李倩文，左其亭,2,3，李东林，韩春辉

(1.郑州大学水利科学与工程学院，河南 郑州 450001； 2.郑州大学水科学研究中心，河南 郑州 450001；3.郑州市水资源与水环境重点实验室，河南 郑州 450001)

水资源是支撑人类生存发展的基础性资源，水资源的开发利用与人类生产生活息息相关[1-2]。随着人口增长和经济社会的快速发展，人类活动对水资源的需求增加，水资源开发利用强度提高，同时也带来一系列问题，如水资源匮乏、水环境污染、水土流失等，这些问题一定程度上制约着经济社会的发展[3]。新疆位于我国西北内陆干旱区，国土面积广阔，地形地貌和气候条件较为特殊，水资源的天然空间分布极不均衡，各地州水资源开发利用情况也各不相同。

目前针对新疆水资源开发利用已有较多研究，如岳春芳等[4]基于新疆水资源开发利用现状及存在问题，对新疆各类水资源开发利用方式的利弊进行了分析；谢蕾等[5]系统梳理了当前天山北坡水资源利用的主要问题并提出相应对策；克里木等[6]按照水资源流域分区、行政分区分析了水资源禀赋及其开发利用规律。这些研究大多集中于全疆或某一地区，且大多为定性分析。自习近平总书记提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路以来，水资源空间分布相关研究逐渐成为热点。目前针对新疆地区已有相关研究，如张羽威等[7]采用GIS与空间相关分析方法，研究新疆各地州GDP与水资源利用的空间分布；宋建等[8]采用洛伦兹曲线和基尼系数，研究新疆水资源与耕地、人口等因素的空间匹配性。这些研究虽然对水资源空间分布和经济社会发展格局进行了量化，但考虑因素较为单一，未能综合反映水资源开发利用的空间格局。总体来看，目前针对新疆各地州水资源开发利用空间均衡的量化分析较少。

基于此，本文采用水资源分布的空间均衡度计算方法，通过计算2004—2017年新疆各地州水资源开发利用相关指标的空间均衡系数及总体空间均衡度，并与水资源开发利用的基尼系数进行比较，以期剖析新疆水资源开发利用的空间格局，为平衡各地州的水资源合理开发利用、进行水资源空间均衡管控提供参考。

1 研究区概况及数据来源

新疆地处我国西北内陆，是我国陆地面积最大的省级行政区，国土面积广阔，地理跨度较大。“三山夹两盆”的特殊地理条件，导致天然水资源空间分布不均衡，整体呈现出北多南少、西多东少，山区较多、平原较少的空间特征[9]。

近年来，新疆经济社会发展迅速，2017年全疆用水总量达552.3亿m3，其中农业用水量514.4亿m3，占总用水量的93.14%。从经济社会发展水平来看，2004—2017年间北疆经济发展水平较高，如克拉玛依市人均GDP远超其他地州，且经济增长迅速，而南疆如和田地区、喀什地区经济发展相对落后，始终处于较低水平且增长缓慢，各地州的经济发展水平差异较大，最大相差135 091元(2017年)。与此同时，由于经济因素、人口密度、水资源禀赋、节水水平等多因素的共同影响，各地州用水情况差异很大。阿勒泰地区人均用水量较高，和田地区万元GDP用水量始终高于其他地州，吐鲁番市单位面积农田灌溉用水量较高，克拉玛依市的人均污废水排放量远高于其他地州。各地州的用水结构、水资源开发利用方式及程度均有较大差异，呈现出较大的空间不均衡特征。

通过对《新疆统计年鉴》《新疆水资源公报》和各地州统计年鉴以及各地州水资源公报中的相关数据整理分析得到相关指标的原始数据。

2 研究方法

2.1 指标选取

水资源开发利用涉及水资源禀赋、经济社会发展、生态环境保护等多方面。参照大量相关研究[10-14]，依据科学性、全面性、代表性、可操作性及实用性等原则，选取涵盖水资源禀赋、经济社会发展、水资源开发利用、生态环境等方面的12个典型指标，用于空间均衡分析。

