馬艷紅， 牛娟， 劉海龍

山西師范大學地理科學學院， 山西 臨汾 041000

0 引言

水資源是人類生存和社會發(fā)展最基本的自然資源，是影響社會發(fā)展的核心資源，水問題將是21世紀全球經(jīng)濟與社會發(fā)展的制約因素[1].隨著現(xiàn)代經(jīng)濟社會的發(fā)展以及人口激增，水資源浪費與污染現(xiàn)象時有發(fā)生，水資源問題早已成為影響可持續(xù)發(fā)展的因素之一.水資源利用結構不合理在一定程度上阻礙社會經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展，水資源的優(yōu)化配置問題得到國內諸多學者的關注，他們將洛倫茲曲線和基尼系數(shù)運用到環(huán)境資源方面，對資源的空間匹配度進行合理分析.胡登繪制水資源與耕地、人口和第二產業(yè)產值的洛倫茲曲線，通過基尼系數(shù)討論遼寧省水資源與人口經(jīng)濟匹配程度[2].楊齊祺運用基尼系數(shù)的方法，對安徽省2000年～2012年的水資源與耕地資源匹配度進行了探析[3].楊淑菊基于水資源與不同用水類型的基尼系數(shù)，分析云南省2009年水資源的空間匹配度[4].王金麗通過湖南省水資源與人口、GDP以及各種用水量的洛倫茲曲線算出基尼系數(shù)，以此分析水資源與各種因素匹配的公平性[5].黃和平從人口、GDP和生態(tài)等多角度出發(fā)，基于基尼系數(shù)視野下探究江西省水資源環(huán)境的公平性[6].目前，山西省對水資源的研究大多停留在文字性的定性描述，對水資源空間分布與社會經(jīng)濟匹配公平性的定量研究稍有不足.文章以山西省11個城市為研究對象，選取GDP、人口、農業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水以及生態(tài)用水數(shù)據(jù)，結合洛倫茲曲線得出基尼系數(shù)，定量分析了2016年水資源與諸要素的匹配度，結合山西省水資源實際情況，提出相應的建議，提高水資源的合理利用率，為實現(xiàn)山西省經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供最基本的水資源保障.

1 研究區(qū)概況

山西省屬于中國內陸省份，位于黃河中游東岸，處于太行山以西、呂梁山以東，山西擁有眾多的河流，是黃河與海河兩大流域的分水嶺.黃河是山西省河流的主干，是第一大河流，除此之外，省內較大河流有滹沱河、漳河、桑干河、沁河以及汾河這5條河流[7].黃河，海河兩個流域面積占全省面積的62.2 %和37.8 %，其中黃河97 140 km2，海河59 135 km2，2016年全省水資源總量134.14 億m3.

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文以山西省11個地級市為研究單元，選取GDP、人口、一二三產業(yè)產值、農業(yè)、工業(yè)、生活以及生態(tài)用水作為評價標準，評價山西省水資源匹配度.文章涉及的相關數(shù)據(jù)來自《山西省統(tǒng)計年鑒2017》和《2016年山西省水資源公報》，保證數(shù)據(jù)真實準確[8，9].

2.2 研究方法

基尼系數(shù)是經(jīng)濟學家基尼(Gini) 在洛倫茲曲線理論基礎上提出的衡量收入與分配均衡程度的指標[10].基尼系數(shù)值在 0～1 之間，是體現(xiàn)社會分配不公平程度和國民收入分配差異的重要指標.它依據(jù)洛倫茲曲線計算得出，其弧度大小反映了收入分配的不平等程度，弧度越小，基尼系數(shù)越小，反之弧度越大，基尼系數(shù)越大.水資源在地域分布上的不均衡性與收入分配問題相似，因此本文運用基尼系數(shù)探究水資源的匹配度.

