水資源生態(tài)足跡模型下山西水資源發(fā)展探究,水資源論文

水資源生態(tài)足跡模型下山西水資源發(fā)展探究,水資源論文山西之長(zhǎng)在于煤，山西之短在于水,水資源短缺現(xiàn)已成為山西省社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要制約因素之一.當(dāng)前，全省正處于社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)期，持續(xù)發(fā)展對(duì)水資源的持續(xù)利用也將提出新的更高層次的要求?；诖?，我們采用水資源生態(tài)足跡模型，對(duì)山西省2003-2020年的水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力進(jìn)行測(cè)算，結(jié)合水資源生態(tài)赤字、水資源生態(tài)壓力指數(shù)、水資源利用效率指數(shù)等指標(biāo)，分析了近10年間全省水資源的可持續(xù)利用狀況。一些學(xué)者們?cè)趯?duì)生態(tài)足跡評(píng)價(jià)時(shí)，將水資源納入到生態(tài)足跡的計(jì)算中，補(bǔ)充了生態(tài)足跡理論水資源賬戶的缺乏[1,2,3],并將水資源用地作為生態(tài)足跡賬戶中的第七類土地類型[4,5].1研究方式方法1.1水資源生態(tài)足跡模型基于生態(tài)足跡理論的內(nèi)涵，水資源生態(tài)足跡可理解為在人類生產(chǎn)生活與維持自然生態(tài)發(fā)展經(jīng)過(guò)中，將消耗的水資源量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)賬戶的水資源用地面積[4].計(jì)算中，將水資源賬戶劃分為生活用水、生產(chǎn)用水和生態(tài)環(huán)境用水三大類型.水資源賬戶的計(jì)算模型如下[4,6]:式中：WEF為水資源總生態(tài)足跡，hm2;N為區(qū)域人口總數(shù)，人；i為水資源類型，wefi為第i類水資源類型的人均水資源生態(tài)足跡，hm2/cap;為全球水資源平衡因子，取5.19[4];AWi為第i類水資源的人均消耗量，m3;AP為全球水資源平均生產(chǎn)能力，取3140m3/hm2[4].1.2水資源生態(tài)承載力模型水資源生態(tài)承載力可理解為某區(qū)域在特定歷史發(fā)展階段，水資源的最大供應(yīng)量可支持該區(qū)域資源、環(huán)境和社會(huì)〔生產(chǎn)、生活和生態(tài)〕可持續(xù)發(fā)展的能力，即水資源對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性發(fā)展的支撐能力[4,6].其計(jì)算模型如下：式中：WEC為水資源生態(tài)承載力，hm2;N為區(qū)域人口總數(shù)，人；wec為人均水資源生態(tài)承載力，hm2/cap;Q為區(qū)域水資源總量，m3;AP為全球水資源平均生產(chǎn)能力，m3/hm2;為區(qū)域水資源的產(chǎn)量因子。據(jù)研究，一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的水資源承載力中60%用于維持生態(tài)環(huán)境[7].因而，在水資源生態(tài)承載力計(jì)算中乘以系數(shù)0.4.1.3水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)1.3.1人均水資源生態(tài)赤字與生態(tài)盈余將區(qū)域水資源消耗產(chǎn)生的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力相比擬，得出水資源生態(tài)赤字和水資源生態(tài)盈余，此指標(biāo)可用來(lái)判定研究區(qū)域水資源的可持續(xù)利用情況[3,6].式中：wes為人均水資源生態(tài)盈余；wed為人均水資源生態(tài)赤字；wef為人均水資源生態(tài)足跡。1.3.2水資源利用效率水資源利用效率可用萬(wàn)元水資源生態(tài)足跡值來(lái)衡量。萬(wàn)元水資源生態(tài)足跡是指區(qū)域水資源總生態(tài)足跡〔WEF〕與區(qū)域國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值〔〕的比值[3,6],其計(jì)算公式為：萬(wàn)元水資源生態(tài)足跡=WEF/〔4〕萬(wàn)元水資源生態(tài)足跡值越高，表示清楚水資源利用效率越低；反之，則利用效率越高.1.3.3水資源生態(tài)壓力指數(shù)水資源生態(tài)壓力指數(shù)〔WEPI〕是指某地區(qū)水資源生態(tài)足跡〔WEF〕與水資源生態(tài)承載力〔WEC〕的比率，可衡量水資源的生態(tài)安全性[3,6],其計(jì)算公式為：WEPI=WEF/WEC〔5〕WEPI值越大，講明該區(qū)域水資源安全遭到的威脅就越大。當(dāng)0WEPI1時(shí)，表示清楚該區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)利可用之處于安全狀態(tài)，具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的空間；當(dāng)WEPI=1時(shí)，表示清楚該區(qū)域水資源供需平衡，水資源利用到達(dá)最大值，水資源處于安全狀態(tài)；當(dāng)WEPI1時(shí)，表示清楚該區(qū)域水資源消費(fèi)量大于供應(yīng)量，水資源開(kāi)發(fā)利可用之處于不安全狀態(tài)。2山西省水資源可持續(xù)性分析2.1研究區(qū)大概情況山西省位于黃河中游、海河上游，黃土高原東部，華北平原西側(cè)，北以外長(zhǎng)城與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，西隔黃河與陜西省相望，東倚太行山與河北省為鄰，南倚中條山與河南省毗連。