马海良　王若梅　訾永成

摘要 水资源低效利用成为目前各省经济发展中要素投入的“新常态”问题，由此产生层出不穷的跨界用水纠纷和水污染事件，因此必须协调经济社会发展与水资源消耗的关系，改善地区间用水的公平性。选取水资源禀赋量、人口数量、GDP总量和用水总量等指标，借助对比柱形图、加权变异系数、基尼系数和泰尔指数等多种方法，对中国各省份水资源利用的差异性进行分析，并根据水资源消耗的主要用途及水资源污染的严重态势，从经济和生态两个视角分别构建用水匹配指数，通过指数矩阵对各省水资源消耗的公平性进行评价，从而从总体上对全国各省水资源利用情况进行判断。研究表明，基于人口加权的全国生活用水基尼系数为0.311，且各省的基尼系数值差异较小，生活用水相对公平；但上海、江苏、宁夏等省份水资源禀赋与用水量严重不协调，西藏、四川、广东等省份资源禀赋优势没有得到有效发挥；各省经济用水差异性较明显，且东部用水泰尔指数的地区间差异要明显高于地区内差异，东部地区用水泰尔指数的地区间差异贡献率占主要地位，达到62.92%，大约为西部地区的10倍；水资源经济与生态效益双强型省份仅只有5个，而23个省份都是经济效益或生态效益单强型，经济效益与生态效益双弱型省份有3个，这也充分表明我国绝大多数省份的经济产出或水污染排放物相对于其水消耗总量是不对称和不公平的。根据研究结果得出如下建议：针对不同类别的省份，国家有必要制定相应的政策来改变目前各省份用水的差异性，不断促进用水分配趋于公平。另外，各省份应积极响应国家宏观政策，根据自身经济发展和资源禀赋的差异，大力发展优势产业，以优化地区间用水的公平性。

关键词 省际用水差异；公平性；匹配指数；评价矩阵

中图分类号 F062.1 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2015）12-0070-08

随着经济发展水平的不断提高，资源开发利用过度、初次分配不公等问题日益突出，成为影响地区稳定和可持续发展的重要制约因素和必须解决的时代命题。据统计数据显示，目前中国人均水资源占有量约为2 300 m3，仅为世界平均水平的1/4，面临的节水压力较大；同时地区用水差异突出，如西部地区万元国内生产总值用水量为158 m3，与东部地区对比，用水量高出近1.5倍。用水量与经济发展等种种不协调现象表明，用水的公平性问题日益凸显。十八大报告把环境保护、水、大气、土壤污染治理等一系列事项统一为“生态文明”的概念，提出要大幅降低水资源消耗强度，提高利用效率和效益，加强用水总量管理，建设节水型社会。要全面推进“生态文明”建设，我国必须合理解决用水分配的公平性问题。因此，必须客观科学地评价各省用水的差异性，统筹全国水资源总量分配，优化各省用水的相对公平性，这对于积极推进生态文明建设，建设“资源节约型、环境友好型社会”具有重要的理论价值和实践意义。

目前，关于我国用水公平性的研究较少，现有的研究大致可以分为两类：一类是考虑水资源污染物排放量的分配公平性问题，如李如忠[1]探讨了水污染物允许排放总量的分配方法；吴悦颖等[2]从七大流域出发，采用基尼系数法评估水污染物总量分配的公平性；秦迪岚等[3]以洞庭湖为研究对象，基于基尼系数构建评价水污染负荷公平性的指标体系；尹真真和刘玉洁[4]利用基尼系数法对三峡库区污染物总量分配的公平性进行评估。另一类是考虑区域用水的公平性评估，如董璐，孙才志[5]认为我国大部分地区属于中高度用水不公平区域，用水总量和污染水量配置低度不公平区域多位于我国西部及部分沿海省份。刘德地和陈晓宏[6]以广东省为例，运用基尼系数法分析用水公平性问题；王小军等[7]构建二元结构模型计算用水基尼系数，对我国生活用水分配的公平性进行探究。上述学者多从区域或流域角度出发，采用基尼系数法，对用水差异的相关问题进行研究，但缺乏把水资源总量和水资源环境综合起来协调考虑用水的公平性问题。

本文选取水资源禀赋量、人口数量、GDP总量和用水总量等指标，从全国角度出发，通过绘制水资源量和用水总量的对比柱形图、结合加权变异系数法和基尼系数法、计算和分解泰尔指数等方法，分别从资源禀赋、生活用水、经济用水三个角度评估用水的公平性。根据水资源消耗的主要用途及目前水资源污染严重的态势，遵从经济和生态效益原则，进一步选取体现经济性和生态性的指标构建经济-用水匹配指数和污染-用水匹配指数，建立用水公平性评价矩阵，从总体上对全国各省水资源利用情况进行分类，从而为统筹制定全国各省份用水分配的相关政策提供理论依据。如无特别说明，本文采用的水资源量、人口、GDP、用水总量、废水中主要污染物的排放量等相关数据均来自于《2014年中国统计年鉴》和《2013年中国水资源公报》。

