熊鴻斌，周銀雙

（合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥230009）

水是一切生命活動(dòng)的起源，人口的急劇增長和人類頻繁的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)已經(jīng)使得原本就很寶貴的淡水資源變得更加稀缺，水資源的供需矛盾日益加?。?］，因此，有必要對各類水資源的壓力及影響因素進(jìn)行分析。根據(jù)英國學(xué)者Tony Allan于1993年提出的“虛擬水”概念（virtual water）和其他研究可知，人類對于水資源的消費(fèi)并不僅限于當(dāng)?shù)刂苯永玫膶?shí)體水，更多的則是包含在產(chǎn)品和服務(wù)中的虛擬水［2-4］。在此基礎(chǔ)上，Hoekstra等［5］類比“生態(tài)足跡”首次提出“水足跡（water footprint，WF）”的概念，以表征國家、地區(qū)或個(gè)人在一定時(shí)間內(nèi)所消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量，反映了人類對水資源的真實(shí)占用情況。Hoekstra［5］在研究人類對自然資本占用方面對比了生態(tài)足跡和水足跡的異同點(diǎn)，認(rèn)為二者皆是可持續(xù)性評價(jià)的重要補(bǔ)充部分。通過對生態(tài)足跡模型的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，有些學(xué)者認(rèn)為由于未對自然資本的具體類型進(jìn)行劃分，生態(tài)足跡在體現(xiàn)資本存量恒定對維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定方面具有一定的局限性［6］，其中自然資本包含流量資本和存量資本兩部分，是生態(tài)系統(tǒng)所提供的自然資源和生態(tài)服務(wù)的總稱［7］?；诖?，Niccolucci等［8］提出了三維生態(tài)足跡模型，引入足跡廣度和足跡深度的概念，精確的表征了人類對自然資本的流量消耗和存量占用，使其具備時(shí)空雙重屬性［9］，后經(jīng)柳乾坤等［10］對三維生態(tài)足跡的完善，衍生出擴(kuò)展的三維生態(tài)足跡模型。作為在生態(tài)足跡基礎(chǔ)上衍生的水資源消費(fèi)計(jì)算模型，水足跡同樣具有類似的不足。水足跡將實(shí)體水和虛擬水關(guān)聯(lián)起來，一定程度上為評價(jià)區(qū)域真實(shí)水消費(fèi)提供新思路。國外研究主要包括國家及亞國家尺度水足跡的核算和比較分析［11-12］、產(chǎn)品水足跡和貿(mào)易虛擬水量的相關(guān)應(yīng)用分析［13-14］以及水足跡與水安全分析［15］等；自程國棟［16］將“虛擬水”引入以來，國內(nèi)研究除了從不同規(guī)模對水足跡進(jìn)行核算和分析［17-18］外，還包括特定地區(qū)產(chǎn)品水足跡的核算與評價(jià)（尤其是缺水地區(qū)和大城市）［19-20］，結(jié)合環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等因素對區(qū)域水資源短缺程度和水污染嚴(yán)重程度的差異分析［21-23］、區(qū)域水足跡結(jié)構(gòu)及影響因素分析［24-26］等。鑒于以往關(guān)于水足跡的研究主要集中在水資源供給和消費(fèi)以及水赤字（盈余）等一維或二維角度，而對于水足跡三維角度的研究和造成水資源壓力的驅(qū)動(dòng)因素的分解研究成果較少。

安徽省位于長江中下游地區(qū)，氣候宜人、土壤肥沃，農(nóng)業(yè)資源和礦產(chǎn)資源等較為豐富，地形和生態(tài)系統(tǒng)多樣，且東部緊鄰浙、蘇、魯?shù)冉?jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的長三角沿海省份，并位于珠三角和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的中間區(qū)域，在長江流域發(fā)展中起到承東啟西的作用，是連接長江經(jīng)濟(jì)帶東、中、西部的“陽光地帶”。因此，深入了解安徽省水資源利用情況和影響因素，有助于促進(jìn)國家總體經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)前人［27-28］及《安徽省水資源公報(bào)》對安徽省降雨量和豐、平、枯水年的劃分可知，安徽省全年降水量雖然變化幅度不明顯但整體呈增加趨勢，且安徽省降水周期有縮短的趨勢；空間上降水量自南向北有明顯的遞減規(guī)律，故本文以涵蓋大部分豐枯狀態(tài)的2007—2016年為研究時(shí)段對安徽省進(jìn)行時(shí)序上的研究，同時(shí)對2016年安徽省不同流域進(jìn)行空間上的研究，以水足跡和擴(kuò)展的三維生態(tài)足跡模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建三維水足跡模型，從足跡深度的角度形象地分析人類活動(dòng)對水資源自然資本的消耗程度，以水資源可持續(xù)指標(biāo)體系定性分析水資源的可持續(xù)發(fā)展趨勢，并結(jié)合對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解法（LMDI）分別從結(jié)構(gòu)效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和人口效應(yīng)4個(gè)方面對區(qū)域水足跡進(jìn)行因素分解并分析，準(zhǔn)確掌握安徽省水資源消費(fèi)的實(shí)際狀況，以期為當(dāng)?shù)厮Y源的科學(xué)管理和優(yōu)化配置提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

