基于多角度的山西省水资源基尼系数分析

马艳红， 牛娟， 刘海龙

山西师范大学地理科学学院， 山西 临汾 041000

0 引言

水资源是人类生存和社会发展最基本的自然资源，是影响社会发展的核心资源，水问题将是21世纪全球经济与社会发展的制约因素[1].随着现代经济社会的发展以及人口激增，水资源浪费与污染现象时有发生，水资源问题早已成为影响可持续发展的因素之一.水资源利用结构不合理在一定程度上阻碍社会经济协调发展，水资源的优化配置问题得到国内诸多学者的关注，他们将洛伦兹曲线和基尼系数运用到环境资源方面，对资源的空间匹配度进行合理分析.胡登绘制水资源与耕地、人口和第二产业产值的洛伦兹曲线，通过基尼系数讨论辽宁省水资源与人口经济匹配程度[2].杨齐祺运用基尼系数的方法，对安徽省2000年～2012年的水资源与耕地资源匹配度进行了探析[3].杨淑菊基于水资源与不同用水类型的基尼系数，分析云南省2009年水资源的空间匹配度[4].王金丽通过湖南省水资源与人口、GDP以及各种用水量的洛伦兹曲线算出基尼系数，以此分析水资源与各种因素匹配的公平性[5].黄和平从人口、GDP和生态等多角度出发，基于基尼系数视野下探究江西省水资源环境的公平性[6].目前，山西省对水资源的研究大多停留在文字性的定性描述，对水资源空间分布与社会经济匹配公平性的定量研究稍有不足.文章以山西省11个城市为研究对象，选取GDP、人口、农业用水、工业用水、生活用水以及生态用水数据，结合洛伦兹曲线得出基尼系数，定量分析了2016年水资源与诸要素的匹配度，结合山西省水资源实际情况，提出相应的建议，提高水资源的合理利用率，为实现山西省经济的可持续发展提供最基本的水资源保障.

1 研究区概况

山西省属于中国内陆省份，位于黄河中游东岸，处于太行山以西、吕梁山以东，山西拥有众多的河流，是黄河与海河两大流域的分水岭.黄河是山西省河流的主干，是第一大河流，除此之外，省内较大河流有滹沱河、漳河、桑干河、沁河以及汾河这5条河流[7].黄河，海河两个流域面积占全省面积的62.2 %和37.8 %，其中黄河97 140 km2，海河59 135 km2，2016年全省水资源总量134.14 亿m3.

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文以山西省11个地级市为研究单元，选取GDP、人口、一二三产业产值、农业、工业、生活以及生态用水作为评价标准，评价山西省水资源匹配度.文章涉及的相关数据来自《山西省统计年鉴2017》和《2016年山西省水资源公报》，保证数据真实准确[8，9].

2.2 研究方法

基尼系数是经济学家基尼(Gini) 在洛伦兹曲线理论基础上提出的衡量收入与分配均衡程度的指标[10].基尼系数值在 0～1 之间，是体现社会分配不公平程度和国民收入分配差异的重要指标.它依据洛伦兹曲线计算得出，其弧度大小反映了收入分配的不平等程度，弧度越小，基尼系数越小，反之弧度越大，基尼系数越大.水资源在地域分布上的不均衡性与收入分配问题相似，因此本文运用基尼系数探究水资源的匹配度.

其计算方法[11]以水资源—GDP基尼系数为例，过程如下：

(1)根据山西省11个地级市的人口和GDP统计数据，计算各个地级市单位水资源可以支持的GDP产值，然后按升序排列；

(2)分别计算各市水资源量占山西省水资源总量的比例以及GDP占山西省GDP总产值的比例；

(3)计算各市水资源量和GDP两者比例的累计求和；

(4)设定x轴为水资源累计比，y轴为GDP 累计比，绘制水资源—GDP洛伦兹曲线；

(5)计算水资源—GDP基尼系数，其计算公式为：

按照国际规定，基尼系数G=0.4作为不均衡的“警戒线”，文章按照国际认定的划分标准(表1)进行评价探析.

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

3 山西省水资源基尼系数探析

3.1 基于基尼系数的水资源与GDP和人口匹配探析

2016年山西省水资源总量为134.14亿m3，GDP总产值129 662 000万元，总人口36 816 393人.根据《山西省统计年鉴2017》和《2016年山西省水资源公报》的统计数据(表2)，绘制山西省水资源与人口、GDP的洛伦兹曲线(图1、图2)，探究山西省水资源与人口和GDP的匹配度.由于不同产业对山西省GDP的贡献不一，文章对三大产业产生的GDP和水资源的匹配度也进行了分析，并计算出水资源与GDP、人口以及不同产业的基尼系数(表3).

