趙 露
(中國(guó)人民銀行西寧中心支行 青海西寧 810000)
青海身為三江之源,海拔約1644—6851m,全省平均海拔不小于3000m,區(qū)域類型包括農(nóng)區(qū)、牧區(qū)、山區(qū)、高海拔地區(qū)和沿黃流域等。青海水資源豐富但時(shí)空分配不均,干旱少雨,年降水量地域分布不均,東南年均降水量約200mm,西北年降水量遞減到15mm,蒸發(fā)量大,晝夜溫差最大達(dá)20℃左右。地表水和地下水的年徑流量主要受降水和氣溫的影響,年內(nèi)分配不均,5—9 月氣溫回升,冰雪消融,為豐水期,徑流量增大,占全年徑流量50%—70%,枯水期徑流量減少。
水資源在經(jīng)濟(jì)與環(huán)境、人口與社會(huì)的全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)重要地位,作為保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要元素,研究經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源現(xiàn)狀的影響,有利于客觀把握開發(fā)現(xiàn)狀,了解地方經(jīng)濟(jì)對(duì)水資源開發(fā)的影響,落實(shí)“節(jié)約優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時(shí)期治水方針?!笆濉逼陂g青海省編制完成了《青海省非常規(guī)水源利用規(guī)劃》,將非常規(guī)水源納入水資源統(tǒng)一配置,印發(fā)了《青海省節(jié)約用水管理辦法》和《青海省節(jié)水行動(dòng)實(shí)施方案》,旨在提高水資源利用效率,以水資源的可持續(xù)利用為基礎(chǔ),促使青海省經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量和諧發(fā)展。
生態(tài)足跡與人口總量、環(huán)境自凈能力、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)能力等有關(guān),表示在現(xiàn)有技術(shù)和消費(fèi)水平下,區(qū)域人口對(duì)環(huán)境的影響規(guī)模和持續(xù)生存對(duì)環(huán)境提出的需求。Ewing 等指出,水足跡可用于了解消費(fèi)活動(dòng)與淡水資源的環(huán)境壓力之間的聯(lián)系;學(xué)者多用區(qū)域降水量、人口數(shù)量和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)等指標(biāo)衡量水資源負(fù)載指數(shù),反映區(qū)域內(nèi)水資源的利用程度及與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系。曉蘭等運(yùn)用負(fù)載指數(shù)法對(duì)內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度與水資源開發(fā)利用程度的關(guān)系進(jìn)行了分析。作為分布均勻度的量化評(píng)價(jià)方法,基尼系數(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,如用水結(jié)構(gòu)及趨勢(shì)分析。
通過(guò)水資源生態(tài)足跡模型、基尼系數(shù)和負(fù)載指數(shù)探究青海省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源現(xiàn)狀的影響,有利于實(shí)現(xiàn)水資源在時(shí)空上與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人口密度分布的優(yōu)化配置。
青海省水資源總量、消耗量等水量數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性數(shù)據(jù)來(lái)源于2015—2020年《青海省水資源公報(bào)》和《青海統(tǒng)計(jì)年鑒》。水資源來(lái)源于年降水量、扣除重復(fù)部分后的地表水和地下水儲(chǔ)量。2015—2020 年青海省水資源統(tǒng)計(jì)表如表1所示。
表1 2015—2020年青海省水資源統(tǒng)計(jì)表
1.水資源生態(tài)足跡模型
水資源生態(tài)足跡是通過(guò)比較水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力,判斷水資源的可持續(xù)發(fā)展利用情況。萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡反映區(qū)域內(nèi)生物生產(chǎn)面積的水資源利用率的高低,值越大,說(shuō)明水資源利用率越低,反之,水資源利用率越高。計(jì)算公式分別如式(1)和式(4)所示。
式中:EFW為水資源生態(tài)足跡,hm2;ECW為水資源生態(tài)承載力,hm2;EZW為水資源生態(tài)盈余或赤字,hm2;EG 為萬(wàn)元GDP 水資源生態(tài)足跡,hm2/萬(wàn)元;N 為人口數(shù),cap;efw為人均水資源生態(tài)足跡,hm2/cap;rw為水資源的全球均衡因子;Ww為消耗水資源量,m3;Pw為水資源全球平均生產(chǎn)能力,m3/hm2;ecw為人均水資源生態(tài)承載力,hm2/cap;ψw為區(qū)域水資源用地產(chǎn)量因子;Q 為區(qū)域水資源總量,m3;60%為水資源總量中60%用于維持生態(tài)環(huán)境;P 為區(qū)域常住人口數(shù),萬(wàn)人;G 為區(qū)域生產(chǎn)總值,億元。
