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...     

2种不同算法的水资源生态足迹动态比较分析——以山西省为例

为分析比较全球公顷和国家公顷核算水资源生态足迹的异同,基于水资源生态足迹理论与方法,构建出"全球公顷"和"国家公顷"的山西省水资源生态足迹计算模型,对其2007—2018年水资源生态足迹进行了测算与比较分析。结果表明:(1)2种不同算法得出12年间山西省人均水资源生态足迹、人均水资源承载力、人均水资源生态赤字变化趋势相似,整体均呈上升趋势,但用国家公顷法得出的结果均大于用全球公顷法得出的同1年份的结果。(2)2种不同算法得出山西省2007—2018年万元GDP水资源生态足迹均呈下降趋势,说明12年间其水资源利用率在提高。(3)2种不同算法得出这12年间山西省水资源生态压力指数远1,说明其水资源开发利用处于不安全状态。研究认为:(1)2种算法产生差异的主要原因在于采用的水资源均衡因子、水资源产量因子及区域水资源平均生产能力存在差异。国家公顷法比全球公顷法能更好地反映国家级以下空间尺度水资源开发利用态势。(2)需根据不同的研究目的,构建相应的计算模型进行水资源生态足迹的核算与分析,既有助于真实反映不同空间尺度上区域水资源开发利用态势,也有利于同级空间区域尺度上水资源生态足迹的比较。     

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。     

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。     

山西省水资源生态足迹核算与预测研究

运用水资源生态模型计算2003~2012年山西省水资源生态足迹、水资源生态承载力和生态赤字。运用ARIMA(2,1,1)预测模型预测2013~2017年的生态赤字(盈余)趋势。结果表明,山西省水资源生态足迹呈台阶式上升趋势,水资源承载力呈台阶式下降趋势,水资源利用呈生态赤字状态,山西省水资源问题面临严峻考验,处于不可持续的利用状况。     

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。     

基于生态足迹的宁夏生态环境可持续发展研究

基于修正后的生态足迹模型测度了宁夏2000—2013年生态足迹和生态承载力的变化趋势,引入足迹深度和足迹广度模型,探讨宁夏自然资本利用状况,加入万元GDP生态足迹、生态足迹多样性指数和发展能力指数作为补充,对宁夏的可持续发展能力进行测算。结果表明:（1）研究期内,宁夏全区人均生态足迹由1.601 8增长到2.915,人均生态承载力由1.175平稳下降到1.005,生态赤字增长了2.58倍,宁夏的生态承载力已超负荷;（2）人均足迹深度从1.833上升到3.294,人均足迹广度维持在0.608 5～0.852 9,资本流量已经不能满足人们日常消耗,资本存量的利用已然成为宁夏社会经济发展的必需。2013年,宁夏需要约3.29倍的国土面积才能维持自身的发展。（3）万元GDP生态足迹由3.009降到0.743 6,发展能力指数由2.630 7上升到4.748 2,表明宁夏的自然资本利用效率正逐步提高,具备一定发展空间,但是生态足迹多样性指数数值较低,说明宁夏的自然资本利用方式不均衡,生态系统处于不稳定状态。未来应通过加快产业结构升级、降低能源消耗率、提高耕地利用效率、合理规划城镇土地利用等方式来优化自然资本利用状况,减少生态环境压力。     

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。     

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。     

2004-2013年忻州市生态足迹和承载力变化

采用修正后的生态足迹模型测算了2004-2013年忻州市生态足迹和生态承载力.生态足迹模型中增加了包括废气、废水和固体废弃物科目的污染排放账户和水资源账户,重新确定了忻州各项生物账户全球平均产量与生产性土地均衡因子.测算了各帐户的生态足迹与承载力.结果显示:(1)忻州人均生态足迹增长较为明显,由2004年的2.098 8 hm2/人增长至2013年的5.388 9 hm2/人,人均生态承载力维持在1.28 hm2/人左右,人均生态盈亏全部表现为生态赤字从0.800 9 hm2/人上升至4.103 8 hm2/人.(2)生态足迹帐户上表现出差异性:近10年间均表现为生态盈余的有耕地、林地、建筑用地、水资源共4类,除水资源外,其余3类生态盈余呈下降趋势;而草地、水域、能源用地、污染消纳地均表现为生态赤字,除污染生态赤字稳定在一定范围内外,草地、水域、能源用地均表现为快速增加趋势,导致了生态赤字的增加.(3)全市生态压力指数从2004年的1.62增长到2013年的4.19,生态多样性指数从1.261减少到0.855,万元GDP生态足迹从4.355 hm2/万元降至2.563 hm2/万元,表明生态足迹分配越来越失衡,生态系统处于不稳定状态.同时资源利用率正在逐步提高,发展能力指数由2.646增加到4.609的事实也说明了全市可持续发展态势良好.     

