遼寧省水資源空間配置分析

邢晶堯

(遼寧省沈陽水文局，遼寧 沈陽 110094)

在滿足人類生存和促進社會發展中水資源占據著重要的地位，其空間分布狀況與區域經濟的不匹配性已成為影響經濟發展的主要因素。因此，為更加科學合理的利用水資源，在空間上協調水資源供給與需求之間的矛盾成為人類追求的長期目標[1]。遼寧省是我國東北部區域的綜合交通樞紐和經濟發展的中心，長期存在水資源開發利用程度低、空間分布不均、人均占有量少及水資源匱乏等問題[2]。隨著遼寧省城市化的推進、人口規模的擴大以及社會的發展，該區域的用水量以及廢水排放量不斷加大，水環境保護與水資源供給壓力明顯增加。所以，根據水資源實際信息了解社會發展與水資源之間的協調程度，可為水資源的合理利用和均衡化分配提供一定參考依據。目前，針對遼寧省水資源空間分布的研究較少，主要是對水資源的文字性描述分析。本文結合遼寧省水資源規劃相關資料及其現狀，在詳細分析了洛倫茲曲線和基尼系數計算方法的基礎上構建模型，然后對經濟發展各要素與水資源分布的合理性、公平性進行定量的評價研究，在此基礎上提出了有效的對策建議，以期為優化區域水資源配置提供一定參考依據。

1 水資源空間配置模型

1.1 洛倫茲曲線分析

統計學家M.O.Lorentz于20世紀初最早提出了洛倫茲曲線，如圖1所示。圖中的縱軸、橫軸分別代表一個地區的收入與人口累計百分比，OI、OXI、OFGI分別為稱為絕對平均、絕對不平均和收入不平均線。OI線上的任一點代表一定比例的人口所相同分配比例的收入，因此它描述的是收入絕對平均狀況[5]；OXI代表處某宜人外其他所有成員的收入均為零；OFGI與OI線的距離越大，則其不平均程度就越高，因此該曲線描述的時實際收入分配曲線。

圖1 洛倫茲曲線

結合前人的研究成果基尼給出了基尼系數G的計算方法，其表達式如下：

G=A/(A+B)

(1)

式中，A—絕對平均線與洛倫茲曲線間的面積；B—絕對不平均線與洛倫茲曲線間的距離；G—反映收入分配平均程度的參數，取值越大則不平均程度越高，G值處于0～1范圍。

一般情況下，將基尼系數按照國際慣例與標準分為5個等級，即大于0.5、0.4～0.5、0.3～0.4、0.2～0.3、小于0.2，所代表的內涵為高度不平均、差距過大、比較合理、相對平均以及絕對平均，且通常將0.5作為警戒線[4]。

基尼系數與洛倫茲曲線主要是用于資源分配非均衡性的研究，它是反映非均衡收入分配程度的一項重要參數。水資源的地域分布屬性同樣決定其非均衡布置的特征，用于收入分配的計算理論同樣適用于水資源的數學變化規律[5]。所以，對于水資源空間分配的問題引入基尼系數來描述具有較好的適用性。本文采用水資源空間匹配模型定量評價經濟社會發展各要素與水資源分配的合理性、公平性，為非均衡水資源分配程度的評價提出了一種新的量化參數，根據評價結果和水資源規劃相關資料提出了有效的建議對策。

1.2 基尼系數計算

根據遼寧省2016年水資源公報和統計年鑒，第一產業、第二產業以及生產生活用水分別占全省總用水的35.27%、57.44%和80.52%，可見這3部分是組成遼寧省用水結構的主要內容。從空間分布的角度分析水資源需求特征，耕地分布和第一產業用水、第二產業產值和第二產業用水以及區域人口規模和生活用水之間存在密切關系。根據區域水資源空間分布特征及其用水需求結構，從人口數量、第二產業產值以及耕地面積3個方面研究水資源的空間匹配狀況[6]。

