商洛市七區(qū)縣水資源生態(tài)安全基尼系數(shù)分析

劉燕　李璇

摘要：以商洛市水資源生態(tài)安全為中心展開研究，利用洛倫茲曲線的基本原理和基尼系數(shù)計(jì)算方法，對(duì)商洛市的水資源與耕地資源、GDP、人口、糧食產(chǎn)量之間的匹配程度進(jìn)行分析。通過計(jì)算得出商洛市水資源與耕地面積、GDP、人口以及糧食產(chǎn)量相對(duì)應(yīng)的基尼系數(shù)分別是0.201 4、0.174 6、0.251 0、0.236 0，分析發(fā)現(xiàn)商洛市的水資源與耕地資源、GDP、人口、糧食產(chǎn)量匹配程度較好，表明商洛市整體生態(tài)水平較好，并對(duì)未來商洛市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出相應(yīng)的建議對(duì)策。

關(guān)鍵詞：商洛市七區(qū)縣;生態(tài)安全;水資源;洛倫茲曲線;基尼系數(shù)

中圖分類號(hào)：TV211? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）02-0074-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.015? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Gini coefficient of ecological security of water resources in 7 districts of Shangluo city

LIU Yan，LI Xuan

（College of Urban，Rural Planning and Architectural Engineering，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi，China）

Abstract： Based on the basic principles of the Lorenz curve and the Gini coefficient calculation method， the degree of matching between water resources and cultivated land resources， GDP， population and grain yield makes in Shangluo city were studied. The Gini coefficient corresponding to the water resources and cultivated land area， GDP， population and grain yield in Shangluo city was 0.201 4， 0.174 6， 0.251 0 and 0.236 0， respectively. The analysis showed that the match of the water resources and cultivated land resources， GDP， population and grain yield were good， concluding the overall level of ecological Shangluo city was good. And the corresponding countermeasures and suggestions for the future development of regional economy in Shangluo city was put forward.

Key words： Shangluo seven districts and counties; ecological security; water resources; Lorenz curve; Gini coefficient

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的高速發(fā)展，關(guān)于水資源在空間上的分布問題，引發(fā)了人們對(duì)于其與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化以及人類生活之間關(guān)系的思考，人類謀求水資源能夠在空間上合理優(yōu)化配置，而區(qū)域在水資源空間上可以進(jìn)行合理優(yōu)化配置的前提和基礎(chǔ)是對(duì)區(qū)域在空間上的水資源匹配情況進(jìn)行精確地評(píng)估，水資源同時(shí)對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。商洛市成為生態(tài)安全城市，不僅能夠促進(jìn)商洛市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是一項(xiàng)重要的發(fā)展策略，而且它對(duì)于中國北部、東部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、江河安全、水源增補(bǔ)都有著重要的意義，因此，分析和研究商洛市水資源空間的匹配關(guān)系具有重要的作用。

洛倫茲曲線和基尼系數(shù)（Gini coefficient）屬于一種重要的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析研究方法，但也能夠應(yīng)用在非經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，在國內(nèi)，有眾多學(xué)者運(yùn)用洛倫茲曲線及基尼系數(shù)原理來進(jìn)行研究。史興民等[1]應(yīng)用基尼系數(shù)原理分析了陜西省水資源的生態(tài)安全;徐玉霞[2]運(yùn)用基尼系數(shù)分析寶雞市12區(qū)縣的水資源生態(tài)安全;宋振陽等[3]運(yùn)用基尼系數(shù)原理研究了太原市的資源環(huán)境;陶國芳等[4]應(yīng)用基尼系數(shù)原理對(duì)通化市水土資源匹配進(jìn)行分析;侯華麗等[5]利用基尼系數(shù)原理研究分析了中國重要礦產(chǎn)資源分布的不均衡性。在國外，Druckman等[6]提出了區(qū)域基尼系數(shù)，運(yùn)用這個(gè)概念和方法研究資源分配的均衡性問題;Papathanasopoulou等[7]應(yīng)用基尼系數(shù)研究了化石資源的均衡性問題。

洛倫茲曲線及基尼系數(shù)的原理能夠準(zhǔn)確解釋現(xiàn)狀規(guī)律，效率很高。本研究基于商洛市水資源的現(xiàn)狀，運(yùn)用洛倫茲曲線及基尼系數(shù)的基本原理來分析商洛市的水資源生態(tài)安全。本研究所使用的各指標(biāo)數(shù)據(jù)來自于陜西省統(tǒng)計(jì)局，以及各區(qū)縣政府的統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