其計算方法[11]以水資源—GDP基尼系數(shù)為例，過程如下：

(1)根據(jù)山西省11個地級市的人口和GDP統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算各個地級市單位水資源可以支持的GDP產值，然后按升序排列；

(2)分別計算各市水資源量占山西省水資源總量的比例以及GDP占山西省GDP總產值的比例；

(3)計算各市水資源量和GDP兩者比例的累計求和；

(4)設定x軸為水資源累計比，y軸為GDP 累計比，繪制水資源—GDP洛倫茲曲線；

(5)計算水資源—GDP基尼系數(shù)，其計算公式為：

按照國際規(guī)定，基尼系數(shù)G=0.4作為不均衡的“警戒線”，文章按照國際認定的劃分標準(表1)進行評價探析.

表1 基尼系數(shù)評價標準Tab.1 Gini Coefficient Evaluation Criteria

3 山西省水資源基尼系數(shù)探析

3.1 基于基尼系數(shù)的水資源與GDP和人口匹配探析

2016年山西省水資源總量為134.14億m3，GDP總產值129 662 000萬元，總人口36 816 393人.根據(jù)《山西省統(tǒng)計年鑒2017》和《2016年山西省水資源公報》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(表2)，繪制山西省水資源與人口、GDP的洛倫茲曲線(圖1、圖2)，探究山西省水資源與人口和GDP的匹配度.由于不同產業(yè)對山西省GDP的貢獻不一，文章對三大產業(yè)產生的GDP和水資源的匹配度也進行了分析，并計算出水資源與GDP、人口以及不同產業(yè)的基尼系數(shù)(表3).

結果表明：第一，山西省水資源與人口的基尼系數(shù)G=0.173 9，屬于絕對平衡狀態(tài)，表明山西省11個市水資源和人口匹配性良好，人均水資源量充足.如晉城水資源量占全省的12 %，服務了全省6 %的人口，人均水資源量充沛.但某些地市也會呈現(xiàn)不平衡，運城市擁有全省10 %的水資源，卻養(yǎng)活了山西省14 %的人口，人均水資源相對不均衡；太原市聚集著全省12 %的人口，水資源卻不足5 %.第二，山西省水資源對GDP的基尼系數(shù)G=0.301 8，處于較合理的狀態(tài)，但也存在著一定的地區(qū)差異性.如太原市水資源量僅占全省的5 %，其對全省GDP的貢獻率高達23 %.而相對擁有全省水資源13 %的忻州市，對GDP的貢獻率僅為5 %.總的來說，除省會城市外，山西北部地區(qū)對全省GDP的貢獻率明顯高于其他地區(qū).其中忻州市和呂梁市對GDP的貢獻率較低，歸其原因是兩市位于山區(qū)地帶，土壤貧瘠，資源貧乏，第二產業(yè)發(fā)展緩慢，經(jīng)濟發(fā)展水平落后.第三，從表3看出，不同產業(yè)對水資源的基尼系數(shù)也不相同.山西省水資源與第一產業(yè)的基尼系數(shù)G=0.181 6，絕對均衡；水資源與第二產業(yè)的基尼系數(shù)G=0.206 1，屬于相對均衡狀態(tài)；水資源與第三產業(yè)的基尼系數(shù)G=0.326 0，這兩者的匹配度比較合理.根據(jù)基尼系數(shù)的大小，可以看出山西省水資源與第三產業(yè)之間的洛倫茲曲線弧度較大、更向橫軸凸出，而第一產業(yè)的洛倫茲曲線弧度較小.改革開放以來，山西省優(yōu)先發(fā)展本省的優(yōu)勢產業(yè)，煤炭產業(yè)為經(jīng)濟增長貢獻了絕對力量，但隨著社會發(fā)展，生產結構單一固化，促使山西省積極轉型，調整產業(yè)結構，如此一來，單位產值耗水量小的第三產業(yè)迅速發(fā)展起來.目前山西省正處在轉型階段，社會經(jīng)濟逐年增長，人民生活水平逐步提高，第三產業(yè)正在不斷地蓬勃發(fā)展.2016年，山西省地區(qū)生產總產值129 662 000萬元，其中第三產業(yè)GDP為72 181 200萬元，對全省GDP貢獻率高達56 %.在第三產業(yè)中，擁有著山西省水資源5 %的太原市，2016年第三產業(yè)產值18 493 425萬元，占全省第三產業(yè)GDP的28 %，居于山西省首位，遠遠高于其他地市，充分顯示了省會城市的區(qū)位優(yōu)勢.

