許 典 子，張 萬(wàn) 順,2,3，彭 虹，申 詩(shī) 嘉，黃 攀 攀

(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072； 2.武漢大學(xué) 中國(guó)主體功能區(qū)戰(zhàn)略研究院，湖北 武漢 430072； 3.武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072; 4.武漢大學(xué) 水利水電學(xué)院，湖北 武漢 430072)

隨著水資源短缺問(wèn)題的日益凸顯，水資源可持續(xù)利用研究已成為促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-2]。作為我國(guó)水資源配置的戰(zhàn)略水源地和長(zhǎng)江上游經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中心，三峽庫(kù)區(qū)具有舉足輕重的地位，研究三峽庫(kù)區(qū)水資源可持續(xù)承載狀態(tài)以及發(fā)展趨勢(shì)，能有效支撐長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水資源綜合管理。

生態(tài)足跡是衡量資源可持續(xù)利用的一種綜合核算方法[3]，由William于1992年提出，此后Wackernagel及眾多學(xué)者對(duì)理論進(jìn)行了發(fā)展和完善[4-5]，該理論衡量社會(huì)的資源環(huán)境需求與實(shí)際可用土地面積及其環(huán)境所提供的服務(wù)之間的關(guān)系[6]。學(xué)者們將生態(tài)足跡理論應(yīng)用于水資源領(lǐng)域，開(kāi)展了水足跡[7-9]、水生態(tài)足跡[10-12]以及水資源生態(tài)足跡研究[13-15]。Wang等構(gòu)建了水資源生態(tài)足跡及水資源生態(tài)承載力模型，將水資源賬戶進(jìn)一步劃分為3個(gè)子賬戶，包括生活用水、生產(chǎn)用水及生態(tài)需水足跡，計(jì)算遼河流域城市尺度和流域尺度水資源生態(tài)足跡[16]；丁華等引入萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡，建立改進(jìn)的上海市水資源生態(tài)足跡和承載力模型，分析其水資源生態(tài)需求和供給能力[17]；鄧曉軍等引入虛擬水，計(jì)算了農(nóng)業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需水量和虛擬水貿(mào)易量，通過(guò)水匱乏度、水自給率和水依賴(lài)度等分析了四川省水資源利用狀況[18]；周健等通過(guò)引入生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論，構(gòu)建了基于生態(tài)足跡的三峽庫(kù)區(qū)重慶段生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)模型，并計(jì)算各區(qū)縣的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)[19]；劉子剛等對(duì)水生態(tài)足跡的內(nèi)涵進(jìn)行擴(kuò)展，將水產(chǎn)品生態(tài)足跡、淡水生態(tài)足跡以及水污染生態(tài)足跡考慮在內(nèi)，分析湖州市逐年水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力[20]?？v觀以往的水足跡研究，三峽庫(kù)區(qū)的水資源生態(tài)足跡研究多以行政區(qū)域或小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，容易忽略水污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，尚未見(jiàn)三峽庫(kù)區(qū)全庫(kù)區(qū)流域的水資源生態(tài)足跡研究。

本文以三峽庫(kù)區(qū)流域作為研究區(qū)域，將水資源開(kāi)發(fā)利用及水環(huán)境安全納入生態(tài)足跡核算，構(gòu)建三峽庫(kù)區(qū)流域水資源生態(tài)足跡模型，綜合評(píng)價(jià)建庫(kù)以來(lái)三峽庫(kù)區(qū)流域水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力的時(shí)空格局動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，明晰影響水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)演變因素，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)流域水資源的科學(xué)管控和區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的支撐作用。

1 研究方法

水資源生態(tài)足跡模型包含以下3個(gè)部分：水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)承載力和水資源生態(tài)盈虧。水資源生態(tài)足跡反映需求，表示人類(lèi)在生活生產(chǎn)中開(kāi)發(fā)利用水資源以及自然環(huán)境維持自身進(jìn)化對(duì)水的需求。水資源生態(tài)承載力反映供給，表示水資源對(duì)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性發(fā)展的支撐能力。地區(qū)水資源供需平衡狀況主要是通過(guò)水資源生態(tài)盈余和生態(tài)赤字來(lái)表示[21]，水資源生態(tài)足跡模型框架如圖1所示，具體過(guò)程如下。