水资源禀赋方面，选取人均水资源量和产水系数两个指标，其中，人均水资源量反映水资源条件；产水系数为水资源总量与年降水量的比值，反映降水转化为水资源的能力。经济社会发展方面，选取人均GDP和城镇化率，分别反映经济发展水平和城镇化水平，人均用水量反映总体用水状况，万元GDP用水量反映经济发展的综合用水水平，万元工业增加值用水量反映工业用水水平，单位面积农田灌溉用水量反映农业用水水平，水资源开发利用率反映水资源开发利用程度，供水模数为供水总量与区域面积的比值，反映供水保障程度。生态环境保护方面，选取人均污废水排放量及生态环境用水比例两个指标分别反映水污染状况及生态用水保障程度。

2.2 空间均衡度计算方法

水资源空间均衡理论及量化方法由左其亭等[15-16]于2019年提出。水资源空间均衡指水资源空间分布、经济社会空间布局、生态环境空间功能所呈现的一种平衡状态。

水资源分布的空间均衡度计算方法[17]分为两步，首先计算地州i指标j的空间均衡系数Aij：

(1)

然后计算总体空间均衡度。由于各空间点分布不均匀，故将指标j的空间均衡系数按地州i的面积加权，计算指标j的总体空间均衡度Bj：

(2)

式中：Si为地州i的面积；S为新疆总面积。

各指标在水资源开发利用的总体空间均衡度中的贡献大小可以通过权重来表征，如果认为各指标具有相等重要性时可以采用等权重计算。本文假定各指标权重相等，加权平均得到水资源开发利用12个指标的总体空间均衡度B：

(3)

2.3 基尼系数计算方法

基尼系数是国际上用以衡量一个国家或地区居民收入差距的常用指标。基尼系数在0～1之间，其值越小表明收入分配越趋于平等，其值越大表明收入差距越大。由于计算简便，评价结果较为直观且准确，基尼系数在其他领域也有一定应用，如土地利用[18]、能源消耗[19]、用水结构分析[20]、水资源空间匹配状况[21]等。因此，采用基尼系数的计算方法[22]，首先计算2004—2017年指标j的基尼系数Gj；其次，同理假定各指标权重相等，加权平均得到水资源开发利用的基尼系数G，用于和空间均衡度计算结果对比。

3 结果与分析

3.1 各指标空间均衡分析

3.1.1代表年2017年空间均衡系数

以2017年为例，各地州部分指标的空间均衡系数计算结果如表1所示。对于人均GDP，由于克拉玛依市的人均GDP远高于其他地州，其空间均衡系数为0；和田地区的经济发展水平相对其他地州较为落后，其空间均衡系数也较小，仅为0.19；塔城地区、博尔塔拉蒙古自治州(以下简称“博州”)的经济发展水平接近全疆平均值，其空间均衡系数高达0.86、0.82。对于城镇化率，克拉玛依市的城市化水平为99%，远高于其他地州，其空间均衡系数为0；塔城地区、巴音郭楞蒙古自治州(以下简称“巴州”)、伊犁州直属县(市)(以下简称“伊犁州(直属)”)的城镇化水平接近全疆平均值，空间均衡系数较高。对于人均水资源量，阿勒泰地区水资源最为丰富，其空间均衡系数为0；乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市水资源相较其他地州匮乏，其空间均衡系数也较低，在0.01～0.1之间；和田地区人均水资源量接近全疆平均值，空间均衡系数高达0.94。对于人均用水量，阿勒泰地区人均用水量最高，其空间均衡系数最小，仅为0.02；乌鲁木齐市人均用水量最小，其空间均衡系数也仅为0.2；喀什地区人均用水量接近全疆平均值，其空间均衡系数最高，为0.98。其他指标的计算结果类似。总体而言，指标值过高或过低地州的空间均衡系数均较小，而接近全疆平均水平的地州空间均衡系数较大，这与实际情况相符。

