基于多角度的湖南省水资源基尼系数分析

王金丽，毛德华，李锦慧

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南长沙 410081)

基于多角度的湖南省水资源基尼系数分析

王金丽，毛德华，李锦慧

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南长沙 410081)

基于基尼系数在资源环境领域的扩展应用，选取湖南省14个行政区的人口、GDP、各类用水量作为评价指标，绘制水资源与人口、GDP及各类用水量的洛伦兹曲线并计算其基尼系数，分析了湖南省水资源量与人口布局、区域GDP、各种用水的匹配程度，最后针对基尼系数的高低提出了相应的建议．

水资源；基尼系数；湖南省

水资源是人类生存和社会发展最基础的自然资源，是国家综合国力的重要组成部分．联合国《世界水资源综合评估报告》指出，水问题是制约21世纪全球经济与社会发展的主要问题之一．湖南省水资源丰富，人均水资源量高于全国平均水平，是北方地区人均水资源占有量的2倍多[1]．但随着经济发展和人口的增长，水质污染、环境恶化、资源浪费等现象频频发生，使得水资源也成了制约湖南省生态-经济-社会可持续发展的突出问题．为实现水资源的可持续利用，经济更好更快发展，定量分析区域水资源与社会经济间的匹配状况显得尤为重要．

考虑到资源在空间上分布不均会制约社会经济的均衡发展，国内许多学者[2-6]将经济学概念洛伦兹曲线和基尼系数应用到资源环境领域，对GDP、人口、生态容量、水土资源等指标的基尼系数进行了研究，为资源环境在区域间公平性或合理性分配奠定了理论基础，也为区域可持续发展提供了参考依据．现阶段，我国学者将该方法更广泛地应用于水土资源空间匹配的研究中，如黄和平[7]从GDP、人口、国土面积等角度提出资源环境基尼系数的计算方法，研究了江西省资源环境的公平性；杨淑菊[8]计算2009年云南省水资源与农业、工业、生活、生态用水的基尼系数，分析了水资源在空间上的匹配情况；马慧敏等[9]根据山西省多年的水资源统计数据，绘制出水资源与耕地资源、区域GDP及人口的洛伦兹曲线，并计算出相应的基尼系数，在此基础上分析了水资源的空间匹配度；吴旭等[10]应用基尼系数理论研究分析了邯郸市水资源与耕地、第二产业和人口在空间分配上的公平性问题．

目前，关于湖南省水资源空间分布与社会经济间匹配程度的定量分析研究比较缺乏．鉴于此，本文以湖南省14个地市（州）为研究对象，利用基尼系数和洛伦兹曲线的相关理论，定量分析了2014年湖南省水资源与人口布局、区域GDP、各种用水的匹配程度，并结合湖南省水资源现状，有针对性地提出了相应的建议，以期为实现区域水资源合理分配和可持续利用提供理论依据．

1 研究方法

1.1 理论概述

洛伦兹曲线是1905年由美国著名统计学家Lorenz Curves（洛伦兹）提出的，主要用于直观刻画收入分配的平均程度．Lorenz Curves将一国总人口按收入由低到高排列，计算人口累计百分比（横坐标）和收入累计百分比（纵坐标），将横纵坐标确定的点用光滑曲线连接起来，就得到实际分配曲线，即洛伦兹曲线（如图1）．

图1 洛伦兹曲线Fig 1 Lorenz Curve

此后，为了定量测定居民收入分配的差异程度，1922年意大利经济学家Gini（基尼）根据洛伦兹曲线提出了基尼系数的概念，又称为洛伦兹系数[11]．基尼系数是一种评价工具，其计算公式为：

其中，G为基尼系数，A是绝对平等分配曲线与实际分配曲线之间的面积，B是实际分配曲线下方的面积[12]．

基尼系数可直观反映居民收入分配的均衡性和差异度，在国际上应用已较为广泛[13-15]．水资源在地域空间分布的非均衡性，其数学规律十分类似于收入分配的均衡性问题，因此也可以用基尼系数来描述水资源的空间匹配程度[16]．基尼系数的值一般在0和1之间，实际分配曲线越靠近绝对分配公平曲线，即洛伦兹曲线的弧度越小，基尼系数也越小，反之，洛伦兹曲线的弧度越大，基尼系数也就越大．本文借鉴国际上公认的匹配度划分标准（表1）进行评价分析．

表1 基尼系数评价标准Table 1 Gini Coefficient Evaluation Criteria

1.2 计算方法

本文借鉴洛伦兹曲线和基尼系数相关理论，从人口、GDP、各类用水量三个角度，以湖南省14个地市作为评价对象，绘制出洛伦兹曲线并采用梯形面积法计算出相应基尼系数．相关数据均来自《湖南省统计年鉴2015》[17]和《2014年湖南省水资源公报》[18]，具体的计算以人口-水资源基尼系数为例，步骤如下：