圖1 水資源生態(tài)足跡模型框架Fig.1 Framework of water resources ecological footprint model

1.1 水資源生態(tài)足跡

基于生態(tài)足跡建立水資源賬戶，將水資源生態(tài)足跡劃分為淡水生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡：

EFw=EFfw+EFww

(1)

式中，EFw表示區(qū)域水資源生態(tài)足跡，hm2；EFfw表示區(qū)域淡水生態(tài)足跡，hm2；EFww表示區(qū)域水污染生態(tài)足跡，hm2。

1.1.1 淡水生態(tài)足跡

根據(jù)用水性質(zhì)分類(lèi)，淡水生態(tài)足跡下的水資源帳戶可劃分為生活用水、生產(chǎn)用水和生態(tài)需水足跡3個(gè)二級(jí)帳戶。

水資源賬戶的計(jì)算模型可表示為[20]：

EFfw=N×AEFfw=γw×W/APw

(2)

式中，AEFfw表示區(qū)域淡水生態(tài)足跡，hm2；N表示區(qū)域人口數(shù)；EFfw表示該區(qū)域人均淡水生態(tài)足跡，hm2/人；γw表示水資源全球均衡因子；W表示水資源消耗量，可進(jìn)一步細(xì)分為生活用水量、生產(chǎn)用水量以及生態(tài)環(huán)境用水量，m3;APw表示全球水資源平均生產(chǎn)能力，m3·hm-2。

1.1.2 水污染生態(tài)足跡

水污染生態(tài)足跡反映稀釋和凈化生產(chǎn)生活中排放的污廢水對(duì)水資源的消耗，水污染生態(tài)足跡計(jì)算公式為[20-22]：

EFww=N×AEFww=γw×(TCww/APw)

(3)

式中，EFww表示區(qū)域水污染生態(tài)足跡,hm2；AEFww表示區(qū)域人均水污染生態(tài)足跡,hm2/人；TCww表示區(qū)域污染稀釋凈化需水量,m3；APw表示全球水資源平均生產(chǎn)能力,m3·hm-2。采用零維水質(zhì)模型計(jì)算污染稀釋凈化需水量，公式如下[22]：

(4)

式中，Qww表示區(qū)域污染物排放量,t/a；Cs表示水質(zhì)目標(biāo)濃度,mg/L，根據(jù)水資源公報(bào)[23]等成果，以Ⅲ 類(lèi)水質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，COD和氨氮濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為20 mg/L和1.0 mg/L；K為污染物綜合降解系數(shù)，1/d，按照《三峽庫(kù)區(qū)水域納污能力及限制排污總量意見(jiàn)》等成果[24]，取K值為0.1。

水文學(xué)中將水資源的生產(chǎn)能力以多年平均產(chǎn)水模數(shù)來(lái)表述，全球水資源平均生產(chǎn)能力即為全球多年平均產(chǎn)水模數(shù)。根據(jù)多年統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合該參數(shù)在三峽庫(kù)區(qū)的應(yīng)用，確定全球單位面積的產(chǎn)水量為3 140 m3·hm-2[25-26]。全球水資源均衡因子以水資源生物生產(chǎn)面積的平均生態(tài)生產(chǎn)力除以全球各類(lèi)生物生產(chǎn)面積的平均生態(tài)生產(chǎn)力來(lái)刻畫(huà)，根據(jù)研究結(jié)果，多采用WWF《2002世界自然基金會(huì)地球生命力報(bào)告》確定的全球水資源均衡因子5.19進(jìn)行計(jì)算，學(xué)者們?cè)陂L(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶及三峽庫(kù)區(qū)范圍進(jìn)行了應(yīng)用，表明其具有適用性[13，26-27]。

1.2 水資源生態(tài)承載力

基于生態(tài)足跡的水資源承載力表示該區(qū)域在一定的發(fā)展階段和技術(shù)管理?xiàng)l件下，水資源可支持該區(qū)域資源、環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的能力。水資源生態(tài)承載力的計(jì)算模型可表示為[16]：

