太子河流域社會經(jīng)濟與水資源協(xié)調(diào)匹配現(xiàn)狀分析

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現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的必要條件[1]。現(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)濟等不匹配,時空分布不均衡,隨著城鎮(zhèn)化進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)濟發(fā)展?jié)摿Α⒐?jié)約用水程度和開發(fā)利用現(xiàn)狀等問題,還能夠為區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局及其發(fā)展規(guī)劃提供參考,為實現(xiàn)社會經(jīng)濟協(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、運糧河、細河、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)濟發(fā)展數(shù)據(jù)按照各部分所占面積比例進行計算。

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)濟學(xué)中通常利用洛倫茲曲線指標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)濟指標,然后以水資源和經(jīng)濟指標的累計百分比為橫、縱坐標繪制該水資源區(qū)的洛倫茲曲線,其數(shù)學(xué)表達式為:

(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)進一步定量計算分析曲線彎曲程度的指標,其數(shù)值等于絕對理想曲線除實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]。參照國際標準科學(xué)評價基尼系數(shù)不均衡程度,評價標準如表1所示。

表1 基尼系數(shù)等級劃分標準

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

圖1 經(jīng)濟發(fā)展GDP與水資源洛倫茲曲線

3.2 畜牧業(yè)與水資源

實踐表明,區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展程度在很大程度上體現(xiàn)在畜牧業(yè)的發(fā)展狀況上,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行回歸處理,并應(yīng)用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,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)濟發(fā)展指標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)濟發(fā)展GDP與水資源的匹配程度最低,基尼系數(shù)最高達到0.28,GDP經(jīng)濟增長速率與水資源達到相對平均程度,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。

表2 流域內(nèi)社會經(jīng)濟各指標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到微弱的彎曲狀態(tài)。對耕地與水資源洛倫茲曲線進行回歸處理,并應(yīng)用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,結(jié)果表明流域耕地與水資源之間達到絕對平均程度,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)達到0.24,兩者達到相對平均程度,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)濟發(fā)展水平該區(qū)域有所提升,但仍然是經(jīng)濟次級欠發(fā)展區(qū),耕地農(nóng)田面臨著嚴重的干旱缺水問題,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到微彎曲狀態(tài)。對人口-水資源洛倫茲曲線進行回歸處理,然后利用基尼系數(shù)基本公式進行基尼計算,結(jié)果表明流域人口-水資源之間達到絕對平均程度,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)濟關(guān)鍵性指標與水資源的協(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)濟整體達到相對匹配程度,社會經(jīng)濟與水資源之間仍具有較大的協(xié)調(diào)匹配提升空間。