湯冠華,劉 永

(1.紹興市水利局,浙江 紹興 312000;2.紹興市水利水電勘測設計院,浙江 紹興 312000)

1 問題的提出

浙江省是“江南水鄉(xiāng)”,但水鄉(xiāng)亦愁水,浙江省降雨豐沛、集中,但人均水資源量偏少,水資源的空間分布不平衡,與人口、經(jīng)濟布局差異度大。隨著浙江省經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,由水資源大規(guī)模開發(fā)利用引起的水資源生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞以及承載力下降等一系列問題日益凸顯。因此,為促進浙江省水資源可持續(xù)發(fā)展及科學規(guī)劃、有效利用和節(jié)約保護水資源,有必要對浙江省水資源生態(tài)承載力問題進行探討及研究。

本文將Wackernagel的生態(tài)足跡理論應用于浙江省水資源生態(tài)承載力系統(tǒng)研究中,構(gòu)建水資源生態(tài)承載力模型,引入水資源生態(tài)承載力評價指標,分析計算浙江省水資源生態(tài)供給和需求能力,在此基礎上對全省的水資源生態(tài)承載力進行評價。

2 生態(tài)足跡

2.1 生態(tài)足跡理論

生態(tài)足跡(Ecological Footprint),又稱生態(tài)占用,是一種從系統(tǒng)學和生態(tài)學的角度衡量人類對自然資源利用程度的方法,通過估算支持特定人口的資源消費及其產(chǎn)生的廢棄物吸收所需的生態(tài)生產(chǎn)力的土地面積,與其生態(tài)承載力進行比較,可判斷區(qū)域的發(fā)展是否處于生態(tài)承載力的安全范圍之內(nèi),從而衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展狀況[1]。

2.2 水資源生態(tài)足跡理論

根據(jù)生態(tài)足跡理論,在水資源范疇內(nèi),生態(tài)足跡是指在特定人口和經(jīng)濟規(guī)模下維持水資源消費與自然環(huán)境所必須的生態(tài)生產(chǎn)性面積,將消耗的水資源轉(zhuǎn)換為相應賬戶的生產(chǎn)性土地面積并對其均衡化,即可得不同區(qū)域可以相互比較的均衡值[2]。主要包括維持、凈化自然環(huán)境對水的需求過程以及區(qū)域生產(chǎn)、生活中水資源的消費過程。

3 生態(tài)足跡模型建立

3.1 水資源生態(tài)足跡模型

水資源生態(tài)足跡主要包括生活用水、生產(chǎn)用水、生態(tài)用水生態(tài)足跡。基于水資源生態(tài)足跡理論,水資源生態(tài)足跡模型可表示為:

式中:EFw、efw分別為水資源生態(tài)足跡(hm2)、人均水資源生態(tài)足跡(hm2/人);EFlw為生活用水生態(tài)足跡,指居民生活用水在某一時段內(nèi)的需求,包括城市居民生活用水和農(nóng)村生活用水(hm2);EFpw為包括工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、林牧漁業(yè)用水(hm2);EFew為生態(tài)環(huán)境用水足跡,指區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善對水資源的需求過程,包括生態(tài)用水與環(huán)境配水(hm2);N為區(qū)域人口總數(shù)(人);γw為水資源的均衡因子;Pw為區(qū)域水資源平均生產(chǎn)能力(m3/hm2)。Wl、Wp、We分別為生活用水量消耗量、生產(chǎn)用水消耗量、生態(tài)用水消耗量(m3);eflw、efpw、efew分別為人均生活用水生態(tài)足跡、人均生產(chǎn)用水生態(tài)足跡、人均生態(tài)環(huán)境用水生態(tài)足跡(hm2/人)。

3.2 水資源生態(tài)承載力模型

水資源生態(tài)承載力可定義為:在某一具體歷史發(fā)展階段,區(qū)域水資源對該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展與經(jīng)濟系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的支撐能力。區(qū)域的水資源開發(fā)利用率若超過30%～40%,可能導致生態(tài)環(huán)境的惡化[3],因此在區(qū)域水資源生態(tài)承載力中須至少扣除60%用于維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康,維護生態(tài)平衡。由以上分析,水資源生態(tài)承載力模型可表示為[4]:

式中:ECw為水資源生態(tài)承載力(hm2);ecw為人均水資源生態(tài)承載力(hm2/人);yw為區(qū)域水資源產(chǎn)量因子;Qw為區(qū)域水資源總量(m3)。

3.3 水資源生態(tài)承載力評價模型

3.3.1 人均水資源生態(tài)盈虧(erd)

生態(tài)盈虧即區(qū)域人均水資源生態(tài)足跡與人均水資源生態(tài)承載力之差,判斷區(qū)域水資源是處于生態(tài)赤字還是生態(tài)盈余狀態(tài),可綜合判定某區(qū)域的生產(chǎn)消費活動是否處于生態(tài)系統(tǒng)可承載的范圍之內(nèi),從而衡量區(qū)域水資源的可持續(xù)利用狀況。根據(jù)以上定義,水資源生態(tài)承載力模型為[5]:

式中:當erd＜0時,表明區(qū)域水資源生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡,即生態(tài)盈余,此時,區(qū)域的水資源處于可持續(xù)利用狀態(tài),區(qū)域內(nèi)的水資源量不但可以保證良好的生態(tài)環(huán)境,還存在余量;erd＞0,即生態(tài)赤字。