ECw=N×ecw=α×γw×φ×Q/APw

(5)

式中，ECw表示區(qū)域水資源承載力,hm2；N表示區(qū)域人口數(shù)；ecw表示區(qū)域人均水資源生態(tài)承載力,hm2/人；γw表示水資源均衡因子；φ表示水資源產(chǎn)量因子；Q表示區(qū)域水資源總量,m3；APw表示全球水資源平均生產(chǎn)能力,m3/hm2；α表示生物多樣性補(bǔ)償系數(shù)。

水資源產(chǎn)量因子以區(qū)域單位面積產(chǎn)水量除以全球單位面積產(chǎn)水量來(lái)刻畫(huà)，也可用區(qū)域多年平均徑流深除以全球多年平均徑流深來(lái)計(jì)算。根據(jù)水利電力部水文局?jǐn)?shù)據(jù)，重慶市水資源產(chǎn)量因子為2.04，湖北省為1.68[13]，核算出三峽庫(kù)區(qū)流域產(chǎn)量因子為1.97?；谑澜绛h(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)成果，α取值為0.88，表示扣除12%維持生態(tài)環(huán)境和生物多樣性的水資源量[16,28]。

1.3 水資源生態(tài)盈虧

以水資源生態(tài)盈余或生態(tài)赤字來(lái)衡量水資源的可持續(xù)利用程度，計(jì)算公式如下：

EFb=ECw=-EFw

(6)

式中，EFb表示區(qū)域水資源生態(tài)盈虧指數(shù)；EFw表示水資源生態(tài)足跡,hm2；ECw表示水資源承載力,hm2。若EFb<0，表示該地區(qū)水資源生態(tài)赤字，水資源開(kāi)發(fā)利用處于不健康模式；若EFb=0，表示水資源生態(tài)平衡；反之則代表生態(tài)盈余，該區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)利用處于可持續(xù)狀態(tài)。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)概況

三峽庫(kù)區(qū)是指長(zhǎng)江上游流域由于三峽工程修建而存在的具有特殊意義的獨(dú)特地理單元，是我國(guó)水資源配置的戰(zhàn)略水源地，橫貫東西的“黃金水道”，也是我國(guó)實(shí)行“西部大開(kāi)發(fā)”政策、“一帶一路”規(guī)劃和“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”戰(zhàn)略的重要聯(lián)結(jié)點(diǎn)，包含了湖北省所轄夷陵區(qū)、秭歸縣、巴東縣、興山縣4個(gè)區(qū)縣和重慶市所轄巫山縣、巫溪縣、奉節(jié)縣、云陽(yáng)縣、開(kāi)州區(qū)、萬(wàn)州區(qū)、忠縣、涪陵區(qū)、豐都縣、武隆縣、石柱縣、長(zhǎng)壽區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū)、江津區(qū)以及重慶主城區(qū)(包括渝中區(qū)、北碚區(qū)、沙坪壩區(qū)、南岸區(qū)、九龍坡區(qū)、大渡口區(qū)和江北區(qū))22個(gè)區(qū)縣，共26個(gè)區(qū)縣(圖2)。三峽庫(kù)區(qū)流域總面積5.8萬(wàn)km2，2016年常住人口為2 066.04萬(wàn)人。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，水熱資源豐富，立體氣候明顯，年均溫度15～19℃，年降水量1 000～1 800 mm，降雨多集中在4～10月。長(zhǎng)江橫貫全區(qū)，過(guò)境水資源豐富，水資源總量約4 000億m3，水資源開(kāi)發(fā)潛力巨大?！度珖?guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》將三峽庫(kù)區(qū)流域定位為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，區(qū)域間的水資源量、水資源質(zhì)量以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都存在較大差異。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用的水資源數(shù)據(jù)(包括降雨量、水資源總量、生活用水量、生產(chǎn)用水量、生態(tài)環(huán)境用水量及污染物排放量等)來(lái)源于2002～2016年《重慶市水資源公報(bào)》《湖北省水資源公報(bào)》，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)(包括人口及GDP等)來(lái)源于《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《巴東縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《宜昌市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》等。

