基于水足迹理论的江苏省水资源可持续利用评价

[目的]通过核算考虑灰水的江苏省水足迹,评价江苏省水资源可持续利用现状和发展趋势,为制定合理的水资源管理政策提供科学依据,并对水资源管理提出创新对策。[方法]采用水足迹理论核算分析江苏省2005—2015年水足迹及其变化特征,选取水资源与经济、社会、环境协调发展水平4个子系统共14个指标对这11a间江苏省水资源可持续利用情况进行分析,并引入GM(1,1)灰色模型预测了未来5a(2016—2020年)水足迹的发展趋势。[结果](1)江苏省水足迹在11a间总体呈倒U趋势,峰值在2011年,达1.22×1010 m3,随后急剧减少;(2)江苏省年均水足迹自给率为88.1%,经济社会协调水平较高且呈现可持续发展的趋势,但依然处于严重水资源短缺状态;(3)在"惯性发展"的情境下,到2020年江苏省水足迹较2015年减少2.04×109 m3,年均降幅为0.92%。[结论]随着最严格水资源管理制度的落实,各行业用水效率不断提高,江苏省水资源利用呈现出可持续发展的态势。     

利用弹性网对PLS佐证分析城市水生态足迹及驱动因素——以贵阳市为例

[目的]在分析贵阳市水生态足迹时间序列的基础上,探讨影响贵阳市水生态足迹的驱动因素,评估其水资源可持续利用程度,为水资源的合理利用提供决策参考。[方法]利用水生态足迹理论,计算出2002—2016年贵阳市水生态足迹,水资源承载力和水资源可持续利用指数。再根据环境压力模型STIRPAT建模,并运用偏最小二乘法(PLS)回归对模型进行分析,再利用弹性网回归对PLS进行佐证,分析出影响城市水生态足迹的几个驱动因素。[结果](1)2002—2016年贵阳市水生态足迹呈波动式上升趋势,水生态承载力总体上呈波动下降趋势。水资源可持续利用指数在研究时段内都低于1,表明整个城市用水处于不安全状态。(2)STIRPAT模型进行最小二乘法(LS)回归分析,结果表明模型中4个驱动因素存在多重共线性。(3)采用PLS回归对STIRPAT模型进行修正,消除驱动因素之间的共线性,但VIP只筛选出人均GDP的二次项、人口两个有意义的驱动因素。(4)根据弹性网回归对STIRPAT进行分析,人口,人均GDP,第一二产业占总产业比值,城市化率都对贵阳市水生态足迹产生影响。第一二产业占总产业比值和城市化率都与贵阳市的水生态足迹间存在环境EKC假说。[结论]贵阳市在发展经济与推动快速城市化的过程中,必须降低水生态足迹,才是实现水资源可持续利用的关键。     

山西省水资源生态足迹时空变化特征及驱动因素

采用水生态足迹模型,结合生态承载力和生态赤字原理,探讨了山西省水资源可持续利用的时空变化特征。并利用LMDI模型,分析了山西省2005—2015年水资源生态足迹变化的驱动因素;利用ARIMA模型预测了山西省未来5年的水资源生态足迹。结果表明:（1）2005—2015年山西省人均水资源生态足迹一直大于其生态承载力,水资源供给处于生态赤字状态,年均水资源生态赤字最高为朔州市0.372 hm²/人,最低的为长治市0.184 hm²/人;（2）山西11个行政区的水资源生态足迹账户中,除了太原市外,2005—2015年都以农业用水为主,其次为工业用水,城镇公共用水占有比例较为稳定,居民生活用水和生态环境用水占总用水生态足迹的比例有小幅提升;（3）结构效应是促进山西省水资源生态足迹增长的主要因素,经济效应为第二重要因素,人口效应对于山西省水资源生态足迹的贡献度比较低,技术效应是抑制山西水资源生态足迹过快增长的关键因素;（4）运用ARIMA （2,2,3）模型预测了山西省水生态足迹发展趋势,结果表明:未来5年山西省水生态足迹仍将继续上升,但上升趋势有所减缓,在2019年后开始缓慢下降。     

