黃河流域水貧困時空分異及影響因素研究

王淑賀

(河南財經政法大學工程管理與房地產學院，河南 鄭州 450046)

黃河是中國的母親河，是中華民族文化的搖籃，是中國的生態安全屏障。2020年12月《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》提出要把水資源作為最大的剛性約束，并且將黃河流域生態環境保護和高質量發展上升為國家戰略，然而黃河流域水資源嚴重短缺，水土流失嚴重等問題制約著黃河流域的高質量發展。要保障黃河長久安瀾，堅持“以水而定、量水而行”的基本原則成為關鍵，水資源的合理利用成為發展的核心。因此從水貧困理論的角度科學評價黃河流域水資源短缺程度，對于黃河流域合理開發利用水資源實現可持續發展、擺脫水貧困現狀具有十分重要的意義。

水貧困理論始于Sullivan等[1]提出的水貧困指數(WPI)模型，WPI模型融合了資源、設施、能力、使用和環境5個方面來衡量水資源短缺的程度，在水貧困測度的實證研究中得到了廣泛應用。國內學者對WPI的研究主要集中在以下3方面：①區域尺度包括全國[2-3]、省域[4]、流域[5]等，此外，對農村的水貧困[6-7]、農業的水貧困[8-9]也有研究；②水貧困驅動研究[10-11]；③水貧困耦合協調研究，涵蓋經濟[12]、城市化進程與工業化進程等[13]方面，由此可見國內針對黃河流域有關水貧困及影響因素的研究成果較為貧乏。

黃河流域內省份2019年底總人口4.42億，占全國的31.58%，地區生產總值24.74萬億元，約占全國25%，黃河流域的人口和經濟在全國占據重要地位，隨著人口和經濟的發展，水資源和社會發展的矛盾會日益突出。隨著《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》的頒布、黃河保護立法座談會的召開,黃河流域的水資源問題被提到新的高度。當前黃河流域處于高質量發展的重要時期,定量辨識黃河流域水貧困時空分異特征及影響因素可以豐富水貧困的研究內容。基于此，本文以黃河流域9省(區)為研究對象，構建水貧困評價體系，運用WPI模型對其進行測算，分析其時空分異特征及影響因素，為構建適應黃河流域高質量發展要求的安全且可持續的水資源環境提供理論支撐,為針對性改善地區水貧困現狀提供政策建議。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1指標體系構建

結合黃河流域水資源發展現狀，遵循科學性、系統性、可獲取性原則，借鑒水貧困相關研究成果[14-15]，從資源、設施、能力、利用和環境5個維度評估水貧困程度，構建適合黃河流域特征的水貧困評價指標20個，具體見表1。

表1 水貧困評價指標體系

1.1.2指標權重確定

由于各個指標原始數據的量綱、數量級和指標屬性有所不同，為了統一比較標準和保證結果的可比性和準確性，需要對所選指標進行標準化處理，本文借助熵權法對上述各子指標進行客觀賦權[16]。熵權法是一種客觀確定權重的方法，能夠綜合考慮系統中的每個指標來確定權重,能夠避免主觀賦權法之中的隨機性，對多個指標間存在的重疊問題也可以有效解決。計算步驟如下。

a)無量綱化處理。

(1)

(2)

b)指標比重。

(3)

c)指標的熵值。

(4)

d)指標權重。

(5)

式中Xij——第i省第j項指標的值；max(Xij)、min(Xij)——指標的最大值和最小值；pij——指標權重；Hj——指標的熵值；Wj——指標權重；m——評價的省份數；n——指標個數。

1.1.3水貧困指數模型

水貧困指數作為一種新的水管理評價技術，始于Sullivan等[1]提出的WPI(Water Poverty Index)理論，常用來評價區域的相對缺水程度。WPI理論包括資源(R)、設施(A)、能力(C)、使用(U)和環境(E)5個維度[17]，除能反映區域水資源的本底狀況之外，還能反映水管理、水工程及當地的環境狀況[18]。通過上述熵值法對各項指標賦權,能夠計算得出WPI，WPI越高,水貧困程度越低。其數學表達式為：

(6)

式中 WPI——水貧困指數，范圍為0～1；Zij——上述無量綱化后的值；wj——指標權重；n——指標數量。

1.1.4水貧困影響因素

由于水貧困指數的最低值為0，屬于受限因變量，采用最小二乘法(OLS)回歸會導致估計偏誤，因此選擇基于最大似然法的面板Tobit模型。水貧困不僅是黃河流域水資源稟賦的問題，也是融合了產業發展、環境治理、科技發展、農業水利與水土流失自然災害治理等多方面影響的結果，借鑒相關研究并結合黃河流域水貧困的發展現狀，選取產業結構、環境規制、技術水平、農田水利設施建設、水土流失治理面積為解釋變量進行計量分析，具體模型構建如下：

