河北省水资源不同迁变的研究

李海涛

（河北省衡水水文勘测研究中心，河北 衡水 053000）

随着社会经济发展、人口逐年增加、科技进步以及人们生活水平的不断提高，水资源利用程度进一步提升，在自产地表水和地下水资源锐减的同时，入境和出境水量也在逐渐减少，入海水量日渐枯竭，水资源量衰减幅度逐年增大，这既是造成缺水问题加剧的直接原因，又是缺水状况的综合体现。水资源的日益紧缺已成为社会发展的“瓶颈”[1]，其供需矛盾日益突出，限制了国家可持续发展战略的实施[2]，可见水资源的可持续开发利用已成为当前形势下的重要课题，而合理的水资源开发利用建立在科学的用水结构分析上，因此研究用水结构的变化对于地区的综合发展来说具有十分重要的意义[3]。水是生命之源，是重要的自然资源和战略资源[4]，要解决水资源短缺给经济发展带来的恶劣影响，就必须保证水资源的可持续性开发和进一步保护，更加有效地进行水资源分配和调度。

1 区域概况

河北省地处北纬36°03′～42°20′、东经113°27′～119°50′，东临渤海，西界山西省，南及东南与河南、山东2省相邻，北及东北与内蒙、辽宁2省自治区接壤，中嵌京、津两市。省境南北相距约750 km，海岸线长487 km，总面积187 693 km2。根据成因及形态特征，全省可分为山地、高原、丘陵、盆地、平原等地貌类型，其中高原、山地（含丘陵和盆地）和平原分别占总面积的9%、52%、39%。河北省水资源严重不足，人均水资源量386 m3，亩均水资源量243 m3，人均和亩均水资源量都相当于全国平均值的1/8，均低于全国平均水平和相邻省（直辖市、自治区），是缺水最严重的省份之一[5]。全省多年平均年降水量541 mm，降水量分布不均且年际变化较大。在全球气候变暖的背景下，河北省降水量明显减少，水资源匮乏问题日益突出，对该省的生活、生产和生态造成了严重的负面影响[6]。

本文以2012—2021 年《河北省水资源公报》和《河北省统计年鉴》为基础，对河北省11个行政区的水资源以及用水水平的不同变迁进行研究，分析河北省近些年水资源的状态及差异的变化。这里，主要以人均水资源总量、人均用水总量、人均居民生活用水量作为比较指标，以避免各行政区之间比较的不协调性。河北省2012—2021 年水资源指标，如图1—3所示。

图1 河北省2012—2021年人均水资源总量变化趋势

图2 河北省2012—2021年人均用水总量变化趋势

图3 河北省2012—2021年人均居民生活用水量变化趋势

2 研究方法与数据

2.1 泰尔指数法

泰尔指数（Theil index）是衡量个人之间或者地区间收入差距（不平等度）的指标。泰尔熵标准是由泰尔（Theil，1967）利用信息理论中的熵概念来计算收入不平等而得名。用泰尔熵指数来衡量不平等的一个最大优点是，它可以衡量组内差距和组间差距对总差距的贡献。泰尔熵标准只是普通熵标准（Generalized entropy measures）的一种特殊情况。当普通熵标准的指数C=0 时，测量结果即为泰尔熵指数。取C=0 的优势在于分析组内、组间差距对总差距的贡献力时更加清楚。当熵运用到水资源指标中时，指数在0和1之间，数值的大小代表着偏离程度。指数为0 表示各区域之间完全平均相等，其差异随着指数的增加而逐渐变大。泰尔指数计算公式如下：

式中：T为泰尔指数；Zi为第i个市区的某项指标数值（人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量）；为该项指标的平均值；N为研究市区的个数。

2.2 标准差系数法

标准差系数又称为均方差系数、离散系数，通常也叫作变差系数，即标准差与均值的比值，主要用于不同类别数据离散程度的比较。标准差的大小不仅与数据的测度单位有关，也与观测值的均值大小有关，不能直接用标准差比较不同变量的离散程度。离散系数消除了测度单位和观测值水平不同的影响，因而可以直接用来比较变量的离散程度。对于水资源的研究而言，标准差系数可以更好反映水资源指标的总体状况，它不但可以衡量不同区域差异和对象差异，更能表示各市区之间的离散状况以及数据的波动和差异。标准差系数计算公式如下：

式中：M为标准差系数；γ为某项指标（人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量）的标准差；为某项指标的平均值；ki为第i个市区的某项指标值；n表示研究市区的个数。

标准差系数越大，说明区域之间不均衡程度越大。总的来说，当M小于0.1时为弱变异，当0.1≤M≤1时为中等变异，当M大于1时为强变异。

3 河北省水资源利用程度差异分析

3.1 泰尔指数法计算分析结果

根据河北省11 个行政区3 项水资源不同数据，计算2012—2021年全省人均水资源总量、人均用水总量以及人均居民生活用水量的泰尔指数，结果详见表1。各项指标泰尔指数的变化趋势，如图4所示。

表1 河北省2012—2021年不同水资源指标泰尔指数

图4 河北省2012—2021年不同水资源指标差异变化

3.2 标准差系数法计算分析结果

根据河北省11 个行政区3 项水资源不同数据，计算出2012—2021 年全省人均水资源总量、人均用水总量以及人均居民生活用水量的标准差系数，结果详见表2。各项指标标准差系数的变化趋势，如图5所示。

表2 河北省2012—2021年不同水资源指标标准差系数

图5 河北省2012—2021年不同水资源指标差异变化

3.3 水资源不同迁变分析

由表1—2可知，人均用水总量的泰尔指数和标准差系数变化平稳，呈现较小的波动状态，泰尔指数为0.020 2～0.169 1，标准差系数为0.20～0.64，全省人均用水总量的差异不大。人均居民生活用水量与人均用水总量趋势基本一致，泰尔指数最大为2012年的0.171 8、最小为2020年的0.023 3；标准差系数最大为2012年的0.64、最小为2021年的0.18，全省人均居民生活用水量和人均用水总量差异呈减小趋势。相对而言，人均水资源总量系数波动均较大，泰尔指数最大为2012年的0.433 7，标准差系数最大为2018 年的0.89；泰尔指数最小为2013年的0.130 2，标准差系数最小为2020年的0.53。由此看来，河北省人均水资源总量迁变较大。

4 结论

本文采用水资源公报和统计年鉴的数据资料，分别利用泰尔指数法和标准差系数法，分析和研究了河北省水资源状况不同迁变情况，进一步对河北省11个行政区在人均水资源总量、人均用水总量和人均居民生活用水量等方面的差异变化进行了较为明确的解释。

（1）将泰尔指数法和标准差系数法运用到水资源中，计算其不同迁变是一个较好的选择。通过计算分析得知，结果能较好地反眏水资源状况差异的变化，而且这2种方法反映出的趋势基本相同。

（2）从计算结果和变化特征图中可以得出，河北省水资源3项指标中，人均水资源总量系数较高，是主要影响因素。而人均用水总量和人均居民生活用水量的迁变性基本一致，泰尔指数和标准差系数均呈现减小趋势，说明河北省11 个行政区这2 项指标的迁变在逐渐缩小。

（3）要想更加深入地对水资源不同迁变进行研究，必须考虑到多个因素，进行综合分析。尽管本文对河北省水资源不同迁变做了大量的分析研究，但是研究还不够深入，需要进一步结合以上因素，突出重点，因势利导，统筹考虑，保证水资源在经济社会可持续发展中的重要作用，逐步实现生态平衡。