黄河下游地区水资源生态足迹时空分析与预测

[目的]评价黄河下游水资源生态承载状态,为地区水资源管理与规划提供理论依据。[方法]运用水资源生态足迹理论结合对数均值迪式指数分解法(logarithmic mean divisia index, LMDI)对2007—2020年黄河下游水资源生态足迹的时空分布特征及驱动机制进行核算分析,并通过灰色预测模型GM(1,1)对2021—2030年的水资源生态足迹变化趋势进行预测。[结果]黄河下游历年水资源生态足迹远高于生态承载力,水资源生态赤字现象严重;水资源生态足迹与生态赤字年际间均呈波动降低趋势,用水效率逐渐提高,农业用水是最大的水资源生态足迹账户;黄河三角洲是黄河下游水资源生态压力最大的区域,淄博、济南、郑州和泰安4市的生态压力相对较小;经济效应对黄河下游水资源生态足迹变化起正向主导作用,技术效应起负向主导作用;预测结果表明,2021—2030年黄河下游人均水资源生态赤字由0.387 hm²/人降至0.359 hm²/人。[结论]在生产力快速发展和用水结构优化调整等综合作用下,黄河下游地区用水效率逐渐提高,水资源生态压力有一定幅度的缓解。但...     

2007-2016年贵州省水资源生态足迹的演化特征

[目的]分析近10 a来贵州省及各地市的水资源生态足迹及其时空变化规律,揭示其主要影响因素,为该省社会经济发展与水资源可持续利用提供参考依据。[方法]以贵州省为例,基于生态足迹模型,计算该省2007-2016年水资源生态足迹及水资源生态承载力,并分析其演化过程。[结果]①贵州省水资源生态足迹由2007年的1.62×10⁷ hm²上升至2016年的1.66×10⁷ hm²,整体呈波动上升趋势。水资源生态承载力小于生态足迹需水量,但生态承载力的年际变化明显,导致生态压力指数为0.105~0.203。水资源存在1.779~3.827 hm²/人的生态盈余,可持续开发利用潜力较大。②从工业、农业、生活及生态各部分用水的人均生态足迹变化看,人均工业用水生态足迹下降明显,2007-2016年下降了18.9%,主要得益于万元GDP生态足迹的持续下降;人均农业用水和生活用水生态足迹变化幅度小,分别维持在0.085,0.024 hm²/人左右。③2014-2016年贵州省各地州市人均水资源生态足迹、人均水资源生态承载力以及生态盈余的空间变化差异显著,整体上表现为与经济发展呈明显的正相关。经济较为发达的中西部地区,水资源需求量大,生态盈余较低;经济较为落后的东部地区,水资源需求量较小,生态盈余较大。[结论]贵州省水资源消耗量减少,利用效率逐渐提高,水资源开发利用处于安全状态,可开发利用空间大。但贵州省9个市州水资源生态足迹与生态承载力存在严重分布不均的现象,需合理调配和利用。     

新疆城乡居民虚拟水消费结构及其用水效率评价

水足迹模型是评估人类消费结构对水资源影响的有效方法。结合1995~2007 年的统计资料, 运用水足迹模型, 对新疆城乡居民虚拟水消费结构进行综合评价, 并引入水文和社会水资源稀缺度、集约利用度等指标, 考察城乡居民用水效率。结果表明: 1995~2007 年间新疆全社会总水资源足迹呈现上升趋势, 从1995 年的108.95×10⁸ m³ 上升到2007 年的158.40×10⁸ m³, 增幅达45.4%; 城镇居民虚拟水消费结构多样性指数平均值比农村居民高0.69, 说明城镇居民的虚拟水消费结构更加合理; 不同社会群体的消费多样性指数呈上升趋势,表明居民消费品分布逐步分散化, 饮食结构单一化在逐步改善; 水资源集约利用度从1995 年的7.58 上升到2007 年的22.22, 水资源利用效率有较明显提高。     