WPIit=β0+β1indu+β2envir+β3tech+β4farm+β5csw+μit

(7)

式中 WPI——水貧困指數；i——地區；t——時間；indu——產業結構；envir——環境規制；tech——技術水平；farm——農田水利設施建設；csw——水土流失治理面積；μit——隨機擾動項；β0——常數項；β1，β2,…,β5——分別是5個影響因素的系數。

具體變量說明見表2。

表2 變量說明

1.2 數據來源

本文選取黃河流域9個省(區)作為研究對象，數據來源于2012—2018年的《中國統計年鑒》《中國環境年鑒》《中國農村統計年鑒》。

2 結果分析

2.1 水貧困指標權重分析

通過熵權法對水貧困評價指標的權重進行測算，結果見表3。由表中各指標的權重可以看出資源和設施兩個子系統的權重比較高，說明黃河流域水資源的本底條件對其水貧困的貢獻率最大，其次是途徑設施；2011—2013年環境影響指標的權重最小，環境退化對水貧困的影響還未表現出來，2014—2017年環境影響指標的權重有所上升，使用子系統的權重有所下降，成為權重最小的子系統；能力子系統的權重整體呈現上升態勢，對水貧困的貢獻率一直處于中間位置。

2.2 黃河流域水貧困時空測度分析

通過WPI的計算公式對水貧困指標體系進行測算，得出黃河流域9個省(區)的WPI(表4)。

表3 水貧困評價指標的權重

表4 2011—2017年黃河流域各省(區)水貧困指數WPI

由表4可知，黃河流域沿線9個省(區)整體的水貧困程度較嚴重。具體來看，將2011—2017年的水貧困指數劃分為2個時間段：2011—2013年，黃河流域9個省(區)WPI的均值為0.49，低于均值的省份占40.74%，高于均值的占55.56%，只有2011年的寧夏處于平均值；2013—2015年，WPI的均值增加到0.51，高于均值的占比未發生變化，低于均值的省份占比增加3.7%；2015—2017年，低于WPI均值的省(區)數量繼續增加，相比2013—2015年時間段增加了7.4%，同時高于WPI均值的省(區)占比減少了7.4%。在2011—2017年黃河流域9省(區)的水貧困差距逐年拉大，按水貧困得分從大到小排序，2011、2017年黃河流域9省的WPI得分排名分別為：山東>陜西>山西>內蒙古>四川>寧夏>河南>甘肅>青海，山東>內蒙古>陜西>山西>河南>四川>寧夏>甘肅>青海，其中內蒙古、陜西、山西、河南、四川、寧夏6個省(區)的排名都發生了變化。

為了便于分析黃河流域不同省(區)水貧困程度的空間分布差異，借助ArcGIS10.2軟件對2011、2014、2017年3個年份的WPI值進行空間可視化，同時借鑒相關研究[19]，將水貧困程度劃分為4個等級，WPI≤0.20，極度水貧困；0.200.70，水資源富裕(圖1)。

圖1 水貧困程度空間分布

總體來看，9個省(區)的水貧困程度空間差異顯著。以不同時段的區域而言，2011年甘肅和青海屬于嚴重水貧困區域，寧夏、四川與河南屬于中度水貧困區域，內蒙古、山西、陜西和山東屬于輕度水貧困區域。2014年甘肅、寧夏的水資源綜合條件明顯好轉，甘肅由嚴重水貧困階段轉為中度水貧困階段，寧夏由中度水貧困階段轉為輕度水貧困階段，其余7個省(區)的水貧困狀態較穩定，水貧困程度未發生變化；黃河流域9個省(區)大部分位于西部地區，降水量偏少，水資源的自然稟賦處于劣勢，因此為了改變黃河流域水貧困的現狀，應著力加強水利建設，提高水資源利用效率。2017年各省(區)水貧困程度保持相對穩定，只有寧夏由輕度水貧困階段轉為中度水貧困階段，其余7省(區)水貧困程度未發生變化，青海省仍處于嚴重水貧困階段。

2.3 黃河流域水貧困影響因素分析

黃河流域橫跨中國東部、中部、西部地區，資源稟賦、地理位置等差異致使水貧困程度的影響因素存在差異，運用Stata16軟件對黃河流域整體和各省(區)分別進行Tobit回歸(表5)。