甘肃省武威市水资源利用效率动态评估

引入水资源足迹的概念,以水资源足迹的计算为基础,对武威市1995-2009年水资源足迹、水资源利用效率以及城乡居民虚拟水消费多样性指数等指标进行了综合评价.运用动态计量经济学的协整分析模型对水资源利用效率与其相关指标进行了动态均衡分析.结果表明,武威市水资源利用效率较低,与水资源足迹、城乡消费结构之间存在长期稳定的关系.采取相应的水资源管理措施已刻不容缓.水资源利用效率与其他指标之间是一个相互影响的动态系统,因此,在实施提高水资源利用效率措施的同时,必须考虑其水资源足迹和城乡居民消费结构变量的影响.     

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。     

基于生态足迹的广西壮族自治区水资源生态特征时空变化规律及其驱动因素分析

[目的] 分析近10 a来广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律,探讨水资源生态足迹变化的驱动因素,为该区或同类区域的水资源合理开发与利用管理提供参考依据。[方法] 基于生态足迹模型中的水资源生态足迹、水资源生态承载力及水资源生态容量指标分析2008-2017年广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律,并采用LMDI模型分析生态足迹变化的驱动因素及各地级市在关键驱动因素上的贡献比例。[结果] ①广西壮族自治区人均水资源生态足迹整体呈下降趋势,平均下降速率为-0.017 4 hm²/（人·a）,人均水资源生态承载力和生态容量整体呈波动上升趋势,平均上升速率分别为0.324 6 hm²/（人·a）,0.342 1 hm²/（人·a）,三者在空间上均呈一定的差异性和不均衡性;②经济效应、人口效应是拉动该区水资源生态足迹增长的第一、第二因素,贡献效率分别为191.8%,25.38%,技术效应、结构效应是抑制水资源生态足迹增长的第一、第二因素,贡献效率分别为-238.0%,-79.18%;③南宁市、桂林市在结构效应和技术效应上对减少水资源生态足迹的空间贡献比例最大。[结论] 广西壮族自治区水资源生态容量处于生态盈余状态,该区的水资源利用效率逐渐提高,水资源开发局势整体向好。但城市发展与规划存在较大差异,需因地制宜地采取对策。     

基于三维生态足迹模型扩展的土地承载力指数研究——以河北省为例

河北省地理条件优越,经济发展迅速,但也面临着资源短缺,生态恶化等问题,可持续发展受到严重阻碍,为实现可持续发展,必须维持自身的自然资源存量。因此,测量河北省居民对自然资源的需求与自然所能够提供资源的差距有极其重要的意义。本文通过将Niccolucci三维生态足迹模型中足迹深度的取值范围从≥1扩展到≥0,运用统一的三维模型框架分析生态盈余状态,实现了人类生产生活中对资源流量和存量占用程度在核算上的统一,并得到了河北省2002—2016年的生态足迹、赤字盈余及足迹深度。在此基础上,引入农产品压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、建设压力指数和土地综合负担指数等土地压力评价指数,判断当前土地是否处于超载状态及超载程度。结果显示:1)2002—2016年河北省的人均生态足迹不断升高,但人均生态生产性土地面积变化较小。2)河北省足迹深度较大,尤其是水域和化石燃料用地,河北省居民生产生活消耗的自然资源远远超过了资源流量,造成了河北省资源存量大量消耗。3)河北省生态赤字较为严重,2016年的生态赤字为3.26hm2·人-1。4)农产品压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合负担指数均大于1,且水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合负担指数的值均在10以上,河北省面临严重的土地压力,居民的生产生活对各类生态生产性土地造成了严重的负担。以上4点说明河北省对资源的需求远远大于供给,可持续发展受到严重阻碍。河北省要实现可持续发展,必须要节能减排、保护环境、减少资源浪费。     

湖北水资源生态承压能力的时空分异特征

根据水资源生态足迹基本原理和计算模型,引入水资源生态承压能力指数,对湖北省2004—2012年的水资源生态足迹和生态承载力、水资源生态承压能力的时空分异特征、水资源生态承压能力和社会经济发展的空间关联性进行探讨。研究表明:(1)湖北省历年水资源生态承载力大于生态足迹,存在一定的盈余,但水资源生态承载力与生态足迹空间格局不匹配;(2)湖北省水资源总生态足迹和人均生态足迹总体呈上升趋势,万元GDP水资源生态足迹和水资源生态承压能力总体呈下降趋势。干旱、洪涝等自然灾害对湖北省水资源生态承载力影响较大;(3)湖北省社会经济发展状况与水资源生态承压能力存在负的空间关联,双变量局部空间自相关的LISA集聚类型出现HH,HL,LH和LL共4种类型,其中HH型仅占全省市州总数的1/17,社会经济发展和水资源生态承压能力空间分布不协调。加强区域水利基础设施的修建与完善,优化区域的产业布局,提高水资源利用和经济发展协调度,是实现湖北省水资源可持续发展的重要途径。     