福建省2010-2019年水资源生态足迹与生态承载力

[目的] 对福建省水资源生态承载力进行研究,为该区水资源可持续利用提供科学依据。[方法] 以水资源生态足迹作为理论基础,叠加水资源生态足迹三维模型,并以福建省2010—2019年数据为主,分析福建省水资源生态足迹、水资源生态承载力以及水资源空间格局。[结果] 福建省2010—2019年水资源生态足迹总体呈下降趋势,变化范围为0.696～0.928 hm²/人;水资源生态承载力受降水影响,年际变幅较大,变化范围为2.602～10.944 hm²/人,为水资源生态盈余。万元GDP水资源生态足迹呈现明显下降趋势;福建省西部地区水资源承载力明显好于东部沿海地区。水资源足迹深度为1,水资源足迹广度波动范围在1以下,并呈下降趋势。[结论] 福建省水资源比较丰富。目前条件下,该省水资源承载力能够满足当地经济发展。但福建省水资源承载力年际变化较大,空间分布差异较大,随着经济的发展,水资源还是存在一定风险。     

浙江省水资源生态足迹时空格局

[目的]研究浙江省水资源生态足迹时空格局,并对浙江省及各市水资源可持续利用水平进行评价,为区域发展和相关政策的制定提供必要的理论指导和依据。[方法]以生态足迹理论为基础,运用水资源生态足迹和生态承载力模型,核算浙江省及其各市水资源生态足迹和生态承载力。[结果]从时间序列看,2003—2013年浙江省整体水资源生态足迹呈较小波动的上升趋势;水资源生态承载力波动较大;人均水资源生态量均为盈余,且整体为上升趋势;水资源利用处于安全状态;水资源利用效率逐步提高。从空间差异看:浙江省各市水资源生态足迹可分为高值、中值和低值3个级别;水资源生态承载力和人均水资源量均呈自西南向东北递减格局;南部地区水资源生态安全程度高于北部地区;东部地区水资源利用效率高于西部和北部地区。[结论]浙江省整体水资源可持续利用水平逐步提高,但内部差异显著。为提高水资源利用科学化水平,浙江省及其各市应从发展阶段和发展目标出发,合理调整产业结构,建设相关水利工程设施,加强水资源循环利用,增强水资源保障。     

基于作物生产水足迹的陕西省水资源压力评价

作物生产水足迹可以反映农业生产过程中的水资源利用效率及其真实占用量,对作物生产水足迹的量化可为各地区明确农业生产过程的用水情况,根据当地水资源禀赋合理调整农业种植结构,提高用水效率提供理论支撑。以陕西省为研究区域,在构建了考虑渠系水面蒸发损失的水足迹量化方法的基础上,对陕西省主要作物生产水足迹(WFP)进行量化,并构建了反映水足迹与区域水资源关系的水资源压力指数(βt)和蓝水资源压力指数(βb),分析了陕西省2000—2012年作物生产水足迹与水资源压力指数的时空分异特征。结果显示:作物生产水足迹在作物间、区域间均有较大差异,且在研究时段内均呈现下降趋势,全省综合作物生产水足迹由1.382 m3·kg-1减小到0.931 m3·kg-1;全省年均作物水足迹总量为127.39×108 m3,绿水比例为50.22%;陕西省βt、βb多年均值分别为0.255、0.187,渭南市、咸阳市两地βt、βb分别为0.610和1.200左右,是水资源压力最为严重的地区;除陕南地区外,陕西省其他区域均面临着水资源不可持续的挑战。     