參數(shù)確定:Pw=3140 m3/hm2。rw根據(jù)世界自然基金會(huì)計(jì)算確定rw=5.19。ψw為區(qū)域單位面積的產(chǎn)水量與水資源全球生產(chǎn)能力的比值,根據(jù)表1 計(jì)算可得,柴達(dá)木盆地2015—2019年年均產(chǎn)水量為8.13×1010m3,ψw=0.3626。
2.基尼系數(shù)
青海省水資源量由地表水量和地下水量構(gòu)成,選取水資源總量作為基本匹配對(duì)象,將地下水用量和地表水用量作為匹配分級(jí)對(duì)象,計(jì)算基尼系數(shù)。在保證數(shù)據(jù)精確度的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程,基尼系數(shù)的求取采用梯形面積法,計(jì)算公式及評(píng)價(jià)結(jié)果分別如式(5)和表2所示。
表2 基尼系數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果
式中:G為基尼系數(shù);Xi為地表用水和地下用水的累計(jì)百分比;Yi為水資源總量的累計(jì)百分比,當(dāng)i=1 時(shí),X0=Y0=0,即最小累計(jì)百分比的前一項(xiàng)百分比為0。
3.水資源負(fù)載指數(shù)
水資源負(fù)載指數(shù)反映區(qū)域水資源開發(fā)利用水平與人口和經(jīng)濟(jì)總量之間的平衡關(guān)系,同時(shí)反映區(qū)域內(nèi)水資源可持續(xù)利用前景和開發(fā)的難易。負(fù)載指數(shù)與水資源量和水資源的利用水平呈正相關(guān),與人口數(shù)和經(jīng)濟(jì)總量呈負(fù)相關(guān),計(jì)算如式(6)所示,負(fù)載指數(shù)的分級(jí)如表3所示。
表3 水資源負(fù)載指數(shù)分級(jí)
5-10 2-5 1-2<1ⅡⅢⅣⅤ高,潛力不大中等,潛力較大較低,潛力大低,潛力很大開發(fā)困難開發(fā)較難開發(fā)較易開發(fā)容易
式中:C 為區(qū)域水資源負(fù)載指數(shù);Q 為區(qū)域水資源總量,m3;P為區(qū)域常住人口數(shù),萬(wàn)人;G 為區(qū)域生產(chǎn)總值,億元;k為降水量決定的系數(shù)。
參數(shù)確定:k 的取值由年降水量R 的范圍決定,當(dāng)R≤200 mm 時(shí),k=1;當(dāng)200 mm<R≤400 mm 時(shí),k=1.0-0.1(R-200)/200;當(dāng)400 mm<R≤800 mm 時(shí),k=0.9-0.2(R-200)/400;當(dāng)800 mm<R≤1600 mm 時(shí),k=0.7-0.2(R-200)/800;當(dāng)R>1600 mm時(shí),k=0.5,2015—2020年k的取值分別為0.9553、0.94765、0.93055、0.7981、0.913和0.91645。
1.水資源生態(tài)足跡分析
根據(jù)式(1)和式(3)計(jì)算得水資源生態(tài)指標(biāo)變化趨勢(shì)如表4所示。
表4 2015—2020年青海省水資源生態(tài)指標(biāo)單位:106hm2
表4 表明,2015—2020 年青海省水資源生態(tài)足跡基本持平,多年水資源生態(tài)足跡平均值為2.7195×106hm2。2015 年青海省水資源生態(tài)足跡出現(xiàn)最高值,為2.7648×106hm2,以2015 年為基數(shù),2020 年減少0.1826×106hm2,下降6.60%,表明青海省的需水量波動(dòng)不大。除2019 年同比下降4.42%外,水資源生態(tài)承載力整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),與2015 年相比,2020 年增加10.1313×106hm2,增長(zhǎng)71.71%,青海省水資源生態(tài)承載力越來(lái)越大。
由表1 計(jì)算可得,青海省2016—2020 年降水量較上年分別增長(zhǎng)5.29%、11.12%、19.15%、-7.38%和-1.84%,與水資源生態(tài)承載力變化趨勢(shì)一致,兩者呈密切正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)R>99.9%)。2015—2020 年青海省水資源生態(tài)承載力遠(yuǎn)大于生態(tài)足跡,水資源處于盈余狀態(tài),生態(tài)盈余均超過(guò)11×106ghm2,水資源整體利用率不高,處于可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài),足以維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)展。
青海省多年來(lái)人口密度小且變化不大,人均水資源生態(tài)指標(biāo)的變化趨勢(shì)與總生態(tài)指標(biāo)一致,人均水資源生態(tài)足跡變化不大,平均值為0.46 hm2/cap,始終小于人均水資源生態(tài)承載力。與2015 年相比,2020 年人均水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力分別降低7.23%和增長(zhǎng)70.56%。中國(guó)年人均耗水量為702 m3,即人均水資源生態(tài)足跡為1.1603 hm2/cap,青海省人均水資源生態(tài)足跡明顯低于中國(guó)人均水資源生態(tài)足跡。
2.基尼系數(shù)分析
