文山州水資源開發(fā)利用區(qū)域差異基尼系數(shù)法評價分析

陳 超，崔東文

（1.文山州水文局，云南 文山 663000；2.文山州水利學(xué)會，云南 文山 663000）

文山州水資源開發(fā)利用區(qū)域差異基尼系數(shù)法評價分析

陳 超1，崔東文2

（1.文山州水文局，云南 文山 663000；2.文山州水利學(xué)會，云南 文山 663000）

基尼系數(shù)是經(jīng)濟(jì)學(xué)中對貧富差距量化評價的重要工具。從基尼系數(shù)的基本內(nèi)涵出發(fā)，構(gòu)建基于基尼系數(shù)法的區(qū)域水資源開發(fā)利用評價模型，并以文山州各縣級行政區(qū)域為例進(jìn)行實證研究。結(jié)果表明:文山州各區(qū)域水庫蓄水量分布的不均衡性是影響區(qū)域水資源開發(fā)利用均衡分布的一個關(guān)鍵性因素，總體而言，各區(qū)域水資源開發(fā)利用平均化程度較高，評價結(jié)論符合文山州各區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀水平。

水資源開發(fā)利用；基尼系數(shù)；評價分析；區(qū)域差異；文山州

區(qū)域水資源的開發(fā)利用評價是區(qū)域水資源優(yōu)化配置、承載能力和可持續(xù)利用研究的重要內(nèi)容，是水資源可持續(xù)利用及保障經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。本文從基尼系數(shù)的基本內(nèi)涵出發(fā)，構(gòu)建基于基尼系數(shù)法的區(qū)域水資源開發(fā)利用評價模型，并以文山州各縣級行政區(qū)域為例進(jìn)行實證研究，反映各區(qū)域水資源開發(fā)利用平均化程度，以期對文山州區(qū)域水資源開發(fā)利用差異性評價提供參考依據(jù)。

1 基尼系數(shù)法應(yīng)用原理

基尼系數(shù)（Gini coefficient）也稱為洛倫茲系數(shù)，是由意大利的經(jīng)濟(jì)學(xué)家基尼（Gini）于1922年根據(jù)洛倫茲曲線（Lorenz curve）提出的，它是一個定量評價居民內(nèi)部收入分配差異的指標(biāo)。洛倫茲曲線如圖1所示，設(shè)實際收入分配曲線（弧線）與絕對公平分配曲線（直線）之間的面積為A，實際收入分配曲線下方的面積為B，A/（A＋B）的值表示不平等程度，這個比值被稱為基尼系數(shù)。基尼系數(shù)的大小是反映收入分配是否公平的指標(biāo)，在0～1區(qū)間內(nèi)，數(shù)值越小，收入分配的公平性就越高。按照國際慣例，基尼系數(shù)的大小與其評價結(jié)果之間存在著定量關(guān)系，見表1。

圖1 洛倫茲曲線

可見，洛倫茲曲線和基尼系數(shù)是一種描述收入分配均衡程度的客觀指標(biāo)。在自然界中，水資源在地域空間上的分布亦具有非均衡性，這種非均衡性直接關(guān)系到區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水資源開發(fā)利用水平，其內(nèi)涵的數(shù)學(xué)規(guī)律十分類似于收入分配的均衡性問題。因此，水資源在地域空間上分布的均衡性程度用洛倫茲曲線和基尼系數(shù)來描述，就具有高度的一致性，這就為分析水資源的空間分布狀況對區(qū)域水資源開發(fā)利用程度的影響提供了一種新的量化指標(biāo)。

評價結(jié)果之間關(guān)系

表1 基尼系數(shù)大小與

2 評價方法

依據(jù)基尼系數(shù)內(nèi)涵，在研究區(qū)域水資源開發(fā)利用問題時，視具體情況將研究區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域（本文按縣級行政區(qū)域劃分），將子區(qū)域按水資源與其分布影響因素的比值從小到大分別進(jìn)行排序，并按不同的排序結(jié)果計算出子區(qū)域指標(biāo)的累積百分比。定義X軸為影響因素指標(biāo)的累積百分比，Y軸為水資源指標(biāo)的累積百分比，然后計算各指標(biāo)的基尼系數(shù)。基尼系數(shù)有多種求解方法，如不依賴洛倫茲曲線的直接計算法、回歸曲線法、人口等分法、城鄉(xiāng)分解法、基尼平均差法、協(xié)方差法、矩陣法、面積法等，面積法中又有三角形面積法、弓形面積法等，本文采用梯形面積法求解基尼系數(shù)，即把洛倫茲曲線下方的面積近似當(dāng)作若干梯形進(jìn)行計算，數(shù)學(xué)模型如下：