圖2 三峽庫(kù)區(qū)流域行政區(qū)劃 Fig.2 Administrative district of Three Gorges Reservoir area

2.3 時(shí)間動(dòng)態(tài)演變特征

基于上述研究方法，以重慶市及湖北省三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源公報(bào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力(表1)。

表1 三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力Tab.1 Water resources ecological footprint and ecological carrying capacity in Three Gorges Reservoir area from 2002 to 2016

2002～2016年歷年生態(tài)盈虧指數(shù)均大于0，表明三峽庫(kù)區(qū)流域整體上呈現(xiàn)一定生態(tài)盈余，不僅可以保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展，而且滿足水資源的進(jìn)一步需求，水資源利用處于可持續(xù)狀態(tài)。

2002～2016年三峽庫(kù)區(qū)流域水資源生態(tài)足跡總體上呈波動(dòng)的先上升后下降趨勢(shì)(圖3)，2008年水資源生態(tài)足跡達(dá)到最高141.04×106hm2，2008年比2002年增長(zhǎng)54.60%。2009年水污染生態(tài)足跡達(dá)到最高48.30×106hm2，2009年比2002年增長(zhǎng)90.98%，此后水污染狀態(tài)有所改善，水污染生態(tài)足跡呈現(xiàn)降低趨勢(shì)并趨于穩(wěn)定狀態(tài)。2008年淡水生態(tài)足跡達(dá)到最高98.27×106hm2，2008年比2002年增長(zhǎng)49.02%。用水總量尤其是第二產(chǎn)業(yè)用水量也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)(圖4)，2008年第二產(chǎn)業(yè)用水生態(tài)足跡達(dá)到峰值60.25×106hm2，其后逐漸降低，2016年第二產(chǎn)業(yè)用水生態(tài)足跡僅為2008年的66.86%，這表明自2008年起水資源利用效率在逐步提高。

三峽庫(kù)區(qū)水資源生態(tài)承載力歷年間波動(dòng)變化較大(圖3)，2007年水資源生態(tài)承載力最高達(dá)257.99×106hm2，而2006年最低僅有141.88×106hm2，且其他年份呈高低不均分布。由圖5可知，三峽庫(kù)區(qū)2002～2016年間水資源生態(tài)承載力與降水量呈線性相關(guān)(正相關(guān)系數(shù)=0.86)。2006年三峽庫(kù)區(qū)年降雨量較其他年份明顯減少，庫(kù)區(qū)遭遇旱情，水資源生態(tài)承載力明顯降低。

在水資源生態(tài)足跡的二級(jí)賬戶中(圖6)，2002～2016年生產(chǎn)賬戶占比均在76%以上，比重最大。生活用水生態(tài)足跡呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)，從2002年到2003年，生活用水生態(tài)足跡由15.18×106hm2降低至11.12×106hm2，而后增加至2016年的17.73×106hm2。由于三峽工程全部竣工后，水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)將涉及湖北省、重慶市21個(gè)縣市區(qū)，因此在2003年三峽大壩正式下閘蓄水后，2004年常住人口較2003年減少134.73萬(wàn)人，而2004年城鎮(zhèn)人口較2003年增加332.62萬(wàn)人，大量人口外遷，城鎮(zhèn)戶籍卻大量增加，三峽庫(kù)區(qū)人口結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，由人口遷移導(dǎo)致的用水結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變。這期間，由于大量農(nóng)村人口轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)戶籍，生活用水由2003年的6.73億m3增加至7.20億m3，生活用水量增加7.0%，生活用水生態(tài)足跡由58.65×106hm2增加到72.80×106hm2；三峽大壩的修建，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)了2.79萬(wàn)hm2優(yōu)質(zhì)耕園地，耕地面積減少，農(nóng)業(yè)用水量也相應(yīng)減少，第一產(chǎn)業(yè)用水量由2003年的13.57億m3減少為13.21億m3，第一產(chǎn)業(yè)用水生態(tài)足跡由22.43×106hm2降低至21.83×106hm2。歷年生態(tài)環(huán)境賬戶所占比例均不到1.2%，在堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展的戰(zhàn)略定位下，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境用水量在逐年升高。三峽庫(kù)區(qū)流域歷年水資源生態(tài)盈余均在23.49×106hm2以上，水資源尚處于可持續(xù)利用狀態(tài)。

