張義敏，張曉琳，陳 暢

(珠江水文水資源勘測中心，廣東 廣州 510370)

水資源是重要的自然資源和經(jīng)濟資源，在人類生產(chǎn)和生活中發(fā)揮重要作用，水資源可持續(xù)利用對推動地區(qū)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展有重要影響[1]。William[2]提出生態(tài)足跡理論，用于定量核算人類占用的自然資源與地區(qū)承載力之間的關(guān)系，分析人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響[3]，其學生Wackernagel[4]對該理論補充和完善。生態(tài)足跡模型發(fā)展至今已在國內(nèi)得到廣泛研究和應用。黃林楠等[5]結(jié)合中國情況在生態(tài)足跡理論框架上設(shè)立水資源賬戶，構(gòu)建了水資源生態(tài)足跡及水資源承載力模型，多名學者借助該模型分別對北京、天津、廈門、江蘇、四川等地區(qū)進行應用研究[6-11]。路瑞等[12]、趙博[13]分別從黃河流域、遼河流域等流域?qū)用孢M行研究。還有部分學者采用水資源生態(tài)足跡模型結(jié)合其他模型進行水資源承載力、水資源與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展研究[14-19]。廣東省位于南方豐水地區(qū)，由于經(jīng)濟發(fā)展迅速，人口總量位于全國前列，水資源消耗量過多，但本地水資源有限，人均水資源量相對不足，全省人均水資源占有量不足1 700 m3，低于全國人均水資源量2 100 m3，不到世界人均水資源量的1/4。全省水資源時空分布不均，全年80%以上降雨集中在汛期，生產(chǎn)力布局與水資源分布不協(xié)調(diào)，珠三角九市人口占全省60%以上、GDP占全省80%以上，但水資源量僅占全省的31%。珠海、中山等河口城市枯水期受咸潮上溯影響較大，水質(zhì)型缺水問題突出[20-21]。水資源時空分布不均、水環(huán)境壓力增大、資源與生產(chǎn)力布局不匹配已成為廣東省面臨的嚴峻問題[22]。

廣東省的水資源是粵港澳大灣區(qū)重要基礎(chǔ)性資源[23]，為促進粵港澳大灣區(qū)快速建設(shè)，亟需對廣東省及珠三角九市用水及水資源狀況開展進一步研究。雖然有部分學者對廣東省進行相關(guān)研究[24-26]，但鮮見基于水資源生態(tài)足跡模型從生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水3個方面對廣東省及珠三角九市進行分析，本文基于2011—2020年社會經(jīng)濟和水資源數(shù)據(jù)，借助水資源生態(tài)足跡模型進一步分析研究廣東省及珠三角九市水資源利用情況，為粵港澳大灣區(qū)高質(zhì)量發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)域概況

廣東省位于中國大陸最南部，陸地面積約17.98萬km2，島嶼面積約1 592.7 km2。地勢大體呈北高南低，境內(nèi)河流較多，珠江流域的西江、北江、東江在境內(nèi)匯合后由珠江三角洲注入南海。全省降雨豐富，多年平均降雨量1 771 mm，水資源總量大，但時空分布不均。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，區(qū)域性季節(jié)性水資源供需矛盾、部分水域水質(zhì)污染嚴重、水資源利用效率偏低等問題日益突出。珠三角九市是粵港澳大灣區(qū)的重要組成部分，包括廣州市、深圳市、珠海市、佛山市、惠州市、東莞市、中山市、江門市、肇慶市。

2011—2020年廣東省及珠三角常住人口、地區(qū)生產(chǎn)總值均呈增長趨勢，其中珠三角九市的人口、地區(qū)生產(chǎn)總值占全省的比重越來越大，常住人口比重從2011年53.75%增長至2020年61.97%，地區(qū)生產(chǎn)總值比重從2011年79.69%增長至2020年80.83%。2011—2020年廣東省及珠三角九市常住人口及地區(qū)生產(chǎn)總值，見表1。

表1 2011—2020年廣東省及珠三角九市常住人口及地區(qū)生產(chǎn)總值

由表2可知，2020年，廣東省用水總量405.2億m3，其中農(nóng)業(yè)用水占52.0%，工業(yè)用水占19.9%，生活用水占17.9%。珠三角九市用水總量213.7億m3，占全省用水總量52.7%，其中工業(yè)用水占全省工業(yè)用水總量的83.5%，生活用水占全省生活用水總量的61.5%。2011—2020年間，珠三角九市用水總量占全省一半以上，年均達51.51%；其中生產(chǎn)用水占全省生產(chǎn)用水總量49.63%，生活用水占全省生活用水總量59.25%，生態(tài)用水占全省生態(tài)用水總量74.85%(表3)。說明珠三角九市用水對廣東省的用水量存在著極大的影響，對珠三角的水資源做好管控，有利于對全省水資源做好管控。