表1 2017年各地州部分指标的空间均衡系数

进一步结合各地州实际情况进行分析。位于天山北坡经济带的乌鲁木齐市、昌吉回族自治州(以下简称“昌吉州”)、石河子市、克拉玛依市是新疆经济最发达、产业最集中、人口最密集的区域，经济发展水平及城镇化水平较高，相应地，供水模数、水资源开发利用率及人均污废水排放量也较高；而这些地州人均水资源量却不大，一定程度上属于资源性缺水；同时这些地州对生态环境保护较为重视，生态环境用水比例较大。位于南部的喀什地区、和田地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州(以下简称“克州”)等经济发展水平及城镇化水平相对落后，水资源开发利用率普遍较低，相应地，人均污废水排放量也较小；由于位于塔里木河流域，天然的水资源较为丰富，这些地州生态环境用水比例普遍较低。位于东部的吐鲁番市和哈密市是新疆农业的主要集中地，单位面积农田灌溉用水量相对较高；这些地州工业发展水平较为落后，相应地，节水技术水平及工业用水效率较低，万元工业增加值用水量较高。

3.1.2代表年2017年总体空间均衡度

2017年各指标的总体空间均衡度见表2。其中城镇化率、单位面积农田灌溉用水量的总体空间均衡度较高，表明各地州的城镇化水平及农田灌溉用水水平相当，空间差异不大。这与新疆大部分地州发展绿洲农业有关，农业用水量占比较大，2017年全疆农业用水量514.4亿m3，占总用水量的93.14%。而水资源开发利用率的总体空间均衡度最低，表明各地州水资源开发利用程度有较大差异。其中，经济发展水平较高的石河子市、克拉玛依市水资源开发利用率远高于其他地州。

表2 2004—2017年各指标总体空间均衡度

3.1.32004—2017年总体空间均衡度

从时间维度来看，2004—2017年各指标总体空间均衡度如表2所示。水资源禀赋方面，人均水资源量的总体空间均衡度较为稳定，产水系数受到各地州水资源量及降水量年际变化的影响，其总体空间均衡度波动上升，表明随着人类活动的增强，各地州由于天然的降水量引起的水资源量改变的差异有所减小。

经济社会发展方面，人均GDP的总体空间均衡度增幅较大，表明近年来随着全疆经济发展水平的提高，各地州经济发展水平的差异逐渐减小，经济发展格局趋于均衡。人均用水量的总体空间均衡度在2011—2012年前后有明显下降，这与最严格水资源管理制度的实施有关；2011年国家明确要求实行最严格水资源管理制度，严格实行用水总量控制，但具体到各地州实际实施情况存在一定差异，故短时间内该指标总体空间均衡度有一定程度下降。万元GDP用水量的总体空间均衡度持续增加，且增幅较大，表明各地州经济发展用水水平趋于一致，这与各地州经济发展水平的差异减小，以及用水效率及节水水平普遍提升有关。万元工业增加值用水量的总体空间均衡度增长显著，反映出随着工业发展水平提高，工业用水效率普遍提升，各地州工业用水水平差异减小。单位面积农田灌溉用水量的总体空间均衡度维持在较高水平，较为稳定。2012年前后，该指标的总体空间均衡度变化较为明显。这与吐鲁番市单位面积农田灌溉用水量的减少有关；吐鲁番主要发展绿洲农业，单位面积农田灌溉用水量明显高于其他地州，2011年吐鲁番市大力发展节水农业，减少灌溉用水，极端值的减小对总体空间均衡度影响较大。水资源开发利用率的总体空间均衡度一直处于较低水平，各地州水资源开发利用程度差异较大，但近年来有明显改善。