结果表明：第一，山西省水资源与人口的基尼系数G=0.173 9，属于绝对平衡状态，表明山西省11个市水资源和人口匹配性良好，人均水资源量充足.如晋城水资源量占全省的12 %，服务了全省6 %的人口，人均水资源量充沛.但某些地市也会呈现不平衡，运城市拥有全省10 %的水资源，却养活了山西省14 %的人口，人均水资源相对不均衡；太原市聚集着全省12 %的人口，水资源却不足5 %.第二，山西省水资源对GDP的基尼系数G=0.301 8，处于较合理的状态，但也存在着一定的地区差异性.如太原市水资源量仅占全省的5 %，其对全省GDP的贡献率高达23 %.而相对拥有全省水资源13 %的忻州市，对GDP的贡献率仅为5 %.总的来说，除省会城市外，山西北部地区对全省GDP的贡献率明显高于其他地区.其中忻州市和吕梁市对GDP的贡献率较低，归其原因是两市位于山区地带，土壤贫瘠，资源贫乏，第二产业发展缓慢，经济发展水平落后.第三，从表3看出，不同产业对水资源的基尼系数也不相同.山西省水资源与第一产业的基尼系数G=0.181 6，绝对均衡；水资源与第二产业的基尼系数G=0.206 1，属于相对均衡状态；水资源与第三产业的基尼系数G=0.326 0，这两者的匹配度比较合理.根据基尼系数的大小，可以看出山西省水资源与第三产业之间的洛伦兹曲线弧度较大、更向横轴凸出，而第一产业的洛伦兹曲线弧度较小.改革开放以来，山西省优先发展本省的优势产业，煤炭产业为经济增长贡献了绝对力量，但随着社会发展，生产结构单一固化，促使山西省积极转型，调整产业结构，如此一来，单位产值耗水量小的第三产业迅速发展起来.目前山西省正处在转型阶段，社会经济逐年增长，人民生活水平逐步提高，第三产业正在不断地蓬勃发展.2016年，山西省地区生产总产值129 662 000万元，其中第三产业GDP为72 181 200万元，对全省GDP贡献率高达56 %.在第三产业中，拥有着山西省水资源5 %的太原市，2016年第三产业产值18 493 425万元，占全省第三产业GDP的28 %，居于山西省首位，远远高于其他地市，充分显示了省会城市的区位优势.

表2 山西省各市水资源、GDP、人口数据Tab.2 Water resources, GDP and population data of each city in Shanxi Province

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

图1 水资源—人口洛伦兹曲线Fig.1 Lorenz Curve for Water Resource and Population图2 水资源—GDP洛伦兹曲线Fig.2 Lorenz Curve for Water Resource and GDP

3.2 基于基尼系数的水资源与不同类型用水匹配探析

文章在洛伦兹曲线和基尼系数的理论支持下，选取2016年山西省农业用水、工业用水、生活用水和生态用水这四种不同用水类型的统计数据[12]，绘制水资源与这四种用水类型之间的洛伦兹曲线(图3、图4、图5、图6)，并在此基础上计算出它们之间的基尼系数(表4).

图3 水资源—农业用水量洛伦兹曲线Fig.3 Lorenz Curve for Water Resource and Agricultural Water Consumption图4 水资源—工业用水量洛伦兹曲线Fig.4 Lorenz Curve for Water Resource and Industrial Water Consumption

图5 水资源—生活用水量洛伦兹曲线Fig.5 Lorenz curve for water resource and Domestic water consumption图6 水资源—生态用水量洛伦兹曲线Fig.6 Lorenz curve for water resource and ecological water consumption

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

第一，水资源与农业用水的基尼系数G=0.263 7，表明山西省水土资源匹配度相对均衡.由图3可知，阳泉市的水土资源匹配度良好，运城市水土资源匹配度相对不均衡.阳泉市拥有着山西省4 %的水资源，农业用水占山西省农业用水的1 %，匹配度良好.而运城市的水资源只占山西省水资源的10 %，其农业用水的使用率高达30 %，水土资源匹配度不均衡.