表2 2011—2020年廣東省及珠三角九市各類型用水量

表3 2011—2020年珠三角九市各類型用水量分別占全省各類型用水量的比重 %

進一步分析珠三角九市水資源開發(fā)利用情況，2011—2020年，珠三角水資源量占全省水資源量為28%～34%，而用水總量占全省用水總量均在50%以上，且呈弱增長的趨勢。2011—2020年間全省水資源開發(fā)利用率為22.79%；而珠三角九市已經(jīng)達到了37.55%，說明珠三角九市水資源開發(fā)利用強度大，水資源承載能力面臨著一定的威脅，水資源缺乏等問題突出(表4)。

表4 2011—2020年廣東省及珠三角九市用水總量及水資源量

2011年年底和2012年年初廣東省政府分別印發(fā)了《廣東省最嚴格水資源管理制度實施方案》和《廣東省實行最嚴格水資源管理制度考核暫行辦法》，明確全省2016—2030年用水總量控制在450.18億m3，珠三角九市用水指標共計為218.28億m3(表5)。2020年廣東省、珠三角九市不含火核電用水總量分別為373.33億、182.30億m3，距離用水總量控制指標限制僅剩余76.85億、35.98億m3，深圳、珠海等城市已經(jīng)十分接近用水總量控制紅線。

表5 2016—2020年廣東省及珠三角九市剩余用水總量指標 單位：億m3

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 研究方法

2.1.1人均水資源生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡是指能夠提供相應人口所消費的所有資源和吸納所生產(chǎn)的廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積(包括陸地和水域)，主要用于評估某一地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展[2]。在生態(tài)足跡理論基礎(chǔ)上加入水資源賬戶的生產(chǎn)、生活和生態(tài)3類用水構(gòu)成水資源生態(tài)足跡模型，主要用于將地區(qū)消耗的水資源量轉(zhuǎn)化為水資源用地面積，對其均衡化后可用于全球范圍內(nèi)不同地區(qū)相互比較[5]。

(1)

式中 EFW——人均水資源生態(tài)足跡，hm2；rw——水資源的全球均衡因子；W——人均消耗的水資源量，m3/人；PW——全球平均單位面積水生態(tài)足跡可供水資源量，m3/hm2。

2.1.2人均水資源生態(tài)承載力模型

基于生態(tài)足跡理論的生態(tài)承載力定義為：在不損害生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和功能完整的前提下，一個地區(qū)所能提供給人類生態(tài)生產(chǎn)性土地的總面積；即在不損害生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和功能完整的前提下，可持續(xù)利用的最大資源量和廢物產(chǎn)生率。在生態(tài)足跡理論基礎(chǔ)上的水資源生態(tài)承載力是指某一地區(qū)在一定發(fā)展階段，能供給區(qū)域生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水的最大水資源供給量[29]。根據(jù)相關(guān)研究，一個國家或地區(qū)必須扣除水資源承載力的60%用于維持生態(tài)環(huán)境[5]。

(2)

式中 ECW——人均水資源承載能力，hm2；ψ——區(qū)域水資源產(chǎn)量因子；Q——人均水資源量，m3/人；PW——全球平均單位面積水生態(tài)足跡可供水資源量，m3/hm2。

2.1.3人均水資源生態(tài)盈余(赤字)

區(qū)域人均水資源生態(tài)盈余(赤字)等于人均水資源生態(tài)承載力減去人均水資源生態(tài)足跡，該指標可用于分析地區(qū)水資源可持續(xù)利用狀況[5,29]。

水資源生態(tài)盈余(赤字)=ECW-EFW

(3)

當ECW>EFW時，為水資源生態(tài)盈余，水資源供給能夠滿足地區(qū)生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水需求，水資源可持續(xù)；當ECW

2.2 模型參數(shù)

主要參數(shù)有水資源全球均衡因子、水資源全球平均生產(chǎn)能力和區(qū)域水資源產(chǎn)量因子。根據(jù)有關(guān)研究水資源全球平均生產(chǎn)能力等于水資源總量除以區(qū)域面積，取值為3 140 m3/hm2[30]。水資源全球均衡因子采用WWF2000年核算的5.190[5]。區(qū)域水資源產(chǎn)量因子等于區(qū)域水資源平均生產(chǎn)能力除以全球水資源平均生產(chǎn)能力[30]，即廣東省產(chǎn)量因子等于廣東省多年平均產(chǎn)水模數(shù)除以全球多年平均產(chǎn)水模數(shù)，經(jīng)計算為3.28；珠三角九市為3.36。

3 結(jié)果與分析

3.1 水資源生態(tài)足跡分析

3.1.1變化趨勢

依據(jù)水資源生態(tài)足跡模型計算公式(1)，分別計算廣東省和珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡，計算結(jié)果見表6，變化趨勢見圖1。