表5 黃河流域各省的Tobit回歸結果

2.3.1整體

從黃河流域9省(區)整體來看(表5)：產業結構在1%顯著水平下對水貧困指數產生負向影響，黃河流域大部分省份是中國的糧食主產區，有“糧區+牧區”“高原農業+牧區”等類型的農業類型帶，而農業作為中國的基礎產業，污染浪費較為嚴重，這會加劇水貧困的程度。環境規制存在顯著的正向影響，環境規制作為人類對生態環境的一種管理方式，適度的環境規制強度有利于緩解水貧困的現狀。技術水平存在顯著的正向影響，黃河流域9省(區)技術水平的整體提升，水利、綠色、環保等高科技的研發，有利于保護自然資源稟賦，提高水資源利用效率，改善水貧困的窘境。水土流失治理面積存在顯著的正向影響，隨著生態文明理念的提出，針對黃河流域水利綠化工作的開展，水土流失治理面積在增加，水土流失治理的措施主要有植樹造林、修建水庫等，在減少水資源浪費的同時對水貧困也起到緩解作用。農田水利設施建設未通過顯著性檢驗。

2.3.2分省

東部的山東省：環境規制、技術水平、農田水利設施建設對水貧困程度的負向影響均通過了顯著性檢驗，水土流失治理面積存在顯著的正向作用，產業結構未通過顯著性檢驗。山東省作為中國的東部省份，綜合發展水平較高，其中環境規制政策是依據環境污染現狀制定，二者相互協調，當環境規制強度較高有可能加劇水貧困的發展；技術水平和農田水利設施建設應結合現狀進行發展，盲目的發展反而會有負向作用；水土流失治理面積的增加在一定程度上節約水資源，緩解水貧困。

中部的山西省與河南省：山西省中產業結構、技術水平、農田水利設施建設、水土流失治理面積存在顯著正向影響，環境規制存在顯著負向影響。河南省中產業結構、技術水平、農田水利設施建設、水土流失治理面積、環境規制5個因素均存在顯著的負向影響。河南省作為農業大省，產業結構中第一產業占據重要地位，技術水平、農田水利設施建設落后，導致在農業灌溉中存在水資源的大量浪費；此外農業面源污染嚴重，不相匹配的環境規制強度存在負向作用。

西部省(區)：內蒙古有5個影響水貧困程度的關鍵因素，其中產業結構和農田水利設施建設存在負向影響，其余3個因素存在正向影響。影響青海省水貧困程度的關鍵因素有產業結構、技術水平、農田水利設施建設、水土流失治理面積。影響四川省水貧困程度的關鍵因素有產業結構、技術水平、水土流失治理面積、環境規制4個。影響甘肅省水貧困程度的關鍵因素有產業結構、技術水平。陜西和寧夏2個省(區)，5個因素對水貧困的影響均不顯著。西部地區自然資源稟賦匱乏，地理地貌差異較大，經濟發展模式不同，因此，影響其水貧困程度的因素也存在差異。

3 結論

本文采用水貧困模型對水貧困指數進行了測算，并進一步利用Tobit模型分析了水貧困程度的影響因素，得出以下結論。

a)黃河流域沿線9個省(區)的水貧困程度較嚴重,且在2011—2017年各省水貧困差距逐年拉大，內蒙古、陜西、山西、河南、四川、寧夏6個省(區)的WPI排名發生了變化。

b)黃河流域9個省(區)的水貧困程度空間差異顯著，青海省一直處于嚴重水貧困階段，四川與河南一直處于中度水貧困區域，內蒙古、山西、陜西和山東屬于輕度水貧困區域，甘肅經歷了嚴重水貧困到中度水貧困的轉變，寧夏經歷了中度水貧困—輕度水貧困—中度水貧困的轉變。

c)整體來說產業結構對水貧困程度存在顯著負向影響，技術水平、水土流失治理面積、環境規制與農田水利設施建設對水貧困程度存在顯著正向影響；分省來看，影響每個省水貧困程度的關鍵因素存在差異。

4 建議

a)科學合理地評估各區域的水資源現狀，積極改善區域水資源條件，加強水資源管理，提高水資源利用效率，緩解水貧困發展現狀。

b)推進不同區域之間資源與環境的協調，如節水技術推廣共享、重大水利工程共建等，縮小區域間水貧困差異。

c)黃河流域整體應推進產業結構優化調整，減少用水壓力；加大科技投入進行節水技術開發；加強農田水利設施建設，大力發展綠色、高效農業，提高農業水資源利用效率；大力建設和發展節水型社會，制定適度的環境規制政策，完善水資源管理制度，促進水資源的有效利用。

d)各省應結合發展現狀，因地制宜，走適合本省的特色產業道路，尋求環境治理與各項設施建設的最佳結合點，破解水貧困的發展困局。