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(chǔ)資源,也是制約社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素,保證水資源空間分配的合理性是實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的必要條件[1]?，F(xiàn)階段,我國水資源分布與耕地資源、產(chǎn)業(yè)布局、區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)等不匹配,時空分布不均衡,隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)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(jīng)濟(jì)社會與水資源的協(xié)調(diào)匹配狀態(tài),這既能夠反映水利工程投資力度、經(jīng)濟(jì)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?yàn)閰^(qū)域產(chǎn)業(yè)布局及其發(fā)展規(guī)劃提供參考,為實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展和轉(zhuǎn)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(jīng)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(yùn)糧河、細(xì)河、湯河和蘭河等支流。流域內(nèi)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(yán)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(jīng)常內(nèi)澇成災(zāi)。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(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于太子河流域流經(jīng)城市的水資源公報和統(tǒng)計年鑒等相關(guān)資料,對于跨行政區(qū)的水資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)按照各部分所占面積比例進(jìn)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(jīng)濟(jì)相關(guān)數(shù)據(jù),并計算相應(yīng)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(yīng)符合以下條件:在空間上經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的生產(chǎn)總值和總資源消耗量之間的匹配關(guān)系具有相對均衡性[6-8]。

在統(tǒng)計學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)中通常利用洛倫茲曲線指標(biāo)來表征收入分配的不均衡性,經(jīng)多年應(yīng)用與發(fā)展該理論已被廣泛應(yīng)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(jīng)濟(jì)指標(biāo),然后以水資源和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的累計百分比為橫、縱坐標(biāo)繪制該水資源區(qū)的洛倫茲曲線,其數(shù)學(xué)表達(dá)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(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)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?qū)蔷€,社會經(jīng)濟(jì)與水資源的分配越科學(xué)合理。

基尼系數(shù)是以洛倫茲曲線為基礎(chǔ)進(jìn)一步定量計算分析曲線彎曲程度的指標(biāo),其數(shù)值等于絕對理想曲線除實(shí)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(jìn)一步減小計算誤差,應(yīng)先回歸處理洛倫茲曲線,再以此為基礎(chǔ)計算基尼系數(shù),從而消除計算可能產(chǎn)生的誤差[9-11]。參照國際標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)評價基尼系數(shù)不均衡程度,評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 基尼系數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 協(xié)調(diào)匹配分析

文章充分考慮數(shù)據(jù)可獲取性和研究目標(biāo),選擇GDP、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)用地和人口數(shù)量等相關(guān)指數(shù)構(gòu)建協(xié)調(diào)匹配評價體系,通過計算分析各指標(biāo)的洛倫茲曲線及其相應(yīng)的基尼系數(shù),定量分析太子河流域社會經(jīng)濟(jì)與水資源協(xié)調(diào)匹配程度。

3.1 GDP與水資源

太子河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP與水資源的洛倫茲曲線,如圖1所示。結(jié)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(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP與水資源的匹配程度整體達(dá)到相對明顯的彎曲狀態(tài)。對經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP與水資源洛倫茲曲線進(jìn)行回歸處理,并應(yīng)用基尼系數(shù)基本公式進(jìn)行基尼計算,結(jié)果表明流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP與水資源之間達(dá)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(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)增長慢或用水少而GDP經(jīng)濟(jì)增長塊的用水情況。太子河流域下游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),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(jié)論與實(shí)際情況相符,能夠客觀反映太子河流域水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化趨勢。

圖1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP與水資源洛倫茲曲線

3.2 畜牧業(yè)與水資源

實(shí)踐表明,區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度在很大程度上體現(xiàn)在畜牧業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r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(diào)查顯示,太子河流域畜牧業(yè)已經(jīng)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(jié)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(dá)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(jìn)行回歸處理,并應(yīng)用基尼系數(shù)基本公式進(jìn)行基尼計算,結(jié)果表明流域大、小畜牧業(yè)與水資源之間達(dá)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(dá)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(chǎn)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(xì)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(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)與水資源的基尼系數(shù)如表2所示,結(jié)果顯示太子河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP與水資源的匹配程度最低,基尼系數(shù)最高達(dá)到0.28,GDP經(jīng)濟(jì)增長速率與水資源達(dá)到相對平均程度,兩者處于明顯不平衡狀態(tài);農(nóng)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(nóng)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(hù)相對平衡;城鎮(zhèn)人口和有效灌溉農(nóng)田與水資源的匹配程度略低于其它指標(biāo)。

表2 流域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)各指標(biāo)與水資源的基尼系數(shù)值

3.3 農(nóng)業(yè)用地與水資源

太子河流域農(nóng)業(yè)耕地與水資源的洛倫茲曲線,如圖3所示。結(jié)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(dá)到微弱的彎曲狀態(tài)。對耕地與水資源洛倫茲曲線進(jìn)行回歸處理,并應(yīng)用基尼系數(shù)基本公式進(jìn)行基尼計算,結(jié)果表明流域耕地與水資源之間達(dá)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(nóng)業(yè)耕地與水資源洛倫茲曲線

太子河流域有效灌溉農(nóng)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(nóng)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(jīng)計算水資源與有效灌溉農(nóng)田的基尼系數(shù)達(dá)到0.24,兩者達(dá)到相對平均程度,其匹配程度低于農(nóng)業(yè)耕地與水資源,與農(nóng)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(nóng)業(yè)耕地相匹配,由于節(jié)水灌溉技術(shù)相對落后、關(guān)鍵性水土保持技術(shù)措施發(fā)展不充分以及水利工程設(shè)施不完善等,雖然相較于中上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平該區(qū)域有所提升,但仍然是經(jīng)濟(jì)次級欠發(fā)展區(qū),耕地農(nóng)田面臨著嚴(yán)重的干旱缺水問題,有效灌溉農(nóng)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(jié)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(dá)到微彎曲狀態(tài)。對人口-水資源洛倫茲曲線進(jìn)行回歸處理,然后利用基尼系數(shù)基本公式進(jìn)行基尼計算,結(jié)果表明流域人口-水資源之間達(dá)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?cè)丝谙啾绕渎鍌惼澢€彎曲率變化比較明顯,經(jīng)計算水資源與城鎮(zhèn)人口的基尼系數(shù)為0.26,兩者達(dá)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(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后,該段總?cè)丝诤统擎?zhèn)人口數(shù)量占全流域的17.2%、10.5%,經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較緩。

4 結(jié) 論

文章通過查閱和借鑒太子河流域水資源、經(jīng)濟(jì)社會相關(guān)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(jīng)濟(jì)關(guān)鍵性指標(biāo)與水資源的協(xié)調(diào)匹配程度。結(jié)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(nóng)田、耕地與水資源的基尼系數(shù)為0.24和0.08,經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)整體達(dá)到相對匹配程度,社會經(jīng)濟(jì)與水資源之間仍具有較大的協(xié)調(diào)匹配提升空間。