1）根据湖南省各行政区的人口和水资源量统计资料，计算出各行政区单位水资源所能服务的人口数，并按升序进行排序；

2）计算各行政区水资源量占总水资源量的比例P1i(i=1,2,…,14)及各行政区人口占总人口的比例P2i(i=1,2,…,14)；

3）计算各行政区水资源量的累计百分比Xn(n=1,2,…,14)及各行政区人口的累计百分比Yn(n=1,2,…,14)，其中

2 湖南省水资源基尼系数分析

2.1 人口、GDP对水环境的基尼系数

本文基于人口和GDP，根据《湖南省统计年鉴2015》[17]594,599和《2014年湖南省水资源公报》[18]12提供的统计数据（表2），分别绘制出人口-水资源、GDP-水资源的洛伦兹曲线（图2、图3），对2014年湖南省水资源量与人口、GDP的匹配程度进行分析．此外，考虑到不同产业结构对GDP的贡献不同，分别分析了第一、第二、第三产业产生的GDP对水资源的基尼系数，并计算出水资源与人口、GDP、第一产业、第二产业、第三产业的基尼系数（表3）．

表2 湖南省各行政区水资源、人口、GDP数据Table 2 Water resource, Population and GDP Data of Various Administrative Regions of Hunan Province

表3 基于人口、GDP、不同产业的水资源基尼系数Table 3 Gini Coefficient Based on Population, GDP and Water Resource from Different Industries

图2 水资源-人口洛伦兹曲线Fig 2 Lorenz Curve for Water Resource and Population

图3 水资源-GDP洛伦兹曲线Fig 3 Lorenz Curve for Water Resource and GDP

由表2、表3的计算结果可知：1）湖南省人口与水资源的基尼系数是0.247 7，属于相对均衡状态，说明14个地市（州）的人均水资源量相对均衡，但也出现了个别地区的不平衡，例如长沙的水资源量仅为全省的6.1%，却服务了全省10.9%的人口，永州、怀化的水资源量约占全省的25%，而人口仅约为全省的15%．2）水资源与GDP的基尼系数是0.461 2，说明不同行政区内单位水资源产生的GDP差距偏大．长沙市的水资源占全省的6.1%，但对全省GDP的贡献率为27.9%，而怀化市的水资源占全省14.6%，对全省GDP的贡献率仅为4.2%，两个地区的差距非常明显．3）不同产业对水资源的基尼系数．由表3可知，第一产业与水资源的基尼系数为0.301 7，属于比较合理状态：第二产业与水资源的基尼系数为0.514 7，超过了0.5，高度不均衡；第三产业与水资源的基尼系数为0.449 8，差距偏大．根据洛伦兹曲线与基尼系数的关系可知，湖南省第一产业的洛伦兹曲线更靠近绝对均衡曲线，第二、三产业的洛伦兹曲线与GDP的洛伦兹曲线走势基本一致．第一产业以农业为主，湖南本身就是农业大省，且水资源丰富，自然条件也适宜农业的发展，所以在三大产业中第一产业的发展与水资源处于比较合理状态．湖南全省2014年地区生产总值是27 037.32亿元，其中第二产业产生GDP为12 482.06亿元，贡献率达46%，第三产业产生GDP是11 406.51亿元，贡献率仅次于第二产业达42%[17]142．改革开放以来，湖南省立足经济发展，大力发展以工业为主的第二产业，长株潭工业区占全省14.7%的水资源产生了占全省41.1%的GDP，在第二产业产值中长株潭地区的占全省的45.3%，说明地区差距非常明显．进入21世纪，随着产业结构调整，单位产值消耗水资源量明显小于第一、二产业的第三产业得到迅速发展，特别是经济发达地区（如长沙）第三产业的发展速度要远远高于经济落后地区，这使得各行政区之间的差距增大，这也是第三产业与水资源的基尼系数偏大的原因之一．

2.2 不同用水类型对水资源的基尼系数

本文选用农业用水、工业用水、生活用水、生态用水四项指标的统计数据[18]16进行分析，对单位水资源对应的农业用水量、工业用水量、生活用水量、生态用水量从低到高进行排序，计算出各个指标的累计百分比，分别绘制出水资源与农业用水、工业用水、生活用水及生态用水的洛伦兹曲线（图4、图5、图6、图7）．根据公式（1）计算出基尼系数（见表4）．

结果表明：1）农业用水与水资源的基尼系数是0.271 5，处于相对均衡状态，说明湖南省水土资源匹配较合理．2）工业用水与水资源的基尼系数是0.428 4，差距偏大．原因是，怀化市的水资源量在14个地市（州）中最多，占全省水资源的14.6%，而工业用水仅占到总工业用水的4.3%，长沙、岳阳、郴州三市的工业用水占总工业用水的比重达到37.7%，但它们的水资源量仅占全省水资源量的20.3%．3）生活用水与水资源的基尼系数为0.266 0，处于相对均衡状态．湖南省全省水资源较丰富，可以满足居民的基本生活需求，但人口有向大城市集中的趋势，由表2得知，在湖南14个地市（州）中，长沙、衡阳、邵阳的人口都超过了700万．此外，三个行政区的生活用水总量占到全省的33.3%[18]17，但它们的水资源量仅占总水资源量的21.0%，如果人口过于集中，很可能会出现局部地区缺水的现象．4）生态用水与水资源的基尼系数为0.397 6，处于比较合理的状态，虽未超过0.4，但也接近0.4．湘潭市的水资源量为41.23亿m3，在14个地市（州）中占有量为最少，但是生态用水的比例却高于水资源量占10.1%的永州市[18]17，这反映出各地生态用水比例存在不平衡的状况，若不采取措施基尼系数会变得偏大．此外，2014年湖南省的生态用水仅为2.68亿m3[18]16，在一定程度上说明对生态建设的重视程度不够．

