摘 要：生態(tài)足跡模型是一種來評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展與利用的較好的方法，但在生態(tài)足跡模型中僅僅以漁業(yè)來評(píng)價(jià)水資源的使用，忽略了其他的功能。在分析生態(tài)足跡模型的基礎(chǔ)，根據(jù)水生態(tài)在城市生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用，在生態(tài)足跡理論框架下，建立了水生態(tài)足跡帳戶。按照不同的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)水生態(tài)足跡進(jìn)行細(xì)化。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)足跡；生態(tài)足跡；可持續(xù)發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.199

生態(tài)足跡理論是一種用來評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展的量化方法，目前隨著對(duì)可持續(xù)發(fā)展研究的深入，生態(tài)足跡理論成為國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。生態(tài)足跡模型由加拿大學(xué)者Wackernagle和Rees1997年提出的，目前已廣泛應(yīng)用于對(duì)資源消費(fèi)和承載力評(píng)估方面[1]。在Wackernagle建立的生態(tài)足跡模型中，六類賬戶均基于“生物生產(chǎn)“這個(gè)概念定義的，水域作為第六類帳戶生產(chǎn)功能僅僅以漁業(yè)生產(chǎn)來概括，這是不完善的。本文旨在生態(tài)足跡模型的基礎(chǔ)之上，對(duì)其生物生產(chǎn)性土地進(jìn)行擴(kuò)充，補(bǔ)充生態(tài)足跡理論關(guān)于水生態(tài)足跡的不足，進(jìn)一步對(duì)生態(tài)足跡理論進(jìn)行完善，以便更科學(xué)地評(píng)價(jià)社會(huì)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究方法

1.1 城市水生態(tài)足跡的內(nèi)涵

城市水生態(tài)足跡以人類生產(chǎn)生活用水和城市最小生態(tài)需水量為出發(fā)點(diǎn)，用以評(píng)價(jià)維持城市人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和城市內(nèi)生命支持系統(tǒng)基本生態(tài)服務(wù)功能的水量與本地可更新水資源供給能力之間的差距[2]，以便估算流域或區(qū)域水代謝強(qiáng)度。將城市所使用的水生態(tài)足跡同城市可更新水資源供給能力相比較就會(huì)產(chǎn)生生態(tài)赤字或生態(tài)盈余。生態(tài)赤字表明該地區(qū)的水資源量超過了其水生態(tài)容量，城市水資源利用處于一種不健康的模式。如果基于生態(tài)服務(wù)功能的水量出現(xiàn)了赤字，則表明水生態(tài)足跡必出現(xiàn)赤字[3]。生態(tài)盈余則表明城市的水資源利用處于相對(duì)健康的模式。國(guó)內(nèi)已有一些專家學(xué)者開始城市水生態(tài)足跡進(jìn)行研究[4]。

1.2 生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡定義為：任何已知人口（某個(gè)個(gè)人、一個(gè)城市或一個(gè)國(guó)家）的生態(tài)足跡為生產(chǎn)這些人口所消費(fèi)的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)面積[5]。生態(tài)足跡的一般計(jì)算模型為：

其中，i為消費(fèi)商品或生產(chǎn)生物的類型；cci為第i種消費(fèi)商品的生產(chǎn)足跡；aci為第i種消費(fèi)商品的消費(fèi)總量；pi為第i種商品的生物生產(chǎn)單位面積產(chǎn)量；wi為第i種消費(fèi)品或生物資源土地類型生產(chǎn)力權(quán)值；EF為某一地區(qū)的生態(tài)足跡總量。