1? 研究區(qū)概況

商洛市位于陜西省東南部，東臨河南省，東南臨湖北省，北、西北、西南分別與陜西省渭南市、西安市、安康市接壤。商洛市位于秦嶺地區(qū)，得名于商洛境內(nèi)的商山洛水。

商洛市的地貌地形結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，嶺谷眾多，呈相間排列趨勢(shì)，常稱之為“八山一水一分田”。地勢(shì)西北高，東南低，走勢(shì)從西北向東南延伸，有掌狀分布的特征。商洛境內(nèi)有秦嶺、蟒嶺、流嶺、新開嶺、鶻嶺和鄖嶺，各山脈起伏不平。海拔最高點(diǎn)高度是2 802.1 m，位于柞水縣地區(qū)牛背梁，它屬于4A級(jí)國家森林公園，商南縣的丹江谷地是商洛市的最低點(diǎn)，其高度是215.4 m。

商洛境內(nèi)溝壑縱橫，河流密布，共有大小河流及其支流72 500多條。主要河流有洛河、丹江、金錢河、乾佑河、旬河，另有5條獨(dú)流出境河流，即藍(lán)橋河、許家河、滔河、黑漆河、新廟河。這些河流分別屬于長江、黃河兩大水系。屬于長江流域的河流流域面積占流域面積總量的85%，約1.7萬km2;屬于黃河流域的占河流總面積的15%。其河流結(jié)構(gòu)具有比較明顯的不對(duì)稱性，河流左岸支流較為發(fā)達(dá)，屬于山地河源段，河流量比較大，水流急，且多彎曲河流。

商洛市北部是暖溫帶氣候，南部是亞熱帶氣候。因?yàn)槎募撅L(fēng)以及青藏高原環(huán)流的影響，還有高大綿延的秦嶺山脈阻隔了來自南方地區(qū)的暖濕氣流，所以商洛市的氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候，有四季分明、雨熱同季、干濕分明、冬干夏濕的氣候特征，但是時(shí)常會(huì)發(fā)生干旱、連陰雨、暴雨、冰雹、霜凍等災(zāi)害性天氣，給當(dāng)?shù)厝藗儙硪欢ǖ挠绊憽?/p>

2? 理論基礎(chǔ)及研究方法

2.1? 洛倫茲曲線及基尼系數(shù)原理

洛侖茲曲線是美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家、統(tǒng)計(jì)學(xué)家洛侖茲在20世紀(jì)初提出來的，這個(gè)理論主要用于描述財(cái)富收入分配的不平衡水平。其原理是根據(jù)人口的收入情況把人口從低到高排列，將這樣得到的人口和收入的累計(jì)百分比的對(duì)應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)在圖形上，呈線性分布，即得到洛倫茲曲線，如圖1所示[8]。

描繪出的洛侖茲曲線越接近對(duì)角線，表明收入分配程度越均衡，越接近橫軸，則表明收入分配越不均衡。因而，洛倫茲曲線的彎曲程度體現(xiàn)著均衡水平和匹配程度，具有重要的意義。洛侖茲曲線可以直觀地反映出某一指標(biāo)分布的平均水平，但對(duì)這種分布程度不能進(jìn)行精確地量化。所以，意大利統(tǒng)計(jì)學(xué)家科拉多·基尼依據(jù)洛侖茲曲線的原理提出了一個(gè)可以表示均衡程度的量化指標(biāo)——基尼系數(shù)，一般用G表示[6]?；嵯禂?shù)屬于一個(gè)比例數(shù)值，根據(jù)洛侖茲曲線能夠求出基尼系數(shù)，在圖1中基尼系數(shù)可以用A的面積除以A、B面積之和的商來表示，即G=A/ （A+B），其取值范圍位于0和1之間，0代表絕對(duì)平均，與圖1中的絕對(duì)平均線相對(duì)應(yīng)，而1則表示絕對(duì)不平均，與圖1的絕對(duì)不平等線相對(duì)應(yīng)，但是這兩種狀況只出現(xiàn)在理論上，基本不能實(shí)現(xiàn)[7]。聯(lián)合國有關(guān)組織認(rèn)為，G≤0.2表示社會(huì)收入分配呈現(xiàn)高度平均或絕對(duì)平均的狀況;0.20.5則是高度不平均。