安徽省位于中國華東地區(qū)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°54′—119°37′，北緯29°41′—34°38′，地形地貌復(fù)雜多樣，境內(nèi)主要有長江、淮河、新安江三大水系。整體氣候位于暖溫帶與亞熱帶之間，四季分明，溫暖濕潤。全省平均降水量為800～1 800 mm，年際降水變化較大。截至2016 年底，全省土地總面積1.40×105km2，年末常住人口6.20×107人，城鎮(zhèn)化率達(dá)到51.2%，全省水資源總量達(dá)1.25×1011m3，比2015年多36.2%，其中地表水資源量1.18×1011m3，地下水資源量2.19×1010m3，地下水資源量與地表水資源量不重復(fù)量6.59×109m3，全省人均水資源量為2 018.23 m3，比全國人均水平低336.69 m3，屬于輕度缺水地區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

農(nóng)產(chǎn)品和動(dòng)物產(chǎn)品單位質(zhì)量虛擬水量借鑒Hoekstra與Chapagain 兩 位 學(xué) 者 的 研 究 成 果［13，29］，工業(yè)用水、居民生活用水、生態(tài)環(huán)境用水和可利用水資源量均來自《安徽省水資源公報(bào)》和《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》，農(nóng)產(chǎn)品和動(dòng)物產(chǎn)品的產(chǎn)量數(shù)據(jù)、進(jìn)出口貿(mào)易值、國內(nèi)生產(chǎn)總值、常住人口數(shù)等均來自《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》，部分無法直接獲得的數(shù)據(jù)通過相關(guān)公式計(jì)算間接完善。考慮到數(shù)據(jù)的獲取難易，本文以市為最小單位，根據(jù)三大水系的分布，將淮北市、亳州市、宿州市、蚌埠市、阜陽市、淮南市、滁州市和六安市劃歸為淮河流域，將合肥市、馬鞍山市、蕪湖市、宣城市、銅陵市、池州市和安慶市劃歸為長江流域，將黃山市劃歸為新安江流域，結(jié)合區(qū)域統(tǒng)計(jì)年鑒查找相關(guān)數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 水足跡計(jì)算

水足跡概念源于生態(tài)足跡，它是基于虛擬水基礎(chǔ)的一個(gè)國家或區(qū)域居民生產(chǎn)和服務(wù)直接或間接消耗的水資源總量［30］。區(qū)域水足跡等于該區(qū)域居民所消費(fèi)產(chǎn)品和服務(wù)的本地水資源利用總量和進(jìn)口的虛擬水總量之和再減去出口的虛擬水總量，水足跡主要來自兩方面：內(nèi)部水足跡與外部水足跡［31］。內(nèi)部水足跡是指為生產(chǎn)該地區(qū)居民所消費(fèi)的商品與服務(wù)所利用的區(qū)域內(nèi)水資源總量，數(shù)量上等于國民經(jīng)濟(jì)部門的本地水資源利用總量減去通過產(chǎn)品貿(mào)易而出口給其他區(qū)域的虛擬水量；外部水足跡是指進(jìn)口虛擬水量減去向其他地區(qū)輸出的進(jìn)口產(chǎn)品再出口的虛擬水量。具體計(jì)算公式如下：

式 中：WE——水 足 跡；IWF——內(nèi) 部 水 足 跡；EWF——外部水足跡；WUA——本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量（不包括農(nóng)業(yè)灌溉中損失的那部分水量）；WUI——本地工業(yè)生產(chǎn)用水量；WUD——本地居民生活用水量；WUE——本地生態(tài)環(huán)境用水量；VWEdom——本地出口其他區(qū)域的虛擬水量；VWI——本地進(jìn)口其他區(qū)域的虛擬水量；VEre-export——本地進(jìn)口其他國家或地區(qū)輸出的產(chǎn)品再出口的虛擬水量。