1.3 生態(tài)承載力與水生態(tài)承載力

生態(tài)承載力可以看成是承載力在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用。其概念可以分成狹義和廣義兩種。廣義的是指保持原有結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性前提下，生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干擾的承受能力。包括自然和人類兩種干擾。而狹義的生態(tài)承載力主要指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)干擾的承受能力。而水生態(tài)承載力是指水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類的生產(chǎn)生活等活動(dòng)的承受力。城市水生態(tài)系統(tǒng)承載力是將這一地區(qū)地表水、地下水及回用污水扣除重復(fù)計(jì)算量即是該地區(qū)的水資源總量。有些專家研究認(rèn)為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的水資源開發(fā)利用超過30%-40%[6]，則可能引起生態(tài)環(huán)境的惡化。這種計(jì)算承載力的方法太過“消極”[7]。本文按世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)的報(bào)告《我們共同的未來》建議，生態(tài)供給中扣除12%的生物生產(chǎn)土地面積用以保護(hù)生物多樣性。

水生態(tài)承載力計(jì)算公式如下：

其中，N為人口數(shù)，rj為水資源全球均衡因子，Wt為該地區(qū)水資源總量，pi為水域平均產(chǎn)水量， 為水資源用地產(chǎn)量因子。

2 水生態(tài)足跡計(jì)算模型賬戶建立及計(jì)算模型

水生態(tài)足跡通?？梢詣澐譃椋旱鷳B(tài)足跡（包括生活用水和生產(chǎn)用水） 、水產(chǎn)品生態(tài)足跡、水污染生態(tài)足跡[8]。根據(jù)生態(tài)足跡的描述，水生態(tài)足跡將和其他的各個(gè)帳戶一樣，將消耗的水資源量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的可相互比較的水生態(tài)用地面積。根據(jù)生態(tài)足跡法建立水生態(tài)足跡賬戶，將水生態(tài)足跡賬戶劃分為水產(chǎn)品生態(tài)足跡、淡水生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡三個(gè)部分。

2.1 水產(chǎn)品生態(tài)足跡

在生態(tài)足跡模型中，被定義的水資源用地面積的衡量?jī)H僅以水產(chǎn)品-漁業(yè)這一單一的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)。被細(xì)化后的水生態(tài)足跡模型中，水產(chǎn)品作為其中的一個(gè)賬戶，計(jì)算公式如下：

式中： 為總的水產(chǎn)品生態(tài)足跡；為人均水產(chǎn)品生態(tài)足跡； N 為總?cè)丝冢?Ci 為水產(chǎn)品人均消費(fèi)量；為區(qū)域平均水域面積生產(chǎn)能力； 指生態(tài)生產(chǎn)性土地類型中的水域；為均衡因子。

2.2 淡水生態(tài)足跡的計(jì)算公式

淡水生態(tài)足跡包括生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水三個(gè)方面。城市淡水生態(tài)足跡不僅包括居民的直接生活用水還包括用于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)所消耗的淡水資源。城市淡水水生態(tài)足跡的計(jì)算公式如下：

其中，為淡水生態(tài)足跡，為總?cè)丝跀?shù)，為均衡因子。為區(qū)域平均水域面積生產(chǎn)能力；

其中，為城市生態(tài)用水，為人類生活用水量，為城市生產(chǎn)用水。生活用水包括城鎮(zhèn)居民生活用水和農(nóng)村居民生活用水。生產(chǎn)用水包括第一產(chǎn)業(yè)用水含農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)用水、魚塘補(bǔ)水和農(nóng)村牲畜用水，第二產(chǎn)業(yè)用水含工業(yè)用水和建筑業(yè)用水、第三產(chǎn)業(yè)用水含商飲業(yè)用水和服務(wù)業(yè)用水，生態(tài)環(huán)境用水分河道內(nèi)外用水，河道外用水包括城市環(huán)境用水和濕地補(bǔ)水等，河道內(nèi)用水為改善江河湖泊水環(huán)境進(jìn)行的調(diào)配水量等。

2.3 污染物稀釋凈化用水足跡

污染物凈化用水足跡指的是消納城市生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的超出城市水體承受能力的污染物而不斷對(duì)水資源的需求過程。為提高河湖稀釋凈化污染物的功能，使水質(zhì)達(dá)到用水的最高標(biāo)準(zhǔn)，需人工補(bǔ)充額外的清潔水。鑒于這部分資料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的缺失，因此對(duì)水污染生態(tài)足跡進(jìn)行準(zhǔn)確的衡量具有很大的不確定性，本文不予討論。