式中 Xi為人口等影響因素的累計百分比；Yi為水資源累計百分比；當(dāng)i＝1時，（Xi－1，Yi－1）視為（0，0）。

評價模型構(gòu)建的具體步驟：①選取水資源數(shù)據(jù)作為基本匹配原象，選取區(qū)域生產(chǎn)總值、有效灌溉面積、人口數(shù)量等數(shù)據(jù)作為匹配對象，依據(jù)基本匹配原象與匹配對象的意義進(jìn)行不同匹配，構(gòu)建出不同的評價指標(biāo)；②根據(jù)不同的基本匹配原象與匹配對象比值大小對研究區(qū)域的數(shù)據(jù)從低到高分別進(jìn)行排序，并分別計算出基本匹配原象和匹配對象的累積百分比；③繪制出各項評價指標(biāo)的洛倫茲曲線；④按照基尼系數(shù)計算公式，分別計算出水資源與區(qū)域生產(chǎn)總值、有效灌溉面積、人口數(shù)量等各項指標(biāo)的基尼系數(shù)，根據(jù)計算出的各項指標(biāo)基尼系數(shù)得出區(qū)域水資源開發(fā)利用評價結(jié)論。

3 實例分析

3.1 研究區(qū)概況

文山州位于云南省東南部，屬亞熱帶低緯度高原季風(fēng)氣候區(qū)，北回歸線橫穿州內(nèi)。全州總面積31456km2，轄文山、硯山、西疇、麻栗坡、馬關(guān)、丘北、廣南、富寧8縣。境內(nèi)降水量及水資源總量相對豐富：多年平均降水量1178.5mm（1959～1995年），但降水量時空分布不均，年際變化懸殊是其主要特征。地區(qū)年降水量約80%集中在汛期（5～10月），其中降水量又主要集中在7～9月，占年降水量的60%；枯期（11月～次年4月）降水量只占年降水量的20%。全州多年平均降雨量379.95億m3，多年平均地表徑流量163.5億m3。降雨區(qū)域分布也不均勻，由南向北，從北到中遞減，多水地區(qū)，耕地零星分布，少水壩區(qū)耕地集中，土地肥沃，人口稠密，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，水資源供需矛盾突出。2005年全州人均GDP為4404元，分別是全省、全國人均水平的1/2、1/3，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后。隨著城市發(fā)展，文山州水資源問題日益嚴(yán)重，水環(huán)境質(zhì)量狀況令人擔(dān)憂。

3.2 數(shù)據(jù)來源及計算

以文山州所轄8個縣級行政區(qū)域為研究對象，選取多年平均水資源總量、年總用水量和蓄水工程總庫容作為基本匹配原象，選取區(qū)域生產(chǎn)總值、有效灌溉面積和人口數(shù)量作為匹配對象，依據(jù)基本匹配原象與匹配對象的意義進(jìn)行不同匹配，構(gòu)建出不同的評價指標(biāo)，見表2。

表2 文山州各區(qū)域水資源及相關(guān)數(shù)據(jù)

按照模型構(gòu)建的具體步驟，根據(jù)表2的數(shù)據(jù)計算得到繪制洛倫茲曲線所需的各項百分比數(shù)據(jù)，并繪制出人口-水庫總庫容洛倫茲曲線，見圖2（其余有效耕地-水資源總量等評價指標(biāo)洛倫茲曲線略）。根據(jù)洛倫茲數(shù)學(xué)模型計算出相應(yīng)的基尼系數(shù)值，參照表1給出評價結(jié)果，見表3。

3.3 結(jié)果分析

圖2 人口－水庫總庫容洛倫茲曲線

表3 各項指標(biāo)的基尼系數(shù)及評價結(jié)果

（1）以水資源為基礎(chǔ)構(gòu)建的12項評價指標(biāo)總體分析而言，評價結(jié)果為 “高度平均”的指標(biāo)有10項，占總評價指標(biāo)的83.3%；評價結(jié)果為“相對平均”的指標(biāo)有2項，占總評價指標(biāo)的16.7%。數(shù)量化評價結(jié)果為：文山州各縣級行政區(qū)域水資源開發(fā)利用總體平均化程度較高，但用水總量－水庫總庫容和水庫總庫容－人口數(shù)量平均化程度相對較差。