國際上公認(rèn)的警戒數(shù)值是0.4[8]。洛倫茲曲線和基尼系數(shù)用來描述收入分配均衡程度，屬于一種客觀指標(biāo)?，F(xiàn)今其不僅可以針對(duì)收入分配這種經(jīng)濟(jì)學(xué)問題進(jìn)行分析研究，而且已經(jīng)成為了一種有效的進(jìn)行均衡分析的統(tǒng)計(jì)工具，能夠適用于一切分配問題以及均衡程度的分析研究，同時(shí)可以在財(cái)產(chǎn)、資本、資源、產(chǎn)品等領(lǐng)域進(jìn)行匹配程度、均衡程度的分析和研究[9]。而在自然界中，水資源在地域空間上的分布具有很強(qiáng)的區(qū)域性，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全具有重要的意義，其顯示出不均衡的數(shù)學(xué)規(guī)律和人口收入分配的問題比較相似[10]。因此，用洛侖茲曲線和基尼系數(shù)來分析研究水資源在地域空間上的匹配程度，具有科學(xué)的意義，可以為研究區(qū)域生態(tài)安全提供一種新的量化指標(biāo)。

2.2? 商洛市水資源生態(tài)安全基尼系數(shù)的構(gòu)建及計(jì)算方法

依照中國水資源目前的需求結(jié)構(gòu)，大致可以分為3類，分別是農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水和生活用水;同時(shí)依照中國目前水資源需求的空間特征，農(nóng)業(yè)用水與耕地的分布及糧食生產(chǎn)、工業(yè)用水與產(chǎn)業(yè)配置、生活用水與人口布局密切相關(guān)[11]。所以本研究針對(duì)2015年水資源與耕地資源、GDP、人口以及糧食產(chǎn)量等的匹配程度進(jìn)行分析，對(duì)未來商洛市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)與生態(tài)安全提出建議和對(duì)策。

在研究商洛市各區(qū)縣水資源的地域空間分布特征及水資源和耕地面積等的匹配程度問題時(shí)，構(gòu)建生態(tài)安全基尼系數(shù)的流程如下。①將商洛市的水資源行政分區(qū)即7區(qū)縣作為研究的基本單位，把水資源總量作為基本的匹配對(duì)象，選取耕地面積、GDP、人口和糧食產(chǎn)量作為其對(duì)應(yīng)的匹配目標(biāo)，繪制成表[12，13];②計(jì)算出商洛市全市各區(qū)縣的人均水資源量，按照人均水資源量把7區(qū)縣從低到高進(jìn)行整理排序，計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)的累計(jì)百分比，繪制成表;③按照繪制出的累計(jì)百分比表，始終將水資源量作為Y軸，其余指標(biāo)作為X軸，分別繪制出耕地資源-水資源量、GDP-水資源量、人口-水資源量以及糧食產(chǎn)量-水資源量的洛倫茲曲線;④根據(jù)基尼系數(shù)的原理和計(jì)算公式，分別計(jì)算出水資源與耕地面積、GDP、人口、糧食產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的基尼系數(shù)。

基尼系數(shù)的計(jì)算方法有直接計(jì)算法、利用洛倫茲曲線分組求和的人口等分法、回歸曲線法以及城鄉(xiāng)分解法等[13]。本研究采用梯形面積法求取基尼系數(shù)，比較直觀簡單。對(duì)照?qǐng)D1，其公式為：

Gini系數(shù)=1-（Xi-Xi-1）（Yi+Yi-1）（1）

式中，Xi為耕地面積等指標(biāo)的累計(jì)百分比;Yi為水資源的累計(jì)百分比;當(dāng)i=1，（Xi-1，Yi-1）視為（0，0）[14]。

3? 商洛市水資源生態(tài)安全分析

3.1? 商洛市7區(qū)縣各指標(biāo)數(shù)據(jù)整理及計(jì)算

依照商洛市水資源生態(tài)安全基尼系數(shù)的構(gòu)建方法，通過對(duì)統(tǒng)計(jì)年鑒中商洛市1個(gè)區(qū)6個(gè)縣的水資源量、人均水資源量、耕地面積、國內(nèi)生產(chǎn)總值、人口以及糧食產(chǎn)量這6個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，依據(jù)人均水資源量由低到高對(duì)全市7個(gè)縣區(qū)進(jìn)行排序，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)按照人均水資源量的高低進(jìn)行排序，然后計(jì)算出各指標(biāo)的累計(jì)百分比并制作出表2。

3.2? 洛倫茲曲線圖的繪制及基尼系數(shù)的求取

為了對(duì)商洛市水資源在地域空間上的分布情況進(jìn)行研究，選取2015年商洛市7區(qū)縣的耕地面積、國內(nèi)生產(chǎn)總值、人口和糧食產(chǎn)量等指標(biāo)來分析水資源的不均衡程度。