3 主要參數(shù)估計(jì)

3.1 水資源均衡因子r

在生態(tài)足跡模型中，由于各類生物生產(chǎn)性土地單位面積生產(chǎn)力差異較大，為了使計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個(gè)可以比較的標(biāo)準(zhǔn)，給各類生物生產(chǎn)面積乘以一個(gè)等價(jià)因子，以轉(zhuǎn)化為可以相互比較的生物生產(chǎn)性面積。

假定全球水資源產(chǎn)量因子為1，則區(qū)域水資源產(chǎn)量因子r為該區(qū)域水資源平均生產(chǎn)能力與全球水資源平均生產(chǎn)能力的比值，本文取黃林楠等根據(jù)WWF2002 計(jì)算的水資源均衡因子作為計(jì)算值。

水域1為漁業(yè) 水域2為水資源均衡因子。

3.2 平均生產(chǎn)能力

在水文學(xué)中，平均產(chǎn)水模數(shù)的概念為計(jì)算時(shí)段內(nèi)為地表水資源量與地下水資源量中扣除重復(fù)計(jì)算量除以計(jì)算區(qū)域的面積，公式如下：

式中，V 為計(jì)算時(shí)段內(nèi)區(qū)域的水資源總量（m3 ） ； S 為計(jì)算區(qū)域的面積（ hm2 ） ； p為計(jì)算時(shí)段內(nèi)的平均產(chǎn)水模數(shù)（m3·hm- 2 ） 。據(jù)世界資源研究資料，世界每年再生性水資源總量約42 ×104億m3 ，但專家們認(rèn)為其中穩(wěn)定徑流量只有14 ×104億m3 ，而5×104億m3流經(jīng)沙漠無法利用，因此實(shí)際可以利用的河川徑流量為9 ×104億m3 ，其中還必須要有充足的水量留在江河湖泊中保持健康的生態(tài)系統(tǒng)，因此每年實(shí)際可供開發(fā)利用的水資源量?jī)H僅只有3.24 ×104億m3。

3.3 水資源產(chǎn)量因子

在生態(tài)足跡模型中，通過用產(chǎn)量因子參數(shù)的計(jì)算方法，將不同類型生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化成可以相互比較的土地面積。水資源產(chǎn)量因子是根據(jù)全球水資源平均生產(chǎn)能力確定的。

計(jì)算公式如下：

其中，為水資源產(chǎn)量因子，V為研究區(qū)域單位面積產(chǎn)水量，Vg為全球單位面積產(chǎn)水量。將全球水資源產(chǎn)量因子假設(shè)為1，按所研究區(qū)域的水資源產(chǎn)量確定該地區(qū)水資源產(chǎn)量因子。

4 結(jié)語

通過對(duì)水生態(tài)足跡模型研究，可以度量人口對(duì)水生態(tài)的利用情況。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)區(qū)域水生態(tài)足跡如果超出所能提供的水生態(tài)承載力，就出現(xiàn)生態(tài)赤字，如果小于區(qū)域的水生態(tài)承載力，則表現(xiàn)生態(tài)盈余。我們通過水生態(tài)足跡分析的指標(biāo)可以衡量該區(qū)域的可持續(xù)性程度，從空間、時(shí)間二維的可持續(xù)性程度做出度量和比較，使人們能明確知曉現(xiàn)實(shí)距離可持續(xù)性目標(biāo)尚有多遠(yuǎn)，從而有助于確定和監(jiān)測(cè)可持續(xù)方案實(shí)施的效果。

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作者簡(jiǎn)介：劉翠翠（1983-），女，遼寧錦州人，碩士研究生，初級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：實(shí)驗(yàn)室管理及儀器分析教學(xué)方向。