基于基尼系数的辽宁省水资源与人口经济匹配研究

胡 登, 石丽忠,

(沈阳大学 a. 建筑工程学院; b. 污染环境治理与区域生态安全重点实验室, 辽宁 沈阳 110044)



基于基尼系数的辽宁省水资源与人口经济匹配研究

胡 登a, 石丽忠a,b

(沈阳大学a. 建筑工程学院;b. 污染环境治理与区域生态安全重点实验室, 辽宁 沈阳 110044)

根据辽宁省多年水资源统计数据,引入洛伦兹曲线和基尼系数,通过绘制水资源与耕地、人口及第二产业产值的洛伦兹曲线并计算其基尼系数,分析辽宁省水资源的空间匹配度.结果表明:辽宁省水资源与耕地、人口、第二产业产值的空间匹配基尼系数分别为0.537 5,0.423 6,0.506 1,匹配程度处于较差或极差水平.在分析结果的基础上,提出了优化水资源空间匹配度的具体对策.

辽宁省; 水资源; 基尼系数; 洛伦兹曲线; 空间匹配

水资源空间分布与区域经济、人类生活密切相关,并直接制约当地经济的发展.要想实现水资源的合理分配,消除水资源短缺对经济发展的制约,前提之一就是要准确地分析与评价水资源的匹配情况.已有许多学者围绕水资源问题进行了大量的研究工作[1-3].

辽宁省位于我国东北南部,是严重缺水地区,同时面临着水资源短缺与水资源时空分布极不均衡问题.辽宁省水资源供需矛盾日益突出,合理开发和保护水资源迫在眉睫.目前,关于辽宁省水资源的评价多为字面描述,缺乏匹配程度的定量分析.正确了解水资源的分布与匹配情况,可以为水资源保护及合理利用,解决水资源问题提供指导.因此,定量分析辽宁省水资源匹配具有重要意义.

1 洛伦兹曲线与基尼系数

为了定量研究收入分配不平均程度,20世纪初美国统计学家洛伦兹(M.O.Lorentz)提出了洛伦兹曲线(Lorenzcurve).将一个国家总人口按收入由低到高排列,然后求出各部分人口占总人口比例的累计百分比和其对应收入占总收入比例的累计百分比,用图形反映出两者的相互联系,就得到了洛伦兹曲线,见图1.这条曲线如果靠近绝对平均线,说明收入分配越平均;如果靠近横轴,则说明收入分配的差距越大.

图1 洛伦兹曲线

意大利经济学家基尼将洛伦兹曲线进一步量化提出基尼系数,一般用G表示.

(1)

式中:A为图中曲线与45°斜虚线所围成的面积;B为图中曲线与横轴及右边竖线所围成的面积.G值越大表示收入分配越不平均.

基尼系数应用广泛,不局限于经济领域的收入分配分析,还可用于资源分配问题研究.水资源与农业生产和经济发展息息相关,其在自然界的分布具有不平均的特点,并且水资源分布的数学规律与收入分配的非均衡性极为相似.因此,用基尼系数描述水资源的匹配程度具有良好的契合度.正因如此,姜宁[4]等将洛伦兹曲线和基尼系数用于黑龙江省水资源分析评价.马慧敏[5]、魏寿煜[6]等分别将基尼系数应用于山西省及重庆市的水资源空间匹配研究.

参考联合国对基尼系数的划分标准,可以对匹配程度做以下划分:G<0.2为优;0.2≤G<0.3为较优;0.3≤G<0.4为一般;0.4≤G<0.5为差;0.5≤G为很差.

2 水资源空间匹配模型的构建与计算

根据2014年辽宁省水资源公报,2014年全省总用水量141.76亿m3,其中居民生活用水量16.69亿m3,占11.8%,生态环境(河道外)补水量4.90亿m3,占3.4%;生产用水量120.17亿m3,占84.8%.在生产用水量中,第一产业用水量89.65亿m3,第二产业用水量24.87亿m3,第三产业用水量5.65亿m3,分别占生产用水量的74.6%,20.7%,4.7%.耕地灌溉、工业生产、居民生活都需要消耗大量水资源.因此,分别分析水资源与各经济发展要素(耕地面积、人口和第二产业)的匹配情况,并计算其匹配度,具有重要意义.