圖3 三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力Fig.3 Water resources ecological footprint and carrying capacity in Three Gorges Reservoir area from 2002 to 2016

圖4 三峽流域庫(kù)區(qū)用水總量與第二產(chǎn)業(yè)用水量Fig.4 Water consumption of Three Gorges Reservoir area from 2002 to 2016

圖5 三峽流域庫(kù)區(qū)水資源生態(tài)承載力與降雨量的關(guān)系Fig.5 Relationship between precipitation and carrying capacity of water resources

2.4 空間格局

三峽庫(kù)區(qū)水資源生態(tài)足跡及生態(tài)承載力均呈現(xiàn)地域不均衡性(表2)。其中，生態(tài)功能區(qū)的興山縣水資源生態(tài)足跡最小，為1.14×106hm2，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)的江津區(qū)水資源生態(tài)足跡最大，為13.94×106hm2，是興山縣的12倍；重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)的渝中區(qū)水資源生態(tài)承載力最小，為0.06×106hm2，生態(tài)功能區(qū)的巫溪縣水資源生態(tài)

圖6 三峽流域庫(kù)區(qū)2002～2016年淡水生態(tài)足跡組成Fig.6 Water ecological footprint contents of Three Gorges Reservoir area from 2002 to 2016

Tab.2 Water resources ecological footprint and water resources ecological carrying capacity of every district of Three Gorges Reservoir area in 2016 106hm2

承載力最大，為28.22×106hm2，是渝中區(qū)的470倍，地區(qū)差異顯著。三峽庫(kù)區(qū)整體呈現(xiàn)生態(tài)盈余，但重慶市部分區(qū)縣，包括渝中、渝北、沙坪壩、南岸、九龍坡、江津、江北、大渡口、長(zhǎng)壽、涪陵和北碚區(qū)11個(gè)區(qū)縣的生態(tài)盈虧指數(shù)為負(fù)值，呈現(xiàn)水資源生態(tài)赤字，其余區(qū)縣的生態(tài)盈虧指數(shù)為正值，呈現(xiàn)水資源生態(tài)盈余(圖7)。

從地域上看，三峽庫(kù)區(qū)流域水資源生態(tài)承載力總體上呈現(xiàn)由西向東、由庫(kù)尾向庫(kù)首增多的趨勢(shì)(圖7)。位于庫(kù)尾的重慶市9大主城區(qū)的水資源生態(tài)承載力較弱，主城區(qū)以6.65%的土地面積和4.85%的水資源量，承載了重慶市27.21%的人口以及41.89%的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值，水資源開(kāi)發(fā)利用率和用水效率高，水資源壓力較大，除巴南區(qū)外均呈現(xiàn)生態(tài)赤字。除主城區(qū)外，位于庫(kù)尾的長(zhǎng)壽區(qū)建有國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，重點(diǎn)發(fā)展天然氣石油化工及新材料新能源等，水污染生態(tài)足跡為3.05×106hm2，生產(chǎn)用水足跡占淡水生態(tài)足跡的87.5%，水資源生態(tài)足跡是水資源生態(tài)承載力3.14倍，呈現(xiàn)水資源生態(tài)赤字。江津區(qū)水資源量豐富，但生產(chǎn)用水足跡占淡水生態(tài)足跡的91.5%，生態(tài)盈虧指數(shù)為-7.94×106hm2，同樣呈現(xiàn)生態(tài)赤字。

圖7 三峽庫(kù)區(qū)流域水資源生態(tài)盈虧指數(shù)Fig.7 Distribution of water resources ecological surplus and deficit index in Three Gorges Reservoir area