1 理论模型与方法

1.1 加权变异系数

加权变异系数是由美国学者威廉逊最早提出，它是以各区域人口占总人口的比重作为权重，对各区域的重要性大小进行加权处理的一种方法。本文将以各省份的人口数量占全国人口数量的比重作为加权权重，衡量用水的公平性。加权变异系数的计算公式如下：

其中，v代表指标的加权变异系数，xi代表第i省份指标的人均值，x代表指标的全国的平均值，Pi代表第i个省份的人口数量，p代表全国的人口数量。

1.2 基尼系数法

基尼系数由意大利经济学家基尼根据洛伦兹曲线提出，用于描述国民收入分配的差异性。该数值越小，分配就趋于平均；反之则表明分配越不平等[8]。目前，基尼系数的内涵不断扩展和延伸，应用领域广泛。本文将以31个省份（或直辖市）为研究的基本单元，根据用水量和人口因素的比值大小升序排列，并作出洛伦兹曲线，计算出基尼系数。基尼系数的计算有多种求解方法，如不依赖洛伦兹曲线的直接计算法、回归曲线法、人口等分法、城乡分解法[9]、基尼平均差法[10]等，笔者将采用梯形面积法[11-12]，即把洛伦兹曲线下方的面积近似当作若干梯形进行计算，计算公式为：

其中，Xi为人口的累计百分比；Yi为用水量的累计百分比；i为分配对象。当i=1时，Xi-1=0，Yi-1=0。关于基尼系数“警戒线”的选取，经济学上常把0.4作为收入分配差距的警戒线。根据刘德地和陈晓宏[6]运用基尼系数法对区域用水的公平性进行评估的研究经验，本文把基尼系数合理范围界定为0-0.4。

马海良等：中国省际水资源利用的公平性研究

中国人口·资源与环境 2015年 第12期1.3 泰尔指数

泰尔指数是由泰尔根据信息理论提出，最初被用于考察人口及其相应收入是否匹配以评估资源分布的公平性，逐渐被广泛运用于衡量区域经济差异，测度资源配置的公平性。与其他几种公平性的测度指数，如变异系数、基尼系数等相比，其优点是可对区域差异进行分解，把整体差异划分成区域内与区域间差异，同时测度区域内和区域间差距的贡献度。其值越接近于零，分配越公平。其中，包括以GDP比重加权的泰尔T和以人口比重加权的泰尔L两种算法。本文采取泰尔T算法，计算公式如下：

其中，gi为第i省GDP占全国GDP的比重，wi为第i省用水量占全国用水量的比重。可以看出，当各省用水量比重与GDP比重相同时，TI值为0，表明其经济用水呈现出相对公平的态势。当各省用水量所占的比重小于其GDP的比重时，g/w的值大于1，取对数后变为正数，表明该省的GDP对TI的贡献表现为正向作用；反之，当g/w的值小于1时，表明该省的GDP对TI的贡献表现为负向作用。

根据李锐和谢长青[13]关于小城镇公共产品配置公平性的研究经验，本文以中国31个省份为基本单元，计算全国用水量的泰尔指数值，再将全国分为四大区域，即东部、中部、西部和东北部，对泰尔指数进行分解，将全国的总体差异分解为四大地区间的差异和四大地区内部各省份之间的差异。泰尔指数的分解公式如下：

其中，TWR代表地区内的差异，TBR代表地区间差异。

1.4 用水匹配指数

匹配指数是指地区的评价指标贡献率和用水量贡献率的比值，计算公式：

其中，MIj代表用水匹配指数；Vij代表第i个省份指标j的取值，Vj代表全国指标j的取值；Wi代表第i个省份的用水量，W代表全国的用水量。当指标j取GDP时，可以得到经济-用水匹配指数，即MIe=Gi/GWi/W；当指标j取废水中主要污染物的排放量时，可以得到污染-用水匹配指数，即MIP=WRi/WRWi/W。

当MIe>1时，表明指标GDP的贡献率大于其对用水量的贡献率，相对较为公平，从经济角度评估，用水匹配程度较高；反之，公平性差，用水匹配程度较差。当MIp<1时，表明指标污染的贡献率小于其对用水量的贡献率，公平性较好，从生态角度评估，用水的匹配程度较好；反之，用水匹配程度较差。