2015—2020 年青海省各項(xiàng)水資源量和用水量扣除重復(fù)部分,按從小到大的順序排列計(jì)算各項(xiàng)累計(jì)百分比如表6 所示,用水包括地下水供水、地表水供水和其他水源供水,部分年份地表供水和地下供水用水累積百分比小于100%。
表6 2015—2020年青海省水資源統(tǒng)計(jì)
按式(5)計(jì)算2015 年—2020 年地表水和地下水的總量對(duì)用水量的基尼系數(shù)在0.2—0.3 范圍內(nèi)波動(dòng),分別為0.2733、0.2668、0.2611、0.2577、0.2698、0.2599。2015 年最大,2018 年最小,表明2015—2020年青海省地下水和地表水利用的匹配度為“相對(duì)平均”,水資源利用匹配度較優(yōu),不存在過(guò)度開采的問(wèn)題。
由式(1)可以計(jì)算2015—2020年青海省各部分耗水的水資源生態(tài)足跡比例,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,青海省農(nóng)田灌溉水足跡占比由60%下降到45%,林牧漁畜水足跡占比由24%增長(zhǎng)到28%,工業(yè)水足跡比例基本穩(wěn)定在10%,城鎮(zhèn)公共和居民生活水足跡比例與常住人口數(shù)有關(guān),由10%增長(zhǎng)為12%。隨著“綠色發(fā)展”的提出,政府和人民越來(lái)越重視生態(tài)保護(hù),生態(tài)環(huán)境水足跡比例從2%增加到4%。
由式(4)計(jì)算萬(wàn)元GDP 水資源生態(tài)足跡如表7 所示,由式(6)計(jì)算青海省水資源負(fù)載指數(shù)如表8所示。
表7 2015—2020年青海省萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡
表8 2015—2020年青海省水資源負(fù)載指數(shù)
由表7 可知,2015—2020 年青海省萬(wàn)元GDP 水資源生態(tài)足跡呈逐年大幅度下降趨勢(shì),降幅分別為7.0%、3.1%、6.5%、4.0%和7.2%,以2015 年為基數(shù),截至2020 年,萬(wàn)元GDP 水資源生態(tài)足跡由0.1144 hm2/萬(wàn)元下降到0.0859 hm2/萬(wàn)元,降幅為24.9%,說(shuō)明青海省水資源利用效率逐年增高,反映了近年來(lái)隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)和節(jié)約經(jīng)濟(jì)的提倡,青海省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平已經(jīng)開始從相對(duì)粗放式向資源集約型過(guò)渡。
由表8 可知,2015—2020 年青海省水資源負(fù)載指數(shù)總體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),水資源負(fù)載指數(shù)均為Ⅳ級(jí),利用水平較低,潛力大,開發(fā)較易。造成該現(xiàn)象的原因有:(1)常住人口密度影響。青海省多年平均人口總量不足600萬(wàn)人,地廣人稀,人口密度持續(xù)較小,部分地區(qū)如鹽湖、沙漠等交通不便,水資源開采利用程度較小。(2)青海省以農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展為主,伴隨少量的鹽湖工業(yè)發(fā)展,GDP 總量雖呈上升趨勢(shì),但遠(yuǎn)小于發(fā)達(dá)地區(qū)。(3)氣候條件影響。青海省干旱少雨,年降水量不足350 mm,約位居中國(guó)各省27 位,水資源的時(shí)空不均衡嚴(yán)重制約開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
采用生態(tài)足跡模型、基尼系數(shù)和負(fù)載指數(shù)法對(duì)青海省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源現(xiàn)狀的影響進(jìn)行研究,2015—2020年水資源生態(tài)足跡基本持平,水資源生態(tài)承載力整體呈上升的趨勢(shì),水資源生態(tài)承載力遠(yuǎn)大于生態(tài)足跡,水資源處于盈余狀態(tài)。整體利用率不高,處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài),足以維持區(qū)域生態(tài)發(fā)展。地下水和地表水利用的匹配度為“相對(duì)平均”,匹配度較優(yōu),不存在過(guò)度利用的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,耗水量水足跡占比呈不同程度的變化。萬(wàn)元GDP 水資源生態(tài)足跡呈逐年下降趨勢(shì),水資源利用率有所增高。水資源負(fù)載指數(shù)均為Ⅳ級(jí),利用水平較低,潛力大,開發(fā)較易。
為保持青海省水資源生態(tài)良好狀態(tài),解決水資源未合理配置、利用率低和受降水量調(diào)控的影響,應(yīng)綜合考慮各類水體水質(zhì)和水量,開采中同時(shí)考慮資源自身價(jià)值和生態(tài)保護(hù)并行,結(jié)合工業(yè)用水需求,從區(qū)域環(huán)境層次、經(jīng)濟(jì)效益層次和工程建設(shè)管理層次等方面,實(shí)行水資源時(shí)間和空間的合理分配,建立合理的水資源配置模式,保障青海省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)與建設(shè)雙向并行。