湖南农村水贫困时空分异及其驱动机制

杨玉蓉 ， 谭 勇 ， 皮 灿 ， 邹 君

(1.衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳 421008； 2.福建农林大学 林学院，福州350002； 3.东北师范大学 地理科学学院，长春130024)

0 引言

我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，属于水资源紧缺国家[1]。南方丘陵区因降水时空分布不均和不断增长的水资源需求因素的影响，亦存在季节性干旱、人畜饮水困难、水污染、水安全威胁等水资源问题。诸多研究表明，看似不缺水的我国南方地区将面临越来越严峻的水资源短缺问题，农村地区尤甚。

水贫困理论从一般贫困理论出发，将水资源短缺问题的解决从水利工程领域扩展到社会经济领域，为集成的水资源管理提供理论依据，为缓解水资源稀缺开辟全新的途径和思路[2]。国外水贫困的系统研究始于Caroline Sullivan[3]提出的Water Poverty Index(WPI)。从现有文献来看，其研究成果大致可分为水贫困概念内涵的探讨[4-5]、水贫困评价指标体系的讨论[3,6-9]、水贫困指数计算方法的改进[3]以及不同尺度上的水贫困实证研究4个方面。目前，国内尚未出现水贫困研究的系统成果，现有研究多是对国外水贫困评价方法的简单介绍[10-11]，为数不多的实证研究也是严格应用国外的WPI模型[11-12]，尚无单独针对农村和城市系统的评价成果。基于此，本研究在充分理解水贫困概念内涵的基础上，结合湖南丘陵区农村水资源的特点，构建适宜于湖南农村地区水贫困评价的指标体系，并以湖南县域为评价单元，建立改进的水贫困定量评价模型，对湖南农村地区的水贫困特征、时空分布、影响因素等问题进行系统研究，以期为湖南新农村建设中的水资源管理提供依据。

1 水贫困内涵及其评价指标

水贫困概念尚在探讨中[13]。尽管概念表述不尽相同[2,11]，但目前学术界普遍认为水贫困不仅包括传统水文学意义上的水资源贫乏，还应包括经济和社会因素影响下的水资源使用能力低下或者用水权利的缺乏以及水资源利用的持续性差等诸多方面。Caroline Sullivan[3]提出的WPI融合了水资源状况、供水设施状况、利用能力、使用效率和环境状况5个维度的指标来度量水贫困程度，不但能反映区域水资源的本底状况，还能反映水工程、水管理以及当地的经济与环境状况[8]，较好地体现了水贫困的内涵。2003 年在日本京都举行的第三届世界水论坛上，WPI得到了普遍认可[14]，强大的尺度适应性使其在许多国家和地区得到了广泛应用，成为目前国内外水贫困分析的基础框架。

湖南农村地区WPI的构建不仅要区别于以资源性缺水为主导的干旱区水贫困，还应区别于以水资源使用压力大、污染重为主因的城市区水贫困，需要更多强调农村供水设施、居民水资源的使用能力和使用效率等方面。依据上述思路，本研究以Caroline Sullivan 的水贫困分析框架为基础，结合湖南丘陵区农村水资源系统的特点，构建了由资源(R)、设施(A)、能力(C)、使用(U)和环境(E)5个子系统综合而成的湖南丘陵区农村水贫困评价指标体系(表1)。指标选取主要遵循科学性和数据的可获得性等原则。在资源子系统方面，强调水资源禀赋差异及稳定性，选择降水量、人均水资源量和降水稳定性3个指标，前两个指标用以表达水资源的禀赋，降水稳定性(当年最高月降水量与最低月降水量的差值)指标则用以表征水资源的可靠性和稳定性内涵；设施子系统方面，侧重保障农业发展的塘坝、水库和灌排动力等农田水利设施的建设；能力子系统方面，从政府能力、教育水平、农民经济能力等方面来综合衡量；使用子系统方面，从农村城市化水平、人口密度及增长速度、人均水消耗程度3个角度考察，突出水资源使用压力以及持续性；环境子系统方面，除了体现农业生产对环境的影响外，还考虑了乡镇企业因素对环境的压力。为了提高可比性，以上指标均采用相对指标。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

研究数据主要来源于《湖南省统计年鉴》、《湖南省水资源公报》和湖南经济和社会发展统计公报等，部分指标数据根据年鉴整理所得。数据纵向覆盖13年(2000—2012年)，横向覆盖湖南省88个县域，市区属于城市范畴而未涵盖在本研究范围之内。

2.2 研究方法

2.2.1WPI测度模型。本研究以水贫困理论为基础，采用非均衡法[15]构建WPI测度模型，其数学表达式为：

(1)

