信阳市水资源差异变化分析

李 乐

（信阳市水利勘测设计院,河南 信阳 464000）

水是生命和万物之源,是人类赖以生存的不可替代的资源,是社会和经济发展的重要物质基础。随着人口的增长、经济的发展、科技的进步,以及人们生活水平的不断提高,对淡水资源的需求量与日俱增,水资源短缺所带来的生态系统恶化等问题严重影响着经济可持续健康的发展。如何更有效地利用水资源,合理的进行调度和分配,推进水资源的可持续开发和保护,已经成为急需解决的紧迫问题。

信阳市位于河南省南部,鄂豫皖三省交界处,地处大别山北麓与淮河之间,是承东启西、南北交汇的中心。然而由于信阳独特的地理位置和气象特征,导致信阳市水资源在空间和时间上分布差异较大,故本次分别通过泰尔指数法和变异系数法,对信阳市水资源及用水水平的差异变化进行分析,为信阳市水资源可持续利用、合理调配及协调发展提供依据。

1 数据与指标

信阳市地理坐标为东经113°45′～115°55′,北纬30°23′～32°27′,全境东西长205 km,南北宽142 km,面积1.89 万km2,素有鄂、豫、皖“三省通衢”之称,是东西南北经济、文化交流的重要通道。整体地势南高北低,由西南向东北逐渐倾斜,是岗川相间、形态多样的阶梯地貌,地貌类型主要分为山地、丘陵、岗地、平原。信阳市位于中国亚热带和暖温带的地理分界线（秦岭—淮河）上,属北亚热带向暖温带过渡区典型的大陆性季风气候,雨水丰沛,多年平均降水量为1091.4 mm,降水空间分布为由南向北递减,并且东部略多于西部。

为了表示信阳市近些年水资源的状况变化及差异变化,本文选取2011 年～2019 年为分析计算时段,对信阳市浉河区、平桥区、息县、淮滨县、潢川县、光山县、商城县、罗山县、新县和固始县（八县两区）的水资源及用水水平的差异变化进行分析计算。

文中基础数据来源于2011 年～2019 年的《信阳市统计年鉴》,2011年～2019年《信阳市水资源公报》及2013年～2019年《固始县水资源公报》。为了避免县区之间比较的不协调性,本文以人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量和人均耗水量作为比较指标。信阳市2011年～2019年信阳市八县两区年平均水资源指标数据和信阳市水资源指标数据分别见表1和表2。

表1 2011年～2019年信阳市八县两区年均水资源指标 单位：108m3

表2 2011年～2019年信阳市水资源指标统计表 单位：108m3

2 计算方法

2.1 泰尔指数法

泰尔（Theil）指数又称泰尔熵标准,最早由泰尔（Theil and Henri）于1967年首先提出。在热力学中,熵是混乱或无序的度量,当应用到水资源指标中,熵代表着和完全平均相等的偏离程度。泰尔指数取值为0～1,数值越大,就表示区域差异越大；反之,泰尔指数越小,说明区域间差异越小,越趋于平衡。该方法计算公式如下：

式中：I表示泰尔指数；yi表示i县区某项指标值（人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量和人均耗水量）；y表示该项指标的平均值；N表示研究县区的个数。

2.2 变差系数法

变差系数也称离散系数、变异系数,它是一组指标数据的标准差与其平均值的百分比,是测算数据离散程度的相对指标,是概率分布离散程度的一个归一化量度。变差系数可以消除单位的影响和均值大小不同的影响。变差系数用于水资源指标的分析,能够综述水资源指标的总体状况,表示出各县区之间的离散状况以及数据的波动和差异,可以很好地衡量区域差异和对象差异。变差系数法的计算公式如下：

式中：Gv表示变差系数；σ表示某项指标（人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量和人均耗水量）的标准差；表示某项指标的平均值；Xi表示i县区的某项指标值；n表示研究县区的个数。变差系数越大,说明不均衡程度越大。一般而言,当Cv小于0.1 时为弱变异,当0.1≤Cv≤1 时为中等强调变异,当Cv大于1 时为强变异。

