(shù)可以消除單位的影響和均值大小不同的影響。變差系數(shù)用于水資源指標(biāo)的分析,能夠綜述水資源指標(biāo)的總體狀況,表示出各縣區(qū)之間的離散狀況以及數(shù)據(jù)的波動(dòng)和差異,可以很好地衡量區(qū)域差異和對(duì)象差異。變差系數(shù)法的計(jì)算公式如下：

式中：Gv表示變差系數(shù)；σ表示某項(xiàng)指標(biāo)（人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量和人均耗水量）的標(biāo)準(zhǔn)差；表示某項(xiàng)指標(biāo)的平均值；Xi表示i縣區(qū)的某項(xiàng)指標(biāo)值；n表示研究縣區(qū)的個(gè)數(shù)。變差系數(shù)越大,說(shuō)明不均衡程度越大。一般而言,當(dāng)Cv小于0.1 時(shí)為弱變異,當(dāng)0.1≤Cv≤1 時(shí)為中等強(qiáng)調(diào)變異,當(dāng)Cv大于1 時(shí)為強(qiáng)變異。

3 結(jié)果與分析

3.1 泰爾指數(shù)法結(jié)果

對(duì)信陽(yáng)市八縣兩區(qū)的4 項(xiàng)水資源指標(biāo)計(jì)算,得出2011 年～2019年全市人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量和人均耗水量的泰爾指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表3,各項(xiàng)指標(biāo)泰爾指數(shù)的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

表3 2011年～2019年信陽(yáng)市4項(xiàng)水資源指標(biāo)泰爾指數(shù)結(jié)果

圖1 2011年～2019年信陽(yáng)市主要水資源指標(biāo)差異變化特征

3.2 變差系數(shù)法結(jié)果

對(duì)信陽(yáng)市八縣兩區(qū)的4項(xiàng)水資源指標(biāo)計(jì)算,得出2011年～2019年全市人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量和人均耗水量的變差系數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4,各項(xiàng)指標(biāo)變差系數(shù)的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

表4 2011年～2019年信陽(yáng)市4項(xiàng)水資源指標(biāo)變差系數(shù)結(jié)果

圖2 2011年～2019年信陽(yáng)市主要水資源指標(biāo)差異變化特征

3.3 水資源差異變化分析

根據(jù)表1可知,信陽(yáng)市八縣兩區(qū)水資源總量最多的是固始縣,年平均水資源總量為12.42 億m3,八縣兩區(qū)年平均水資源總量利用消耗率最大的為平橋區(qū),水資源總量利用消耗率為43.9%。根據(jù)表2 可知,信陽(yáng)市整體水資源總量先增大后減小,于2017 年達(dá)到最大值,這一變化主要受降雨量影響,2018 年、2019 年降雨量減少,水資源總量呈減小趨勢(shì)。總用水量、居民生活用水量、總耗水量基本呈增長(zhǎng)趨勢(shì),但增長(zhǎng)百分率逐漸減少,這與近些年信陽(yáng)市推行節(jié)水政策、推進(jìn)節(jié)水改造、發(fā)展新節(jié)水工藝等有一定關(guān)聯(lián)。

信陽(yáng)市主要水資源指標(biāo)差異變化特征見(jiàn)圖1和圖2。人均水資源總量的泰爾指數(shù)和變差系數(shù)波動(dòng)均較大,泰爾指數(shù)最大為2016年的0.219,變差系數(shù)達(dá)到0.76,泰爾指數(shù)最小為2017年的0.0358,變差系數(shù)為0.28,由此可見(jiàn)信陽(yáng)市八縣兩區(qū)的人均水資源總量差異變化略大；2011 年～2019 年人均用水總量的泰爾指數(shù)和變差系數(shù)變化平穩(wěn),呈現(xiàn)較小的波動(dòng)狀態(tài),泰爾指數(shù)在0.0115～0.0178 之間,變差系數(shù)在0.15～0.19 之間,信陽(yáng)市八縣兩區(qū)人均用水總量的差異不大；2012年信陽(yáng)市的人均生活用水量差異最大,泰爾指數(shù)達(dá)到0.058,變差系數(shù)達(dá)到0.36,2013 年～2019 年的泰爾指數(shù)和變差系數(shù)均逐漸減小,故八縣兩區(qū)的人均生活用水量差異近些年呈減小趨勢(shì)；2011年～2019 年人均耗水量的泰爾指數(shù)和變差系數(shù)隨時(shí)間呈水平式變化,泰爾指數(shù)在0.0118～0.0257 之間,變差系數(shù)在0.15～0.22 之間,信陽(yáng)市人均耗水量的差異不大,另外人均耗水量和人均用水總量的差異性基本一致。

4 結(jié)論

本文在基于統(tǒng)計(jì)年鑒和水資源公報(bào)資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)利用泰爾指數(shù)法和變差系數(shù)法對(duì)信陽(yáng)市水資源狀況差異變化進(jìn)行計(jì)算分析,較清楚地反應(yīng)了信陽(yáng)市八縣兩區(qū)在水資源總量、用水總量和用水水平等方面的差異變化：

（1）影響信陽(yáng)市水資源狀況差異的主要指標(biāo)是人均水資源總量,該指標(biāo)泰爾指數(shù)和變差系數(shù)均高于其他幾個(gè)指標(biāo)。人均生活用水量的泰爾指數(shù)和變差系數(shù)近年均呈現(xiàn)減小趨勢(shì),表明信陽(yáng)市八縣兩區(qū)這項(xiàng)指標(biāo)的差異在不斷縮小。人均耗水量和人均用水總量的差異性基本一致,這兩項(xiàng)指標(biāo)的泰爾指數(shù)和變差系數(shù)變化平穩(wěn),基本趨于直線,說(shuō)明信陽(yáng)市八縣兩區(qū)這兩項(xiàng)指標(biāo)的差異性較小。

（2）泰爾指數(shù)法和變差系數(shù)法兩種方法計(jì)算的結(jié)果均能較好的反應(yīng)水資源狀況差異的變化,且兩種方法反應(yīng)水資源狀況差異變化的趨勢(shì)基本一致。

（3）本文雖然對(duì)信陽(yáng)市水資源狀況差異的變化進(jìn)行了大量的計(jì)算并做了相關(guān)分析,但是具體導(dǎo)致這些差異變化的原因并未深入研究,要綜合多個(gè)因素,深度剖析影響各個(gè)縣區(qū)水資源狀況的各類(lèi)指標(biāo),比如人口、氣象、環(huán)境、地形、工業(yè)、農(nóng)業(yè)甚至文化差異,只有因地制宜,突出重點(diǎn),統(tǒng)籌發(fā)展,合理分配水資源,水資源才能真正和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)健康發(fā)展相匹配,達(dá)到人與生態(tài)自然的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。