式中：Wi指主客观综合权重，i取r，a，c，u，e，分别代表资源、设施、能力、使用和环境子系统；I为水贫困指数，数值越低，水贫困现象越严重。指数计算之前先对指标数据进行标准化处理，其公式为：

(正向指标)。

(2)

(3)

2.2.2主客观综合赋权法。为区分不同指标在水贫困子系统度量中的重要程度，需要在各子系统内对评价指标加权。常用的权重确定方法有主观法和客观法，主观赋权法主要有德尔菲法(Delphi method)、网络分析法(ANP)、层次分析法(AHP)等，它依赖于专家经验和已有知识来确定指标的重要程度，主观性强；客观赋权法主要有熵值法(entropy value method，EVM)、变异系数法(variation coefficient method，VCM)等，它根据指标的统计性质确定指标的重要程度，但它不能依理论上各指标的重要程度赋予不同的权值。因此，为了实现指标赋权的主客观统一，本研究采用AHP法和熵值法相结合共同确定满足主客观条件的指标权重[16]，并保证各子系统内部权重之和为1。其计算公式为：

(4)

式中：Rj为主观权重值；Wj为客观权重值。

3 WPI计算结果及分析

根据WPI测度模型，首先利用公式(2)和(3)对评价指标的原始数据进行标准化处理，运用主客观综合赋权法确定各指标权重(表1)，然后采用公式(1)将水贫困评价子系统内的指标进行加权得到各县不同时期水贫困指数。

3.1 近10年湖南农村水贫困的动态变化特征

基于上面的测度结果，对各县水贫困得分进行均值化处理进而得出整个湖南农村地区各年份水贫困指数(图1)。从图1可以看出，湖南省农村水贫困呈现出“U”形变动趋势，2000—2006年，水贫困指数呈低走态势，I指数由0.248降到0.227。这一时期，湖南省降水稳定性不断恶化，加之水资源总量持续减少，使得资源子系统得分急速下滑；同时，粗放的经济发展方式不断加重水资源需求压力和环境压力。2006—2012年，随着湖南“两型社会”建设方针的提出(2007年)与发展，长株潭城市群加速一体化的强势带动，湖南经济逆势上扬，保持了12%以上的发展速度，水贫困得到大幅改善，I指数由0.227上升到0.355。其中，能力子系统贡献度最高，由0.051提高到0.180，提高了0.129；同时，经济结构不断优化，经济增长同时也保证了使用子系统与环境子系统的基本稳定。

图1 湖南整体水贫困动态变化

5个子系统方面，资源子系统先下降后基本稳定；设施子系统变动不大；能力子系统持续上升，上升速度先慢后快；使用子系统则呈整体下滑趋势；环境子系统先是波动下降，后缓慢提升，维持着动态平衡。说明2006年以前资源与使用子系统主导了水贫困变动，2006年以后能力子系统则成为湖南水贫困的主导因子。

3.2 湖南农村水贫困空间分布特征

根据不同时期各县水贫困得分的最优值、最劣值、均值，以及各县总得分的大体分布情况，将水贫困指数划分为5级：一级为<0.17，二级为0.17～0.22，三级为0.22～0.27，四级为0.27～0.32，五级为>0.32。

以2012年为例，分析湖南农村水贫困的现状空间分布格局(图2)。总体上看，水贫困指数高值区集中在湘西大部、湘东和湘南局部，低值区则分布在湘中和湘西南地区。进一步考察可以发现，湘东地区因经济发展水平高、水资源使用能力强而得到较高分数，水贫困程度较弱；而湘西和湘南地区则因降水量丰富、人口密度小而得分较高。由此可见，水贫困因其丰富内涵而使其空间分布变得较为复杂。

图2 2012年湖南水贫困空间分布格局

3.3 湖南农村水贫困的空间分异过程

利用各县水贫困指数与上一时期水贫困指数的差值，可以得到湖南农村水贫困空间分异情况(图3)。图中颜色越深，代表水贫困指数下降越快，颜色越浅，表示贫困改善速度越快。

整个研究时段分为两个阶段：2000—2006年为下滑阶段，这一阶段水贫困指数除长株潭地区部分县和吉首市保持稳定外，其他县均呈不同程度的下滑(城步县为异常值)，其中，湘西地区下降幅度大于其他地区；2006—2012年为上升阶段，这一阶段所有县水贫困均不同程度改善(异常值除外)，其中，湘西及部分偏僻山区较其他地区缓慢。这不仅解释了湖南农村水贫困的整体“U”形变动趋势，也能进一步说明2012年湖南农村水贫困空间格局的形成过程，同时也说明经济落后地区水贫困更为脆弱。如按这种趋势，可以大胆预测，未来湖南水贫困总体上将趋向改善，但其内部以湘西为主的落后山区与其他一些地区水贫困差异将进一步拉大。