表2 山西省各市水資源、GDP、人口數(shù)據(jù)Tab.2 Water resources, GDP and population data of each city in Shanxi Province

表3 基于GDP、人口、不同產業(yè)的水資源基尼系數(shù)Tab.3 Gini Coefficient Based on GDP, Population and Water Resource from Different Industries

圖1 水資源—人口洛倫茲曲線Fig.1 Lorenz Curve for Water Resource and Population圖2 水資源—GDP洛倫茲曲線Fig.2 Lorenz Curve for Water Resource and GDP

3.2 基于基尼系數(shù)的水資源與不同類型用水匹配探析

文章在洛倫茲曲線和基尼系數(shù)的理論支持下，選取2016年山西省農業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水這四種不同用水類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)[12]，繪制水資源與這四種用水類型之間的洛倫茲曲線(圖3、圖4、圖5、圖6)，并在此基礎上計算出它們之間的基尼系數(shù)(表4).

圖3 水資源—農業(yè)用水量洛倫茲曲線Fig.3 Lorenz Curve for Water Resource and Agricultural Water Consumption圖4 水資源—工業(yè)用水量洛倫茲曲線Fig.4 Lorenz Curve for Water Resource and Industrial Water Consumption

圖5 水資源—生活用水量洛倫茲曲線Fig.5 Lorenz curve for water resource and Domestic water consumption圖6 水資源—生態(tài)用水量洛倫茲曲線Fig.6 Lorenz curve for water resource and ecological water consumption

表4 不同用水類型對水資源的基尼系數(shù)Tab.4 Gini Coefficient Based on Different Category of Water Resource

第一，水資源與農業(yè)用水的基尼系數(shù)G=0.263 7，表明山西省水土資源匹配度相對均衡.由圖3可知，陽泉市的水土資源匹配度良好，運城市水土資源匹配度相對不均衡.陽泉市擁有著山西省4 %的水資源，農業(yè)用水占山西省農業(yè)用水的1 %，匹配度良好.而運城市的水資源只占山西省水資源的10 %，其農業(yè)用水的使用率高達30 %，水土資源匹配度不均衡.

第二，水資源與工業(yè)用水的基尼系數(shù)G=0.209 2，處于相對均衡狀態(tài).在一定程度上也存在地區(qū)間差異，忻州市水資源總量在11個地級市中相對較多，占全省水資源的13 %，其工業(yè)用水僅占山西省工業(yè)用水的6 %，而晉城市、長治市、太原市三個城市的工業(yè)用水率高達44 %，但它們僅擁有山西省水資源總量的27 %，工業(yè)用水和水資源的匹配度呈現(xiàn)出區(qū)域不均衡狀態(tài).總的來說，山西省水資源與工業(yè)用水匹配度相對均衡，主要得益于山西省的產業(yè)轉型策略和產業(yè)結構的優(yōu)化，改變了之前單靠煤炭產業(yè)的生產模式，逐漸形成“煤—電—氣”一體化的生產模式，同時大力發(fā)展清潔能源，提高了煤炭資源利用率，在一定程度上減少了對水資源的消耗，改善了水資源的利用結構.

第三，水資源與生活用水的基尼系數(shù)G=0.216 9，說明山西省水資源較豐富，可以滿足全省居民的基本生活需求.但現(xiàn)階段，省會城市太原市的人口在逐年增長，人口向大城市集中的現(xiàn)象越來越明顯.太原市的人口占全省總人口的12 %，但水資源量僅占全省水資源總量的5 %，生活用水占山西省生活用水的21 %，如果人口過于集中，很大程度上會呈現(xiàn)水資源不足的現(xiàn)象.這樣的情況同樣也存在于山西省南部的臨汾市和運城市，它們擁有著山西省18 %的水資源，服務了山西省總人口的27 %，生活用水占山西省生活用水的22 %，同樣也會出現(xiàn)地區(qū)缺水的現(xiàn)象.