內(nèi)部水足跡中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水主要包括農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)用水和動(dòng)物產(chǎn)品生產(chǎn)用水，鑒于農(nóng)產(chǎn)品和動(dòng)物產(chǎn)品生產(chǎn)過程中消耗水量較大，且受產(chǎn)品種類、生長周期等的影響，計(jì)算過程繁瑣復(fù)雜，本文借鑒Hoekstra與Chapagain兩位學(xué)者的研究成果，使用其計(jì)算的單位質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品和動(dòng)物產(chǎn)品的虛擬水量；由于工業(yè)生產(chǎn)用水比例較小，且居民生活用水和生態(tài)環(huán)境用水基本都是實(shí)體水，故3者均引用安徽省水資源公報(bào)和統(tǒng)計(jì)年鑒等數(shù)據(jù)；本地出口其他區(qū)域的虛擬水量計(jì)算公式如下：

外部水足跡中，由于安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒中進(jìn)出口產(chǎn)品分類較粗略且缺乏詳細(xì)的進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)，故本地出口其他區(qū)域的虛擬水量采用間接方法計(jì)算［32-33］，不區(qū)分農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品且忽略進(jìn)口產(chǎn)品再出口部分的虛擬水量（VWre-export），故外部水足跡等于進(jìn)口虛擬水量，計(jì)算公式如下：

2.2 三維水足跡模型

類比擴(kuò)展的三維生態(tài)足跡模型，本文在水足跡的基礎(chǔ)上提出三維水足跡模型，從足跡深度的角度將水盈余和水赤字統(tǒng)一到同一個(gè)三維模型框架中，實(shí)現(xiàn)由一維水足跡計(jì)算水資源消費(fèi)情況，經(jīng)二維水足跡模型（圖1a）通過水盈余或水赤字核算人類水資源消費(fèi)對自然水資源流量的占用，到三維水足跡從自然水資源存量角度分析人類活動(dòng)對水資源的占用和透支程度，并用圓柱體體積的形式表示（圖1b），具體如下：

圖1 三維水足跡模型

三維水足跡模型公式如下：

式中：WFdepth——足跡深度，且WFdepth≥0；WF——水足跡；WA——區(qū)域可用水資源數(shù)量；BWR——自然條件下的天然徑流，即地表水和地下水之和再減去二者重復(fù)部分；EFR——滿足生態(tài)環(huán)境保護(hù)需求的用水量。

出于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和穩(wěn)定生物多樣性的考慮，已有研究表明，需要從區(qū)域水資源總量中扣除一定水資源量才能得到區(qū)域可利用水資源量［34］。為與國內(nèi)研究保持一致，本文扣除60%的水資源份額。

當(dāng)0≤WFdepth≤1時(shí)（如M 點(diǎn)），此時(shí)水資源流量有結(jié)余，為水盈余狀態(tài)，公式如下：

式中：WFMdepth——M 點(diǎn)時(shí)的水足跡深度；WFM——M點(diǎn)的水足跡；WERM——M 點(diǎn)時(shí)的生態(tài)盈余大小，即表示水資源流量除去水資源消費(fèi)后的結(jié)余數(shù)量。

當(dāng)WFdepth＝1時(shí)（如點(diǎn)N），此時(shí)水資源流量與水資源消費(fèi)數(shù)量相等，處于水盈余和水赤字的臨界狀態(tài)，公式如下：

式中：WERN——N 點(diǎn)時(shí)的水足跡。

當(dāng)WFdepth≥1時(shí)（如P點(diǎn)），此時(shí)人類水資源消費(fèi)耗盡了水資源流量，并占用了水資源存量，為水赤字狀態(tài)，公式如下：

式中：WFPdepth——P 點(diǎn)時(shí)的水足跡深度；WFP——P點(diǎn)時(shí)的水足跡；WEDP——P點(diǎn)時(shí)的水赤字大小。

2.3 水資源可持續(xù)指數(shù)構(gòu)建

根據(jù)水足跡的相關(guān)原理、構(gòu)成以及和水資源利用之間的關(guān)系，本文通過水足跡增長指數(shù)（water footprint rate of change，WFR），可利用水資源增長指數(shù)（water availableness rate of change，WAR）和水資源可持續(xù)指數(shù)（water sustainability index，WSI）構(gòu)建區(qū)域水資源可持續(xù)評價(jià)體系對研究區(qū)域的水資源可持續(xù)狀態(tài)和能力進(jìn)行評價(jià)［21］。