2.1 模型构建的基本步骤

① 将辽宁省划分为14个次级地域(行政区),依次计算各行政区单位体积水资源所需服务的耕地面积(人口数量、第二产业产值)并将其从低到高排序.

② 分别计算各行政区水资源量占全省的占比及耕地面积(人口数量、第二产业产值)在全省所占比例,依照①中排序分别计算这两者比例的累计总和.

③ 定义横轴为水资源的累积比例,纵轴为其他三种资源之一的累计分布占比,分别绘制相应的(洛伦兹)匹配曲线,然后计算其匹配度(基尼系数).

2.2 基尼系数的计算方法

本文采用三角形面积法,其表达式为:

(2)

式中:G为辽宁省水资源空间匹配度;xi为水资源的累计百分比;yi为对应其他三种资源之一的累计比例.

3 实证分析

3.1 研究区概况

辽宁省位于我国东北南部,全省总土地面积14.84万km2.降水受地理位置和季风气候影响,全省降水量和水资源量表现为由东南向西北递减,时空分布很不均衡.辽宁省人均水资源量820m3,约为全国人均水平的37%,约为世界平均水平的10%.2013年辽宁省总人口4 238万人,耕地面积498.98万公顷,第二产业总产值15 763.94亿元[7-10].

3.2 基尼系数的计算

根据前面所述的做法,依据相关统计数据进行计算,计算结果见表1～表3.并分别绘制如图2所示三项匹配曲线,计算相关匹配度,结果见表4.

表1 辽宁省2009—2013年平均水资源耕地资源

表2 辽宁省2009—2013年平均水资源人口

表3 辽宁省2009—2013年平均水资源第二产业产值

图2 水资源与耕地(人口、第二产业)资源洛伦兹曲线

匹配指标名称基尼系数评价结果水资源-耕地面积0.5375极差水资源-人口数量0.4236较差水资源-第二产业0.5061极差

注:水资源数据来自2009—2013年《辽宁省水资源公报》,辽宁省水利厅.耕地、人口、第二产业数据来源为2009—2014年《辽宁统计年鉴》,辽宁省统计局.

3.3 结果分析与提升水资源空间匹配度的对策

根据表4,辽宁省水资源与耕地匹配基尼系数G1=0.537 5,匹配程度极差.虽优于全国同类水平(0.57)[1],但与黑龙江省该项基尼系数(0.482 4)[4]相比处于劣势.这与辽宁省水资源富集地分布在耕地面积小的东部,而耕地大面积分布的中西部地区水资源短缺的现状相一致.例如,沈阳、锦州、盘锦、朝阳和阜新总耕地面积约占全省的一半,为50.84%,水资源总量却只占全省的15.53%,水资源缺口较大.辽东南(本溪、丹东、抚顺、大连)水资源占全省的55.58%,耕地面积仅占全省的17.07%.丹东市水资源丰富,占全省的23.75%,位列全省第一,而其耕地面积仅为全省的4.90%.综上所述,水资源与耕地资源在分布上存在明显的不对称.辽西北地区(朝阳、葫芦岛、铁岭、阜新、锦州)水资源总量占全省的19.69%,却要灌溉全省48.63%的耕地和养活全省33.55%的人口,水资源严重不足.这些地区一方面要退耕还林,限制发展新水田,大力推广旱作农业;另一方面应加强输水渠道衬砌防渗,大力发展喷灌、滴灌等先进灌溉技术.辽宁中部地区分布着全省1/3的耕地,水资源却不到全省的1/4,缺水问题同样存在.辽宁中部地区同时存在水利工程老化和粗放利用水资源情况.解决缺水问题,一是要加快农业产业结构调整,实现粮食集约化、规模化生产;二是要加快节水灌溉建设,提高水资源利用效率.辽东南虽然匹配度较好,但仍需加强水资源保护和水利工程建设.

