太子河流域社会经济与水资源协调匹配现状分析

曹明川

(辽宁省鞍山水文局,辽宁 鞍山 114000)

水资源是维持人类生存发展的基础资源,也是制约社会经济持续发展的关键因素,保证水资源空间分配的合理性是实现区域经济协调发展的必要条件[1]。现阶段,我国水资源分布与耕地资源、产业布局、区域人口、经济等不匹配,时空分布不均衡,随着城镇化进程的加快水资源污染、过度开发等问题日趋突出,水资源供需矛盾和开发利用问题增多。因此,有必要研究经济社会与水资源的协调匹配状态,这既能够反映水利工程投资力度、经济发展潜力、节约用水程度和开发利用现状等问题,还能够为区域产业布局及其发展规划提供参考,为实现社会经济协调发展和转变传统的水资源利用模式提供支持[2-5]。

1 流域概况

太子河有南北二源,南、北两支于南甸子镇汇合成太子河干流,然后自东向西南流经抚顺、本溪、辽阳、沈阳、鞍山、丹东等地后于海城市三岔河与浑河汇流成大辽河,主要包括南沙河、北沙河、海城河、运粮河、细河、汤河和兰河等支流。流域内地势西低东高,葠窝水库以上植被较好,地势陡峭,山岭连绵,该段面积占全流域的60%;葠窝水库至辽阳段植被较差,属丘陵地带,水土流失严重,该段面积占全流域的4%;辽阳以下段河道弯曲,断面较浅、坡度较缓、属平原区,泄洪能力差,雨季经常内涝成灾。太子河全长413km,总面积13883km2,涉及辽阳、本溪、鞍山的大部分地区以及抚顺、丹东、沈阳的部分地区。

2 研究方法

2.1 数据来源

研究所用的水资源数据、社会经济数据来源于太子河流域流经城市的水资源公报和统计年鉴等相关资料,对于跨行政区的水资源和经济发展数据按照各部分所占面积比例进行计算。

2.2 计算方法

收集整理太子河流域水资源和社会经济相关数据,并计算相应的基尼系数及洛伦兹曲线。在计算基尼系数和洛伦兹曲线时应符合以下条件:在空间上经济发展所产生的生产总值和总资源消耗量之间的匹配关系具有相对均衡性[6-8]。

在统计学和经济学中通常利用洛伦兹曲线指标来表征收入分配的不均衡性,经多年应用与发展该理论已被广泛应用于研究对象时空分布的集中性和不均衡性描述。文章先以百分比的方式定量计算经济指标,然后以水资源和经济指标的累计百分比为横、纵坐标绘制该水资源区的洛伦兹曲线,其数学表达式为:

(1)

式中:F(x)为累计分布函数;μ为平均值。一般地,社会经济与水资源的匹配程度体现在洛伦兹曲线的弯曲程度上,即匹配程度越差则曲线越弯曲,社会经济与水资源的分配均匀性就越差;匹配程度越优则曲线越趋于绝对平均性或对角线,社会经济与水资源的分配越科学合理。

基尼系数是以洛伦兹曲线为基础进一步定量计算分析曲线弯曲程度的指标,其数值等于绝对理想曲线除实际计算曲线所围成面积的比值。为了更好地保证匹配程度的精度,进一步减小计算误差,应先回归处理洛伦兹曲线,再以此为基础计算基尼系数,从而消除计算可能产生的误差[9-11]。参照国际标准科学评价基尼系数不均衡程度,评价标准如表1所示。

表1 基尼系数等级划分标准

3 协调匹配分析

文章充分考虑数据可获取性和研究目标,选择GDP、畜牧业、农业用地和人口数量等相关指数构建协调匹配评价体系,通过计算分析各指标的洛伦兹曲线及其相应的基尼系数,定量分析太子河流域社会经济与水资源协调匹配程度。

3.1 GDP与水资源

太子河流域经济发展GDP与水资源的洛伦兹曲线,如图1所示。结果发现,绝对平均线与该曲线弯曲率相差较大,这说明太子河流域经济发展GDP与水资源的匹配程度整体达到相对明显的弯曲状态。对经济发展GDP与水资源洛伦兹曲线进行回归处理,并应用基尼系数基本公式进行基尼计算,结果表明流域经济发展GDP与水资源之间达到相对平均程度,两者的基尼系数为0.28。因此,太子河流域经济发展GDP与水资源之间呈现出相对平衡状态,两者的匹配相对合理,但偶尔也会发生用水较多而GDP经济增长慢或用水少而GDP经济增长块的用水情况。太子河流域下游地区的经济较为发达,26.5%的用水资源与45.1%的GDP数据相比配,下游区域的匹配程度相对于中上游地区下降,该结论与实际情况相符,能够客观反映太子河流域水资源与经济发展的变化趋势。

