河北省水資源不同遷變的研究

李海濤

（河北省衡水水文勘測研究中心，河北 衡水 053000）

隨著社會經濟發展、人口逐年增加、科技進步以及人們生活水平的不斷提高，水資源利用程度進一步提升，在自產地表水和地下水資源銳減的同時，入境和出境水量也在逐漸減少，入海水量日漸枯竭，水資源量衰減幅度逐年增大，這既是造成缺水問題加劇的直接原因，又是缺水狀況的綜合體現。水資源的日益緊缺已成為社會發展的“瓶頸”[1]，其供需矛盾日益突出，限制了國家可持續發展戰略的實施[2]，可見水資源的可持續開發利用已成為當前形勢下的重要課題，而合理的水資源開發利用建立在科學的用水結構分析上，因此研究用水結構的變化對于地區的綜合發展來說具有十分重要的意義[3]。水是生命之源，是重要的自然資源和戰略資源[4]，要解決水資源短缺給經濟發展帶來的惡劣影響，就必須保證水資源的可持續性開發和進一步保護，更加有效地進行水資源分配和調度。

1 區域概況

河北省地處北緯36°03′～42°20′、東經113°27′～119°50′，東臨渤海，西界山西省，南及東南與河南、山東2省相鄰，北及東北與內蒙、遼寧2省自治區接壤，中嵌京、津兩市。省境南北相距約750 km，海岸線長487 km，總面積187 693 km2。根據成因及形態特征，全省可分為山地、高原、丘陵、盆地、平原等地貌類型，其中高原、山地（含丘陵和盆地）和平原分別占總面積的9%、52%、39%。河北省水資源嚴重不足，人均水資源量386 m3，畝均水資源量243 m3，人均和畝均水資源量都相當于全國平均值的1/8，均低于全國平均水平和相鄰省（直轄市、自治區），是缺水最嚴重的省份之一[5]。全省多年平均年降水量541 mm，降水量分布不均且年際變化較大。在全球氣候變暖的背景下，河北省降水量明顯減少，水資源匱乏問題日益突出，對該省的生活、生產和生態造成了嚴重的負面影響[6]。

本文以2012—2021 年《河北省水資源公報》和《河北省統計年鑒》為基礎，對河北省11個行政區的水資源以及用水水平的不同變遷進行研究，分析河北省近些年水資源的狀態及差異的變化。這里，主要以人均水資源總量、人均用水總量、人均居民生活用水量作為比較指標，以避免各行政區之間比較的不協調性。河北省2012—2021 年水資源指標，如圖1—3所示。

圖1 河北省2012—2021年人均水資源總量變化趨勢

圖2 河北省2012—2021年人均用水總量變化趨勢

圖3 河北省2012—2021年人均居民生活用水量變化趨勢

2 研究方法與數據

2.1 泰爾指數法

泰爾指數（Theil index）是衡量個人之間或者地區間收入差距（不平等度）的指標。泰爾熵標準是由泰爾（Theil，1967）利用信息理論中的熵概念來計算收入不平等而得名。用泰爾熵指數來衡量不平等的一個最大優點是，它可以衡量組內差距和組間差距對總差距的貢獻。泰爾熵標準只是普通熵標準（Generalized entropy measures）的一種特殊情況。當普通熵標準的指數C=0 時，測量結果即為泰爾熵指數。取C=0 的優勢在于分析組內、組間差距對總差距的貢獻力時更加清楚。當熵運用到水資源指標中時，指數在0和1之間，數值的大小代表著偏離程度。指數為0 表示各區域之間完全平均相等，其差異隨著指數的增加而逐漸變大。泰爾指數計算公式如下：

式中：T為泰爾指數；Zi為第i個市區的某項指標數值（人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量）；為該項指標的平均值；N為研究市區的個數。

