甘肃省水资源分布及配置的空间匹配分析

黄河水利委员会黄河水利科学研究院 王艺璇，刘姝芳

水资源作为基础的自然资源和战略性的经济资源，其分配应尽量体现区域的公平性，尤其是水资源配置与社会经济要素的空间匹配度越高，越有益于区域的可持续发展。王猛飞等[1]对黄河流域水资源分布、配置与经济发展要素匹配关系在时间上的演变规律进行研究，结果表明黄河流域水资源分布与经济发展要素的匹配关系极不匹配，但不匹配程度有所减缓。马慧敏[2]、孟钰[3]、章恒全[4]通过洛伦兹曲线和基尼系数法分别对山西省、河南省及湖北省的水资源和社会经济发展情况进行分析，从时间和空间进行多角度的匹配度研究，为区域水资源配置提出建议。

甘肃省位于我国西北干旱区，水资源时空分布不均且人均占有量少。梁小青等[5]应用基尼系数及不平衡指数对甘肃省2013-2015年水资源及社会经济要素进行匹配性分析，认为甘肃省水资源分配仍处于不合理状态，总体不平衡性最大的区域为河西地区。已有甘肃省水资源空间匹配度研究主要基于水资源总量，对甘肃省用水量与社会经济要素之间、以及各行业用水与对应行业产值之间的匹配度进行系统研究的较少。本文以洛伦兹曲线和基尼系数为基础构建水资源空间匹配度模型，定量分析2009-2018年甘肃省水资源分布—社会经济发展要素和水资源配置—社会经济发展要素匹配度，以期为甘肃省优化水资源配置和提高用水效率提供参考。

一、研究区概况与数据来源

（一）研究区概况

甘肃省位于我国西北干旱区，属大陆性温带季风气候，全省多年平均气温0℃～16℃，多年平均蒸发量1100～3000mm，多年平均降水量36.6～734.9mm，呈西北部向东南部递增趋势。省内水资源分属黄河、长江和内陆河三大流域，多年平均水资源总量270.92亿m3。省区总面积45.59万km2，下辖酒泉市、金昌市、张掖市等14个地市，2018年总人口2637.26万人，国内生产总值8184.21亿元，水资源总量354.89亿m3，用水总量112.31亿m3。

（二）数据来源

本文以甘肃省14个地级市为子区域，选取人口（H）、国内生产总值（GDP）、耕地面积（S）和水资源量（W）数据进行H—W基尼系数、GDP—W基尼系数和S—W基尼系数的计算。选取人口（H）、国内生产总值（GDP）、耕地面积（S）和用水总量（WT）数据进行H—WT基尼系数、GDP—WT基尼系数和S—WT基尼系数的计算。选取第一产业产值（O1）、第二产业产值（O2）、农业用水量（WA）和工业用水量（WI），进行O1—WA基尼系数和O2—WI基尼系数的计算。

计算中采用的用水总量及各行业用水量数据来源于2009-2018年《甘肃省水资源公报》，人口、国内生产总值等数据来源于2010-2019年《甘肃发展年鉴》及各地市社会经济统计资料。（见图1和图2）

图1 2009-2018年甘肃省各社会经济平均值占比情况

图2 2009-2018年甘肃省水资源量和用水量占比情况

二、研究方法

（一）基本原理

基尼系数是意大利经济学家基尼在洛伦兹曲线理论基础上提出的，用于评价区域居民收入与财富分配均衡程度的指标[6]。现已广泛应用于污染物总量分配、资源配置公平性评价、水资源利用空间匹配度等领域[7-9]。参考洛伦兹曲线和基尼系数的主要内涵及各领域的拓展使用情况，认为对于一定比例的人口数量（国内生产总值、耕地面积），如果实际生产生活中有相同比例的水资源量或用水量与之相匹配，则人口数量（国内生产总值、耕地面积）的水资源匹配度为合理。由此，分别绘制 H—W、GDP—W、S—W、H—WT、GDP—WT、S—WT、O1—WA和O2—WI的洛伦兹曲线，并计算对应的基尼系数，用于评价水资源分布—社会经济要素和水资源配置—社会经济要素的空间匹配度。

基尼系数计算方法较多，本文选常用的梯形面积法求取基尼系数[2]，如式（1）:

式中：G为H—W基尼系数；Xi为第i个地级市的W累计比，i≤6；Yi为第i个地级市的H累计比。

（二）匹配度分析

基尼系数取值范围为[0，1]，越小表示空间匹配度越高，越大表示空间匹配度越低。以下按照国际认定的基尼系数划分标准进行匹配度分析[8]，见表1。

表1 基尼系数评价标准

三、结果与分析

（一）水资源分布—社会经济发展要素基尼系数分析

根据2009年-2018年统计数据的平均值计算各类数值的累计比，绘制甘肃省水资源分布—社会经济发展要素的洛伦兹曲线图，见图3-图5；计算甘肃省的水资源分布—社会经济发展要素基尼系数，结果见表2。计算结果显示，H—W基尼系数、GDP—W基尼系数和S—W基尼系数分别为0.6678、0.7586和0.6691，均大于0.5，说明甘肃省人口、国内生产总值和耕地面积与当地水资源分布情况“极不匹配”。这一结果与王康[10]等人以及梁小青[5]等人的研究结果相一致。从H—W基尼系数和GDP—W基尼系数的计算过程来看，省会兰州市在省内属于缺水地区，水资源总量仅为全省的0.71%，但人口占比达到了14.00%，位于省内第一位。兰州市在省内的政治经济中心地位促进社会经济高速发展的同时，也会吸引更多人口和知名企业涌入，如不及时优化水资源配置，当地的缺水状况可能会更加严重。

图3 H—W洛伦兹曲线

图4 GDP—W洛伦兹曲线

图5 S—W洛伦兹曲线

表2 水资源分布—社会经济发展要素基尼系数计算结果

（二）水资源配置—社会经济发展要素基尼系数分析

根据累计比计算结果绘制甘肃省水资源配置—社会经济发展要素的洛伦兹曲线图，见图6-图10；分别计算甘肃省的水资源配置—社会经济发展要素基尼系数，结果见表3。甘肃省H—WT基尼系数、GDP—WT基尼系数和S—WT基尼系数分别为0.5764、0.4724和0.5673，分别表示“极不匹配”“较不匹配”和“极不匹配”。兰州市人口数量和国内生产总值为各地级市中最高的，占全省比例分别为14.00%和30.16%；用水总量占比11.53%，位于第四位（降序排列）。说明当地人口和工业产业密集，但现状节水水平相对较高，进一步节水的空间有限。甘肃省的O1—WA基尼系数为0.4931，说明第一产业产值和农业用水量“较不匹配”。第一产业产值占比最高的武威市（11.39%），农业用水量占比为15.53%，小于酒泉市和张掖市；而农业用水量占比最高的酒泉市（26.38%），第一产业产值占比仅9.22%，位于第五位（降序排列）。这一结果显示武威市的农业节水水平相对较高，酒泉市的农业节水水平相对较低。甘肃省的O2—WI基尼系数为0.1747，说明全省的工业用水量和第二产业产值的匹配度极好，空间分配较为均衡。工业用水量占比最大（38.11%）的兰州市第二产业产值占比也最高（29.66%）；第二产业产值占比最小（0.87%）的甘南州工业用水量占比也最低（0.39%），甘肃省各地级市的第二产业发展与工业用水水平发展基本协调。

图6 H—WT洛伦兹曲线

图7 GDP—WT洛伦兹曲线

图8 S—WT洛伦兹曲线

图9 O1—WA洛伦兹曲线

图10 O2—WI洛伦兹曲线

表3 水资源配置—社会经济发展要素基尼系数计算结果

四、结语

近年来，甘肃省从多方面不断加强水资源管理工作，重点突出“补短板，成系统，强监管”，全省的水资源节约集约利用水平有所提高，但区域的水资源分布和配置依然不够均衡。本文通过绘制洛伦兹曲线以及计算基尼系数值，定量分析了2009-2018年甘肃省的水资源和社会经济要素在空间分配方面的合理性。结果显示全省的水资源分布—社会经济发展要素匹配度较差，部分水资源配置—社会经济发展要素匹配度较好。分析结果与已有研究成果相吻合，可以为甘肃省优化水资源配置、提高节约集约用水水平提供支持。