中国主要省会城市水资源生态足迹与适宜承载人口规模

[目的]评估中国主要省会城市的水资源承载情况与适宜人口规模,为“以水定人”政策的落实和城市可持续发展战略的实施提供参考。[方法]基于水资源和人口数据,采用生态足迹方法分析了2010—2020年中国省会城市的水资源生态足迹及其水资源承载力,结合生活用水现状以定额法估算了各省会城市的适宜承载人口规模。[结果](1)超过半数省会城市年人均水资源占有量不足500 m³,多数城市生活用水占总用水量的两成,而北京市和郑州市的生活用水比例达到45%,高比例的生活用水使城市供水压力巨大;(2)人均水资源量较高的省会城市呈现水资源生态盈余状态,但约2/3的城市呈现水资源生态赤字状态;2010—2020年平均人均盈余最高者为南宁市(2.20 hm²/人),赤字最高者为银川市(-1.66 hm²/人);水资源生态盈亏分布呈现“南方盈余,北方亏损”的格局,但是长江中下游地区部分省会城市也呈现赤字状态;(3)以“粗放”与“节约”两种用水情形评估省会城市适宜承载人口数量。各地适宜承载人口数量与现状人口数量存在较大差异。[结论]为促进经济社会可持续发...     

京津冀水资源脆弱性评价

[目的]评价京津冀水资源脆弱性,为京津冀水资源管理提供理论依据与数据支撑。[方法]选取人口密集、经济发达、水资源问题极为突出的京津冀区域,采用水足迹的理论与方法,构建了集水资源压力—发展压力—污染压力—水资源管理压力(RDHM)于一体的水资源脆弱性评价指标体系,采用层次分析法确定不同指标的权重,对该区域2003—2013年水资源脆弱性进行了评价。[结果]京津冀地区面临着水资源禀赋差,开发利用强度大,污染严重,水资源管理力度区域差异大等问题。北京市在水资源管理方面水平相对较高,但水污染压力长期没有得到有效缓解;天津市虽然在水资源管理上获得了长足的进步,但水资源脆弱性有增无减,其水资源问题的解决亟需寻找新的途径;河北省水资源管理相对京津地区差距较大,水资源脆弱性逐年突显,成为京津冀地区水资源问题的短板。[结论]缓解区域水污染压力,正视河北省水资源管理的滞后性,统一配置水资源,缩小水资源脆弱性区域差异在京津冀一体化背景下势在必行。     

山西省作物生产蓝绿水足迹核算及影响因素分析

基于水足迹理论,对山西省2005—2014年11个市主要粮食作物生产蓝水和绿水足迹进行了量化,并结合农业与气候数据分析了其时空变异及气候影响因素。结果表明:近10年山西省各地区粮食作物生产水足迹呈下降趋势,且蓝水足迹下降趋势较绿水足迹显著;全省综合作物生产蓝水足迹从1.11降到0.64 m³/kg。不同作物间生产水足迹差异显著,大豆生产蓝绿水足迹均最高,分别为2.74,2.11 m³/kg;前者是玉米生产蓝水足迹的6.5倍,后者是小麦生产绿水足迹的5.1倍。从蓝绿水构成来看,山西省绿水比例南多北少;其多年均值为46%,具备提高绿水资源利用效率的空间。不同区域间作物生产蓝绿水足迹均表现出由北向南波动中下降的趋势,大同和吕梁地区水足迹较高。通径分析结果显示气候因子中的日照、气温和降雨是影响作物生产水足迹的主要影响因素。在山西省范围内,气候条件的时空差异是造成作物生产水足迹时空变异的主要原因,农业生产资料投入的影响较小。     

邢台市水资源生态足迹核算与预测研究

运用生态足迹理论和灰色预测GM（1,1）模型等方法,对邢台市区2001—2010年的水资源生态足迹、水资源生态承载力进行计算,分析了水资源可持续发展状况,并对水资源生态赤字进行预测。结果表明,邢台市区水资源一直处于生态赤字状态,而且水资源生态赤字呈逐年增大的趋势,表明邢台市区水资源的利用与管理是不可持续的。尽管由于科学技术水平的提高和人们节水意识增强,水资源利用与管理正在逐渐趋于合理,但水资源仍处于生态赤字状态,意味着邢台市水资源在今后一定时期形势仍较严峻。因此,必须对邢台市水资源进行合理开发利用和科学管理,以促进邢台市区水资源可持续利用。     