图4 水资源-农业用水量洛伦兹曲线Fig 4 Lorenz Curve for Water Resource and Agricultural Water Consumption

图5 水资源-工业用水量洛伦兹曲线Fig 5 Lorenz Curve for Water Resources and Industrial Water Consumption

图6 水资源-生活用水量洛伦兹曲线Fig 6 Lorenz Curve for Water Resource and Domestic Water Consumption

图7 水资源-生态用水量洛伦兹曲线Fig 7 Lorenz Curve for Water Resources and Ecological Water Quantity

表4 不同用水类型对水资源的基尼系数Table 4 Gini Coefficient Based on Different Category of Water Resource

3 结论与建议

本文基于人口、GDP、不同用水类型对湖南省2014年水资源的基尼系数进行了分析，结合湖南省社会发展的需要，得到如下结论与建议：

1）人口对水资源的基尼系数为0.247 7，说明湖南省水资源量与人口匹配度良好，处于相对均衡状态，但随着经济发展、城市化进程加快，这种均衡状态可能会被打破．为使湖南省水资源量与人口匹配程度向着更好的方向发展，要促进城乡协调发展，缩小差距，避免人口向大城市迁移过多．此外，在城市水资源利用上要采取更有效的节水措施．

2）GDP对水资源的基尼系数为0.461 2，可以看出湖南省水源量与GDP匹配程度较差，处于差距偏大状态．绘制的洛伦兹曲线弯曲程度比较大，也说明了GDP分布不平衡．未来可依托中央提出的“一带一路”区位优势，结合各行政区水资源的分布及产业对水资源的需求量，充分发挥出长株潭、环洞庭湖、湘南、湘中、湘西五大经济区的优势，从而实现湖南省GDP的平衡增长与和谐发展．

3）第一、二、三产业对水资源的基尼系数分别是0.301 7、0.514 7、0.449 8，第一产业与水资源的匹配比较合理，第二、三产业处于不均衡状态，尤其是第二产业与水资源的匹配程度处于高度不均衡状态．2015年湖南省政府工作报告指出，湖南省三大产业结构是12∶46∶42，要针对第一、二、三产业的地区发展差异，按照水资源的分布和使用状况调整湖南省的产业结构，改变经济增长主要依靠第二产业尤其是工业带动的状况，减少高污染、高消耗产业，大力发展第三产业，建立相对合理的产业结构，以保证湖南省水资源的可持续利用．

4）农业用水、工业用水、生活用水、生态用水对水资源的基尼系数分别是0.271 5、0.428 4、0.266 0、0.397 6，农业用水、生活用水与水资源的匹配程度相对均衡，生态用水与水资源的匹配程度处在比较合理的状态，工业用水与水资源的匹配程度则处在差距偏大的状态．由于不同的用水类型与水资源的匹配程度不同，所以要采取不同的措施来实现水资源的合理利用．对于农业要继续发挥湖南的水土资源优势，加强水利设施建设，增强防洪及抗旱能力，促进农业的稳步发展，加快推进农业现代化；根据工业部门对水的需求量，要有意识地将用水量大的企业分布在水资源丰富的地方，采取法律、行政手段引导企业节约用水，减少水资源浪费；加大宣传力度，提高公民节约用水的意识，并提倡使用新技术、新设备提高水的循环利用率；加强水生态环境保护，有效控制重金属与有毒化学物质排放造成的水体污染，对生态环境用水保障不高的生态敏感区域，通过多种措施进行生态保护和修复，提高环境用水保障程度．

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Abstract:The paper probes into the expansion and application of Gini coefficient in the field of resources and environment. The evaluation index such as population, GDP and water consumption in different areas from 14 administrative districts of Hunan province is chosen to draw Lorenz curve between the water resources, the population, regional GDP and the water consumption in different areas and then the respective Gini coefficients are measured. The matching degree betweenwater resource and the population distribution,regional GDP and all water consumption is analyzed in this paper. Some relevant suggestions for different Gini coefficients are finally put forward.

Key words:Water Resource; Gini Coefficient; Hunan Province

(编辑：王一芳)

Analysis on Gini Coefficient of Water Resource Based on Multi-dimension in Hunan Province

WANG Jinli, MAO Dehua, LI Jinhui
(College of Resources and Environmental Science, Hunan Normal University, Changsha,China 410081)

TV213

A

1674-3563(2017)03-0030-07

10.3875/j.issn.1674-3563.2017.03.005 本文的PDF文件可以从xuebao.wzu.edu.cn获得

2016-07-28

湖南省研究生科研创新项目(CX2015B131)

王金丽(1990-)，女，山东青州人，硕士研究生，研究方向：水环境与水资源