生态环境保护方面，人均废污水排放量的总体空间均衡度近年来有减小趋势，这与各地州废污水排放的控制力度不同有关，如乌鲁木齐市、克拉玛依市等经济水平较高地州的废污水排放量持续增长，而博州、巴州的废污水排放量近年来有所下降，各地州废污水排放量变化并不同步。生态环境用水比例的总体空间均衡度波动上升，表明各地州对生态环境用水的保障程度逐渐增加，对生态环境保护的重视程度普遍提升。

3.2 水资源开发利用空间均衡分析

综合各指标的总体空间均衡度，得到水资源开发利用的总体空间均衡度如图1所示。从图1可以看出，2004—2017年水资源开发利用的总体空间均衡度呈现缓慢上升趋势，表明随着经济社会发展、水资源开发利用技术水平的提升，以及水资源管理制度的不断改革和完善，水资源开发利用的空间不均衡现象有所改善。其中，较2011年以前，2011年之后水资源开发利用的总体空间均衡度上升明显，这与2011年新疆实施的水资源管理体制改革有关。

图1 2004—2017年水资源开发利用的总体空间均衡度与基尼系数

3.3 两种计算方法的结果比较

将采用空间均衡度计算方法得到的水资源开发利用的总体空间均衡度与采用基尼系数计算方法得到的水资源开发利用基尼系数进行比较，如图1所示，空间均衡度越大越好，基尼系数越小越好，整体上二者变化趋势相反，反映的本质一致。从长期变化趋势看，2004—2017年，水资源开发利用的基尼系数呈下降趋势，表明各地州水资源开发利用的不平等现象有所缓解，这与水资源开发利用的总体空间均衡度升高所反映的现象一致。且具体到每一年，大部分年份中二者呈现反向的变化趋势，揭示出相同的本质；表明从长期变化趋势看，两种方法反映的情况基本接近，两种方法具有较好的一致性；但部分年份，如2005—2006年和2008—2009年，二者变化趋势一致，所得结论相反。因此，可以推测，以较短时间序列研究区域空间均衡变化趋势，得出的结论是不充分的，在探究空间均衡的变化时，应以长期的变化趋势作为分析的基础。

3.4 启示与建议

a. 统筹经济社会发展布局，合理开发利用水资源。新疆各地州水资源禀赋差异较大，经济社会发展水平与天然水资源条件不匹配。各地州应依据水资源禀赋，合理制定经济社会发展规划，科学控制水资源开发利用强度。如位于天山北坡经济带的乌鲁木齐市、昌吉州、克拉玛依市，未来应着力于提高水资源利用效率，以缓解资源性缺水问题。

b. 坚持节水优先，持续推进节水型社会建设。新疆农业用水量占比很大，未来应大力推广滴灌、喷灌等先进节水技术，提升农业水资源利用效率。同时，应加强政府引导，依托媒体进行节水宣传，提高居民节水意识。

c. 加强水资源统一综合管理，形成全疆“一盘棋”的水资源开发利用格局。近年来，天山北坡水资源综合开发工程、伊犁河水资源综合开发工程、塔里木河流域综合治理工程等已为平衡各地州水资源合理开发利用起到积极作用，未来应统一规划全疆水资源管理，逐步实现水资源空间均衡管控。

4 结 论

a. 在水资源开发利用相关的各指标中，城镇化率、单位面积农田灌溉用水量的空间分布较为均衡，各地州水资源开发利用率的差距最大。

b. 水资源开发利用的总体空间均衡度在2004—2017年缓慢升高，水资源开发利用状况整体向空间均衡的方向缓慢发展。

c. 2004—2017年间，除个别年份外，整体上空间均衡度计算方法与基尼系数计算方法具有较好的一致性；在研究空间均衡的变化时，短时间内所得结论并不充分，应从长期的变化趋势进行分析。

d. 未来应统筹经济社会发展布局，合理开发利用水资源；坚持节水优先，持续推进节水型社会建设；加强水资源统一综合管理，形成全疆“一盘棋”的水资源开发利用格局，逐步实现水资源空间均衡管控。