河南省生态空间占用及化石能源利用效率动态分析——基于1995-2008年数据的实证

基于生态足迹理论模型,定量测度并分析了河南省1995-2008年生态足迹及化石能源利用效率的动态变化。研究结果表明:1995-2008年间河南省人均生态足迹从1.295 hm2迅速增加到2.613 hm2,是1995年的2.017倍,而同期生态承载力仅增长了47%,导致人均生态赤字在14 a间增长了1.34倍,其中化石能源足迹对人均总足迹和生态赤字的贡献率最大;化石能源足迹产值呈增加趋势,2008年为2.891 5万元/hm2,比1995年增加了1.495万元/hm2;2008年化石能源足迹强度最低,为0.345 8 hm2/万元,仅是1995年的48%;化石能源足迹对生态系统的压力指数1996-1999年逐步下降,随后持续上升并于2006年增长到最高值20.11。这说明河南省社会经济发展对资源的需求超过自然环境的再生能力,虽然化石能源利用效率有所提高,但其消费规模的大幅增加及化石能源承载力的有限改善,导致河南省域生态压力持续攀升。     

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...     

日照市生态足迹与经济增长关系的计量分析

[目的]测算日照市1994—2013年生态足迹构成及其承载状况,剖析生态足迹与经济总量以及3次产业之间的关系,为日照市生态城市建设提供理论借鉴。[方法]综合应用生态足迹、协整理论和误差修正模型。[结果]1994—2013年日照市人均生态足迹的变化呈现波动中增长的态势,年均增长率7.23%;人均生态足迹构成中,化石地所占比例最高;人均生态承载力不能满足人均生态足迹的需求,表现出生态赤字,研究期内生态压力指数增长了3.42倍;生态足迹的GDP弹性为0.489 5,其3次产业的弹性依次为0.651 5,0.624 2,-0.378 6。[结论]日照市经济增长方式属于资源消耗型,生态足迹与GDP,3次产业之间存在长期稳定关系,为使资源、环境与经济、产业之间协调发展,提高资源利用效率、发展循环经济、升级第三产业势在必行。     

基于全球公顷和国家公顷的元阳县生态足迹动态分析

基于全球公顷和国家公顷的生态足迹模型,对元阳县2003～2012年的生态足迹和生态承载力以及生态盈余/赤字进行测算。研究表明,元阳县2003～2012年人均生态足迹呈逐年上升趋势,人均生态承载力呈下降趋势;全球公顷模型中,2004年出现生态赤字,人均生态赤字为0.027hm~2,2011年人均生态赤字达到最大值,为1.313hm~2;国家公顷模型中,2012年出现生态赤字,人均生态赤字为0.091hm~2。影响元阳县生态足迹变化因素的分析表明,耕地是元阳县生态足迹的重要组成部分,生产方式较单一,且生态赤字量呈现出递增趋势;建设用地处于盈余状态,草地处于赤字状态,其余土地类型出现不同程度的赤字现象。据此,提出严格保护耕地资源,优化产业结构,控制人口数量,提高人口素质的元阳县可持续发展对策。     

基于改进三维生态足迹模型的张家口市生态可持续性评价

[目的]定量分析张家口市2003—2013年的生态可持续发展状态,并对未来生态可持续发展趋势进行预测,以期为张家口市生态系统结构优化及生态建设和管理提供决策依据。[方法]应用改进三维生态足迹模型,核算张家口市各土地利用类型的三维生态足迹,并运用GM(1,1)灰色预测模型预测其未来生态可持续变化趋势。[结果]2003—2013年张家口市人均生物承载力整体不断减少,人均生态足迹、人均生态赤字、人均生态足迹深度与人均生态足迹广度均呈整体增加趋势;化石燃料土地、建筑用地、水域、耕地、草地与林地的人均生态足迹均呈增加趋势;除草地和林地外,其他生物生产性土地人均生物承载力不断减少;建筑用地、耕地与林地表现为生态盈余,人均生态足迹深度处于自然原长;化石燃料土地、草地与水域呈生态赤字状态,草地与水域人均生态足迹深度不断增加;2014—2020年人均生态足迹将逐年增加,人均生物承载力将逐年减少,张家口市生态发展处于不可持续状态。[结论]未来应采取开发新型能源,发展生态农业、旅游业,增加生态用地面积等措施来缓解生态环境压力,提高区域可持续发展能力。