水資源空間分配公平性分析范文

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《水科學(xué)與工程技術(shù)雜志》2015年第三期

1基尼系數(shù)構(gòu)建與計(jì)算

1.1參數(shù)選擇根據(jù)基尼系數(shù)的內(nèi)涵，可以做出如下假設(shè)：基于一定比例的工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展及社會(huì)生活需要有相同比例的水資源與之相匹配，水資源的空間匹配則為合理。因此，選擇耕地面積、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、人口數(shù)量3個(gè)參數(shù)，分別構(gòu)建邯鄲市水資源與耕地資源、工業(yè)和人口的匹配曲線，并分別計(jì)算其空間匹配度的基尼系數(shù)。

1.2基尼系數(shù)計(jì)算步驟（1）依據(jù)邯鄲市行政區(qū)劃，將其劃分為邯鄲市區(qū)、武安市、涉縣等17個(gè)子區(qū)域，選擇各子區(qū)多年平均水資源量為匹配原象，選取2008～2012年各子區(qū)的耕地面積、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口數(shù)量平均值為匹配對(duì)象；邯鄲市水土資源統(tǒng)計(jì)情況如表1，邯鄲市水資源空間分布狀況如圖2。圖2中采用符號(hào)“”代表水資源量，“”越多，表示該子區(qū)水資源量越多。邯鄲市水資源主要集中于中西部山區(qū)，特別是武安、涉縣，水資源量明顯較其他縣市偏多；邯鄲市東北部地區(qū)水資源量偏少；邯鄲市區(qū)面積最小，水資源量?jī)H為1000萬(wàn)m3，居邯鄲市最末位。（2）以單位體積水資源承載的耕地面積（單位體積水資源承載的第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、單位體積水資源承載的人口數(shù)量）作為該要素分級(jí)指標(biāo)，并按該指標(biāo)從低到高排序；計(jì)算不同子區(qū)該要素所占比例，并依次計(jì)算出累積比例。（3）定義X軸為子區(qū)水資源量的累積百分比，Y軸為耕地面積（第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值或人口數(shù)量）的累積百分比，并繪制出相應(yīng)的洛倫茲曲線。（4）根據(jù)基尼系數(shù)定義，選取合適的計(jì)算公式，分別計(jì)算出水資源量分別與耕地面積、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口數(shù)量匹配的基尼系數(shù)，在此基礎(chǔ)上分析水資源的空間分配。（5）根據(jù)單位面積所承載的耕地面積、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口數(shù)量，對(duì)三者進(jìn)行比例綜合，求得各子區(qū)綜合指標(biāo)的累積比例，進(jìn)而繪制綜合洛倫茲曲線，從而進(jìn)一步分析區(qū)域內(nèi)的水資源空間分配公平性問(wèn)題。

1.3基尼系數(shù)計(jì)算基尼系數(shù)求解方法有很多，可采用擬合曲線方程，對(duì)其進(jìn)行積分運(yùn)算。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)2008～2012年的耕地、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口等系列數(shù)據(jù)進(jìn)行均值計(jì)算，并使用軟件Matlab2010b進(jìn)行編程，從而計(jì)算出相應(yīng)的基尼系數(shù)。根據(jù)所選數(shù)據(jù)及Matlab程序運(yùn)算，可以得到：邯鄲市水資源量與耕地匹配的基尼系數(shù)為GN1=0.4548；邯鄲市水資源量與第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值匹配的基尼系數(shù)為GN2=0.3244；邯鄲市水資源量與人口匹配的基尼系數(shù)為GN3=0.4971；邯鄲市水資源的綜合基尼系數(shù)為GN4=0.3794。

2結(jié)果與分析

2.1水資源與耕地資源空間匹配邯鄲市耕地資源主要集中于東部平原區(qū)，尤以永年、大名、魏縣、臨漳為最；西部地區(qū)，由于地形地貌影響，耕地面積較少。邯鄲市耕地資源空間分布狀況如圖3，圖3中采用符號(hào)“”代表耕地面積，“”越多，表示該子區(qū)耕地面積越多。水資源累積比例與耕地面積累積比例繪制洛倫茲曲線，如圖4。由圖4可知，其洛倫茲曲線偏離45°斜線，邯鄲市水資源—耕地資源基尼系數(shù)為0.4548，屬于匹配較差，即水資源空間分配公平度較差。邯鄲市水資源量分配主要集中于西部山區(qū)，東部平原地區(qū)較少，然而耕地面積分布與之相反。武安市水資源量位居各縣市首位，占22.53%，耕地面積僅占全市的7.40%，；大名縣耕地面積占11.65%，位居邯鄲市第一位，然水資源量?jī)H占6.22%。從水資源配置角度出發(fā)，水資源相對(duì)匱乏而耕地資源豐富的大名、永年、魏縣等縣區(qū)，可大力發(fā)展旱作物種植、加強(qiáng)節(jié)水措施，提高用水效率。