采用基尼系數評價分析時應作如下基本假設：一定比例的水資源量與相同比例的第二產業產值、人口數量、耕地面積相匹配，該條件下則認為均衡分布。所以，分別構建上述3個因素與水資源的洛倫茲曲線，并對其基尼系數按照相應的計算公式確定。

1.3 模型構建步驟

步驟一：按行政區域將遼寧省劃分為14個子區域，選擇基本匹配原象、匹配對象分別為水資源總量和人口數量、耕地面積及第2產業產值。然后設定要素匹配水平分級指標為單位體積水資源所需要服務的第2產業產值、人口數量及耕地面積，按照從低到高的次序將各要素數據排序。

步驟二：對子區域各要素值占遼寧省全區域的比例進行計算，將所有子區域按水資源量占比劃分為10組，然后分別確定不同行政區內各因素及水資源的累計占比。

步驟三：定義匹配原象、匹配對象的累計百分比分別為x軸、y軸，根據計算結果繪制洛倫茲曲線。目前，用于計算基尼系數的方法較多，本文考慮采用三角形面積法計算基尼系數，即：

(2)

式中，xi、yi—分別為各組水資源和第2產業產值、人口數量、耕地面積的累計比例。G—遼寧省水資源空間匹配度。在計算過程中由于將子區域劃分為10組，因此n值處于0～1之間。當i=1時，(xi-1，yi-1)為(0，0)。

2 實例應用

2.1 區域概況

遼寧省處于中國東北地區南部，占地面積14.8萬km2，下轄鐵林、撫順、鞍山、大連沈陽等14個地級市和昌圖縣、綏中縣2個省管縣。該區域屬于大陸性季風氣候，年均氣溫為7～11℃，年降水量為400～1100mm之間，且60%以上降水發生在6～9月份，多以暴雨和強降雨為主。遼寧省水資源補給以降水入滲與地表徑流為主，地形地貌有“六三一水三分田”之稱。境內主要有渾河、太子河、饒陽河、大凌河以及遼河等河流，海洋島嶼有266個，主要有長興島、石城列島、大鹿島及里長山列島等，全省島岸線長627km。雖然遼寧省境內水系發達、徑流量大、水資源比較豐富，但是由于復雜的地形地貌與獨特的氣候條件顯示，境內水資源存在邊際效益低、可開發利用量少、開采難度大及成本高等特征。同時，不同區域之間的水環境、水資源和社會經濟發展各要素的差異性較大，加之局部地區水資源開發過度與水環境保護意識薄弱，使得境內水系統生態安全和水資源功能持續下降[7- 13]。

2.2 確定基尼系數

根據遼寧省2016年水資源公報、國土資源相關部門的統計資料，計算各參數在不同行政區劃內的占比見表1，采用三角形面積法計算確定相應的基尼系數見表2。

2.3 結果分析

按照文中所述模型的構建流程分別建立第二產業、人口數量、耕地面積與水資源的空間洛倫茲曲線如圖2所示。

根據圖2(a)可知，遼寧省耕地面積與水資源的基尼系數為0.3427且接近0.4的“差距過大”劃

表1 不同行政區劃內各參數值占遼寧省的比例

表2 遼寧省水資源空間配置評價結果

圖2 洛倫茲曲線計算結果

分線，整體位于比較合理的狀態，可見將遼寧省水土資源的匹配情況按照一個整體分析具有合理性，采取統籌規劃、合理安排等措施能夠將其提升至合理水平。然而，部分地區仍存在極不平衡的水土資源匹配現象，如丹東地區的水資源總量占全區11.18%，而耕地面積僅有4.69%，相對于耕地面積水資源呈現出富裕的發展趨勢；遼陽地區的水資源占比為2.25%，而該區域的耕地面積占8.66%，呈現出耕地面積多而水資源較少的特征。該變化特征與遼寧省東南部區域耕地面積少而水資源豐富、中西部耕地面積大而水資源貧乏的實際情況保持較好的一致性。