庫(kù)中區(qū)域除武隆縣、云陽(yáng)縣和石柱縣為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，其余區(qū)縣均為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)。其中，涪陵區(qū)、萬(wàn)州區(qū)和開(kāi)州區(qū)水資源生態(tài)足跡占庫(kù)中區(qū)域的67.74%，庫(kù)中區(qū)域各區(qū)縣除涪陵區(qū)外，水資源生態(tài)足跡均未超過(guò)水資源生態(tài)承載力，呈現(xiàn)生態(tài)盈余。涪陵區(qū)位于長(zhǎng)江干流與其支流烏江的交匯處，屬于烏江開(kāi)發(fā)區(qū)，生產(chǎn)用水足跡占淡水生態(tài)足跡的87.73%，水污染生態(tài)足跡為4.27×106hm2，生態(tài)盈虧的指數(shù)為-6.10×106hm2，呈現(xiàn)生態(tài)赤字。庫(kù)首區(qū)域均為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，作為重要生物多樣性保護(hù)以及少數(shù)民族的聚集區(qū)，生態(tài)文明建設(shè)放在更加突出的地位，庫(kù)首水資源稟賦條件好，水資源生態(tài)承載力相對(duì)較高，占全庫(kù)區(qū)的46.39%，區(qū)域內(nèi)均呈現(xiàn)生態(tài)盈余。

三峽庫(kù)區(qū)流域水資源生態(tài)足跡高的區(qū)域集中在重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)，各區(qū)縣水資源生態(tài)足跡占全庫(kù)區(qū)的82.27%，水污染生態(tài)足跡占全庫(kù)區(qū)的87.67%。而重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的水資源生態(tài)足跡相對(duì)較低，僅占全庫(kù)區(qū)的17.73%；水污染狀況較輕，水污染生態(tài)足跡僅占全庫(kù)區(qū)的12.33%。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)作為支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要區(qū)域，用水量大，用水效率高，在高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)開(kāi)發(fā)區(qū)城市擴(kuò)張帶來(lái)的水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)和生態(tài)環(huán)境壓力過(guò)大等問(wèn)題；重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)水資源量充沛，因主導(dǎo)功能定位及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局等因素的影響，當(dāng)?shù)厮Y源的開(kāi)發(fā)利用率較低，在不影響自然保護(hù)區(qū)主體功能的前提下，也需提高水資源開(kāi)發(fā)利用率和用水效率。

3 討 論

根據(jù)水生態(tài)足跡的內(nèi)涵，本文采用的水資源生態(tài)足跡法將人類(lèi)對(duì)水資源的消耗和水污染的生態(tài)影響納入到生態(tài)足跡的核算，彌補(bǔ)了僅考慮水資源量而忽略水資源質(zhì)量的不足，具備較好的科學(xué)性和系統(tǒng)性。時(shí)間尺度上，考慮水污染生態(tài)足跡后，三峽庫(kù)區(qū)流域歷年水資源仍然呈現(xiàn)生態(tài)盈余，但水資源生態(tài)盈余量減少；空間尺度上，涪陵區(qū)由于污染物排放量較多，在三峽庫(kù)區(qū)各區(qū)縣中水污染生態(tài)足跡最大，考慮水污染生態(tài)足跡后，水資源處于生態(tài)赤字狀態(tài)。本文確定的水資源生態(tài)足跡計(jì)算所涉及到幾個(gè)基本參數(shù)，其中水資源均衡因子、水資源產(chǎn)量因子和全球水資源平均生產(chǎn)能力的取值在眾多學(xué)者們的研究中基本統(tǒng)一，而不同學(xué)者對(duì)于生物多樣性補(bǔ)償系數(shù)α的取值持不同觀點(diǎn)，如世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)取值為0.88[16,28]，張?jiān)碌热≈禐?.75[29]，黃林楠等取值為0.4[13,20]。表3為上述3種不同生物多樣性補(bǔ)償系數(shù)取值下的水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力結(jié)果。其中，本文采用WCED發(fā)布的結(jié)果并考慮三峽庫(kù)區(qū)實(shí)際情況，選取α=0.88進(jìn)行計(jì)算[19]，α=0.75和α=0.4則分別表示扣除25%和60%維持生態(tài)環(huán)境和生物多樣性的水資源量。當(dāng)α=0.75時(shí)，2002～2016年歷年水資源生態(tài)承載力均大于生態(tài)足跡，呈現(xiàn)水資源生態(tài)盈余，但盈余量較α=0.88時(shí)有所降低；當(dāng)α=0.4時(shí)，僅2002,2003年區(qū)域呈現(xiàn)水資源生態(tài)盈余，自2004年起歷年水資源生態(tài)承載力均小于水資源生態(tài)足跡，呈現(xiàn)水資源生態(tài)赤字。因此，當(dāng)α取值減小時(shí)，表示需要有更多的水資源用于維持生態(tài)系統(tǒng)健康，則水資源生態(tài)承載力會(huì)隨之降低，水資源可持續(xù)利用的壓力也會(huì)隨之增大。