1）將耕地面積的累計(jì)百分比和水資源量的累計(jì)百分比分別作為X軸、Y軸，繪制出耕地面積-水資源量的洛倫茲曲線，如圖2所示。

根據(jù)式（1）以及圖2計(jì)算出水資源與耕地面積相匹配對(duì)應(yīng)的基尼系數(shù)G1=0.201 4，大于0.2，利用聯(lián)合國基尼系數(shù)對(duì)照表可以發(fā)現(xiàn)水資源與耕地面積均衡匹配程度比較好。從圖2可以看出，該曲線彎曲程度較小，說明商洛市整體水資源和耕地面積匹配程度良好。商州區(qū)和洛南縣累計(jì)占水資源總量的24.12%，其耕地面積占全市耕地面積的39.57%;其中洛南縣水資源占總量的11.83%，耕地面積占全市耕地面積的23.87%，所以曲線整體趨于平緩;此外，丹鳳縣、山陽縣、商南縣的水資源占水資源總量的比重逐漸增大，耕地面積占全市耕地面積的比重也逐漸增大，在洛倫茲曲線圖上出現(xiàn)一個(gè)拐點(diǎn)，呈明顯的上升趨勢(shì)。

2）將GDP的累計(jì)百分比及水資源量的累計(jì)百分比分別作為X軸和Y軸，繪制出GDP-水資源量的洛倫茲曲線，如圖3所示。依據(jù)已知的基尼系數(shù)計(jì)算公式，以及圖3的GDP-水資源量洛倫茲曲線，能夠計(jì)算得出水資源和國民生產(chǎn)總值GDP匹配的基尼系數(shù)G2=0.174 6，小于0.2，且從圖3可以看出，曲線彎曲程度很小，表明商洛市的各縣水資源量與其GDP高度平衡，匹配度很好。如商州區(qū)的水資源累計(jì)占全市水資源總量的12.29%，其國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP累計(jì)占全市的19.65%;洛南縣水資源占全市水資源總量的11.83%，其GDP占全市的15.83%;丹鳳縣水資源占全市水資源總量的10.43%，其GDP占全市的28.51%;山陽縣、商南縣、鎮(zhèn)安縣與柞水縣4個(gè)縣的水資源總量占全市水資源總量的65.45%，其GDP總值占全市的51.84%，水資源總量占全市總量比重越來越大，GDP占全市GDP總值的比重變化也逐步增大。

3）以人口的累計(jì)百分比作為橫坐標(biāo)X軸，水資源量的累計(jì)百分比作為縱坐標(biāo)Y軸，繪制出關(guān)于人口-水資源量的洛倫茲曲線，如圖4所示。依據(jù)基尼系數(shù)計(jì)算公式，以及圖4的人口-水資源量洛倫茲曲線，計(jì)算得出水資源和人口匹配的基尼系數(shù)G3=0.251 0，小于0.2，且從圖4可以看出，曲線彎曲程度較小，可以得出商洛市的各縣水資源量與其人口高度平衡，匹配度較好。如商州區(qū)的水資源占全市水資源總量的12.29%，卻擁有占全市22.71%的人口;洛南縣水資源占全市水資源總量的11.83%，其人口占全市總?cè)丝诘?8.86%;丹鳳縣水資源占全市水資源總量的10.43%，其人口占全市總?cè)丝诘?1.47%;山陽縣、商南縣、鎮(zhèn)安縣與柞水縣4個(gè)縣的水資源總量占全市水資源總量的65.45%，其人口總數(shù)占全市總?cè)丝诘?5.82%，水資源總量占全市總量比重逐漸增加，人口總數(shù)占全市總?cè)丝诘谋戎卦絹碓酱蟆?/p>

4）最后把糧食產(chǎn)量的累計(jì)百分比作為橫坐標(biāo)X軸，水資源量的累計(jì)百分比作為縱坐標(biāo)Y軸，繪制出糧食產(chǎn)量-水資源量的洛倫茲曲線，如圖5所示。根據(jù)已知的基尼系數(shù)計(jì)算公式，以及圖5的洛倫茲曲線，計(jì)算得出水資源和人口匹配的基尼系數(shù)G4=0.236 0，小于0.2。從圖5可以看出，曲線彎曲程度較小，表明商洛市的各縣水資源量與其糧食產(chǎn)量高度平衡，匹配度較好。值得一提的是商州區(qū)和洛南縣兩縣水資源量占比是24.12%，糧食產(chǎn)量占比是43.75%，接近了1/2，表明這兩縣的糧食生產(chǎn)狀態(tài)比較好;商南縣擁有10.51%的水資源，但是其糧食產(chǎn)量僅占9.20%，與商州區(qū)12.29%的水資源占比、17.32%的糧食產(chǎn)量相比，差距較大。