1992-2017年中亚五国农作物水足迹变化特征

本研究以中亚五国为研究区域,以农作物水足迹为评估手段,分析了1992—2017年间中亚五国农作物水足迹的时空变化特征,以揭示中亚五国农作物水足迹结构,厘清引起中亚五国水足迹变化的主要农作物的贡献。结果表明:1)中亚五国农作物水足迹时间变化特征明显,1992—2017年中亚五国农作物绿水足迹(-9.7×10~9 m~3)和蓝水足迹(-5.6×10~9 m~3)均趋于减少。中亚五国农作物水足迹空间分布差异显著,哈萨克斯坦农作物绿色水足迹最高(平均4.96×10~(10) m~3),且远高于其他4国(平均3.6×10~9 m~3),而蓝水足迹以乌兹别克斯坦最高(平均1.53×10~(10) m~3)。农作物绿水足迹和蓝水足迹增长率最大的国家分别是土库曼斯坦(87.6%)和吉尔吉斯斯坦(32.3%);绿、蓝水足迹减少率最大的国家分别是哈萨克斯坦(-20.7%)和乌兹别克斯坦(-24.2%)。2)中亚地区农作物绿水足迹主要以粮食作物为主,蓝水足迹以粮食作物和油料纤维作物为主;而粮食作物水足迹结构中,主要以小麦、水稻和玉米为主,油料纤维作物水足迹结构中,主要以棉花为主。3)哈萨克斯坦作为绿水足迹减少最多的国家,大麦(51.6%)和小麦(28.2%)的贡献最大;乌兹别克斯坦作为蓝水足迹减少最多的国家,棉花(61.9%)贡献最大。通过开展中亚地区的农作物水足迹研究,发现中亚农作物水足迹整体呈下降趋势,厘清了中亚地区引起水足迹下降的主要农作物种类,相关成果可以为中亚地区的农作物优化种植和水资源节约提供支撑。     

基于DEA和Malmquist指数的汉江干流水资源利用效率变动研究

水资源利用效率的提升对于缓解水资源供需矛盾具有极为重要的意义。选取汉江干流10个地市,运用数据包络法(DEA)计算了2008—2015年水资源利用效率,并利用Malmquist全要素生产率指数模型分析了水资源绿色效率全要素生产率和分解指数的动态变化。结果表明：汉江干流不同地市的水资源利用效率具有较大的时空分异特征,中下游地市的水资源经济效率普遍高于中上游地市;水资源绿色效率较高的城市经济发展较为缓慢且集中分布在下游地区。2008—2015年水资源经济效率逐渐下降,而水资源绿色效率先增加后减小;除武汉市和安康市的全要素生产率一直保持积极有利发展趋势外,其他城市的全要素生产率主要受技术约束和规模效应的影响而未能达到期望值。研究成果可为水资源优化配置提供参考。     

中国省域水资源生态足迹格局均衡性研究

以水资源生态足迹格局模型为基础,通过基尼系数及其分解和重心迁移分析来衡量水资源配置的均衡程度和均衡性的动态演变过程。结果表明:（1）水资源生态压力保持“北高南低”格局,水资源经济效率高效区域主要集中于长江经济带、环渤海经济区、东南沿海地区和京津冀区域周边;（2）水资源生态压力总体基尼系数长期逼近于0.4的均衡性警戒线,地区间水资源生态压力差异较大。水资源经济效率总体基尼系数整体较低,我国水资源生态足迹与承载力不甚匹配,与GDP则较为匹配;（3）2006—2015年水资源生态压力的重心位于中国地理重心东北部,且有往东迁移的趋势,水资源经济效率的重心位于中国地理重心东南部,且有向西南部迁移的趋势。