本文从资源禀赋、生活用水、经济用水三个角度评估用水的公平性状况，着重考虑经济和生态效益原则，分析并评估各省份用水公平情况。具体来说，从人口角度出发，借助加权变异系数从整体上评估全国生活用水公平性，并进一步采取基尼系数比较不同省份间在生活用水方面的差异，评估生活用水的公平性；同时运用以GDP比重加权的泰尔指数分析各省份经济用水的公平性，通过分解泰尔指数，将总体差异分解为四大地区间的差异和四大地区内部各省份间的差异，详细评估经济用水的公平性状况；定义经济-用水匹配指数和污染-用水匹配指数，重点从经济和生态两个维度分析并评估各省份用水的公平性。

2 用水公平性实证分析

2.1 全国水资源禀赋的用水公平性分析

地区拥有的水资源量是影响其用水量的内生性因素，水资源的自然禀赋在某种程度上限制地区的用水量。为了更加直观地比较各省份水资源禀赋的差异性和用水的公平性，本文选取水资源量指标描述水资源禀赋，绘制出各省份水资源量和用水总量的的柱形图（见图1）。分析图1可以发现，从水资源禀赋出发，全国大部分省份水资源量的拥有量和用水量不协调，部分省份严重失调，如：江苏、上海和宁夏的用水量分别达到自身拥有的水资源量的2倍、4倍和6倍以上，损害了其他地区用水的公平性；张力小和梁竞在研究资源禀赋对其利用效率的影响时发现：资源禀赋对资源利用效率存在显著的逆向影响，即资源越丰富的地区，资源利用效率反而越低[14]。西藏、四川、广东等省份水资源量远远大于其他省份，且用水总量相对较小，资源禀赋和用水总量不协调，并且由于存在明显的水资源禀赋优势，水资源利用效率相对较低。全国大部分省份水资源量和用水量不匹配，一方面影响着企业的用水成本，通过增加企业的生产费用，进而影响其经营绩效；另一方面也制约着其产业结构的调整。因此，需要国家宏观政策引导水资源总量的合理公平分配，促进地区发挥自然资源禀赋优势，降低资源禀赋对利用效率的逆向影响，高效利用水资源。

2.2 全国生活用水的公平性分析

在从水资源自然禀赋角度考察用水的公平性后，选取人口数量指标和用水总量指标描述生活用水，即仅从人口单一维度出发，通过考察各省份的人口数量占比和用水总量占比两者之间的相对关系，分析不同地区基于人口角度的用水总量的状况，以比较不同地区水资源消耗与人口数量的协调公平情况。具体通过计算加权变异系数值和基尼系数值，评估生活用水的公平性状况。以地区人口规模作为权重，计算全国生活用水的加权变异系数，对我国各省生活用水的公平性进行探究。根据公式（1）计算得知，基于人口加权的全国生活用水量的变异系数值为0.738，这说明根据从人口视角出发，全国各地区的人均生活用水相对比较均衡，大多数省份的人均生活用水量与全国均值相比差异较小。为准确把握各省生活用水的具体差异程度，可以运用基尼系数法进行计算比较。对全国31个省份的数据进行整理，绘制指标值与用水量之间的洛伦兹曲线（见图2），再将整理后的数据按用水量与各指标值的比值从小到大排序，根据公式（2）计算基尼系数，从人口维度对用生活用水的公平性进行具体测度。计算得到人口-用水量的基尼系数为0.311，在基尼系数合理范围0-0.4内。基尼系数越接近0，表明分配越公平。

测度结果表明，全国人口-生活用水量的基尼系数为0.311，尚未超过警戒线0.4，同时可以看出人口-生活用水量的洛伦兹曲线上各省份累计用水量百分比偏离绝对平均分配曲线的幅度相对较小，说明各省份生活用水存在较小差异，用水量和人口数量基本协调，用水相对公平。对各省份的基尼系数降序排序，发现西藏和广东分别以基尼系数值0.999位居第一和0.994排在最后一名。数据表明，2013年广东省用水量达到443.2 ×108 m3，但其由于其经济发展水平较高，人才向心力作用明显，外省劳动力源源不断流入，其年末常住人口达到10 644万人，位居全国第一。故其人均用水量达到417.3 m3，非常接近全国人均用水量455.5 m3这一均值水平。因此，相对于其他省份，广东省基于人口维度的基尼系数值最小，生活用水相对公平。反之，西藏用水量虽然仅为30.3×108 m3，但由于气候、地理位置等诸多因素的影响，西藏的人口流动较小，其年末常住人口仅为312.04万人，导致其人均用水量达到978.2 m3，远远超出全国平均水平，这可以很好地解释西藏基于人口维度的基尼系数值达到最大，生活用水的公平性相对较差。

