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。     

基于水足迹的河北省水资源安全评价

水足迹是基于消费基础的水资源利用情况的指示器, 能深刻揭示社会经济系统对水资源的真实消费, 为水资源可持续规划与管理提供了新的思路和研究方向。本文以河北省为例, 运用产品虚拟水研究方法计算了2010年河北省的虚拟水消费和水足迹。结果表明, 2010年河北省水足迹为896.40×10⁸ m³, 人均水足迹为 1 246.04 m³, 高于全国平均水平; 水资源匮乏度为747.81%, 水资源压力指数高达1 054.08%, 说明河北省水资源利用呈不可持续状态。亟需加快提高水资源利用效率, 优化作物布局、调整种植结构, 改善人类消费结构及消费模式和虚拟水进口, 强化节水工作。     

基于水足迹理论的河南省水资源利用评价

水足迹可从人类产品消费量和消费模式角度衡量区域水资源利用效率。近年来河南省水资源匮乏状况日渐加剧,为使决策者对河南省水资源利用状况有一个清晰的认识,基于水足迹理论,运用M-K突变检验和系统聚类法对河南省水足迹结构、效益和生态安全三方面在时间及空间维度进行综合评价。结果表明:河南省水足迹呈增加趋势,在2006年发生突变,2009年达到1 382亿m3,内部水足迹起决定作用;水足迹增长超出了省内水资源负荷,2003年以后水资源超采现象更加突出;河南省水资源消耗量增大的同时水资源利用效率也有所提高。全省各地市水资源利用的空间差异明显,驻马店和周口水资源利用效率很低,水资源消耗总量最大;郑州、三门峡和洛阳的水资源利用效率较高;驻马店、商丘的水资源依赖度最小;漯河、许昌水资源匮乏指数最大的同时水资源依赖度却较低,水资源超采严重。为了改变水资源利用效率低、超采严重的现状,河南省各地需要加强水资源的合理配置和高效利用。     

石羊河流域水资源对武威市经济发展模式的影响

[目的]通过分析甘肃省武威市水资源消费量与产业结构之间的关系,为制定干旱区城市发展策略提供参考。[方法]利用IPAT模型的演化方程(IGT方程)以及优化建模软件LINGO 10.0。[结果]在1998—2004年无约束的水资源供给条件下,武威市经济增长严重依赖于水资源消费量。2005年开始实施限水措施后,其经济增长对水源消耗依赖程度开始大幅下降,2008年以后处于一种较为稳定的下降状态。通过水资源利用情景模拟,得出最有利于减缓水资源消费量的途径。武威市2015年的水资源消费量为1.67×109 m3,地区生产总值为4.40×1010元。[结论]在加速经济增长,合理调整产业结构,加强节水的弱控水条件下,最有利于实现武威市经济与水资源消费稳步发展。     

北京市2010-2019年水资源生态足迹和生态承载力

[目的] 定量评价北京市水资源生态承载状态,为地区可持续发展提供科学依据。[方法] 以水资源生态足迹作为理论基础,叠加生态承载力模型,以北京市2010—2019年数据为主,分析了北京市水资源生态足迹、生态承载力和水资源负载指数的动态变化。[结果] 北京市2010—2019年水资源生态足迹总趋势非常平稳,其值范围为0.28~0.32 hm²/人。北京市人均水资源生态承载力在0.04~0.12 hm²/人之间,受降水影响较大。但随着南水北调外来水的输入,该项指标受降水影响的程度有所降低。万元GDP水资源生态足迹呈现上下波动的趋势,整体变幅与北京市年均降水量变化趋势一致。北京市历年来水资源呈现明显赤字,负载指数也远高于10,水资源生态压力大。[结论] 北京市近几年积极采取措施缓解水资源状况取得了一定成效,但目前北京市水资源形势依然比较严峻。南水北调外调水虽然从很大程度上缓解了北京市严重缺水的局面,但由于北京市水资源存量资本消耗严重,外来水对北京市水资源生态承载力的改善有限。提高水资源利用率,合理调整产业结构,依然是北京可持续发展的主要措施。     

基于投影寻踪的云南省农业水资源效率评价

为探讨云南省农业水资源利用效率,选取与资源利用效率、经济效益、生态效益相关的15个指标,将遗传算法与传统的优化方法结合,利用投影寻踪技术的基本原理,建立了农业水资源利用效率评价模型。利用该模型对云南省16个地区2000,2005及2010年的农业水资源利用效率方案进行综合评价,优化农业水资源利用效率的状态变量指标的最佳投影方向,确定各样本的投影值,从而对各地区进行分类和评价。评价结果很好地反映了各评价指标的贡献率和方向性,符合高原季节性干旱地区农业水资源利用的现状。     

