信陽市水資源差異變化分析

李 樂

（信陽市水利勘測設計院,河南 信陽 464000）

水是生命和萬物之源,是人類賴以生存的不可替代的資源,是社會和經濟發展的重要物質基礎。隨著人口的增長、經濟的發展、科技的進步,以及人們生活水平的不斷提高,對淡水資源的需求量與日俱增,水資源短缺所帶來的生態系統惡化等問題嚴重影響著經濟可持續健康的發展。如何更有效地利用水資源,合理的進行調度和分配,推進水資源的可持續開發和保護,已經成為急需解決的緊迫問題。

信陽市位于河南省南部,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。然而由于信陽獨特的地理位置和氣象特征,導致信陽市水資源在空間和時間上分布差異較大,故本次分別通過泰爾指數法和變異系數法,對信陽市水資源及用水水平的差異變化進行分析,為信陽市水資源可持續利用、合理調配及協調發展提供依據。

1 數據與指標

信陽市地理坐標為東經113°45′～115°55′,北緯30°23′～32°27′,全境東西長205 km,南北寬142 km,面積1.89 萬km2,素有鄂、豫、皖“三省通衢”之稱,是東西南北經濟、文化交流的重要通道。整體地勢南高北低,由西南向東北逐漸傾斜,是崗川相間、形態多樣的階梯地貌,地貌類型主要分為山地、丘陵、崗地、平原。信陽市位于中國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渡區典型的大陸性季風氣候,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 年為分析計算時段,對信陽市浉河區、平橋區、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）的水資源及用水水平的差異變化進行分析計算。

文中基礎數據來源于2011 年～2019 年的《信陽市統計年鑒》,2011年～2019年《信陽市水資源公報》及2013年～2019年《固始縣水資源公報》。為了避免縣區之間比較的不協調性,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。信陽市2011年～2019年信陽市八縣兩區年平均水資源指標數據和信陽市水資源指標數據分別見表1和表2。

表1 2011年～2019年信陽市八縣兩區年均水資源指標 單位：108m3

表2 2011年～2019年信陽市水資源指標統計表 單位：108m3

2 計算方法

2.1 泰爾指數法

泰爾（Theil）指數又稱泰爾熵標準,最早由泰爾（Theil and Henri）于1967年首先提出。在熱力學中,熵是混亂或無序的度量,當應用到水資源指標中,熵代表著和完全平均相等的偏離程度。泰爾指數取值為0～1,數值越大,就表示區域差異越大；反之,泰爾指數越小,說明區域間差異越小,越趨于平衡。該方法計算公式如下：

式中：I表示泰爾指數；yi表示i縣區某項指標值（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表示該項指標的平均值；N表示研究縣區的個數。

2.2 變差系數法

變差系數也稱離散系數、變異系數,它是一組指標數據的標準差與其平均值的百分比,是測算數據離散程度的相對指標,是概率分布離散程度的一個歸一化量度。變差系數可以消除單位的影響和均值大小不同的影響。變差系數用于水資源指標的分析,能夠綜述水資源指標的總體狀況,表示出各縣區之間的離散狀況以及數據的波動和差異,可以很好地衡量區域差異和對象差異。變差系數法的計算公式如下：

式中：Gv表示變差系數；σ表示某項指標（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）的標準差；表示某項指標的平均值；Xi表示i縣區的某項指標值；n表示研究縣區的個數。變差系數越大,說明不均衡程度越大。一般而言,當Cv小于0.1 時為弱變異,當0.1≤Cv≤1 時為中等強調變異,當Cv大于1 時為強變異。

3 結果與分析

3.1 泰爾指數法結果

對信陽市八縣兩區的4 項水資源指標計算,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結果見表3,各項指標泰爾指數的變化趨勢見圖1。

表3 2011年～2019年信陽市4項水資源指標泰爾指數結果

圖1 2011年～2019年信陽市主要水資源指標差異變化特征

3.2 變差系數法結果

對信陽市八縣兩區的4項水資源指標計算,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結果見表4,各項指標變差系數的變化趨勢見圖2。

表4 2011年～2019年信陽市4項水資源指標變差系數結果

圖2 2011年～2019年信陽市主要水資源指標差異變化特征

3.3 水資源差異變化分析

根據表1可知,信陽市八縣兩區水資源總量最多的是固始縣,年平均水資源總量為12.42 億m3,八縣兩區年平均水資源總量利用消耗率最大的為平橋區,水資源總量利用消耗率為43.9%。根據表2 可知,信陽市整體水資源總量先增大后減小,于2017 年達到最大值,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。總用水量、居民生活用水量、總耗水量基本呈增長趨勢,但增長百分率逐漸減少,這與近些年信陽市推行節水政策、推進節水改造、發展新節水工藝等有一定關聯。

信陽市主要水資源指標差異變化特征見圖1和圖2。人均水資源總量的泰爾指數和變差系數波動均較大,泰爾指數最大為2016年的0.219,變差系數達到0.76,泰爾指數最小為2017年的0.0358,變差系數為0.28,由此可見信陽市八縣兩區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和變差系數變化平穩,呈現較小的波動狀態,泰爾指數在0.0115～0.0178 之間,變差系數在0.15～0.19 之間,信陽市八縣兩區人均用水總量的差異不大；2012年信陽市的人均生活用水量差異最大,泰爾指數達到0.058,變差系數達到0.36,2013 年～2019 年的泰爾指數和變差系數均逐漸減小,故八縣兩區的人均生活用水量差異近些年呈減小趨勢；2011年～2019 年人均耗水量的泰爾指數和變差系數隨時間呈水平式變化,泰爾指數在0.0118～0.0257 之間,變差系數在0.15～0.22 之間,信陽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 結論

本文在基于統計年鑒和水資源公報資料的基礎上,通過利用泰爾指數法和變差系數法對信陽市水資源狀況差異變化進行計算分析,較清楚地反應了信陽市八縣兩區在水資源總量、用水總量和用水水平等方面的差異變化：

（1）影響信陽市水資源狀況差異的主要指標是人均水資源總量,該指標泰爾指數和變差系數均高于其他幾個指標。人均生活用水量的泰爾指數和變差系數近年均呈現減小趨勢,表明信陽市八縣兩區這項指標的差異在不斷縮小。人均耗水量和人均用水總量的差異性基本一致,這兩項指標的泰爾指數和變差系數變化平穩,基本趨于直線,說明信陽市八縣兩區這兩項指標的差異性較小。

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

（3）本文雖然對信陽市水資源狀況差異的變化進行了大量的計算并做了相關分析,但是具體導致這些差異變化的原因并未深入研究,要綜合多個因素,深度剖析影響各個縣區水資源狀況的各類指標,比如人口、氣象、環境、地形、工業、農業甚至文化差異,只有因地制宜,突出重點,統籌發展,合理分配水資源,水資源才能真正和社會經濟的可持續健康發展相匹配,達到人與生態自然的協調統一。