水資源可持續(xù)指數(shù)表示水足跡增長指數(shù)絕對值與可利用水資源增長指數(shù)絕對值的比值，該指數(shù)定量反映了區(qū)域水資源可持續(xù)利用能力的強(qiáng)度。其中，水足跡增長指數(shù)和可用水資源增長指數(shù)分別反映了一定時(shí)期內(nèi)區(qū)域水資源耗用量和可利用量的變動(dòng)幅度，其數(shù)值大小分別表明區(qū)域水足跡和可利用水資源增減速度的快慢，具體計(jì)算公式如下：

式中：WF1，WF2——前一年和后一年水足跡；WA1，WA2——前一年和后一年可用水資源。

需要說明的是，水資源可持續(xù)利用指數(shù)與水資源可持續(xù)利用能力在不同情況下關(guān)系也不同，具體情況分類見表1。

表1 區(qū)域水資源可持續(xù)性狀態(tài)分類

①當(dāng)WFR 和WAR 正負(fù)不同時(shí)，水資源可持續(xù)狀態(tài)處于絕對判斷狀態(tài)，因此不考慮水資源可持續(xù)指數(shù)與水資源可持續(xù)能力之間的關(guān)系；

②WFR＜0且WAR＜0時(shí)，區(qū)域水足跡跌幅越是大于可用水資源量跌幅，則該區(qū)域水資源可持續(xù)利用趨勢越強(qiáng)；

③當(dāng)WFR＞0且WAR＞0時(shí)，區(qū)域水足跡漲幅越是小于可用水資源量漲幅，則該區(qū)域水資源可持續(xù)利用趨勢越強(qiáng)。

2.4 LMDI因素分解模型

對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解法（LMDI）是迪氏指數(shù)法中一種完全的、不產(chǎn)生殘差的分解分析方法，能夠有效解決分解過程中出現(xiàn)“0”值和殘差情況，所以應(yīng)用最廣泛［35-37］。其核心思想是將一個(gè)目標(biāo)變量分解成若干影響因素變化的組合，從而可辨別各因素影響程度的大小，進(jìn)而判定貢獻(xiàn)較大的因素［38］。本文采用LMDI分解法分析安徽省水足跡的變動(dòng)，分別從結(jié)構(gòu)效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和人口效應(yīng)4個(gè)方面分析水足跡，旨在探討安徽省水足跡變動(dòng)的主要影響因素及其作用機(jī)理。本文利用LMDI模型構(gòu)建水足跡指數(shù)分解模型具體如下：

式中：WFit——第t時(shí)期第i類水足跡；WFt——第t時(shí)期水足跡；Yt——第t 時(shí)期國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP（104元）；Pt——第t時(shí)期的常住人口數(shù)（104人）；Sit——第t時(shí)期第i類水資源利用占水足跡比重，表示結(jié)構(gòu)效應(yīng)；It——第t時(shí)期單位GDP水足跡，表示技術(shù)效應(yīng)；Rt——第t時(shí)期人均GDP，表示經(jīng)濟(jì)效應(yīng)；Pt表示人口效應(yīng)；ΔWF為水足跡變化量；WFt和WF0——第t年和基準(zhǔn)年的水足跡；ΔWFS，ΔWFI，ΔWFR，ΔWFP——水足跡的結(jié)構(gòu)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素和常住人口因素所引起的水足跡變化量。