2.2 標準差系數法

標準差系數又稱為均方差系數、離散系數，通常也叫作變差系數，即標準差與均值的比值，主要用于不同類別數據離散程度的比較。標準差的大小不僅與數據的測度單位有關，也與觀測值的均值大小有關，不能直接用標準差比較不同變量的離散程度。離散系數消除了測度單位和觀測值水平不同的影響，因而可以直接用來比較變量的離散程度。對于水資源的研究而言，標準差系數可以更好反映水資源指標的總體狀況，它不但可以衡量不同區域差異和對象差異，更能表示各市區之間的離散狀況以及數據的波動和差異。標準差系數計算公式如下：

式中：M為標準差系數；γ為某項指標（人均水資源總量、人均用水總量、人均生活用水量）的標準差；為某項指標的平均值；ki為第i個市區的某項指標值；n表示研究市區的個數。

標準差系數越大，說明區域之間不均衡程度越大。總的來說，當M小于0.1時為弱變異，當0.1≤M≤1時為中等變異，當M大于1時為強變異。

3 河北省水資源利用程度差異分析

3.1 泰爾指數法計算分析結果

根據河北省11 個行政區3 項水資源不同數據，計算2012—2021年全省人均水資源總量、人均用水總量以及人均居民生活用水量的泰爾指數，結果詳見表1。各項指標泰爾指數的變化趨勢，如圖4所示。

表1 河北省2012—2021年不同水資源指標泰爾指數

圖4 河北省2012—2021年不同水資源指標差異變化

3.2 標準差系數法計算分析結果

根據河北省11 個行政區3 項水資源不同數據，計算出2012—2021 年全省人均水資源總量、人均用水總量以及人均居民生活用水量的標準差系數，結果詳見表2。各項指標標準差系數的變化趨勢，如圖5所示。

表2 河北省2012—2021年不同水資源指標標準差系數

圖5 河北省2012—2021年不同水資源指標差異變化

3.3 水資源不同遷變分析

由表1—2可知，人均用水總量的泰爾指數和標準差系數變化平穩，呈現較小的波動狀態，泰爾指數為0.020 2～0.169 1，標準差系數為0.20～0.64，全省人均用水總量的差異不大。人均居民生活用水量與人均用水總量趨勢基本一致，泰爾指數最大為2012年的0.171 8、最小為2020年的0.023 3；標準差系數最大為2012年的0.64、最小為2021年的0.18，全省人均居民生活用水量和人均用水總量差異呈減小趨勢。相對而言，人均水資源總量系數波動均較大，泰爾指數最大為2012年的0.433 7，標準差系數最大為2018 年的0.89；泰爾指數最小為2013年的0.130 2，標準差系數最小為2020年的0.53。由此看來，河北省人均水資源總量遷變較大。

4 結論

本文采用水資源公報和統計年鑒的數據資料，分別利用泰爾指數法和標準差系數法，分析和研究了河北省水資源狀況不同遷變情況，進一步對河北省11個行政區在人均水資源總量、人均用水總量和人均居民生活用水量等方面的差異變化進行了較為明確的解釋。

（1）將泰爾指數法和標準差系數法運用到水資源中，計算其不同遷變是一個較好的選擇。通過計算分析得知，結果能較好地反眏水資源狀況差異的變化，而且這2種方法反映出的趨勢基本相同。

（2）從計算結果和變化特征圖中可以得出，河北省水資源3項指標中，人均水資源總量系數較高，是主要影響因素。而人均用水總量和人均居民生活用水量的遷變性基本一致，泰爾指數和標準差系數均呈現減小趨勢，說明河北省11 個行政區這2 項指標的遷變在逐漸縮小。

（3）要想更加深入地對水資源不同遷變進行研究，必須考慮到多個因素，進行綜合分析。盡管本文對河北省水資源不同遷變做了大量的分析研究，但是研究還不夠深入，需要進一步結合以上因素，突出重點，因勢利導，統籌考慮，保證水資源在經濟社會可持續發展中的重要作用，逐步實現生態平衡。