表6 廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡計算結(jié)果 單位：hm2/人

圖1 2011—2020年廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡變化趨勢

根據(jù)表6、圖2可知，2011——2020年廣東省人均水資源生態(tài)足跡為0.613 hm2/人，整體呈下降趨勢，由2011年0.713 hm2/人，下降到2020年0.531 hm2/人，下降幅度為25.53%；珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡為0.546 hm2/人，由2011年0.683 hm2/人，下降到2020年0.452 hm2/人，下降幅度33.82%，也呈明顯下降趨勢。

3.1.2原因分析

廣東省實行最嚴格水資源管理考核制度后，全省用水總量得到有效控制。全省用水總量由2011年453.28億m3，下降到2020年405.2億m3；2011—2020年間全省用水效率有明顯提高，萬元工業(yè)增加值用水量和萬元GDP用水量均呈顯著下降趨勢，萬元工業(yè)增加值用水量由65 m3下降到20.7 m3，萬元GDP用水量由88 m3下降到36.3 m3；人均綜合用水量由443 m3下降到323 m3，下降趨勢明顯；耕地實際灌溉畝均用水量略有下降。2011—2020年廣東省用水效率指標變化趨勢見圖2。

圖2 2011—2020年廣東省用水指標變化趨勢

2011—2020年間珠三角九市用水總量由2011年233.41億m3下降到2020年213.74億m3。2019、2020年珠三角九市萬元工業(yè)增加值用水量分別為23.2、20.6 m3；萬元GDP用水量分別為25.3、23.9 m3，人均綜合用水量分別為345、276 m3，耕地實際灌溉畝均用水量分別為725、692 m3。珠三角九市用水效率較高，用水指標處于全省最先進水平。

同時，由于常住人口的不斷增長，全省從2011年1.05億人增長至2020年1.26億人，增長幅度達20.17%；珠三角九市從2011年0.56億人增長至2020年0.78億人，增長幅度達39.14%。2011—2020年廣東省及珠三角人口及地區(qū)生產(chǎn)總值變化趨勢見圖3。

圖3 2011—2020年廣東省及珠三角人口及地區(qū)生產(chǎn)總值變化趨勢

綜合上分析，2011—2020年間全省用水效率不斷提高，用水總量不斷下降，同時隨著人口不斷增長，導致廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡均呈下降趨勢；由于珠三角九市人口增加幅度加大、用水工藝先進等因素，人均水資源生態(tài)足跡呈明顯下降趨勢。

3.2 各類用水的水資源生態(tài)足跡分析

運用式(1)計算廣東省及珠三角水資源賬戶下生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水的水資源生態(tài)足跡，計算結(jié)果見表7。由表7可知，2011—2020年廣東省生產(chǎn)用水的水資源生態(tài)足跡為0.507 hm2/人，占水資源總生態(tài)足跡的82.73%，整體呈現(xiàn)與水資源總生態(tài)足跡基本相同的下降趨勢；生活用水的水資源生態(tài)足跡為0.097 hm2/人，占水資源總生態(tài)足跡的15.92%，2014年后基本維持在0.093～0.095 hm2/人；生態(tài)用水的水資源生態(tài)足跡為0.008 hm2/人，占水資源總生態(tài)足跡的1.35%，2019、2020年略有上升趨勢。

表7 廣東省及珠三角九市人均生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水的水資源生態(tài)足跡 單位：hm2/人

2011—2020年珠三角九市生產(chǎn)用水的水資源生態(tài)足跡為0.436 hm2/人，占水資源總生態(tài)足跡的79.72%，整體呈現(xiàn)與水資源總生態(tài)足跡基本相同的下降趨勢；生活用水的水資源生態(tài)足跡為0.099 hm2/人，占水資源總生態(tài)足跡的18.32%；生態(tài)用水的水資源生態(tài)足跡為0.011 hm2/人，占水資源總生態(tài)足跡的1.96%。

由此說明，廣東省生產(chǎn)節(jié)水成效顯著，特別是工業(yè)用水，全省從2011年127.73億m3，下降到2020年80.52億m3，下降幅度36.96%；珠三角九市從2011年96.00億m3，下降到2020年67.20億m3，下降幅度30.00%；但由于農(nóng)業(yè)用水量占全省用水總量一半以上(表8)，且用水量下降幅度較小，致使生產(chǎn)用水的水資源生態(tài)足跡依然占水資源總生態(tài)足跡比重較大。