3 结果与分析

3.1 泰尔指数法结果

对信阳市八县两区的4 项水资源指标计算,得出2011 年～2019年全市人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量和人均耗水量的泰尔指数结果见表3,各项指标泰尔指数的变化趋势见图1。

表3 2011年～2019年信阳市4项水资源指标泰尔指数结果

图1 2011年～2019年信阳市主要水资源指标差异变化特征

3.2 变差系数法结果

对信阳市八县两区的4项水资源指标计算,得出2011年～2019年全市人均水资源总量、人均用水总量、人均生活用水量和人均耗水量的变差系数结果见表4,各项指标变差系数的变化趋势见图2。

表4 2011年～2019年信阳市4项水资源指标变差系数结果

图2 2011年～2019年信阳市主要水资源指标差异变化特征

3.3 水资源差异变化分析

根据表1可知,信阳市八县两区水资源总量最多的是固始县,年平均水资源总量为12.42 亿m3,八县两区年平均水资源总量利用消耗率最大的为平桥区,水资源总量利用消耗率为43.9%。根据表2 可知,信阳市整体水资源总量先增大后减小,于2017 年达到最大值,这一变化主要受降雨量影响,2018 年、2019 年降雨量减少,水资源总量呈减小趋势。总用水量、居民生活用水量、总耗水量基本呈增长趋势,但增长百分率逐渐减少,这与近些年信阳市推行节水政策、推进节水改造、发展新节水工艺等有一定关联。

信阳市主要水资源指标差异变化特征见图1和图2。人均水资源总量的泰尔指数和变差系数波动均较大,泰尔指数最大为2016年的0.219,变差系数达到0.76,泰尔指数最小为2017年的0.0358,变差系数为0.28,由此可见信阳市八县两区的人均水资源总量差异变化略大；2011 年～2019 年人均用水总量的泰尔指数和变差系数变化平稳,呈现较小的波动状态,泰尔指数在0.0115～0.0178 之间,变差系数在0.15～0.19 之间,信阳市八县两区人均用水总量的差异不大；2012年信阳市的人均生活用水量差异最大,泰尔指数达到0.058,变差系数达到0.36,2013 年～2019 年的泰尔指数和变差系数均逐渐减小,故八县两区的人均生活用水量差异近些年呈减小趋势；2011年～2019 年人均耗水量的泰尔指数和变差系数随时间呈水平式变化,泰尔指数在0.0118～0.0257 之间,变差系数在0.15～0.22 之间,信阳市人均耗水量的差异不大,另外人均耗水量和人均用水总量的差异性基本一致。

4 结论

本文在基于统计年鉴和水资源公报资料的基础上,通过利用泰尔指数法和变差系数法对信阳市水资源状况差异变化进行计算分析,较清楚地反应了信阳市八县两区在水资源总量、用水总量和用水水平等方面的差异变化：

（1）影响信阳市水资源状况差异的主要指标是人均水资源总量,该指标泰尔指数和变差系数均高于其他几个指标。人均生活用水量的泰尔指数和变差系数近年均呈现减小趋势,表明信阳市八县两区这项指标的差异在不断缩小。人均耗水量和人均用水总量的差异性基本一致,这两项指标的泰尔指数和变差系数变化平稳,基本趋于直线,说明信阳市八县两区这两项指标的差异性较小。

（2）泰尔指数法和变差系数法两种方法计算的结果均能较好的反应水资源状况差异的变化,且两种方法反应水资源状况差异变化的趋势基本一致。

（3）本文虽然对信阳市水资源状况差异的变化进行了大量的计算并做了相关分析,但是具体导致这些差异变化的原因并未深入研究,要综合多个因素,深度剖析影响各个县区水资源状况的各类指标,比如人口、气象、环境、地形、工业、农业甚至文化差异,只有因地制宜,突出重点,统筹发展,合理分配水资源,水资源才能真正和社会经济的可持续健康发展相匹配,达到人与生态自然的协调统一。