基于水资源生态足迹模型的水资源可持续性研究

基于水资源生态足迹模型,结合水资源生态赤字、生态压力指数、水资源利用效率指数等指标,分析了山西省2003-2012年水资源生态足迹变化趋势和水资源可持续利用状况。结果表明:全省人均水资源生态足迹整体上呈缓慢增长趋势,人均水资源生态承载力总体上变化幅度比较平缓,从而导致人均水资源生态赤字的变化趋势与人均水资源生态足迹的变化趋势基本相同;尽管水资源开发利用效率逐年提高,但仍处于不安全状态。     

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。     

灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时空分布量化分析

作物生产水足迹度量作物生产过程对不同类型水资源的消耗,为实现农业水资源管理与评价提供了更全面的新视角。该研究通过耦合土壤水分动态平衡模块,考虑输配水损失,构建灌区蓝、绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度分布式量化模型;以宝鸡峡灌区为例,定量评价不同典型年灌区蓝绿水资源与作物生产水足迹多时间尺度演变规律。结果表明:宝鸡峡灌区蓝绿水资源总量在2008-2017年呈上升趋势。各作物对绿水资源利用效率均持续上升,而小麦蓝水资源利用效率呈下降趋势;玉米、小麦生产总水足迹整体呈上升趋势,多年平均值分别为573和779 m3/t;作物生产绿水足迹在拔节-灌浆期占比较高,成熟期占比较低;作物生产水足迹在日尺度波动幅度最大;平水年、丰水年灌区用水存在不合理现象,枯水年作物生产单产水平最高,总水足迹最低,水资源利用效率最高。该研究所构建模型可移植适用于无排水渠系灌区水文模拟,准确量化灌区农业生产耗水,解析日-月尺度作物生产水足迹演变特征,有助于明确灌区作物耗水规律,进而高效利用绿水资源,合理配置蓝水资源,提高作物产量,实现高效生产。     

基于能值分析的黄河流域粮食生产系统蓝绿水资源利用评价

明晰水资源紧缺地区粮食生产系统中水资源的贡献和利用效率,是落实最严格水资源管理制度的基础。该研究结合水足迹计算和能值分析方法,构建粮食生产系统水资源能值评价指标体系,应用于2001－2016年黄河流域沿线小麦和玉米生产系统,解析沿线各省粮食生产系统中水资源能值投入、能值贡献与能值利用效率。结果表明：水资源能值投入增加,其中玉米绿水能值投入增幅达118.14%。蓝水能值贡献率高于绿水,青海、宁夏和内蒙古3省粮食生产系统水资源能值贡献率最大。水资源能值利用效率显著提升,绿水能值利用效率均高于蓝水,各省区水资源能值利用效率以河南和山东最高。研究结果可为黄河流域沿线农业生产系统水资源效率评价和优化配置提供方法参考。     

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。     

丰水型城市水资源承载力变化与提升途径——以南京市为例

丰水型城市既有一般城市的水资源承载力特征,又有其一定的特殊性。在分析城市水资源特性及利用方式的基础上,以丰水型城市南京市为例,采用综合评价方法,分析了2006-2010年南京城市水资源承载力的变化过程。结果表明,南京城市水资源承载力总体上呈增长态势,大致处于适载范围内,但承载力有限、波动明显。采用敏感性分析法分析了影响承载力变化的主要因素,进而选择人均GDP、万元GDP用水量、城市人均日生活用水量和污水处理率4项敏感性指标,开展了水资源承载能力提升途径的情景分析。在此基础上指出,提高生产、生活用水效率,节约宝贵水资源,辅以污水处理率的稳步提升是丰水型城市稳定和提升水资源承载力的主要途径,并根据不同城市类型提出了相应的提升建议。     

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。     

干旱区内陆河流域绿洲水土资源生态风险动态研究

水土资源是相互作用相互制约的有机整体,贯穿地区社会、经济、环境协调可持续发展的主线。石羊河为西北干旱区典型缺水流域,依托该流域发展的绿洲是人类生产生活的集聚地,存在着特殊而敏感的人与环境关系。以武威市为例,通过构建LUCC生态风险模型,借助GIS技术与相关统计方法揭示其土地利用生态风险动态及空间变化;参照石羊河水资源公报与武威市统计年鉴(2003—2009年),建立水资源利用生态风险识别评估体系,对比研究了不同时段的水资源利用动态风险。结果表明,研究期内武威市土地覆被景观生态风险主要集中在耕地、牧草地和未利用地,且分布面积较广;各区县土地利用综合风险指数均有所增加,土地利用格局的变化产生了一定生态风险;2003—2009年武威市水资源利用生态风险等级显著提高,各地区需结合自身实际情况,采取措施应对水资源生态风险变化。     