2.2水資源與第二產(chǎn)業(yè)空間匹配邯鄲市中西部地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)較發(fā)達(dá)，總產(chǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于東部地區(qū)。邯鄲市區(qū)第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值位居邯鄲市第一位，其次為武安市；肥鄉(xiāng)與邱縣最小，僅為20億元。邯鄲市第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值空間分布狀況如圖5，圖5中采用符號(hào)“”代表第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值，“”越多，表示該子區(qū)第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值越大。水資源累積比例與第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值累積比例繪制洛倫茲曲線，如圖6。由圖6可知，其洛倫茲曲線偏離45°斜線，邯鄲市水資源—第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值基尼系數(shù)為0.3244，屬于匹配一般，即水資源空間分配公平度一般。邯鄲市區(qū)工業(yè)較為發(fā)達(dá)，水資源量不足邯鄲市水資源總量的1%，第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值卻占到了15.57%，二者比例嚴(yán)重不匹配；水資源較為豐富的磁縣、臨漳縣等縣區(qū)，第二產(chǎn)業(yè)相對(duì)欠發(fā)達(dá)，第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其水資源所占比例。邯鄲市區(qū)集中多家鋼鐵大型企業(yè)。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境角度考慮，這些企業(yè)不適于建在人口密集的地區(qū)，影響周邊居民生存質(zhì)量，適宜遷往水資源較為豐富且人口較少的地區(qū)。

2.3水資源與人口空間匹配邯鄲市人口主要集中于中部及南部地區(qū)。其中，邯鄲市區(qū)人口數(shù)量居邯鄲市首位；其次為永年縣，東北部的邱縣人口數(shù)量最少。邯鄲市人口空間分布狀況，如圖7；水資源累積比例與人口數(shù)量累積比例繪制洛倫茲曲線，如圖8。由圖8可知，其洛倫茲曲線偏離45°斜線，邯鄲市水資源—人口基尼系數(shù)為0.4971，屬于匹配較差，即水資源空間分配公平度較差。邯鄲市區(qū)聚集了大量居民，人口數(shù)占到全市的22.83%，水資源量不足1%；永年縣水資源量位居邯鄲市第五，約占6.22%，其人口數(shù)量占9.11%，位居邯鄲市第二；水資源相對(duì)豐富的涉縣、武安及磁縣等地區(qū)，受地形地貌影響，人口比例較少。

2.4水資源空間分配公平性水資源分配問(wèn)題，往往涉及到水源來(lái)水量、用戶需水量等水利因素，還需綜合考慮人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。邯鄲市水資源分配綜合洛倫茲曲線如圖9。由圖9可知，綜合洛倫茲曲線偏離45°斜線，邯鄲市水資源綜合基尼系數(shù)為0.3794，屬于匹配度一般。從耕地、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口數(shù)量三方面綜合分析，邯鄲市水資源空間分配較為公平，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化。從耕地、第二產(chǎn)業(yè)及人口3方面比較，邯鄲市區(qū)人口密集，第二產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)，而水資源量相對(duì)匱乏，建議可減少第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展，建設(shè)宜居城市；西部山區(qū)受地形限制，人口與耕地?cái)?shù)量較少，而水資源量較為豐富，適宜發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)；東部平原地區(qū)，人口相對(duì)密集，耕地面積廣，而水資源量相對(duì)較少，可提高農(nóng)業(yè)用水效率，達(dá)到節(jié)水目的。

3結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)洛倫茲曲線制圖原理及基尼系數(shù)計(jì)算方法，考慮水資源空間分布與區(qū)域內(nèi)耕地面積、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口之間存在一定的相關(guān)性，分別構(gòu)建了水資源量與三者的空間匹配模型。模型能夠定量計(jì)算水資源的空間匹配程度，進(jìn)而分析水資源在空間分配上的公平性及合理性，為區(qū)域水資源的合理高效配置提供基礎(chǔ)可信的依據(jù)。（2）邯鄲市兼有平原與山區(qū)，西部多山而東部較為平坦。受地形地貌影響，邯鄲市水資源量及第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值主要集中于邯鄲市中西部地區(qū)；耕地分布情況與之相反，主要分布在東部平原區(qū)；邯鄲市人口主要分布于中部及南部幾個(gè)縣區(qū)。（3）通過(guò)對(duì)邯鄲市的區(qū)域基尼系數(shù)計(jì)算結(jié)果可以看出，邯鄲市水資源綜合基尼系數(shù)介于0.30～0.40之間，水資源綜合空間分配較為公平。水資源與耕地資源、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人口匹配基尼系數(shù)均超過(guò)0.30。按照基尼系數(shù)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，水資源與第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的空間匹配程度一般，水資源與耕地面積、人口數(shù)量匹配的基尼系數(shù)大于0.40，匹配程度較差。在水資源優(yōu)化配置與城市發(fā)展規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注水資源的空間匹配合理性問(wèn)題。（4）僅考慮耕地面積、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值及人口三項(xiàng)因素對(duì)區(qū)域水資源空間匹配的影響，在進(jìn)行評(píng)估計(jì)算時(shí)，可增加其他因子（如生態(tài)環(huán)境因素、節(jié)水技術(shù)等）；可通過(guò)增加次級(jí)地域來(lái)提高模型計(jì)算精度；也可進(jìn)行多時(shí)段、多地域尺度上水資源空間匹配程度的計(jì)算，以分析其隨時(shí)間和地域尺度變化的變動(dòng)規(guī)律。

作者：吳旭 王玉梅 單位：河北省邯鄲水文水資源勘測(cè)局