黄河流域水贫困时空分异及影响因素研究

王淑贺

(河南财经政法大学工程管理与房地产学院，河南 郑州 450046)

黄河是中国的母亲河，是中华民族文化的摇篮，是中国的生态安全屏障。2020年12月《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》提出要把水资源作为最大的刚性约束，并且将黄河流域生态环境保护和高质量发展上升为国家战略，然而黄河流域水资源严重短缺，水土流失严重等问题制约着黄河流域的高质量发展。要保障黄河长久安澜，坚持“以水而定、量水而行”的基本原则成为关键，水资源的合理利用成为发展的核心。因此从水贫困理论的角度科学评价黄河流域水资源短缺程度，对于黄河流域合理开发利用水资源实现可持续发展、摆脱水贫困现状具有十分重要的意义。

水贫困理论始于Sullivan等[1]提出的水贫困指数(WPI)模型，WPI模型融合了资源、设施、能力、使用和环境5个方面来衡量水资源短缺的程度，在水贫困测度的实证研究中得到了广泛应用。国内学者对WPI的研究主要集中在以下3方面：①区域尺度包括全国[2-3]、省域[4]、流域[5]等，此外，对农村的水贫困[6-7]、农业的水贫困[8-9]也有研究；②水贫困驱动研究[10-11]；③水贫困耦合协调研究，涵盖经济[12]、城市化进程与工业化进程等[13]方面，由此可见国内针对黄河流域有关水贫困及影响因素的研究成果较为贫乏。

黄河流域内省份2019年底总人口4.42亿，占全国的31.58%，地区生产总值24.74万亿元，约占全国25%，黄河流域的人口和经济在全国占据重要地位，随着人口和经济的发展，水资源和社会发展的矛盾会日益突出。随着《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》的颁布、黄河保护立法座谈会的召开,黄河流域的水资源问题被提到新的高度。当前黄河流域处于高质量发展的重要时期,定量辨识黄河流域水贫困时空分异特征及影响因素可以丰富水贫困的研究内容。基于此，本文以黄河流域9省(区)为研究对象，构建水贫困评价体系，运用WPI模型对其进行测算，分析其时空分异特征及影响因素，为构建适应黄河流域高质量发展要求的安全且可持续的水资源环境提供理论支撑,为针对性改善地区水贫困现状提供政策建议。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1指标体系构建

结合黄河流域水资源发展现状，遵循科学性、系统性、可获取性原则，借鉴水贫困相关研究成果[14-15]，从资源、设施、能力、利用和环境5个维度评估水贫困程度，构建适合黄河流域特征的水贫困评价指标20个，具体见表1。

表1 水贫困评价指标体系

1.1.2指标权重确定

由于各个指标原始数据的量纲、数量级和指标属性有所不同，为了统一比较标准和保证结果的可比性和准确性，需要对所选指标进行标准化处理，本文借助熵权法对上述各子指标进行客观赋权[16]。熵权法是一种客观确定权重的方法，能够综合考虑系统中的每个指标来确定权重,能够避免主观赋权法之中的随机性，对多个指标间存在的重叠问题也可以有效解决。计算步骤如下。

a)无量纲化处理。

(1)

(2)

b)指标比重。

(3)

c)指标的熵值。

(4)

d)指标权重。

(5)

式中Xij——第i省第j项指标的值；max(Xij)、min(Xij)——指标的最大值和最小值；pij——指标权重；Hj——指标的熵值；Wj——指标权重；m——评价的省份数；n——指标个数。

1.1.3水贫困指数模型

水贫困指数作为一种新的水管理评价技术，始于Sullivan等[1]提出的WPI(Water Poverty Index)理论，常用来评价区域的相对缺水程度。WPI理论包括资源(R)、设施(A)、能力(C)、使用(U)和环境(E)5个维度[17]，除能反映区域水资源的本底状况之外，还能反映水管理、水工程及当地的环境状况[18]。通过上述熵值法对各项指标赋权,能够计算得出WPI，WPI越高,水贫困程度越低。其数学表达式为：

(6)

式中 WPI——水贫困指数，范围为0～1；Zij——上述无量纲化后的值；wj——指标权重；n——指标数量。

1.1.4水贫困影响因素

由于水贫困指数的最低值为0，属于受限因变量，采用最小二乘法(OLS)回归会导致估计偏误，因此选择基于最大似然法的面板Tobit模型。水贫困不仅是黄河流域水资源禀赋的问题，也是融合了产业发展、环境治理、科技发展、农业水利与水土流失自然灾害治理等多方面影响的结果，借鉴相关研究并结合黄河流域水贫困的发展现状，选取产业结构、环境规制、技术水平、农田水利设施建设、水土流失治理面积为解释变量进行计量分析，具体模型构建如下：