2.3 全国经济用水的公平性分析

我国水资源消耗量约70%以上都用于经济生产活动，因此经济用水的公平性问题是我们最为关注和重视的。本文采用GDP指标和用水总量指标描述经济用水，即仅从经济单一维度出发，通过考察地区创造的GDP占比与其用水总量占比之间的相对关系，分析不同地区基于经济角度的用水总量状况，以比较不同地区的水资源消耗与经济产出的协调公平状况。具体以各省份GDP占全国GDP的比重和用水量占全国用水量的比重两者的比值作为经济用水效率的判断指标，对全国31个省份进行分类。根据公式（3）计算各省经济用水的泰尔指数，以此衡量各省份和区域的经济用水公平性，具体结果如图3。

这里将各省经济用水的情况分为4种类型：①经济用水完全低效型（0-0.5）。省份共有4个，分别为宁夏、西藏、新疆和黑龙江，其中新疆的经济用水效率最低；②经济用水低效型（0.5-1.0）。省份共有11个，包括内蒙古、贵州、云南、青海等；③经济用水高效型（1.0-2.0）。省份也有11个，包括上海、陕西、广东、江苏等；④经济用水完全高效型（2.0-7.0）。省份共5个，分别为天津、北京、山东、辽宁和浙江。其中天津的经济用水效率最高，达到6.58，北京次之，达到5.82。分析图3，可以发现，天津、北京、辽宁、山东、浙江等省份的经济用水效率位居前列，这个结论与马海良等[15]的研究类似。虽然天津、辽宁、山东等省份邻近东部沿海，水资源相对匮乏，但由于这些地区资源的配置效率和水资源利用技术水平较高等因素，这些地区仍然保持很高的经济用水效率。相反的是宁夏、西藏、新疆和甘肃等省份的经济用水效率很低，一方面，这些地区本身的自然气候导致水资源自然消耗较多；另一方面，这些地区的产业主要是以农业为主导，产业结构发展相对落后。且这些地区的农业灌溉技术水平低下，随之产生的经济效益较差。

为了精确考察区域间经济的用水差异程度，对全国GDP-用水量的泰尔指数进行分解，具体公式为全国GDP-用水量的泰尔指数=地区间泰尔指数+地区内泰尔指数，分解结果见表1。可以看出全国GDP-用水量的泰尔指数为0.349，地区内泰尔指数为0.198，地区间泰尔指数为0.150，地区内GDP-用水量的差异贡献率为5692%。但值得推敲的是，东部GDP-用水量的地区间差异要明显高于地区内差异，但中部、西部和东北部都是地区内差异要高于地区间差异，这也表明东部地区与其他地区相比，其经济用水生产的产出更加明显。另外，从区域差异的贡献率看，东部地区的贡献率占主要地位，达到6292%，大约为西部地区的10倍，东北部地区的15倍。这也表明，我国经济用水效率的差异程度主要是由经济发达的东部地区造成的，经济越发达，越重视水资源要素的利用价值，其水资源利用效率就越高。

3 全国用水量与经济、生态的匹配情况

通过资源禀赋、生活用水和经济用水等多个视角分别对我国各省份用水公平性进行了具体分析，但仍需要从总体上对省际用水状况进行比较分析。同时考虑到我国水污染的严重态势及水资源消耗主要用于经济生产活动的现状，因此，根据资源利用的经济和生态效益原则，选取经济和生态两个角度，对各省份用水匹配状况存在的差异进一步探究。选取GDP作为衡量经济发展的指标，并选取废水中主要污染物排放量累加之和作为衡量生态状况的指标。其中，用水量即年用水总量，单位为亿m3，四种主要污染物分别为：化学需氧量、氨氮、总氮和总磷，单位均 为万t。借鉴王丽琼[16]和何慧爽[17]对绿色贡献系数的测算方法，本文将计算经济-用水量匹配指数和污染-用水量匹配指数，并据此分析中国31个省份的用水与经济、生态的匹配情况，考察用水分配的公平性。具体计算结果见表2。可以得出：

（1）经济发展与各省份用水的匹配情况：31个省份中有16个省的匹配指数大于1，如：天津、北京、山东、辽宁、浙江等。表明这16个省份水资源的经济效益比较好，或者说水资源与其他生产要素共同投入，能够产生相对较多的社会合意产品。另外，少数的省份匹配指数较低，接近于0，经济发展与用水的匹配性较差，如：新疆、宁夏、西藏、黑龙江。这些地区或为主要产棉区，或为主要的农牧大省，其水资源利用的经济效益相对较差。需说明的是，并不能绝对地强调水资源的经济效益，农业用水虽然经济效益低下，但在保障我国“国泰民安”过程中起着基础的重要地位。

（2）生态状况与各省份用水的匹配情况：31个省份中有14个省的匹配指数大于1，如：山东、河北、陕西、山西、辽宁、内蒙古等。全国近一半的省份水污染比例大于自身的用水比例，这些省份的用水生态效益较差，生态状况与用水的匹配性较差。另外，17个省份污染比例小于本身用水的比例，生态状况与用水的匹配性较好。