基于生态水文理念的流域水资源规划研究 ——以子牙河为例

传统水资源规划一般仅关注水文循环中的"蓝水"资源,忽视了占水文循环60%以上的"绿水"资源。基于生态水文理念来研究流域水资源规划方法,可实现区域可持续发展。本文以子牙河流域为例,从流域降雨着手,剖析大气降水、蓝水和绿水转化过程,构建基于生态水文理念下的流域水资源规划模型。通过调整种植结构、节水灌溉制度、产业结构、居民生活用水、养殖业用水等方案,以及南水北调中线配套工程措施,利用构建的流域水资源规划模型,对各项规划措施进行模拟。结果表明:75%保证率和50%保证率下,自然植被耗水量分别为76.3亿m3和88.2亿m3,农业生产耗水量分别为126.8亿m3和142.1亿m3。城市生活、工业生产、第三产业和农村生活耗水量均分别为7.9亿m3、2.6亿m3、3.1亿m3和3.3亿m3。相对于调整之前,75%保证率下,子牙河流域耗水量减少11.9亿m3,50%保证率下减少13.2亿m3。其中,占总耗水量最大的农业生产部门对耗水削减的贡献量最大,达到了7.6亿m3(75%保证率)和8.8亿m3(50%保证率),占总削减量的60%以上,表明种植结构和节水灌溉制度的调整对减少子牙河流域耗水量起到了重要作用。本文研究成果可为流域水资源高效可持续利用提供必要的技术支撑。     

农产品水足迹评价研究进展

水足迹是消费者或生产者直接或间接使用水资源量的衡量指标,并被广泛应用于全球或区域虚拟水贸易分析研究。本文从全球、国家或地区等不同空间尺度对农产品水足迹评价研究进行了比较全面的综述。近十几年来,农产品水足迹研究从2008年以前的全球农产品贸易虚拟水量分析评价为主,转向2009年以后国家或地区空间尺度的农产品形成过程中所消耗的直接和间接水量的详细核算研究为核心。水足迹评价具有明显的空间分布特征,为了获取准确、全面客观的农产品生产水足迹信息,必须要考虑区域地理特征、土壤理化特性、气候变化、生产技术及污染物生态毒性等因素的影响。水资源管理决策制定时应综合考虑农产品绿水、蓝水和灰水足迹,因为农产品的蓝水足迹表征了社会淡水资源的直接消耗,对国际市场贸易决策制定具有重要意义,而农产品灰水足迹评价则更明确地反映了农业生产对环境的影响程度。实现全球或区域农业水资源保护与可持续利用,不仅要提高农业生产水资源利用效率,还应该调整农业生产结构、农产品虚拟水贸易的模式和方向,减少农产品流通过程和饮食消费的水资源浪费。     

稻田水资源利用效用的灌排模式响应

为全面揭示稻田水资源利用效用,在观测浅水勤灌(FI)、浅湿灌溉(WI)、控制灌溉(CI)和蓄水控灌(RI)处理试验小区田间水量平衡的基础上,建立了灌溉水、降水消耗通量区分方法及其利用效用评价指标体系,分析了水资源利用效用的灌排模式响应。结果表明:田间灌溉水和降水消耗量、有效利用率及水分生产力均受灌排模式的影响;2017-2018年各处理水资源消耗量为695.9~999.1 mm,其中CI处理水资源消耗量最低,并且消耗结构更加合理。CI处理的灌溉水生产力(IWP,5.392 kg/m³)、降水生产力(PWP,1.539 kg/m³)以及水资源生产力(WRP,1.364 kg/m³)综合表现出其水资源产出能力最强;灌溉效率(IE)、降水利用率(PE)及广义水利用系数(GE)的平均值分别为0.472,0.406,0.693,且处理间[JP]的差异小于产出能力指标。基于灌溉水、降水消耗通量区分的水资源利用效用评价指标体系可以真实而全面地衡量农业生产中水资源表现,特别是在降水频繁的生育季。研究结果可为农业用水效率评价和稻田灌排模式制定提供理论基础。