利用LMDI分解法對上式進(jìn)行分解，結(jié)果如下：

3 結(jié)果與分析

3.1 水足跡時(shí)空差異及構(gòu)成分析

3.1.1 水足跡時(shí)間上的變化分析 根據(jù)式（1）—（5）計(jì)算2007—2016年安徽省各類用水量，綜合考慮進(jìn)出口虛擬水量后，得到水足跡總量，計(jì)算結(jié)果如表2及圖2—3所示。由圖表分析可知，2007—2016年安徽省水足跡總體呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，內(nèi)部水足跡和總水足跡走向一致，其中2015年安徽省水足跡最大，內(nèi)部水足跡也最大；2007—2015年安徽省水足跡年平均增幅2.62%，2016 年相對于2015 年降低0.87%，其中，安徽省內(nèi)部水足跡年平均增幅為2.68%，外部水足跡2007—2013 年持續(xù)波動(dòng)，2013年以后呈現(xiàn)下降趨勢，年平均降幅為10.54%，內(nèi)部水足跡是外部水足跡的46.27～77.62倍，水足跡自給率為97.88%～98.73%，這表明安徽省對外貿(mào)易不夠發(fā)達(dá)，由于地處內(nèi)陸，產(chǎn)品的虛擬水消費(fèi)主要依靠本地水資源，且近年來安徽省城市化進(jìn)程不斷加快，主要依靠內(nèi)部水資源供給無疑加劇當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾。由圖3分析可知，從水足跡構(gòu)成來看，2007—2016年安徽省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水占比最高，生態(tài)環(huán)境用水占比最??；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水中的農(nóng)產(chǎn)品虛擬水量與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水變化一致，均先上升至2015年達(dá)到最大后下降，其中動(dòng)物產(chǎn)品虛擬水量一直呈現(xiàn)增長狀態(tài)，年平均增幅為3.12%，這表明人們的生活質(zhì)量提高的同時(shí)消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，人們對動(dòng)物產(chǎn)品的需求在增大；工業(yè)生產(chǎn)用水由2007—2010年持續(xù)增加，然后呈現(xiàn)小幅度波動(dòng)狀態(tài)，這可能是由于“十二五”期間大量沿海工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)移所引起的，與此同時(shí)，安徽省實(shí)行區(qū)域年度用水計(jì)劃管理，積極落實(shí)用水計(jì)劃和定額管理要求，有效降低各行業(yè)水資源浪費(fèi)率；居民生活用水和生態(tài)用水則呈穩(wěn)步增長狀態(tài)，年平均增幅分別為2.15%和15.74%，這是由于人民生活水平的提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)產(chǎn)生的結(jié)果。進(jìn)出口虛擬水量在2007—2010年間變化趨勢一致均呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)，2010—2013年二者此起彼伏，2013年后二者均呈現(xiàn)遞減趨勢，這表明相比進(jìn)口產(chǎn)品，安徽省目前以出口產(chǎn)品為主，這在一定程度上加劇了當(dāng)?shù)厮Y源的壓力。

表2 2007－2016年安徽省各類水足跡

圖2 2007－2016年安徽省各類水足跡

3.1.2 空間不同流域水足跡變化及構(gòu)成分析 根據(jù)（1）—（5）計(jì)算2016年不同流域的水足跡，結(jié)果如表3所示。根據(jù)表3分析可知，就總體來看，安徽省由北向南分布的淮河流域、長江流域、新安江流域水足跡依次遞減，淮河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低且人口最多，長江流域以工業(yè)發(fā)展為主且礦產(chǎn)資源豐富，新安江流域由于地處安徽最南邊，旅游業(yè)較為發(fā)達(dá)，因而水資源壓力相對較?。痪徒Y(jié)構(gòu)來看，除了人均農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水與人均水足跡均由北向南逐漸遞減外，其他類水足跡均是以長江流域最高，這與安徽省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和不同地域自然資源配置有關(guān)。安徽省由北向南依次為平原、丘陵和山區(qū)地帶，地貌類型決定安徽北部以農(nóng)業(yè)為主；由于不同流域含有不同工業(yè)結(jié)構(gòu)的城市，如煤炭資源豐富的淮北和淮南，以鋼和銅礦為主要資源的馬鞍山和銅陵，這使得長江流域工業(yè)生產(chǎn)用水最高；除此之外，由于安徽省會(huì)合肥的大力發(fā)展，并不同程度帶動(dòng)周邊區(qū)域，這使得長江流域和外部地區(qū)的貿(mào)易交流相比安徽其他地區(qū)程度更高，同時(shí)人們生活水平的提高和保護(hù)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)使得當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟蜕鷳B(tài)環(huán)境用水相對較高。