第四，水資源與生態(tài)用水的基尼系數(shù)G=0.303 4，處在比較合理的狀態(tài)之下，說明山西省比較重視生態(tài)建設.11個地級市中，大同市的生態(tài)用水量占山西省生態(tài)用水量的18 %，晉中市生態(tài)用水占山西省生態(tài)用水的14 %，而晉城市和運城市的生態(tài)用水，各占全省生態(tài)用水的6 %，反映出山西省各地的生態(tài)用水比例存在著不平衡現(xiàn)象，如果不加以改善不平衡的狀態(tài)，山西省水資源與生態(tài)用水的基尼系數(shù)就會加大，超出“警戒線”.

4 結論與建議

文章從GDP、人口以及四大用水類型多角度出發(fā)，對山西省2016年水資源的基尼系數(shù)進行了探析，并且根據(jù)山西省現(xiàn)階段社會發(fā)展需求，從實際出發(fā)，得出以下結論和建議：

(1)山西省水資源與人口匹配度良好，基尼系數(shù)為0.173 9，處于絕對均衡階段.雖然目前處于均衡狀態(tài)，但隨著社會發(fā)展，城市化水平不斷提高，越來越多的人口向大城市匯集，會加大城市的用水力度，這種均衡的狀態(tài)也會被突破.例如，省會城市太原市人口逐年增加，極有可能出現(xiàn)缺水現(xiàn)象.因此，為了山西省水資源與人口匹配度更好發(fā)展，必須要縮小地區(qū)差距，協(xié)調城市間的發(fā)展，促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展，在一定程度上減少人口向大城市的流動.除此之外，還應該樹立節(jié)水意識，提高水資源使用率，避免水資源浪費，采取有效的節(jié)水措施.

(2)山西省水資源與GDP匹配度比較合理，基尼系數(shù)為0.301 8.在三大產業(yè)中，第一、第二、第三產業(yè)與水資源的基尼系數(shù)分別為0.181 6、0.206 1、0.326 0.第一產業(yè)與水資源匹配度絕對均衡，第二產業(yè)與水資源匹配度相對平衡，第三產業(yè)與水資源匹配度比較合理，洛倫茲曲線較前兩者弧度大，基尼系數(shù)較前兩者偏大.針對山西省三大產業(yè)的地區(qū)發(fā)展差異，在協(xié)調地區(qū)水資源分布的基礎上，優(yōu)化產業(yè)結構，減少對第二產業(yè)的依托力，減少高耗能、耗水產業(yè)，關停部分高污染產業(yè)，大力發(fā)展第三產業(yè)，建立合理的產業(yè)結構.在目前形式下，山西省應該繼續(xù)促進產業(yè)結構轉型升級，同時充分利用旅游資源優(yōu)勢，發(fā)展第三產業(yè).總而言之，要協(xié)調水資源的產業(yè)分配，做到高效合理的可持續(xù)利用，才能把水資源與GDP比較合理的匹配度保持下去.

(3)不同用水類型與水資源的基尼系數(shù)肯定不同.水資源和四大用水類型的基尼系數(shù)分別為0.263 7、0.209 2、0.216 9、0.303 4.工業(yè)、農業(yè)和生活用水都處于相對均衡狀態(tài)，生態(tài)用水處于比較合理狀態(tài).不同用水類型和水資源的匹配程度不等，因此要有針對性的采用不同方法來提高水資源既合理又高效的利用率.在農業(yè)方面，山西省要加強水利設施建設，加快推進農業(yè)現(xiàn)代化，促進農業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展；在工業(yè)方面，要加大對企業(yè)的監(jiān)管，采取懲罰措施，減少對水的浪費，嚴控污水排放量；在日常生活方面，提倡開源節(jié)流，加大宣傳力度，提升公民的節(jié)水意識，提高水資源的循環(huán)利用效率；在生態(tài)建設方面，山西省要繼續(xù)保持對生態(tài)建設的重視程度，嚴控各種污染物排放對省內河流造成的水體污染，并且要加大科學技術創(chuàng)新的投入，加大生態(tài)保護和修復的力度，保障環(huán)境用水.