水资源生态足迹模型下山西水资源发展探究

　　"山西之长在于煤，山西之短在于水",水资源短缺现已成为山西省社会经济持续发展的重要制约因素之一.目前，全省正处于社会经济转型时期，持续发展对水资源的持续利用也将提出新的更高的要求。基于此，我们采用水资源生态足迹模型，对山西省2003-2012年的水资源生态足迹、生态承载力进行测算，结合水资源生态赤字、水资源生态压力指数、水资源利用效率指数等指标，分析了近10年间全省水资源的可持续利用状况。

　　一些学者们在对生态足迹评价时，将水资源纳入到生态足迹的计算中，补充了生态足迹理论水资源账户的不足[1,2,3],并将水资源用地作为生态足迹账户中的第七类土地类型[4,5].

　　1研究方法

　　1.1水资源生态足迹模型

　　基于生态足迹理论的内涵，水资源生态足迹可理解为在人类生产生活与维持自然生态发展过程中，将消耗的水资源量转化为相应账户的水资源用地面积[4].计算中，将水资源账户划分为生活用水、生产用水和生态环境用水三大类型.水资源账户的计算模型如下[4,6]:

　　

　　式中：WEF为水资源总生态足迹，hm2;N为区域人口总数，人；i为水资源类型，wefi为第i类水资源类型的人均水资源生态足迹，hm2/cap;γ为全球水资源均衡因子，取5.19[4];AWi为第i类水资源的人均消耗量，m3;AP为全球水资源平均生产能力，取3140m3/hm2[4].

　　1.2水资源生态承载力模型

　　水资源生态承载力可理解为某区域在特定历史发展阶段，水资源的最大供给量可支持该区域资源、环境和社会（生产、生活和生态）可持续发展的能力，即水资源对生态系统和经济系统良性发展的支撑能力[4,6].其计算模型如下：

　　

　　式中：WEC为水资源生态承载力，hm2;N为区域人口总数，人；wec为人均水资源生态承载力，hm2/cap;Q为区域水资源总量，m3;AP为全球水资源平均生产能力，m3/hm2;φ为区域水资源的产量因子。

　　据研究，一个国家和地区的水资源承载力中60%用于维持生态环境[7].因此，在水资源生态承载力计算中乘以系数0.4.

　　1.3水资源可持续利用评价指标

　　1.3.1人均水资源生态赤字与生态盈余

　　将区域水资源消耗产生的生态足迹和生态承载力相比较，得出水资源生态赤字和水资源生态盈余，此指标可用来判断研究区域水资源的可持续利用情况[3,6].

　　

　　式中：wes为人均水资源生态盈余；wed为人均水资源生态赤字；wef为人均水资源生态足迹。

　　1.3.2水资源利用效率
　　
　　水资源利用效率可用万元GDP水资源生态足迹值来衡量。万元GDP水资源生态足迹是指区域水资源总生态足迹（WEF）与区域国内生产总值（GDP）的比值[3,6],其计算公式为：万元GDP水资源生态足迹=WEF/GDP（4）万元GDP水资源生态足迹值越高，表明水资源利用效率越低；反之，则利用效率越高.

　　1.3.3水资源生态压力指数

　　水资源生态压力指数（WEPI）是指某地区水资源生态足迹（WEF）与水资源生态承载力（WEC）的比率，可衡量水资源的生态安全性[3,6],其计算公式为：WEPI=WEF/WEC（5）WEPI值越大，说明该区域水资源安全受到的威胁就越大。当0<WEPI<1时，表明该区域水资源开发利用处于安全状态，具有进一步开发利用的空间；当WEPI=1时，表明该区域水资源供需均衡，水资源利用达到最大值，水资源处于安全状态；当WEPI>1时，表明该区域水资源消费量大于供给量，水资源开发利用处于不安全状态。

　　2山西省水资源可持续性分析

　　2.1研究区概况

　　山西省位于黄河中游、海河上游，黄土高原东部，华北平原西侧，北以外长城与内蒙古自治区接壤，西隔黄河与陕西省相望，东倚太行山与河北省为邻，南倚中条山与河南省毗连。南北长约550km,东西宽约300km,总土地面积15.6万km2,约占全国总土地面积的1.63%.

　　全省河流众多，但以季节性河流为主。共有大小河流1000余条，分属黄河、海河两大水系。黄河流域面积97138km2,占全省总面积62%;海河流域面积59133km2,占全省总面积38%.