圖3 2007－2016年安徽省水足跡構(gòu)成

表3 2016年安徽省三大流域人均水足跡

3.2 水足跡深度時(shí)空差異分析

2007—2016年安徽省水足跡深度計(jì)算結(jié)果如圖4 所示。由圖4 分析可知，從總體變化趨勢看，2007—2016年間，安徽省的水足跡呈上升趨勢，可利用水資源量2007—2013年呈小幅度波動(dòng)狀態(tài)，并于2013年后逐漸上升，此時(shí)可利用水資源量的增速明顯比水足跡要大，這使得安徽省水足跡深度也在加速降低，這說明安徽省的自然可利用水資源雖不能滿足當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和消費(fèi)，但總體正趨于良性發(fā)展。2007—2016年安徽省水足跡年平均值為9.00×1010m3，可利用水資源量年平均值為3.16×1010m3，安徽省水足跡深度變化范圍為2～4，這說明安徽省的自然資源消費(fèi)已經(jīng)超過了該地區(qū)的自然資源流量，且消耗的自然資本存量相當(dāng)于安徽省水資源1～3 a的自然資源積累，這表明安徽省水資源已經(jīng)超負(fù)荷開發(fā)利用，從而占用保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性用水，這在一定程度上增大了區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的矛盾，為此可通過合理調(diào)整消費(fèi)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大貿(mào)易量或從其它地區(qū)調(diào)水或進(jìn)口具有較高生產(chǎn)率地區(qū)的產(chǎn)品，降低本地水資源消費(fèi)，以增加外部水足跡來維持安徽省的正常人民生活和發(fā)展水平。

根據(jù)表4分析可知，安徽省由北到南人均水足跡不斷遞減，人均可利用水資源量卻在猛增，長江流域和新安江流域人均可利用水資源量分別是淮河流域的3和12倍，足跡深度中新安江流域小于1，這表明目前該流域占用的只是當(dāng)?shù)厮Y源的流量資本，且該流域的水資源足以支撐當(dāng)?shù)匕l(fā)展；長江流域超出當(dāng)前本地流量資本的0.28 倍，淮河流域則還需要當(dāng)?shù)?.66 a的水資源積累才能滿足當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展需要。由此可見，安徽省內(nèi)水資源分布不均勻，且資源分布的差異和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的高低使得水資源的利用方式和利用程度區(qū)別較大。

圖4 2007－2016年安徽省水足跡、可利用水資源量和水足跡深度

表4 2016年安徽省不同流域的足跡深度

3.3 水資源可持續(xù)指數(shù)分析

根據(jù)式（15）—（17）計(jì)算安徽省水資源可持續(xù)指數(shù)，結(jié)果如表5所示。由表5 分析可知，2007—2015年間安徽省水足跡增長指數(shù)均為正值，2016 年為負(fù)值，水足跡經(jīng)過較長時(shí)間增長趨勢后開始呈現(xiàn)輕微下降趨勢；；2007—2016年安徽省可用水資源指數(shù)整體波動(dòng)較大，但呈現(xiàn)曲折上升的趨勢；根據(jù)水資源可持續(xù)利用判斷表可知，安徽省整體可持續(xù)利用趨勢在增強(qiáng)。究其原因，2007—2016 年安徽省人均GDP 由12 039.47元增長到39 091.47 元，增長了2.25 倍，但萬元GDP用水量從305.9 m3下降到120.5 m3，這表明安徽省近年來在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)水資源利用效率也在提高；研究時(shí)間段與“十二五”重合，在此期間安徽省積極響應(yīng)國家政策，建立最嚴(yán)格的水資源管理體系考核工作，引水調(diào)水工程不斷提速，這在一定程度緩解安徽省水資源的壓力；與此同時(shí)，安徽省開展高效節(jié)水灌溉、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范建設(shè)，啟動(dòng)百家企業(yè)節(jié)水等節(jié)水改造工程，使得工業(yè)農(nóng)業(yè)水資源利用程度不斷提高，這表明安徽省節(jié)約用水政策的實(shí)施對推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)起到初步效果。因此，制定合理的發(fā)展策略，在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，通過先進(jìn)技術(shù)提高水資源利用效率和轉(zhuǎn)化效率，大力推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)是安徽省保證水資源可持續(xù)發(fā)展的途徑之一。

表5 2008－2016年安徽省水資源可持續(xù)狀態(tài)

3.4 水足跡環(huán)境壓力的因素分解分析

為進(jìn)一步探討安徽省水足跡影響因素，以2007年為基準(zhǔn)年，根據(jù)（18）—（26）計(jì)算安徽省水足跡的各驅(qū)動(dòng)因素的貢獻(xiàn)值見表6和圖5，由表6和圖5分析可知，2008—2016 年安徽省各因素總效應(yīng)一直為正值且總體呈現(xiàn)上升趨勢，結(jié)構(gòu)效應(yīng)整體貢獻(xiàn)不大；技術(shù)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)均呈現(xiàn)上升趨勢，年平均增幅分別為28.97%和27.5%，其中技術(shù)效應(yīng)是抑制作用，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)是促進(jìn)作用；人口效應(yīng)在2008—2009 年和2015—2016年均對水足跡增長起到促進(jìn)作用，在2010—2015年水足跡增長起到抑制作用?？傮w來看，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)占比最大，其他依次為技術(shù)效應(yīng)、人口效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