根據圖2(b)可知，遼寧省人口數量與水資源的基尼系數為0.5337且超過0.5的警戒線，空間匹配性達到高度不平均的狀態，可見該區域的人口規模和水資源量的分布極不合理，應高度重視。根據洛倫茲曲線變化特征可知，圖2(b)曲線的彎曲程度較大，遼寧省多個地區均存在水少、人多的現象。如大連、沈陽等地的人口數量占比達到14.36%，而水資源量僅為4.37%。另外，部分地區還存在水多而人少的現象，如本溪地區的人口數量僅占5.32%，而水資源量占比為10.25%。該變化特征與遼寧省東南部地區人口最為密集且水資源量大，中西部地區人口占比少且水資源量低的實際情況基本相符。

根據圖2(c)可知，遼寧省第二產業與水資源基尼系數為0.7082且超過0.5的警戒線，空間匹配達到高度不平均狀態，可見遼寧省第二產業與水資源量的分布極不合理，應給予高度的重視。根據圖2(c)曲線變化特征可知，其彎曲程度較大接近于絕對不平均線，多個地區的第二產業發展所需水資源難以得到滿足，如沈陽地區的第二產業占比為36.24%，而水資源量占比僅為18.25%；大連地區的第二產業占比為20.25%，而水資源量占比僅為4.37%。另外，少數地區存在未充分發展第二產業而水資源富裕的現象，如錦州、丹東等地區。該變化特征與遼寧省中部地區工業相對發達而水資源短缺的實際情況具有極高的吻合度。

2.4 水資源空間匹配度提升對策

(1)針對工業發達、人口密集高且農業比重較大的地區，為緩解水資源供給壓力，可采取如下對策：大力發展節水技術減少水資源的浪費，退耕還林提高植被覆蓋率；科學利用、統籌配置水資源，依據水資源合理利用容量控制經濟社會發展規模，充分利用遼河、大凌河、太子河等流域的水資源，加快重點稅源工程和區域性調水工程建設，加強對水源地的保護，為緩解水資源壓力重視污水再利用技術；發展低耗水產業和限制高耗水產業的發展，加快促進產業布局調整，如控制發電規模、化工及造紙等高污染、高耗水產業，發展紡織與食品等產業。對于高污染、生產工藝落后和技術水平低的產業堅決予以關停、轉并。

(2)針對人口數量、耕地面積與水資源匹配較合理且水資源豐富的地區，建議采取的對策為：為促進水資源的高效集約利用，推廣應用水循環與節水技術的應用；對存在豐富水資源的區域加快產業結構的優化升級，盡可能的將高耗水產業布置在該區域，可適當擴大蔬菜種植與水稻種植規模；加快水利工程建設提高水資源利用率。

(3)針對經濟發展程度低而水資源較豐富的地區，由于受地貌條件和地質構造限制，該區域可開發水資源量少且難度大，對此建議采取的措施有：完善水利管理機制并加強水利工程建設，科學利用水資源提高用水效率；針對水土流失且地貌發育的地區，要重視生態環境保護和水土流失治理；鼓勵第2產業的發展和水資源的高效利用。

3 結論

(1)本文根據遼寧省水資源數據資料，采用水資源空間匹配模型定量評價了遼寧省水資源狀況。結果顯示：該區域水資源與人口數量、耕地面積、第2產業產值的基尼系數依次為0.5337、0.3427、0.7082，所對應的評價等級依次為高度不平均、比較合理及高度不平均狀態，在水資源未來的開發利用和規劃中應注重對其空間匹配的分析。

(2)該模型僅考慮了第2產業、耕地、人口與水資源的匹配狀態，在滿足可行性和獲取性條件下還可考慮水資源空間匹配受生態需水、節水技術等因素的影響。另外，還可對區域水資源的空間匹配度在不同地區尺度、時間段內進行動態分析，從而揭示水資源分布隨時間變化的演變規律。