（2）用水總量與水庫總庫容的基尼系數(shù)最大0.2394，水資源總量與有效灌溉面積的基尼系數(shù)最小0.0177。各項指標(biāo)的基尼系數(shù)順序為：水資源總量－有效灌溉面積0.0177<用水總量－人口數(shù)量0.0190<水資源總量－GDP 0.0544<水資源總量－人口數(shù)量0.0609<用水總量－有效灌溉面積0.0683<水資源總量－用水總量0.0800<水庫總庫容－GDP 0.0883<用水總量－GDP 0.1336<水資源總量－水庫總庫容0.1495<水庫總庫容－有效灌溉面積0.1798<水庫總庫容－人口數(shù)量0.2077<用水總量－水庫總庫容0.2394。

（3）用水總量與水庫總庫容的基尼系數(shù)0.2394、水庫總庫容與人口數(shù)量的基尼系數(shù)0.2077評價結(jié)果為 “相對平均”，說明水庫蓄水量是影響區(qū)域水資源開發(fā)利用均衡分布的一個關(guān)鍵性因素。這可以理解為：文山州水資源相對豐沛，但由于地表水控制率較小，水利工程蓄水量的多少就成為影響區(qū)域用水水平和人口分布的決定性因素。

（4）相對而言，水資源總量與有效灌溉面積的基尼系數(shù)0.0177為最小，說明文山州各區(qū)域的水資源分布完全可以滿足目前有效灌溉耕地種植業(yè)對水資源的需求；用水總量與人口數(shù)量的基尼系數(shù)0.0190次之，說明文山州各區(qū)域人口分布與用水總量具有較高的一致性。水資源總量與GDP的基尼系數(shù)0.0544、水資源總量與人口數(shù)量的基尼系數(shù)0.0609、用水總量與有效灌溉面積的基尼系數(shù)0.0683、水資源總量與用水總量的基尼系數(shù)0.0800、水庫總庫容與GDP的基尼系數(shù)0.0883再次之，說明：①文山州各區(qū)域水資源總量分布可以滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會、人口數(shù)量、用水總量對水資源的需求；②文山州屬農(nóng)業(yè)大州，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的70%以上，而農(nóng)業(yè)用水量主要集中在有效灌溉區(qū)域內(nèi)；③經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需用水量主要以水庫為供水方式。

（5）用水總量與GDP的基尼系數(shù)0.1336、水資源總量與水庫總庫容的基尼系數(shù)0.1495和水庫總庫容與有效灌溉面積的基尼系數(shù)0.1798評價結(jié)果為“高度平均”，但處于“高度平均”與“相對平均”的中間階段，說明文山州各區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展與用水總量、水資源總量分布與水利工程總庫容、有效灌溉耕地用水存在區(qū)域差異。

（6）從水資源總量與水庫總庫容的基尼系數(shù)0.1495分析，水資源開發(fā)利用矛盾仍不容忽視，究其原因，主要是水資源的分布不均衡造成的，盡管文山州的水資源總量相對豐富，但是現(xiàn)有的水資源分布格局已經(jīng)影響了產(chǎn)業(yè)格局的分布，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人口數(shù)量的不斷增加等給水資源的承載能力帶來了更大挑戰(zhàn)，大規(guī)模興建水利工程、科學(xué)安排產(chǎn)業(yè)格局是解決未來水資源利用矛盾的有效途徑。

4 結(jié)語

（1）以洛倫茲曲線和基尼系數(shù)為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建文山州各縣級行政區(qū)域水資源開發(fā)利用評價模型，通過模型定量評價了區(qū)域水資源開發(fā)利用平均化程度，12項評價指標(biāo)中評價結(jié)果為“高度平均”的指標(biāo)有10項，占總評價指標(biāo)的83.3%，說明文山州各區(qū)域水資源開發(fā)利用平均化程度較高，但資源分布結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化，如何合理地制定區(qū)域資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)發(fā)展規(guī)劃仍是今后的努力方向。

（2）從模型計算的各項指標(biāo)分析，可以發(fā)現(xiàn)區(qū)域水庫蓄水量分布的不均衡性是影響區(qū)域水資源開發(fā)利用均衡分布的一個關(guān)鍵性因素。說明解決文山州水資源可持續(xù)利用、優(yōu)化配置和供需矛盾等最確實有效的方法是大規(guī)模興建水利工程，減少因水利工程蓄水量差異造成的水資源開發(fā)利用的區(qū)域差異。

（3）通過直觀曲線及抽象出來的基尼系數(shù)的概念，揭示了文山州各區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀的平均化程度，較之其他方法，不僅解釋正確合理，而且簡明扼要。

（4）評價結(jié)論符合文山州各區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀水平。

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TV213.9

A

1672-9900（2011）01-0027-03

2010－12－31

陳超（1976－），男（苗族），云南文山人，助理工程師，主要從事水文水資源工作，（Tel）13577661226。