辽河流域水资源现状与社会经济发展匹配程度研究

郑春喜

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)

水资源不仅是地球上物种和生物必要载体，更是影响人类进步、社会发展和生态环境的主要因素。随着各个行业和产业的充分发展，人们生活水平显著提高。多数高能耗、高污染和重工业产业，对能源资源的需求量巨大。当前，加快产业结构优化转型升级，提倡产业均衡匹配发展已成为推动经济发展的新动力。水资源的现状与社会经济的匹配程度是影响产业结构优化调整的关键性因素，开展二者的匹配程度评价研究对促进产业优化调整具有十分重要的意义[1]。辽河流域的工业产业发展相对充分、畜牧业和农林业发展迅速，不仅是我国重要的粮食生产基地，而且处于我国东北部地区工业发展的核心位置。研究区域的水资源是支撑辽宁省经济发展的重要支柱，到目前为止对资源的开发利用已发展比较充分，开展该区域的洛伦兹曲线和基尼系数计算研究可促进该区域经济朝着科学、合理方向发展，有利于经济发展的产业结构优化转型升级。

1 研究区域概况

辽河流域位于我国东北地区西南部，属于温带、寒温带大陆性季风气候，冬冷干燥漫长，夏季多雨炎热，全年降雨量和径流量分布不均匀，其中西部径流面积较大。辽河流域途径河北省、内蒙古自治区以及辽宁省等地区，共有4个水资源二级区，占地面积约为22.11万km2，其地表水资源约为139.57亿m3，地下水资源总量约为139.57m3，水资源有效利用率51.8%，辽河流域长1345km。随着社会经济的快速发展，人口数量急剧增加，水环境系统破坏严重、水资源承载力不足等问题进一步加剧，已无法保证人们正常生活水平质量的需要，严重制约了区域的工农业产业的发展[2]。

2 研究方法及数据来源

2.1 研究方法

对研究区域的社会经济数据和水资源储蓄量进行收集和整理，并计算统计辽河流域的社会经济数据和水资源数据指标的洛伦兹和基尼系数。进行洛伦兹曲线和基尼系数的计算需满足下述条件，即经济发展过程中所产生的资源总消耗量和生产总值之间的匹配关系在空间上保持相对的均衡性。

在经济学和统计学中进行收入分配的不均衡性描述，采用洛伦兹曲线指标进行表征，此基本理论经过多年发展和应用，目前被广泛应用于表征研究对象在时空上分布不均衡性和集中性。本研究首先对水资源区的经济指标进行百分比计算，然后以水资源累计百分比为横坐标轴，以经济指标的累计百分比为纵坐标，绘制该水资源区经济指标的洛伦兹曲线，洛伦兹曲线函数表达式如下：

(1)

式中，μ—取均值；F(x)—该水资源区的累计分布函数。

通常情况下，洛伦兹曲线的弯曲程度代表了水资源与社会经济的匹配程度，曲线越弯曲表示匹配程度越差，二者的分配均衡性越差；曲线趋于对角线或绝对平均性表示匹配程度越优，二者的分配较为科学合理。

基尼系数是在洛伦兹曲线分析的基础之上，对曲线的弯曲程度做定量的计算描述，即实际计算曲线与绝对理想曲线所围成的面积的比值成为基尼系数[3]。

为降低计算误差，提高匹配程度的精度，在进行基尼系数计算之前需将洛伦兹曲线进行回归处理，以此消除因计算所带来的误差，然后利用回归后的洛伦兹曲线进行基尼系数计算。将基尼系数按照国际标准进行科学评价，国际基尼系数的评价标准见表1。

表1 国际标准中基尼系数的划分等级

2.2 数据来源

本研究的水资源数据主要来源于《辽河流域的水资源公报》，社会经济数据主要来源于流域内各省统计年鉴。对于跨行政区的部分水资源，各部分的经济数据按照所占面积的比例进行比重计算，并得到相关区域的经济发展数据[4]。

3 水资源现状与社会经济发展匹配分析

研究利用洛伦兹曲线基本理论，建立辽河流域水资源与社会经济发展的评价指标体系，其典型评价指标主要包括区域总人口、农业用地、畜牧业以及GDP等相关指数，构建研究分析模型。通过分析各评价指标的洛伦兹曲线，计算各自的基尼系数，对研究流域的水资源与承载力的匹配程度进行定量分析评价。

3.1 水资源与人口数量

水资源与人口数量的洛伦兹曲线如图1所示，结合曲线弯曲程度可以看出，辽河流域的水资源-人口的匹配程度表现出微弯曲水平，曲线弯曲率与绝对平均线相差不大。利用基尼系数基本方法对水资源-人口的基尼进行计算，结果显示该评价指标的基尼系数为0.12，处于绝对平均水平。辽河流域的水资源与人口数量的匹配程度较好，无明显的人少水多或人多水少的不平衡用水状态。

城镇人口与水资源的洛伦兹曲线显示，其曲线弯曲率相对于总人口变化较为明显，洛伦兹曲线与绝对平均线偏差较大，且通过计算其基尼系数为0.25。城镇人口与水资源的匹配程度处于相对平均水平，匹配程度相对于人口与水资源的匹配程度较低。如在辽河流域的中上游地区，12.5%的人口和8.2%的人口同时与21.7%的水资源相匹配，表明该区域水资源储蓄相对较为充足，但仍属于经济发展落后区，人口数量占辽河流域总人口的17.5%，城镇人口占辽河流域总人口的10.6%，其城镇经济发展相对缓慢。