4 湖南农村水贫困的驱动机制分析

驱动机制分析是提出对策的基础，不同县域即使水贫困指数相同，造成其水贫困的因素即驱动机制也会不尽相同。聚类是根据样本相似性和差异性的综合指标——“距离”这一统计量，对样本自下而上地进行逐级归并[17]，既能确保同一类驱动机制类似，又能有效降维，简化数据。利用SPSS 18.0对2012年各县域21个自变量进行K-均值聚类(K-means cluster)分析，将原有88个县域聚合成4类(表2)，然后从变量角度分别考察各类区域的驱动机制(图4)。

第Ⅰ类包含长沙县、宁乡县、浏阳市。这类地区均分布在经济最为发达的长株潭地区，水贫困程度低，水贫困指数均大于0.385，归属第四级。5个子系统方面，能力子系统均表现最为突出，均大于0.287，设施子系统得分也均略高于其他类区域，说明经济发展是提高水资源使用能力与完善水资源设施的基础。资源子系统表现一般，使用子系统和环境子系统则得分较低，说明这类区域经济发展的同时加重了水资源的使用压力和环境的恶化。

图3 湖南农村水贫困空间格局演变

表2K-均值聚类结果

Tab.2TheresultofK-meansclustering

聚类聚类成员Ⅰ长沙县、宁乡县、浏阳市Ⅱ望城县、株洲县、茶陵县、湘潭县、湘乡市、衡阳县、衡南县、衡东县、祁东县、常宁市、邵阳县、武冈市、岳阳县、华容县、湘阴县、平江县、汨罗市、临湘市、安乡县、汉寿县、澧县、临澧县、石门县、津市市、南县、桃江县、安化县、沅江市、桂阳县、宜章县、永兴县、资兴市、祁阳县、溆浦县、双峰县、新化县、冷水江市、涟源市、吉首市Ⅲ炎陵县、韶山市、衡山县、新邵县、隆回县、洞口县、绥宁县、新宁县、城步县、慈利县、桑植县、嘉禾县、临武县、汝城县、桂东县、安仁县、东安县、双牌县、道县、江永县、宁远县、蓝山县、新田县、江华县、中方县、沅陵县、辰溪县、会同县、麻阳县、新晃县、芷江县、靖州县、通道县、洪江市、泸溪县、凤凰县、花垣县、保靖县、古丈县、永顺县、龙山县Ⅳ攸县、醴陵市、耒阳市、邵东县、桃源县

说明：第Ⅱ类和第Ⅲ类由于数量过多，各随机选3个样本，第Ⅳ类取前3个样本。

第Ⅱ类水贫困指数内部差异最大，水贫困指数最高为资兴市0.634，最低为邵阳县0.211，以三级为主，且多分布在地势平缓地区。虽然能力子系统值高于第Ⅲ类地区，但设施子系统得分普遍比其他类高，使用和环境子系统平均得分值低于得分最高的第Ⅲ类地区，表明设施子系统受经济发展影响较小，农村水利设施的发展不会影响使用和环境子系统的增长。资源子系统则因这类地区分布较广而参差不齐，且对水贫困指数影响不大。

第Ⅲ类地区水贫困指数得分最低，多分布在经济较为落后地区。这类地区最大的特点是能力子系统和设施子系统得分最低，但环境子系统和使用子系统得分最高。说明落后地区虽然水资源使用压力与环境压力小，但由于水资源利用能力低下，水贫困最严重，这与实际情况吻合。

第Ⅳ类也只有攸县、醴陵市、耒阳市、邵东县、桃源县5个区域。其特点是能力子系统得分较高，仅次于第Ⅰ类，设施、使用和环境3个子系统得分均排在第三位，资源得分一般，但是水贫困指数得分较高，仅次于第Ⅰ类，说明能力子系统是影响水贫困程度高低的主导因子。

5 结论

近10余年来，湖南农村水贫困整体上呈“U”形变化趋势，“两型社会”建设加速了湖南经济的增长，扭转了水贫困恶化的趋势；从空间分布格局上来看，湘中和湘西南地区水资源系统较其他地区贫困，而湘西大部、湘东和湘南局部是全省水贫困指数的低值区；从空间分异过程来看，全省水贫困程度近年来都有不同程度的改善，但是，湘西等落后山区水贫困比其他地区更为脆弱，水贫困改善速度缓慢；根据聚类分析结果可知，造成湖南农村水贫困的驱动因素存在较大的区域差异。

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