南北長(zhǎng)約550km,東西寬約300km,總土地面積15.6萬(wàn)km2,約占全國(guó)總土地面積的1.63%.全省河流諸多，但以季節(jié)性河流為主。共有大小河流1000余條，分屬黃河、海河兩大水系。黃河流域面積97138km2,占全省總面積62%;海河流域面積59133km2,占全省總面積38%.據(jù)山西省第二次水資源評(píng)價(jià)成果，1956-2000年全省年均水資源總量123.8億m3,人均占有量缺乏全國(guó)平均水平的1/5,相當(dāng)于世界人均占有水量的4.3%;單位面積平均占有水量只要全國(guó)平均水平的9.3%.全省地下水資源儲(chǔ)量約93.1億m3,但可采水資源量只占45%,且多分布于盆地邊緣及省境四周。2.2數(shù)據(jù)來(lái)源本項(xiàng)研究采用的水資源總量、各類型水資源消費(fèi)量等數(shù)據(jù)來(lái)自(山西省水資源公報(bào)〕〔2003-2020年〕，人口數(shù)量及數(shù)據(jù)來(lái)自(山西統(tǒng)計(jì)年鑒〕〔2003-2020年〕。2.3人均水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字動(dòng)態(tài)分析。從圖1中不難看出：〔1〕全省2003-2020年的人均水資源生態(tài)足跡整體上呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，從2003年的0.2781hm2/cap上升到2020年的0.3360hm2/cap,年均增長(zhǎng)率為2.08%.但是，2003-2018年的人均水資源生態(tài)足跡變化幅度較平緩，均未超過(guò)0.30hm2/cap.而2018-2020年的人均水資源生態(tài)足跡有了較大幅度的增長(zhǎng)，超過(guò)了0.30hm2/cap,3年年均增長(zhǎng)率到達(dá)3.59%.〔2〕除了2003年的人均水資源生態(tài)承載力較大外，2004-2020年的人均水資源生態(tài)承載力變化幅度比擬平緩?！?〕全省2003-2020年的人均水資源生態(tài)赤字的變化趨勢(shì)與人均水資源生態(tài)足跡的變化趨勢(shì)基本一樣，整體呈上升趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)率到達(dá)4.00%.〔1〕歷年的人均水資源生態(tài)足跡組分構(gòu)成中，生產(chǎn)消費(fèi)的人均水資源足跡比重最大，均達(dá)80%以上；其次是生活消費(fèi)；第三是生態(tài)消費(fèi)?！?〕從人均水資源生態(tài)足跡構(gòu)成組分所占的比重變化來(lái)看，生產(chǎn)消費(fèi)呈下降趨勢(shì)，10年所占的比例下降了6.74%,而生活消費(fèi)、生態(tài)消費(fèi)比重呈逐步上升趨勢(shì)，分別上升了2.80%和3.95%.2.4水資源利用效率分析圖3反映了全省2003-2020年水資源利用效率的變化趨勢(shì).很顯然，萬(wàn)元水資源生態(tài)足跡呈下降趨勢(shì)，年均下降率為6.90%,表示清楚這10年間的水資源利用效率逐年提高。2.5水資源生態(tài)壓力指數(shù)分析圖4反映了全省2003-2020年水資源的生態(tài)壓力指數(shù)狀況，總體來(lái)看不容樂(lè)觀。生態(tài)壓力指數(shù)整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1,講明這10年的水資源開(kāi)發(fā)利可用之處于不安全狀態(tài)。3結(jié)論與討論3.1人均水資源呈生態(tài)赤字狀態(tài)，且生態(tài)赤字呈上升趨勢(shì)全省2003-2020年人均水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力的計(jì)算分析結(jié)果表示清楚，人均水資源呈生態(tài)赤字狀態(tài)，且生態(tài)赤字呈上升發(fā)展趨勢(shì)。其原因可能在于：〔1〕社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人口增長(zhǎng)及對(duì)良好生態(tài)環(huán)境的需求，均會(huì)帶來(lái)對(duì)水資源消費(fèi)需求的增大；〔2〕全省水資源的平均生產(chǎn)力水平相對(duì)較低，導(dǎo)致人均水資源生態(tài)承載力也較低；〔3〕10年間全省人均水資源生態(tài)承載力變化幅度比擬平緩，導(dǎo)致人均水資源生態(tài)赤字的變化趨勢(shì)與人均水資源生態(tài)足跡的變化趨勢(shì)基本一樣.3.2水資源利用效率逐年提高，但水資源的開(kāi)發(fā)利用仍處于不安全狀態(tài)萬(wàn)元水資源生態(tài)足跡分析計(jì)算結(jié)果表示清楚，全省2003-2020年的水資源利用效率逐年提高，但是水資源的開(kāi)發(fā)利用仍處于不安全狀態(tài)。為此建議：〔1〕不斷提高人們的水資源保衛(wèi)意識(shí)，將節(jié)約、集約用水變成一種自覺(jué)行為；〔2〕奮力建設(shè)大水網(wǎng)，優(yōu)先利用地表水，充分發(fā)揮水利工程的蓄水效益與調(diào)節(jié)功能，提高水資源的承載力；〔3〕控制地下水開(kāi)采，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，嚴(yán)禁水體污染；〔4〕調(diào)整用水構(gòu)造，大力推行農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉和工業(yè)廢水循環(huán)利用，加大生態(tài)用水量；〔5〕在重要水源區(qū)大力開(kāi)展以生態(tài)植被恢復(fù)為主的水土保持，有效內(nèi)涵修養(yǎng)水源。以下為參考文獻(xiàn)：[1]胡永紅，吳志峰，李定強(qiáng)，等?；贏RIMA模型的區(qū)域水生態(tài)足跡時(shí)間序列分析[J].生態(tài)環(huán)境，2006,15〔1〕：94-98.[2]劉鑫，雷宏軍，晏