人口增長(zhǎng)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水的大量需求是水資源生態(tài)足跡變化的主要原因，同時(shí)水資源利用率提升使生產(chǎn)用水得到控制也是水資源生態(tài)足跡變化較大的因素。從2002年到2008年水資源生態(tài)足跡持續(xù)上升，2008年比2002年增長(zhǎng)54.60%，而自2008年至2016年，水資源生態(tài)足跡呈緩慢下降的趨勢(shì)，降至130.05×106hm2，其中，生活賬戶和生態(tài)環(huán)境賬戶呈逐年增加的趨勢(shì)，而生產(chǎn)賬戶則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。由此可知水資源生態(tài)足跡的變化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，且水資源的利用效率有了明顯的提高，這與三峽庫(kù)區(qū)流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律是基本一致的，因此本文采用水資源生態(tài)足跡法計(jì)算結(jié)果是較為科學(xué)合理的。

表3 生物多樣性補(bǔ)償系數(shù)不同取值下三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力Tab.3 Water resources ecological footprint and ecologicalcarrying capacity in Three Gorges Reservoir area under different biodiversity compensation coefficient 106hm2

4 結(jié) 論

本文運(yùn)用生態(tài)足跡理論，將水資源生態(tài)足跡分為淡水生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡，構(gòu)建水生態(tài)足跡模型，計(jì)算分析了三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力。

整體而言，三峽庫(kù)區(qū)水資源稟賦條件好，2002～2016年水資源生態(tài)足跡均小于水資源生態(tài)承載力，水資源生態(tài)有一定盈余，水資源呈可持續(xù)利用狀態(tài)。但三峽庫(kù)區(qū)流域水資源分布與人口、經(jīng)濟(jì)的分布極不對(duì)應(yīng)，庫(kù)首重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)域的生態(tài)盈余較大，庫(kù)尾重點(diǎn)開(kāi)區(qū)域基本呈現(xiàn)水資源生態(tài)赤字，水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間呈現(xiàn)不均衡模式。因此在庫(kù)尾地區(qū)，尤其是出現(xiàn)生態(tài)赤字的渝中區(qū)、渝北區(qū)等應(yīng)加大產(chǎn)業(yè)調(diào)整力度，嚴(yán)格控制耗水量大或污染嚴(yán)重的企業(yè)發(fā)展。

三峽庫(kù)區(qū)流域2002～2016年水資源生態(tài)足跡總體上呈先上升后下降趨勢(shì)，用水效率和水污染狀態(tài)有明顯改善。三峽庫(kù)區(qū)水資源生態(tài)承載力受降水影響較大，兩者呈現(xiàn)顯著的線性相關(guān)，水資源生態(tài)承載力隨年際間降雨量的減少而明顯降低，水資源生態(tài)盈余也隨之減少，因此需加強(qiáng)三峽庫(kù)區(qū)水利工程的蓄水能力以應(yīng)對(duì)干旱問(wèn)題。

水資源生態(tài)足跡各賬戶占比反映三峽庫(kù)區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的變化，在水資源生態(tài)足跡的各賬戶中，以生產(chǎn)賬戶所占比重最大，歷年占有量均在76%以上。因此,需基于三峽庫(kù)區(qū)流域水資源-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行產(chǎn)業(yè)調(diào)整，提高三峽庫(kù)區(qū)整體的水資源利用效率，特別是重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)的工業(yè)用水重復(fù)利用率，促進(jìn)三峽庫(kù)區(qū)流域水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。