4? 小結(jié)與建議

1）商洛市的水資源生態(tài)安全程度相對(duì)較好。從整體來看，商洛市水資源與耕地面積、產(chǎn)業(yè)配置、人口布局以及糧食生產(chǎn)的匹配程度相對(duì)較好。商洛市水資源與耕地面積、GDP、人口、糧食產(chǎn)量匹配的基尼系數(shù)分別為0.201 4、0.174 6、0.251 0、0.236 0，對(duì)比聯(lián)合國有關(guān)組織基尼系數(shù)對(duì)照表，得出商洛市的水資源與耕地面積、GDP、人口以及糧食生產(chǎn)的匹配程度相對(duì)較好。同時(shí)從繪制的洛倫茲曲線也可以看出，耕地面積-水資源量、GDP-水資源量、人口-水資源量、糧食產(chǎn)量-水資源量的曲線離45%的絕對(duì)平均線即公平曲線比較接近，而且彎曲程度也比較小，各縣基本能夠合理利用水資源。

2）商洛市各縣5個(gè)指標(biāo)之間的匹配程度有所差異。商州區(qū)水資源、耕地面積、GDP、人口占全市比重分別為12.29%、15.70%、19.65%、22.71%，洛南縣水資源、耕地面積、GDP、人口占全市比重分別為11.83%、23.87%、15.83%、18.86%，洛南縣水資源、GDP、人口占全市的比重較商州區(qū)少，但是耕地面積比商州區(qū)多8.17%。此外，鎮(zhèn)安縣和柞水縣耕地面積占全市比重分別是16.44%、6.35%，GDP占全市比重分別是13.45%、10.67%，人口占全市比重分別是11.79%、6.53%，糧食產(chǎn)量占全市比重分別是14.1%、6.67%，與鎮(zhèn)安縣相比，柞水縣的人均水資源量是全市最高，但其耕地面積、GDP、人口和糧食產(chǎn)量都明顯比鎮(zhèn)安縣少。因此，在目前情況基礎(chǔ)上水資源利用形式及模式上還要更加優(yōu)化，并且要加以調(diào)整。

3）商洛市水資源總量豐富，開發(fā)潛力大。商洛市多年平均水資源總量是55.31億m3，7個(gè)區(qū)縣的水資源量分布較為平均，相對(duì)較為平衡，進(jìn)一步開發(fā)利用的潛力很大。因此，必須對(duì)商洛市的水資源進(jìn)行科學(xué)管理，以此來提高商洛水資源的開采率、回采率、有效利用率、重復(fù)利用率等。同時(shí)充分利用水資源來發(fā)展商洛市地區(qū)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，要充分考慮到區(qū)域水資源的承載能力，加快發(fā)展綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)企業(yè)進(jìn)步，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展;發(fā)展高效、節(jié)水的特色農(nóng)業(yè)，促進(jìn)糧食生產(chǎn)，使農(nóng)民增收，提高生活水平和整體幸福感[15]。對(duì)于丹江下游、金錢河下游、旬河流域等水力資源較為豐富的地區(qū)，可以適當(dāng)加大水能開發(fā)力度，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。能夠發(fā)揮水資源利用的最佳經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)商洛市1區(qū)6縣的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

商洛市7區(qū)縣水資源生態(tài)安全基尼系數(shù)的分析研究可以為區(qū)域生態(tài)安全提供可量化的指標(biāo)，同時(shí)為區(qū)域合理利用水資源提供可參考的依據(jù)，而且能夠反映出水資源與耕地分布、產(chǎn)業(yè)配置、人口分布、糧食生產(chǎn)匹配程度的合理性。將商洛市建設(shè)成生態(tài)城市，是商洛市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要，也是陜西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要，因此要高度重視商洛市的生態(tài)安全，推動(dòng)商洛地區(qū)經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

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收稿日期：2019-04-12

基金項(xiàng)目：商洛學(xué)院科研項(xiàng)目（17sky004）

作者簡介：劉? 燕（1981-），女，陜西商洛人，副教授，碩士，主要從事地理環(huán)境與人體健康研究，（電話）13991458550（電子信箱）

liuyan_ly2004@126.com。