表6 2008－2016年安徽省水足跡分解效應(yīng)

結(jié)構(gòu)效應(yīng)對安徽省水足跡的增長起到促進(jìn)作用總體在1.60×105～9.38×106m3范圍內(nèi)波動(dòng)，貢獻(xiàn)度均值為0.02%，這表明安徽省用水結(jié)構(gòu)雖有變動(dòng)但效果不明顯。2008—2011 年和2012—2016 年結(jié)構(gòu)效應(yīng)均呈現(xiàn)增長趨勢，后期增幅大于前期。總體來看，結(jié)構(gòu)效應(yīng)對安徽省水足跡的影響較小，考慮安徽省未來水資源的可持續(xù)發(fā)展，結(jié)構(gòu)效應(yīng)應(yīng)當(dāng)予以重視。

技術(shù)效應(yīng)對安徽省水足跡的增加一直呈現(xiàn)逆向驅(qū)動(dòng)且貢獻(xiàn)值在不斷增加，2008—2016 年技術(shù)效應(yīng)對安徽省水足跡的年平均貢獻(xiàn)值為－5.41×1010m3，貢獻(xiàn)值均值為－461%，這表明安徽省水資源利用效率在不斷提高，水資源的開發(fā)利用方式也在由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。為響應(yīng)國家實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，安徽省積極推動(dòng)用水結(jié)構(gòu)調(diào)整，努力提高水資源利用技術(shù)。

經(jīng)濟(jì)效應(yīng)是引起安徽省水足跡增長的主要因素，2008—2016年經(jīng)濟(jì)效應(yīng)均呈正向驅(qū)動(dòng)，且一直在增加，年平均貢獻(xiàn)值達(dá)到6.65×1010m3，貢獻(xiàn)度均值567%。正是由于經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的較高占比和快速增長，使得安徽省雖然水資源利用效率不斷提高但水足跡依然呈現(xiàn)上升趨勢。為加快安徽奮力崛起，“十二五”期間安徽省制定建設(shè)皖江城市帶產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)規(guī)劃以及合肥經(jīng)濟(jì)圈規(guī)劃等一系列促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，導(dǎo)致各類工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水增加，加速了水足跡總量的增長。

圖5 2007－2016年安徽省水足跡驅(qū)動(dòng)力因素貢獻(xiàn)值

人口效應(yīng)對安徽省水足跡的增長于2008—2009年和2015—2016年為正向驅(qū)動(dòng)，2010—2014年為逆向驅(qū)動(dòng)，2010年逆向驅(qū)動(dòng)效果最強(qiáng)，人口效應(yīng)對水足跡增長的平均貢獻(xiàn)值為－6.68×108m3，貢獻(xiàn)度均值為－6%。2008—2010 年人口減少1.78×106人，2010—2016年間安徽省常住人口增長2.39×106人，增長比例為4.01%，年平均增幅為0.66%，高于全國人口年平均增幅0.51%?？焖僭鲩L的人口需要各農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)部門提供更多的生物資源，為滿足人們的正常需求勢必會(huì)使安徽省水足跡不斷增加，因此需要安徽省加快與外界的貿(mào)易交流，從水資源豐富地區(qū)進(jìn)口虛擬水含量較高的產(chǎn)品以緩解當(dāng)?shù)厮Y源壓力。

3.5 水資源壓力結(jié)果比較分析

本文根據(jù)夏富強(qiáng)等［39］的研究成果，利用已有的水資源壓力評價(jià)模型分別從水資源人口壓力、生態(tài)壓力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力和技術(shù)發(fā)展壓力4個(gè)方面對安徽省2007—2016年的水資源壓力進(jìn)行計(jì)算，具體步驟見參考文獻(xiàn)，本文在此不再贅述，結(jié)果如圖6所示。

圖6 2007－2016年安徽省水資源各壓力指數(shù)趨勢

通過對比分析可知，本文所得的水資源壓力變化更為明顯。夏富強(qiáng)等提出的方法中規(guī)定，當(dāng)水資源各項(xiàng)壓力指數(shù)小于0時(shí)，則認(rèn)為該項(xiàng)指標(biāo)不存在水資源壓力。由此發(fā)現(xiàn)，2007—2016 年安徽省的人口和經(jīng)濟(jì)在大多數(shù)年份對當(dāng)?shù)厮Y源是不存在壓力的，這與安徽省近年來人口和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀顯然是不符的。相對于已有的水資源壓力評價(jià)模型，本文提出的三維水足跡模型不僅對消耗的實(shí)體水進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)考慮到消費(fèi)產(chǎn)品和進(jìn)出口貿(mào)易中所包含的虛擬水，同時(shí)從自然資本流量和存量的角度對區(qū)域水資源利用進(jìn)行分析，使人們能夠更為清晰的掌握當(dāng)?shù)厮Y源的利用與可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，測算結(jié)果相對更為可靠。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