第二，水资源与工业用水的基尼系数G=0.209 2，处于相对均衡状态.在一定程度上也存在地区间差异，忻州市水资源总量在11个地级市中相对较多，占全省水资源的13 %，其工业用水仅占山西省工业用水的6 %，而晋城市、长治市、太原市三个城市的工业用水率高达44 %，但它们仅拥有山西省水资源总量的27 %，工业用水和水资源的匹配度呈现出区域不均衡状态.总的来说，山西省水资源与工业用水匹配度相对均衡，主要得益于山西省的产业转型策略和产业结构的优化，改变了之前单靠煤炭产业的生产模式，逐渐形成“煤—电—气”一体化的生产模式，同时大力发展清洁能源，提高了煤炭资源利用率，在一定程度上减少了对水资源的消耗，改善了水资源的利用结构.

第三，水资源与生活用水的基尼系数G=0.216 9，说明山西省水资源较丰富，可以满足全省居民的基本生活需求.但现阶段，省会城市太原市的人口在逐年增长，人口向大城市集中的现象越来越明显.太原市的人口占全省总人口的12 %，但水资源量仅占全省水资源总量的5 %，生活用水占山西省生活用水的21 %，如果人口过于集中，很大程度上会呈现水资源不足的现象.这样的情况同样也存在于山西省南部的临汾市和运城市，它们拥有着山西省18 %的水资源，服务了山西省总人口的27 %，生活用水占山西省生活用水的22 %，同样也会出现地区缺水的现象.

第四，水资源与生态用水的基尼系数G=0.303 4，处在比较合理的状态之下，说明山西省比较重视生态建设.11个地级市中，大同市的生态用水量占山西省生态用水量的18 %，晋中市生态用水占山西省生态用水的14 %，而晋城市和运城市的生态用水，各占全省生态用水的6 %，反映出山西省各地的生态用水比例存在着不平衡现象，如果不加以改善不平衡的状态，山西省水资源与生态用水的基尼系数就会加大，超出“警戒线”.

4 结论与建议

文章从GDP、人口以及四大用水类型多角度出发，对山西省2016年水资源的基尼系数进行了探析，并且根据山西省现阶段社会发展需求，从实际出发，得出以下结论和建议：

(1)山西省水资源与人口匹配度良好，基尼系数为0.173 9，处于绝对均衡阶段.虽然目前处于均衡状态，但随着社会发展，城市化水平不断提高，越来越多的人口向大城市汇集，会加大城市的用水力度，这种均衡的状态也会被突破.例如，省会城市太原市人口逐年增加，极有可能出现缺水现象.因此，为了山西省水资源与人口匹配度更好发展，必须要缩小地区差距，协调城市间的发展，促进区域协调发展，在一定程度上减少人口向大城市的流动.除此之外，还应该树立节水意识，提高水资源使用率，避免水资源浪费，采取有效的节水措施.

(2)山西省水资源与GDP匹配度比较合理，基尼系数为0.301 8.在三大产业中，第一、第二、第三产业与水资源的基尼系数分别为0.181 6、0.206 1、0.326 0.第一产业与水资源匹配度绝对均衡，第二产业与水资源匹配度相对平衡，第三产业与水资源匹配度比较合理，洛伦兹曲线较前两者弧度大，基尼系数较前两者偏大.针对山西省三大产业的地区发展差异，在协调地区水资源分布的基础上，优化产业结构，减少对第二产业的依托力，减少高耗能、耗水产业，关停部分高污染产业，大力发展第三产业，建立合理的产业结构.在目前形式下，山西省应该继续促进产业结构转型升级，同时充分利用旅游资源优势，发展第三产业.总而言之，要协调水资源的产业分配，做到高效合理的可持续利用，才能把水资源与GDP比较合理的匹配度保持下去.

(3)不同用水类型与水资源的基尼系数肯定不同.水资源和四大用水类型的基尼系数分别为0.263 7、0.209 2、0.216 9、0.303 4.工业、农业和生活用水都处于相对均衡状态，生态用水处于比较合理状态.不同用水类型和水资源的匹配程度不等，因此要有针对性的采用不同方法来提高水资源既合理又高效的利用率.在农业方面，山西省要加强水利设施建设，加快推进农业现代化，促进农业的稳步发展；在工业方面，要加大对企业的监管，采取惩罚措施，减少对水的浪费，严控污水排放量；在日常生活方面，提倡开源节流，加大宣传力度，提升公民的节水意识，提高水资源的循环利用效率；在生态建设方面，山西省要继续保持对生态建设的重视程度，严控各种污染物排放对省内河流造成的水体污染，并且要加大科学技术创新的投入，加大生态保护和修复的力度，保障环境用水.