內(nèi)蒙古赤峰市水資源生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)分析

曉 蘭，額日德木圖，王丹丹

(1.赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000；2.赤峰市規(guī)劃局松山區(qū)分局，內(nèi)蒙古赤峰024000)

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內(nèi)蒙古赤峰市水資源生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)分析

曉 蘭1，額日德木圖2，王丹丹1

(1.赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000；2.赤峰市規(guī)劃局松山區(qū)分局，內(nèi)蒙古赤峰024000)

引用水資源生態(tài)足跡模型分析方法，對(duì)赤峰市2010年～2014年的水資源生態(tài)足跡進(jìn)行了計(jì)算與分析。結(jié)果表明，赤峰市近5年來人均水資源生態(tài)足跡介于2.5～3.3 hm2/人之間；2010年～2014年期間，淡水資源生態(tài)足跡處于波動(dòng)變化階段；歷年人均水資源承載力處于0.7～1.6 hm2/人之間；歷年人均水資源生態(tài)赤字處于1.1～2.4 hm2/人之間；歷年水資源生態(tài)壓力指數(shù)平均值為2.52，說明赤峰市近年來水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)，水資源環(huán)境很不安全；萬元GDP水資源生態(tài)足跡和水資源負(fù)載指數(shù)呈明顯下降趨勢(shì)。

水資源；生態(tài)足跡；赤峰市

0 引 言

隨著水資源短缺問題的日益嚴(yán)重，水資源可持續(xù)利用的研究成為促進(jìn)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)最重要方面[1]。自從2002年Hoekstra A Y第一次提出水足跡概念以來，各地區(qū)眾多學(xué)者從不同角度研究探討了有關(guān)水資源生態(tài)足跡問題。其中包括水資源生態(tài)足跡的基本理論、計(jì)算方法、實(shí)證分析、預(yù)測(cè)研究、空間尺度研究、計(jì)算模型的改進(jìn)等各個(gè)方面。本文應(yīng)用“省公頃”[2]水資源生態(tài)足跡模型，計(jì)算分析了赤峰市2010年～2014年間水資源生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)赤峰市水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)承載力和水資源生態(tài)赤字的發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)估了赤峰市的水資源可持續(xù)利用水平，為干旱、半干旱地區(qū)水資源生態(tài)規(guī)劃、水資源的合理配置以及節(jié)水降耗提供科學(xué)的參考依據(jù)。

赤峰市屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，全年平均氣溫一般為0～7 ℃，大部分地區(qū)多年平均降水量在350～450 mm之間，蒸發(fā)量達(dá)到2 000～2 300 mm，70 %的降水量主要集中在6月～8月，雨熱同季。全市水資源總量為42.7億m3，人均占有水量850 m3。有烏力吉木淪河、西拉沐淪河、老哈河、敖來河、灤河、大凌河6條外流水系和內(nèi)陸水系共308條大小河流，72處天然湖泊。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與主要參數(shù)的取值

數(shù)據(jù)主要來源于《內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2014)》《內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源公報(bào)(2010—2014)》《中國統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2014)》《赤峰市統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2010—2014)》等。

1.2 研究方法

建立水資源帳戶：為了和生態(tài)足跡模型保持統(tǒng)一，將傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型中的水域擴(kuò)大成水資源用地。即，包括水域的水產(chǎn)品生產(chǎn)，也包含農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)用水、生活用水和其他用水[3]。此外，還包含水污染生態(tài)足跡對(duì)應(yīng)的污染吸收地[3]。本研究不計(jì)算水污染生態(tài)足跡，而專門列出了淡水資源生態(tài)足跡及承載力計(jì)算模型[1]。

EFW=NefW=NaW[UW/PW]

(1)

ECW=NecW=0.4aWγW[QW/PW]

(2)

γW=S/SS

(3)

EDW(ESW)=ECW-EFW

(4)

EFIW=EFW/GDP

(5)

EPW=EFW/ECW

(6)

(7)

B=ECW/(ECW+EFW)

(8)

式中，EFw為淡水資源生態(tài)足跡，hm2；N為人口數(shù)，人；efw為人均淡水資源生態(tài)足跡，hm2/人；aw為均衡因子，無量綱；Uw為水資源消耗量，m3；Pw為省域[2]水資源平均生產(chǎn)能力，m3/hm2；ECw為淡水資源生態(tài)承載力[4]，hm2；ecw為人均淡水資源承載力，hm2/人；γw為省域[2]產(chǎn)量因子，無量綱；Qw為水資源總量，m3；S為赤峰市單位面積產(chǎn)水量，Ss為省域[2]單位面積產(chǎn)水量[5]；EDW(ESW)為淡水資源生態(tài)赤字、盈余[6]，hm2；EPIW為淡水資源生態(tài)壓力指數(shù)[7- 8]，無量綱；EFIw為萬元GDP淡水資源生態(tài)足跡[9- 10]，hm2/萬元；Z為淡水資源負(fù)載指數(shù)[11]，無量綱；k為與降水有關(guān)的系數(shù)[11]；G為國內(nèi)生產(chǎn)總值，億元；B為淡水資源可持續(xù)指數(shù)[12]，無量綱。根據(jù)陳海燕[13]等研究結(jié)果，對(duì)均衡因子進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

2 結(jié)果與分析

2.1 歷年淡水資源生態(tài)足跡分析

赤峰市近5年人均淡水資源生態(tài)足跡介于2.5～3.3 hm2/人之間。從圖1可以看出，2010年～2014年赤峰市淡水資源生態(tài)足跡處于波動(dòng)變化階段。歷年人均水資源生態(tài)足跡的平均值為2.79 hm2/人，明顯高于呼和浩特市人均水資源生態(tài)足跡(平均值為2.18 hm2/人)，揭示出赤峰市需要進(jìn)一步提高水資源的利用率。

