哈密市水资源空间分布与人口基数、GDP的关系

高国文

(哈密东天山水务集团有限公司，新疆 哈密 839000)

水资源是指在特定行政区域内目前或者近期，可以被人类直接或间接利用的水，是自然资源的重要组成部分，对区域发展具有重要意义[1]。水资源主要包括河川径流、地下水、积雪和冰川、湖泊水、沼泽水、海水。水资源因人口分布和经济驱动导致空间分布异质性较高，同时，天然水资源量也不等于可利用量[2]。因此，探索经济社会驱动下，水资源的变化对区域经济和生态发展具有重要意义[3-4]。

哈密市位于新疆东部，是新疆通向内地的主要通道[5]。北与蒙古国接壤，设有国家一类季节性开放口岸——老爷庙口岸，是新疆与蒙古国发展边贸的重要开放口岸之一，是新疆重要的经济枢纽，具有战略意义[5-6]。属于温带大陆性干旱气候，因此水资源是哈密市经济发展的战略性资源和限制性资源[6-8]。

本文利用2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用数据、人口基数和GDP数据源，分析哈密水资源类型和分布面积，同时探讨了水资源与人口基数、GDP之间的关系。

1 研究区域

哈密市位于新疆维吾尔自治区东部，东天山南麓。地理坐标见图1，面积为8.5万km2，东西长约404 km，南北宽约322 km。哈密地势为北高南低、东西倾斜的盆地。北部为天山余脉，南部为低山剥蚀丘陵，中西部为南湖戈壁，中上部为冲积平原，中下部为库木塔格大沙漠。

图1 研究区示意图

2 数据来源

高程数据来源于地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)，分辨率为90 m，处理为空间分辨率为1 km栅格数据。哈密市行政区划数据数据来源于中国科学院资源与环境数据中心(http://www.resdc.cn/data.aspx？DATAID=282)，2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用数据、人口基数和GDP数据源来源于中国科学院资源与环境数据中心(http://www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=282)，空间分辨率为1 km栅格数据。将以上数据统一投影坐标为UTM-WGS-N48，空间分辨率为1 km。

3 研究方法

应用GIS软件，先将哈密市土地利用数据、人口数据和GDP数据裁剪，然后分析2000年～2015年期间哈密市水资源类型和分布面积，同时探讨了水资源与人口基数、GDP之间的关系。

4 结果与分析

4.1 哈密市水资源面积分布特征

哈密市2000年～2015年水资源面积空间分布特征见图2，哈密市水资源分布类型主要为湖泊、水库、永久性冰川和滩地，除水库外，为湖泊、永久性冰川和滩地主要分布在天山山脉两侧。从2000年～2015年哈密市湖泊面积呈现先下降后升高趋势，总体呈下降趋势。2000年湖泊面积为136 km2，2015年湖泊面积为131 km2，湖泊面积最低值发生在2005年，面积为103 km2。水库面积从2000年～2015年呈上升趋势，2000年水库面积为8 km2，2015年水库面积为11 km2，2000年～2010年这10年间上升趋势缓慢，2010年～2015年期间水库面积上升显著。2000年～2015年期间，永久性冰川面积基本无变化面积维持在143 km2。哈密市滩地面积呈现总体下降趋势，主要下降时间分布在2000年～2005年。哈密市2000年～2015年水资源总面积变化趋势与湖泊变化趋势类似，呈现先降低后升高，水资源面积的变化主要是湖泊面积引起的。

表1 2000年～2015年哈密不同类型水资源面积统计 单位：km2

图2 2000年～2015年哈密不同类型水资源面积分布特征

4.2 哈密市GDP变化趋势

从2000年～2015年期间，哈密市GDP呈现先缓慢上升，后快速上升过程(2010年～2015年)，平均5 a GDP翻一番(图3)。从空间分布来看，主要分布在天山南北，主要以伊州区为核心区，GDP依附交通线和交通枢纽呈点线链接。2000年哈密市GDP最大值为192.2万元/km2，平均值为2.39万元；2005年哈密市GDP最大值为388.44万元/km2，平均值为4.97万元；2010年哈密市GDP最大值为815.22万元/km2，平均值为12.21万元；2015年哈密市GDP最大值为1943万元/km2，平均值为30.07万元。

图3 2000年～2015年哈密GDP分布特征

4.3 哈密市2000年～2015年人口分布特征

从2000年～2015年期间，哈密市人口呈现先缓慢上升趋势，由2.38人/km2上升到4.45人/km2。从空间分布来看，主要分布在天山南北，主要以伊州区、伊吾和巴里坤县城人口分布为核心区，人口分布依附交通线和交通枢纽呈点线链接。2000年哈密市人口最大值为256人/km2，平均值为3.58人/km2；2005年哈密市人口最大值为275人/km2，平均值为3.94人/km2；2010年哈密市人口最大值为285人/km2，平均值为4.14人/km2；2015年哈密市人口最大值为287人/km2，平均值为4.45人/km2。

4.4 水资源与GDP、人口基数之间的关系

由表2和图3可知，哈密市水资源面积和GDP、人口基数之间不存在显著相关性。经拟合发现，水资源面积与GDP拟合关系式为y=0.0004x2-0.0967x，R2=0.0508；水资源面积与人口基数拟合关系式为y=-4E-05x2+0.0256x，R2=0.0445。

图4 2000年～2015年哈密人口分布特征

表2 水资源与GDP、人口基数之间的相关性分析

图5 水资源与GDP、人口基数之间的拟合关系

5 讨论

水资源是制约干旱区经济发展的“瓶颈”，是人类赖以生存和繁衍的不可或缺的物质基础[9]。水资源的波动性变化对哈密及周边地区人民的生产生活产生重大影响，对区域经济可持续发展规划和城市发展模式的确定起到举足轻重的作用。本研究发现，哈密市水资源分布类型主要为湖泊、水库、永久性冰川和滩地，从2000年～2015年哈密市湖泊面积呈现先下降后上升，总体下降趋势，水库面积呈上升趋势，永久性冰川面积基本无变化，滩地面积呈现总体下降趋势，水资源面积的变化主要是湖泊面积引起的。而王璞玉[9]研究发现，1972年～2011年，榆树沟6号冰川厚度平均减薄20 m，减薄速率约为0.51 m/a，冰川末端退缩254 m，年均退缩约6.5 m，与本试验结果冰川面积无变化不一致，主要是由于本研究采用的土地利用数据分辨率为1 km，精度低。

6 结论

哈密市水资源分布类型主要为湖泊、水库、永久性冰川和滩地，从2000年～2015年哈密市湖泊面积呈先下降后上升，总体下降趋势，水库面积呈上升趋势，永久性冰川面积基本无变化，滩地面积呈现总体下降趋势，水资源面积的变化主要是湖泊面积引起的。从2000年～2015年期间，哈密市GDP和人口呈现上升趋势；从空间分布来看，主要分布在天山南北，主要以伊州区、巴里坤和伊吾城市行政区为核心区，依附交通线和交通枢纽呈点线链接。经相关性分析发现，哈密市水资源面积和GDP、人口基数之间不存在显著相关性，水资源面积与GDP拟合关系式为y=0.0004x2-0.0967x，R2=0.0508；水资源面积与人口基数拟合关系式为y=-4E-05x2+0.0256x，R2=0.0445。综上所述，在2000年～2005年期间的水资源生态处于退化状态，2005年～2015年期间的水资源生态处于恢复状态，整体人口基数和GDP呈上升趋势，有利于水资源生态的良性发展。