3.3.2 水資源生態(tài)壓力指數(shù)(EPI)

水資源生態(tài)壓力指數(shù)為區(qū)域水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力的比值,可作為區(qū)域間水資源可持續(xù)利用狀況比較的評價指標,用來衡量水資源生態(tài)壓力強度的大小,它將區(qū)域水資源承載力與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展所需要的水資源消耗量有機地結(jié)合起來,以定量和指數(shù)的形式進行水資源安全的等級測評,公式如下[6]:

式中:若EPI＞1,即區(qū)域水資源消費量大于供給量,無法可持續(xù)利用水資源,此時,水資源安全壓力隨EPI增大而增大;若0＜EPI＜1,即區(qū)域水資源消費量小于供給量,此時,水資源的開發(fā)利用處于相對安全狀態(tài);若 EPI=1,即區(qū)域水資源供需平衡。

3.3.3 萬元GDP水資源生態(tài)足跡(EFGDP)

萬元GDP水資源生態(tài)足跡是指區(qū)域水資源生態(tài)足跡與區(qū)域生產(chǎn)總值之比,能夠較為客觀地衡量區(qū)域水資源的利用率及其經(jīng)濟增長方式,公式為:

4 浙江省水資源生態(tài)承載力評價

4.1 基礎數(shù)據(jù)和模型中參數(shù)的說明

人口數(shù)(N)和GDP數(shù)據(jù)來源于歷年《浙江省統(tǒng)計年鑒》;各部門用水量、水資源總量以及產(chǎn)水模數(shù)來源于歷年《浙江省水資源公報》。在參考相關文獻的基礎上,本研究取產(chǎn)量因子yw=2.81,均衡因子γw=5.19[4]。并且假設水資源在研究區(qū)內(nèi)均勻分布,即單位面積所擁有的水量相同。

4.2 水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力計算

結(jié)合給定參數(shù),根據(jù) (1)～ (5)式計算得2010年浙江省人均水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力(見表1)。

表1 浙江省人均水資源生態(tài)足跡與生態(tài)承載力計算結(jié)果表 (2010年)

同理,計算出2006—2010年浙江省人均水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力(見表2)。

表2 浙江省水資源人均生態(tài)足跡及承載力計算結(jié)果表 (2006—2010年)

4.3 水資源生態(tài)承載力評價指標分析

根據(jù) (6) ～ (8)式,計算得浙江省2006—2010年 erd、EPI、EFGDP結(jié)果見表3,各指標變化趨勢見圖1。

表3 浙江省水資源生態(tài)承載力評價指標計算結(jié)果表 (2006—2010年)

圖1 浙江省水資源生態(tài)足跡與生態(tài)承載力變化趨勢圖(2006—2010年)

5 結(jié) 語

(1)浙江省的人均水資源生態(tài)足跡小于浙江省人均水資源生態(tài)承載力,即浙江省水資源處于生態(tài)盈余狀態(tài),表明浙江省的水資源生態(tài)容量足以支持其生態(tài)負荷,其區(qū)域水資源利用與發(fā)展模式具有相對可持續(xù)性。

(2)浙江省水資源處于生態(tài)盈余狀態(tài),目前處于健康發(fā)展的狀態(tài),但是水資源生態(tài)承載力逐年減小,水生態(tài)足跡在無規(guī)則地緩慢增大。綜合來看,浙江省亟需轉(zhuǎn)變生產(chǎn)、生活消費方式,建立節(jié)約型水資源消費體系,有效減少對水資源的消耗,同時,加強水污染控制,減少浙江省生態(tài)用水足跡,加強生態(tài)保護和恢復,提高水資源生態(tài)承載力,以實現(xiàn)浙江省水資源的可持續(xù)利用。

(3)2006—2010年,水資源壓力指數(shù)始終保持在較低水平,遠小于1,說明浙江省水資源供給量大于消費量,水資源開發(fā)利用處于安全狀態(tài),本省的水資源開發(fā)利用具有很大空間,實現(xiàn)了水資源的可持續(xù)利用,促進了浙江省的生態(tài)良性發(fā)展和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

(4)浙江省近5 a萬元GDP水資源生態(tài)足跡逐漸降低,2009—2010年降速加快,表明浙江省水資源開發(fā)和利用率在不斷提高。

[1]Wackernagel M,Rees W E.Our Ecological Footprint:Reducing Human Impact on the Earth[M].Gabriela Island:New Society Publishers,1996.

[2]Moratilld,Fernando Esteban,et al.The waterfootprint in Spain[J].Revista de Obras Publicas,2010,3514(10):21-38.

[3]張岳.中國水資源與可持續(xù)發(fā)展[M].南寧:廣西科學技術(shù)出版社,2000.

[4]黃林楠,張偉新,姜翠玲,等.水資源生態(tài)足跡計算方法[J].生態(tài)學報,2008(03):1279-1286.

[5]孫芳玲.山東省水資源生態(tài)足跡研究[D].濟南:山東師范大學,2011.

[6]譚秀娟,鄭欽玉.我國水資源生態(tài)足跡分析與預測 [J].生態(tài)學報,2009(07):3559-3568.