WPIit=β0+β1indu+β2envir+β3tech+β4farm+β5csw+μit

(7)

式中 WPI——水贫困指数；i——地区；t——时间；indu——产业结构；envir——环境规制；tech——技术水平；farm——农田水利设施建设；csw——水土流失治理面积；μit——随机扰动项；β0——常数项；β1，β2,…,β5——分别是5个影响因素的系数。

具体变量说明见表2。

表2 变量说明

1.2 数据来源

本文选取黄河流域9个省(区)作为研究对象，数据来源于2012—2018年的《中国统计年鉴》《中国环境年鉴》《中国农村统计年鉴》。

2 结果分析

2.1 水贫困指标权重分析

通过熵权法对水贫困评价指标的权重进行测算，结果见表3。由表中各指标的权重可以看出资源和设施两个子系统的权重比较高，说明黄河流域水资源的本底条件对其水贫困的贡献率最大，其次是途径设施；2011—2013年环境影响指标的权重最小，环境退化对水贫困的影响还未表现出来，2014—2017年环境影响指标的权重有所上升，使用子系统的权重有所下降，成为权重最小的子系统；能力子系统的权重整体呈现上升态势，对水贫困的贡献率一直处于中间位置。

2.2 黄河流域水贫困时空测度分析

通过WPI的计算公式对水贫困指标体系进行测算，得出黄河流域9个省(区)的WPI(表4)。

表3 水贫困评价指标的权重

表4 2011—2017年黄河流域各省(区)水贫困指数WPI

由表4可知，黄河流域沿线9个省(区)整体的水贫困程度较严重。具体来看，将2011—2017年的水贫困指数划分为2个时间段：2011—2013年，黄河流域9个省(区)WPI的均值为0.49，低于均值的省份占40.74%，高于均值的占55.56%，只有2011年的宁夏处于平均值；2013—2015年，WPI的均值增加到0.51，高于均值的占比未发生变化，低于均值的省份占比增加3.7%；2015—2017年，低于WPI均值的省(区)数量继续增加，相比2013—2015年时间段增加了7.4%，同时高于WPI均值的省(区)占比减少了7.4%。在2011—2017年黄河流域9省(区)的水贫困差距逐年拉大，按水贫困得分从大到小排序，2011、2017年黄河流域9省的WPI得分排名分别为：山东>陕西>山西>内蒙古>四川>宁夏>河南>甘肃>青海，山东>内蒙古>陕西>山西>河南>四川>宁夏>甘肃>青海，其中内蒙古、陕西、山西、河南、四川、宁夏6个省(区)的排名都发生了变化。

为了便于分析黄河流域不同省(区)水贫困程度的空间分布差异，借助ArcGIS10.2软件对2011、2014、2017年3个年份的WPI值进行空间可视化，同时借鉴相关研究[19]，将水贫困程度划分为4个等级，WPI≤0.20，极度水贫困；0.200.70，水资源富裕(图1)。

图1 水贫困程度空间分布

总体来看，9个省(区)的水贫困程度空间差异显著。以不同时段的区域而言，2011年甘肃和青海属于严重水贫困区域，宁夏、四川与河南属于中度水贫困区域，内蒙古、山西、陕西和山东属于轻度水贫困区域。2014年甘肃、宁夏的水资源综合条件明显好转，甘肃由严重水贫困阶段转为中度水贫困阶段，宁夏由中度水贫困阶段转为轻度水贫困阶段，其余7个省(区)的水贫困状态较稳定，水贫困程度未发生变化；黄河流域9个省(区)大部分位于西部地区，降水量偏少，水资源的自然禀赋处于劣势，因此为了改变黄河流域水贫困的现状，应着力加强水利建设，提高水资源利用效率。2017年各省(区)水贫困程度保持相对稳定，只有宁夏由轻度水贫困阶段转为中度水贫困阶段，其余7省(区)水贫困程度未发生变化，青海省仍处于严重水贫困阶段。

2.3 黄河流域水贫困影响因素分析

黄河流域横跨中国东部、中部、西部地区，资源禀赋、地理位置等差异致使水贫困程度的影响因素存在差异，运用Stata16软件对黄河流域整体和各省(区)分别进行Tobit回归(表5)。