图1 辽河流域水资源与人口洛伦兹曲线图

3.2 水资源与农业用地

辽河流域的水资源量与农业耕地之间的洛伦兹曲线如图2所示，由曲线弯曲程度可以看出辽河流域的水资源与耕地的洛伦兹曲线表现出微弱的弯曲状况，洛伦兹曲线与绝对平均线相差不大，其水资源与农业耕地的基尼系数为0.07，表现出绝对的平均水平。辽河流域水资源与农业耕地的匹配程度相对良好，结果显示：流域内耕地与水资源匹配较合理，处于相对平衡状态，无明显的耕地多而用水少或耕地少而用水充足的不均衡现象[5]。

辽河水资源与有效灌溉农田洛伦兹曲线显示，有效灌溉农田与水资源的洛伦兹曲线变化相对比较明显，其曲线弯曲程度相对于农业耕地明显提高，有效灌溉农田与水资源的基尼系数为0.22，呈现出相对平均水平。辽河流域的有效灌溉农田与水资源的匹配程度相对农业用地降低并处于相对平均匹配程度，匹配性较农业用地性能较差。如辽河流域中辽源区段，26.5%的农业用地和32.6%的有效灌溉农田同样与23.8%的水资源相匹配。因水利工程设施不完善、水土保持关键技术措施发展不充分、节水灌溉技术相对落后等，虽然该区域的经济发展状态相对于中上游地区有所提升，但仍属于次级经济欠发展区域，耕地农田干旱灾害严重，有效灌溉面积覆盖率较低[6]。

图2 辽河流域水资源与农业用地洛伦兹曲线图

3.3 水资源与GDP

辽河流域水资源和经济发展GDP的洛伦兹曲线如图3所示，由图可以看出，辽河流域的洛伦兹曲线弯曲程度相对较为明显，并且与绝对平均线偏差较大，经过计算，其水资源与经济发展GDP的基尼系数为0.27，匹配形成相对平均水平。辽河流域的水资源与经济发展GDP的匹配程度保持相对平衡状态，但偶尔也可能会发生以下的用水情况即GDP经济增长快用水少或GDP经济增长慢而用水较多的情况。如辽河流域下游区域处于经济发达区域，42%的GDP数据与26.3%的用水资源向匹配，相对于中上游地区的GDP经济发展与水资源的匹配程度，下游区域匹配降低，研究结果与实际情况保持一致，符合辽河流域经济发展与水资源的整体变化趋势[7]。

图3 辽河流域水资源与经济发展GDP洛伦兹曲线图

3.4 水资源与畜牧业

畜牧业的发展状况是体现辽河流域社会经济发展程度的重要指标，畜牧业发展所具有的特殊性决定了其对水资源的依赖程度较高，辽河流域的畜牧业发展调查资料显示该地区的畜牧业发展相对充分[8]。辽河流域畜牧业与水资源的洛伦兹曲线如图4所示，图4显示，畜牧业与大畜牧和小畜牧的洛伦兹曲线的弯曲程度相对较为平缓，并且各曲线与绝对平均线的偏差表现不明显，经过计算畜牧业与水资源的基尼系数为0.12，说明辽河流域的畜牧业与水资源表现出绝对平均水平，此区域的水资源与畜牧业的发展匹配程度优良，没有表现出明显的畜牧业发展和水资源的匹配不平衡现象，即通常情况下没有水资源丰富而畜牧业发展落后或水资源较少而畜牧业发展较快的现象发生。辽河流域水资源与畜牧业的匹配程度为绝对平衡状态[9]。

辽河流域不同子流域的畜牧业发展模型存在一定的差异，进而影响了局部匹配程度的不平衡性，同时也可为各子流域畜牧业发展提供一定的数据支撑和决策依据[10]。如辽河流域的下游平原区的和辽源支流流域的大畜牧量分别占总流域的32.5%和28.7%，相对于其他各子流域的畜牧业发展状况，其所占比例明显较大。

图4 辽河流域水资源与畜牧业发展的洛伦兹曲线图

辽河流域水资源与各类社会经济发展指标的基尼系数计算结果见表2。由表2可知，辽河流域的水资源与经济发展GDP的基尼系数最大为0.27，其匹配程度最低，水资源与GDP的经济增长速率表现出明显的不平衡，为相对平均水平；而水资源与小畜牧业发展和农业用地的基尼系数最小为0.07，匹配程度最高，水资源与农牧业和农业用地的发展保护相对平衡，并处于绝对平均的水平；水资源与农田有效灌溉和城镇人口的匹配程度稍微次于其他各指标[11]。

表2 辽河流域水资源与社会经济发展各指标的基尼系数计算结果

4 结论

本文结合研究区域的基本发展状况，借鉴和查阅相关数据资料，定量计算分析了辽河流域的水资源与经济发展的匹配程度，较为科学准确的计算了辽河流域社会经济关键性评价指标的基尼系数和洛伦兹曲线。研究结果显示：研究流域的水资源与人口和城镇人口基尼系数分别为0.12和0.25；水资源与耕地和有效农田灌溉面积的基尼系数为0.07和0.22；水资源与大畜牧和小畜牧的基尼系数分别为0.12和0.07；水资源与经济发展GDP的基尼系数为0.27。辽河流域的社会经济发展与水资源的整体匹配程度表现为相对匹配水平，水资源与各社会经济评价指标之间的匹配程度仍有较大的提升空间。