　　据山西省第二次水资源评价成果，1956-2000年全省年均水资源总量123.8亿m3,人均占有量不足全国平均水平的1/5,相当于世界人均占有水量的4.3%;单位面积平均占有水量只有全国平均水平的9.3%.全省地下水资源储量约93.1亿m3,但可采水资源量只占45%,且多分布于盆地边缘及省境四周。

　　2.2数据来源
　　
　　本项研究采用的水资源总量、各类型水资源消费量等数据来自《山西省水资源公报》（2003-2012年），人口数量及GDP数据来自《山西统计年鉴》（2003-2012年）。

　　2.3人均水资源生态足迹、生态承载力和生态赤字动态分析。

　　从图1中不难看出：
　　
　　（1）全省2003-2012年的人均水资源生态足迹整体上呈缓慢增长趋势，从2003年的0.2781hm2/cap上升到2012年的0.3360hm2/cap,年均增长率为2.08%.但是，2003-2009年的人均水资源生态足迹变化幅度较平缓，均未超过0.30hm2/cap.而2010-2012年的人均水资源生态足迹有了较大幅度的增长，超过了0.30hm2/cap,3年年均增长率达到3.59%.

　　（2）除了2003年的人均水资源生态承载力较大外，2004-2012年的人均水资源生态承载力变化幅度比较平缓。

　　（3）全省2003-2012年的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，整体呈上升趋势，年均增长率达到4.00%.

　　（1）历年的人均水资源生态足迹组分构成中，生产消费的人均水资源足迹比重最大，均达80%以上；其次是生活消费；第三是生态消费。

　　（2）从人均水资源生态足迹构成组分所占的比重变化来看，生产消费呈下降趋势，10年所占的比例下降了6.74%,而生活消费、生态消费比重呈逐渐上升趋势，分别上升了2.80%和3.95%.

　　2.4水资源利用效率分析

　　图3反映了全省2003-2012年水资源利用效率的变化趋势.很显然，万元GDP水资源生态足迹呈下降趋势，年均下降率为6.90%,表明这10年间的水资源利用效率逐年提高。

　　2.5水资源生态压力指数分析

　　图4反映了全省2003-2012年水资源的生态压力指数状况，总体来看不容乐观。生态压力指数整体呈波动上升趋势，且远远大于1,说明这10年的水资源开发利用处于不安全状态。

　　3结论与讨论

　　3.1人均水资源呈生态赤字状态，且生态赤字呈上升趋势

　　全省2003-2012年人均水资源生态足迹、生态承载力的计算分析结果表明，人均水资源呈生态赤字状态，且生态赤字呈上升发展趋势。其原因可能在于：（1）社会经济快速发展、人口增长及对良好生态环境的需求，均会带来对水资源消费需求的增大；（2）全省水资源的平均生产力水平相对较低，导致人均水资源生态承载力也较低；（3）10年间全省人均水资源生态承载力变化幅度比较平缓，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.

　　3.2水资源利用效率逐年提高，但水资源的开发利用仍处于不安全状态

　　万元GDP水资源生态足迹分析计算结果表明，全省2003-2012年的水资源利用效率逐年提高，但是水资源的开发利用仍处于不安全状态。为此建议：（1）不断提高人们的水资源保护意识，将节约、集约用水变成一种自觉行为；（2）奋力建设大水网，优先利用地表水，充分发挥水利工程的蓄水效益与调节功能，提高水资源的承载力；（3）控制地下水开采，加强监测，严禁水体污染；（4）调整用水结构，大力推行农业节水灌溉和工业废水循环利用，加大生态用水量；（5）在重要水源区大力开展以生态植被恢复为主的水土保持，有效涵养水源。

　　参考文献：
　　[1]胡永红，吴志峰，李定强，等。基于ARIMA模型的区域水生态足迹时间序列分析[J].生态环境，2006,15（1）：94-98.
　　[2]刘鑫，雷宏军，晏清洪，等。基于生态需水量的城市水生态足迹研究[J].人民黄河，2008,30（6）：41-43.
　　[3]谭秀娟，郑钦玉。我国水资源生态足迹分析与预测[J].生态学报，2009,29（7）：3559-3568.
　　[4]黄林楠，张伟新，姜翠玲，等。水资源生态足迹计算方法[J].生态学报，2008,28（3）：1279-1286.