本文類比擴(kuò)展的三維生態(tài)足跡模型提出三維水足跡模型，該模型形象的表達(dá)了人類對水資源自然資本的流量消耗和存量占用，并將水盈余和水赤字融入到統(tǒng)一的模型之中，實(shí)現(xiàn)了水足跡研究的縱向擴(kuò)展，通過構(gòu)建水資源可持續(xù)指標(biāo)體系定性分析水資源可持續(xù)發(fā)展情況，并結(jié)合LMDI模型分別從結(jié)構(gòu)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和人口等要素進(jìn)一步分析水足跡產(chǎn)生的原因和演變趨勢，本文所得出的結(jié)論與近年安徽省的實(shí)際狀況較吻合，能夠較為準(zhǔn)確的反映安徽省的水資源的利用狀況，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，但仍存在些許不足有待進(jìn)一步研究。

（1）鑒于數(shù)據(jù)的難獲取性，本文沒有計(jì)算進(jìn)口再出口產(chǎn)品的虛擬水量，針對該部分虛擬水量的計(jì)算，還需多方面考慮計(jì)算方法；

（2）由于水資源壓力受多種因素影響，可持續(xù)評價(jià)指標(biāo)體系的全面性難以保證，因此還需進(jìn)一步加強(qiáng)；

（3）水足跡、生態(tài)足跡等同屬足跡家族并分別從不同方面對區(qū)域資源進(jìn)行衡量和研究，是充實(shí)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，后期可就其他類足跡從三維角度開展進(jìn)一步的探討和分析。

4.2 結(jié)論

（1）根據(jù)本文計(jì)算可知，從水足跡來源來看，內(nèi)部水足跡占總水足跡的97.88%～98.73%，且內(nèi)部水足跡中以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水為主，這與安徽省是農(nóng)業(yè)大省的實(shí)際情況相吻合，表明安徽省對外貿(mào)易不夠發(fā)達(dá)，產(chǎn)品的虛擬水消費(fèi)主要依靠本地水資源，這與史策［40］的研究結(jié)果相一致；從水足跡構(gòu)成來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水對內(nèi)部水足跡影響最大；從安徽省南北差異來看，安徽省不同流域由北向南人均水足跡依次遞減，其中農(nóng)業(yè)用水與整體變化一致，其他類型水足跡均是以長江流域占比較高，這與安徽省南北資源分布差異和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度有關(guān)。因此，安徽省需要合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高水資源利用效率和轉(zhuǎn)化效率，大力推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)工作，有效地降低各行業(yè)水資源浪費(fèi)率。

（2）從總體變化趨勢看，2007—2016年間，安徽省的水足跡和可利用水資源量不同程度均呈上升趨勢；從水資源壓力角度來看，2007—2016年間安徽省水足跡深度變化范圍為2～4，于2013年開始加速下降，消耗的自然資本存量相當(dāng)于安徽省水資源1～3 a的自然資源積累，2016年安徽省由北向南不同流域足跡深度由4.66逐漸減小至0.19，這表明安徽省新安江流域的水資源較為豐富，淮河流域的水資源壓力較大，安徽省中北部水資源已經(jīng)超負(fù)荷開發(fā)利用并占用了保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性的用水，水資源雖趨于良性發(fā)展，但總體形勢依然不容樂觀。

（3）從驅(qū)動(dòng)力因素來看，本文利用LMDI模型分解的驅(qū)動(dòng)力中，以經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)影響較大，且兩者對水足跡的增長呈相反作用，其他均呈正向驅(qū)動(dòng)且依次為人口效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)，這說明隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需要消耗更多的水資源以保證各生產(chǎn)部門的正常運(yùn)行，但水資源的開發(fā)利用方式的轉(zhuǎn)變有助于水資源利用效率的提高以緩解水資源壓力，與此同時(shí)，合理調(diào)整水資源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和人口消費(fèi)定額同樣有助于水資源發(fā)展的可持續(xù)性。