图1 经济发展GDP与水资源洛伦兹曲线

3.2 畜牧业与水资源

实践表明,区域社会经济发展程度在很大程度上体现在畜牧业的发展状况上,由于行业的特殊性,畜牧业发展对水资源具有较高的依赖程度。调查显示,太子河流域畜牧业已经历较为充分的发展,流域水资源与畜牧业洛伦兹曲线如图2所示。结果表明,绝对平均线与各曲线偏差相差不明显,这说明太子河流域畜牧业与水资源的匹配程度整体达到相对平缓的弯曲状态。对畜牧业与水资源洛伦兹曲线进行回归处理,并应用基尼系数基本公式进行基尼计算,结果表明流域大、小畜牧业与水资源之间达到绝对平均程度,两者的基尼系数为0.11、0.08。因此,太子河流域畜牧业与水资源之间达到绝对平衡状态,两者具有优良的匹配程度,水资源与畜牧业发展未表现出明显的不平衡现象,一般条件下不会发生畜牧业发展较快而水资源较少或畜牧业发展落后而水资源丰富的现象[12-14]。

图2 畜牧业发展与水资源洛伦兹曲线

畜牧业发展模型在太子河流域各支流上有所差异,对局部匹配程度的不平衡性产生一定影响,这也为各支流的畜牧业发展提供决策依据和数据支持。细河支流和太子河流域下游的大畜牧量占全流域的28.5%、31.8%,相较于其它支流其畜牧业数量所占比例明显较高。

太子河流域各类社会经济发展指标与水资源的基尼系数如表2所示,结果显示太子河流域经济发展GDP与水资源的匹配程度最低,基尼系数最高达到0.28,GDP经济增长速率与水资源达到相对平均程度,两者处于明显不平衡状态;农业耕地、小畜牧也发展与水资源的匹配程度最高,基尼系数最小只有0.08,说明农业耕地和畜牧业与水资源处于绝对平均程度,其发展保护相对平衡;城镇人口和有效灌溉农田与水资源的匹配程度略低于其它指标。

表2 流域内社会经济各指标与水资源的基尼系数值

3.3 农业用地与水资源

太子河流域农业耕地与水资源的洛伦兹曲线,如图3所示。结果发现,绝对平均线与该曲线弯曲率相差较小,这说明太子河流域耕地与水资源的匹配程度整体达到微弱的弯曲状态。对耕地与水资源洛伦兹曲线进行回归处理,并应用基尼系数基本公式进行基尼计算,结果表明流域耕地与水资源之间达到绝对平均程度,两者的基尼系数为0.08。因此,太子河流域耕地与水资源之间呈现出相对平衡的状态,两者的匹配较为合理,无用水充足而耕地少或用水少而耕地多的明显不均衡现象。

图3 农业耕地与水资源洛伦兹曲线

太子河流域有效灌溉农田与水资源的洛伦兹曲线表明,绝对平均线与其洛伦兹曲线相差较大,与农业耕地相比其洛伦兹曲线变化比较明显,曲线弯曲程度明显增大,经计算水资源与有效灌溉农田的基尼系数达到0.24,两者达到相对平均程度,其匹配程度低于农业耕地与水资源,与农业用地相比匹配性较差。太子河流域葠窝水库至辽阳段,24.0%的水资源同样与32.5%的有效灌溉面积和26.7%的农业耕地相匹配,由于节水灌溉技术相对落后、关键性水土保持技术措施发展不充分以及水利工程设施不完善等,虽然相较于中上游地区经济发展水平该区域有所提升,但仍然是经济次级欠发展区,耕地农田面临着严重的干旱缺水问题,有效灌溉农田相对较少。

3.4 人口数量与水资源

人口数量与太子河流域水资源的洛伦兹曲线,如图4所示。结果发现,绝对平均线与该曲线弯曲率相差较小,这说明太子河流域人口与水资源的匹配程度整体达到微弯曲状态。对人口-水资源洛伦兹曲线进行回归处理,然后利用基尼系数基本公式进行基尼计算,结果表明流域人口-水资源之间达到绝对平均程度,两者的基尼系数为0.15。因此,太子河流域人口数量与水资源之间具有较好的匹配程度,无水少人多或水多人少的明显不平衡用水情况。

图4 人口数量与水资源洛伦兹曲线

太子河流域水资源与城镇人口的洛伦兹曲线表明,绝对平均线与其洛伦兹曲线相差较大,与总人口相比其洛伦兹曲线弯曲率变化比较明显,经计算水资源与城镇人口的基尼系数为0.26,两者达到相对平均程度,其匹配程度低于水资源与人口。太子河中上游地区有22.5%的水资源同时与8.1%和12.6%的人口相匹配,说明该段具有较为充足的水资源,但经济发展相对滞后,该段总人口和城镇人口数量占全流域的17.2%、10.5%,经济发展速度较缓。

4 结 论

文章通过查阅和借鉴太子河流域水资源、经济社会相关资料,利用基尼系数和洛伦兹曲线定量计算分析了社会经济关键性指标与水资源的协调匹配程度。结果表明:太子河流域城镇人口、人口数量与水资源的基尼系数为0.26和0.15,有效灌溉农田、耕地与水资源的基尼系数为0.24和0.08,经济发展GDP与水资源的基尼系数为0.28,大、小畜牧与水资源的基尼系数为0.08和0.11。太子河流域水资源与社会经济整体达到相对匹配程度,社会经济与水资源之间仍具有较大的协调匹配提升空间。