表8 廣東省及珠三角九市農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水分別占用水總量的比重 %

3.3 人均水資源生態(tài)承載力及生態(tài)盈余分析

運用式(2)、(3)計算廣東省及珠三角九市逐年人均水資源生態(tài)承載力和生態(tài)盈余(赤字)，計算結(jié)果見表9。由表9可知，2011—2020年廣東省水資源人均生態(tài)承載力為2.750～4.650 hm2/人，“十二五”期間(2011—2015年)年均為3.727 hm2/人，“十三五”期間(2016—2020年)年均為3.477 hm2/人，其中2013年達最大值4.611 hm2/人，2020年為最小值2.793 hm2/人。珠三角九市人均水資源生態(tài)承載力為1.450～2.700 hm2/人，2013年達最大值2.656 hm2/人，2020年為最小值1.467 hm2/人。通過比較2011—2020年人均水資源生態(tài)承載力與相應年份降水量的關(guān)系可以看出，人均生態(tài)承載力與降水量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.903。因此，受年降水豐枯年交替影響人均水資源生態(tài)承載力出現(xiàn)上下波動的情況，見圖4。同時，由于研究期內(nèi)人口不斷增長，廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)承載力整體出現(xiàn)緩慢下降趨勢。

表9 廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)承載力及生態(tài)盈余計算結(jié)果 單位：hm2/人

圖4 2011—2020年廣東省及珠三角九市水資源人均承載力、生態(tài)足跡與全省降水量的關(guān)系

2020年肇慶、江門和惠州的水資源生態(tài)承載力較大，分別為6.236、5.749、4.114 hm2/人，主要原因是這幾個市的水資源量較豐富(圖5)，分別為127.4億、102.4億、106.9億m3，同時常住人口和經(jīng)濟相對于深圳、廣州等城市小。2020年深圳、東莞、中山的生態(tài)盈余量僅為0.10、0.12、0.12 hm2/人，佛山市為出現(xiàn)生態(tài)赤字0.03 hm2/人；主要由于這幾個市的水資源開發(fā)利用強度大，用水總量已接近或超過了地區(qū)水資源總量(圖6)，水資源承載力面臨一定的威脅。因此珠三角各市需協(xié)同發(fā)展，才能促進粵港澳大灣區(qū)整體水資源可持續(xù)利用。

圖5 2020年珠三角各市的水資源生態(tài)承載力和生態(tài)足跡

圖6 2020年珠三角各市的用水總量和水資源總量

2011—2020年廣東省及珠三角九市均為水資源生態(tài)盈余，廣東省生態(tài)盈余為2.260～3.940 hm2/人，珠三角九市為0.970～2.000 hm2/人。2011—2020年廣東省、珠三角九市平均水資源開發(fā)利用率分別為22.79%、37.55%，珠三角九市接近40%國際公認的水資源開發(fā)生態(tài)警戒線，說明2011—2020年，廣東省及珠三角九市整體水資源能夠滿足生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水需求，區(qū)域整體水資源是可持續(xù)的，但隨著人口增長和城市發(fā)展用水需求的增加，水資源生態(tài)盈余緩慢減小，需加強水資源管理，提高水資源利用效率。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過收集2011—2020年廣東省及珠三角九市水資源開發(fā)利用和人口等數(shù)據(jù)，借助水資源生態(tài)足跡模型計算廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡、人均水資源生態(tài)承載力和人均水資源生態(tài)盈余(赤字)3個指標，分析廣東省及珠三角九市人均水資源稟賦情況，得出如下結(jié)論。

a)2011—2020年廣東省及珠三角九市人均水資源生態(tài)足跡整體呈下降趨勢，說明全省執(zhí)行最嚴格水資源管理制度后用水總量得到控制，用水效率得到較大提高。

b)廣東省及珠三角九市各類型用水賬戶下，生產(chǎn)用水的人均水資源生態(tài)足跡占總?cè)司鷳B(tài)足跡的80%以上，變化趨勢與水資源總生態(tài)足跡基本一致；全省農(nóng)業(yè)用水量占用水總量1/2以上，農(nóng)業(yè)節(jié)水還有較大空間。

c)廣東省及珠三角九市2011—2020年間整體均為水資源生態(tài)盈余，但水資源生態(tài)盈余量出現(xiàn)緩慢下降的趨勢，需加強水資源管理，提高用水效率。

4.2 建議

a)加強農(nóng)業(yè)節(jié)水管理，提高地區(qū)水資源利用效率。廣東省農(nóng)業(yè)節(jié)水還有較大空間，建議從提高灌溉水利用系數(shù)、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局等方面，重視農(nóng)業(yè)用水管理，提高水資源利用效率。

b)加強區(qū)域水資源綜合治理，促進地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展。珠三角九市是粵港澳大灣區(qū)的一部分，也是廣東省經(jīng)濟總量大、工業(yè)發(fā)達、人口密集的區(qū)域，為保障區(qū)域水資源可持續(xù)利用，促進地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展，建議在粵港澳大灣區(qū)建設(shè)過程中結(jié)合地區(qū)水資源稟賦條件及開發(fā)利用情況綜合考慮地區(qū)發(fā)展布局。