水资源与人口匹配空间基尼系数为0.423 6,匹配程度较差,但与黑龙江省(该项基尼系数为0.460 6)相比有一定优势.辽宁省有多个行政区都出现了水资源短缺现象.如沈阳市人口占全省的17%,而水资源只有全省的6.79%;朝阳市水资源只占全省的2.28%,而人口数量占全省的8.02%.当然,也有人少、水多的地区.如丹东人口只占全省的5.67%,水资源总量却占全省的23.75%.这符合水资源集中分布在人口比重低的东部地区而人口比例大的中西部地区水资源贫乏的事实.人口的聚集往往与城市经济发展相关,并且有向大城市集中的趋势.沈阳、大连这两个经济发达城市人口总和占全省的30.85%,而水资源只占17.13%,水资源严重不足.短期内人口向大城市聚集的趋势不会逆转.要解决缺水问题,一是要提高居民节水意识,推广应用节水技术与水循环利用技术,促进水资源的集约与高效利用;二是要积极推行中水回用实现废水资源化,从而提高水资源重复利用率.另外,还应加强水源保护,沿海城市(大连、锦州、葫芦岛、营口)还应重视海水淡化补充淡水资源.

水资源与第二产业产值的基尼系数为0.506 1,属于匹配极差,但仍优于黑龙江省的同类水平(0.718 4).丹东、抚顺、本溪地区水资源占全省的45.24%,而第二产业只占全省的13.10%.沈阳、大连是辽宁省重要的工业城市,工业比较发达,但水资源并不丰富.两市第二产业产值占全省的47.80%,而水资源仅占全省的17.14%.这与辽宁省工业集中在沈阳、大连两个水资源并不丰富的地区,而东部水资源丰富地区工业不发达的事实相一致.要提升水资源与第二产业的匹配度,一方面应通过调整工业结构,发展低耗水的绿色产业,对高耗水、高污染的企业如造纸、化工等进行改造升级、关停并转等;另一方面应完善水资源保护法规,严厉打击企业超标排污等违法行为.水资源丰富的丹东、本溪等地可以适度增加第二产业的比重.

4 结 论

本文依据辽宁省多年水资源、耕地、人口和第二产业产值的统计数据,绘制了水资源匹配洛伦兹曲线,并计算基尼系数对辽宁省水资源配置情况进行实证分析.得到的结果为:水资源与人口匹配程度处于较差水平;水资源与耕地面积及第二产业产值匹配度都属于极差水平.这与辽宁省水资源短缺和时空分布极不均衡的事实一致.因此,要加强水资源保护及节约用水,调整产业布局,合理规划实现水资源的高效利用与优化配置.同时,结合不同区域水资源分布与利用特点,给出了提升水资源空间匹配度的优化策略.

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【责任编辑: 祝 颖】

Matching Study of Liaoning Province’s Water Resources with Population and Economic Based on Gini Coefficient

HuDenga,ShiLizhonga,b

(a. Architectural and Civil Engineering College, b. Key Laboratory of Environmental Pollution Control and Regional Ecological Security, Shenyang University, Shenyang 110044, China)

According to years of statistical data of water resources in Liaoning Province, with the introduction of Lorenz curve and Gini coefficient as theoretical basis, the spatial matching degree in Liaoning Province between water resources and cultivated land resources,population or second industry output value respectively is analyzed by drawing Lorenz curves and calculated Gini coefficients.The result shows that Gini coefficient of arable land, population, secondary industry with water resources is respectively 0.537 5, 0.423 6 and 0.506 1. The matching degree is at poor or very poor level. On the basis of the analysis of the result, some countermeasures to optimize its spatial matching degree of water resource are offered.

Liaoning Province; water resource; Gini coefficient; Lorenz curve; spatial matching

2016-05-27

沈阳市科技计划项目(F15-102-3-00); 沈阳大学研究生创新项目(sdycxz2015036).

胡 登(1991-),男,湖北浠水人,沈阳大学硕士研究生.

2095-5456(2016)05-0379-05

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