表5 黄河流域各省的Tobit回归结果

2.3.1整体

从黄河流域9省(区)整体来看(表5)：产业结构在1%显著水平下对水贫困指数产生负向影响，黄河流域大部分省份是中国的粮食主产区，有“粮区+牧区”“高原农业+牧区”等类型的农业类型带，而农业作为中国的基础产业，污染浪费较为严重，这会加剧水贫困的程度。环境规制存在显著的正向影响，环境规制作为人类对生态环境的一种管理方式，适度的环境规制强度有利于缓解水贫困的现状。技术水平存在显著的正向影响，黄河流域9省(区)技术水平的整体提升，水利、绿色、环保等高科技的研发，有利于保护自然资源禀赋，提高水资源利用效率，改善水贫困的窘境。水土流失治理面积存在显著的正向影响，随着生态文明理念的提出，针对黄河流域水利绿化工作的开展，水土流失治理面积在增加，水土流失治理的措施主要有植树造林、修建水库等，在减少水资源浪费的同时对水贫困也起到缓解作用。农田水利设施建设未通过显著性检验。

2.3.2分省

东部的山东省：环境规制、技术水平、农田水利设施建设对水贫困程度的负向影响均通过了显著性检验，水土流失治理面积存在显著的正向作用，产业结构未通过显著性检验。山东省作为中国的东部省份，综合发展水平较高，其中环境规制政策是依据环境污染现状制定，二者相互协调，当环境规制强度较高有可能加剧水贫困的发展；技术水平和农田水利设施建设应结合现状进行发展，盲目的发展反而会有负向作用；水土流失治理面积的增加在一定程度上节约水资源，缓解水贫困。

中部的山西省与河南省：山西省中产业结构、技术水平、农田水利设施建设、水土流失治理面积存在显著正向影响，环境规制存在显著负向影响。河南省中产业结构、技术水平、农田水利设施建设、水土流失治理面积、环境规制5个因素均存在显著的负向影响。河南省作为农业大省，产业结构中第一产业占据重要地位，技术水平、农田水利设施建设落后，导致在农业灌溉中存在水资源的大量浪费；此外农业面源污染严重，不相匹配的环境规制强度存在负向作用。

西部省(区)：内蒙古有5个影响水贫困程度的关键因素，其中产业结构和农田水利设施建设存在负向影响，其余3个因素存在正向影响。影响青海省水贫困程度的关键因素有产业结构、技术水平、农田水利设施建设、水土流失治理面积。影响四川省水贫困程度的关键因素有产业结构、技术水平、水土流失治理面积、环境规制4个。影响甘肃省水贫困程度的关键因素有产业结构、技术水平。陕西和宁夏2个省(区)，5个因素对水贫困的影响均不显著。西部地区自然资源禀赋匮乏，地理地貌差异较大，经济发展模式不同，因此，影响其水贫困程度的因素也存在差异。

3 结论

本文采用水贫困模型对水贫困指数进行了测算，并进一步利用Tobit模型分析了水贫困程度的影响因素，得出以下结论。

a)黄河流域沿线9个省(区)的水贫困程度较严重,且在2011—2017年各省水贫困差距逐年拉大，内蒙古、陕西、山西、河南、四川、宁夏6个省(区)的WPI排名发生了变化。

b)黄河流域9个省(区)的水贫困程度空间差异显著，青海省一直处于严重水贫困阶段，四川与河南一直处于中度水贫困区域，内蒙古、山西、陕西和山东属于轻度水贫困区域，甘肃经历了严重水贫困到中度水贫困的转变，宁夏经历了中度水贫困—轻度水贫困—中度水贫困的转变。

c)整体来说产业结构对水贫困程度存在显著负向影响，技术水平、水土流失治理面积、环境规制与农田水利设施建设对水贫困程度存在显著正向影响；分省来看，影响每个省水贫困程度的关键因素存在差异。

4 建议

a)科学合理地评估各区域的水资源现状，积极改善区域水资源条件，加强水资源管理，提高水资源利用效率，缓解水贫困发展现状。

b)推进不同区域之间资源与环境的协调，如节水技术推广共享、重大水利工程共建等，缩小区域间水贫困差异。

c)黄河流域整体应推进产业结构优化调整，减少用水压力；加大科技投入进行节水技术开发；加强农田水利设施建设，大力发展绿色、高效农业，提高农业水资源利用效率；大力建设和发展节水型社会，制定适度的环境规制政策，完善水资源管理制度，促进水资源的有效利用。

d)各省应结合发展现状，因地制宜，走适合本省的特色产业道路，寻求环境治理与各项设施建设的最佳结合点，破解水贫困的发展困局。