圖1 2010年～2014年赤峰市人均淡水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字、生態(tài)壓力

(1)淡水資源生態(tài)足跡各賬戶中，農(nóng)業(yè)灌溉用水是主體部分，歷年平均值超過總生態(tài)足跡的68%，但所占比例呈下降趨勢(shì)，從2010年的71.20%下降為2014年的65.39%。這與近年來赤峰市農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重變化趨勢(shì)是一致的。

(2)林牧漁業(yè)用水的水資源生態(tài)足跡所占總量的比例處于波動(dòng)變化狀態(tài)(見圖2)。2010年它的比例是11.02%，位于第二。之后幾年，比例有所下降，到2013年變?yōu)?.58%，然而，到2014年，林牧漁業(yè)用水的水資源生態(tài)足跡比例上升到了9.45%。

圖2 2010年～2014年赤峰市淡水資源生態(tài)足跡構(gòu)成百分比的變化

(3)赤峰市工業(yè)用水的水資源生態(tài)足跡總值、所占比例、人均值均大體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。其中，工業(yè)用水的水資源生態(tài)足跡所占總量的比例，從2010年的10.49%上升為2014年的14.44%(見圖2)。如果給這個(gè)變化添加趨勢(shì)線的話，可以用公式表達(dá)為y=0.010 9X+0.091 8，R2=0.905 5(y為某一類水資源生態(tài)足跡賬戶；X為年份；R是趨勢(shì)線擬合程度的指標(biāo))，從而可以看出：增加趨勢(shì)明顯。這主要是由于赤峰市工業(yè)化發(fā)展中對(duì)水資源消耗量急劇上升引起的。

(4)赤峰市城鎮(zhèn)用水的水資源生態(tài)足跡比例也呈持續(xù)上升變化(見圖2)。從2010年的1.05%上升到2014年的3.05%，其趨勢(shì)線為y=-0.005 7X+0.002 2，R2=0.813 1，顯示增加趨勢(shì)也比較顯著。這主要與近年來赤峰市大力提高城鎮(zhèn)化程度有密切關(guān)系。

(5)赤峰市生活用水的變化，可劃分為兩個(gè)時(shí)期：2010年～2011年是上升時(shí)期，比例從2010年的5.82%上升到2013年7.68%；2013年～2014年是下降時(shí)期，從7.68%減少到2014年的6.88%(見圖2)。這主要是由赤峰市城鎮(zhèn)化過程中對(duì)生活用水的消耗量上升而引起的。到后期，因采用的節(jié)水政策、節(jié)水方法取得效果后，該比例才有所減少。

(6)赤峰市生態(tài)用水的水資源生態(tài)足跡所占比例變化，也可劃分為兩個(gè)階段：2010年～2013年是下降階段，比例從2010年的0.42%下降到2013年0.32%；2013年～2014年是上升階段，從0.32%上升到0.79%(見圖2)。

2.2 歷年淡水資源生態(tài)承載力分析

赤峰市歷年人均水資源承載力在0.8～1.6 hm2之間，其走勢(shì)為：先下降，從2010年的1.43 hm2/人下降為2011年的0.7 hm2/人；然后逐漸上升，2013年上升到1.6 hm2/人；而后2014年又開始下降(見圖1)。這主要是由于赤峰市水資源總量變化所致，赤峰市水資源承載力與水資源總量呈顯著的正比關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.85。

2.3 歷年淡水資源生態(tài)赤字、生態(tài)盈虧分析

赤峰市歷年水資源生態(tài)足跡都超過其水資源生態(tài)承載力，表明赤峰地區(qū)水資源生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)，區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)提供的水資源容量不足以支撐赤峰地區(qū)人口的消費(fèi)模式、消費(fèi)習(xí)慣以及消費(fèi)水平，其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重的抑制。2010年至2014年赤峰市人均水資源生態(tài)赤字呈現(xiàn)波動(dòng)變化趨勢(shì)，情況不是很樂觀。以2012年為例，人均水資源生態(tài)赤字為1.59 hm2/人，而人均水資源生態(tài)承載力為0.99 hm2/人，人均水資源生態(tài)赤字為人均水資源生態(tài)承載力的1.6倍，差距很大(見圖1)。

2.4 歷年淡水資源生態(tài)壓力指數(shù)分析

赤峰市2010年～2014年的水資源生態(tài)壓力指數(shù)均大于1(見圖1)。可以看出，赤峰市水資源供給量已不能滿足生產(chǎn)、生活的需求量，水資源可持續(xù)利用受到影響，水環(huán)境安全壓力很大。具體來說，可劃分為兩個(gè)階段：2010年～2011年急劇上升時(shí)期，從2010年的1.83急劇增加到2011年的4.35，增長率為2%左右，達(dá)到研究期間最高值，從2011年開始進(jìn)入下降時(shí)期，一直下降到2014年的1.81。這個(gè)變化過程主要與水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力共同影響有關(guān)系。以2011年為例，這個(gè)時(shí)期，人均水資源生態(tài)足跡是3.07 hm2，而人均生態(tài)承載力卻僅有0.07 hm2，是整個(gè)研究期間的最低值；因此，兩者共同作用后，使得最后得出的壓力指數(shù)達(dá)到這個(gè)研究階段的最高值。

當(dāng)生態(tài)壓力指數(shù)越接近于1時(shí)，表明該區(qū)域水資源安全處于臨界狀態(tài)[8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，赤峰市水資源生態(tài)壓力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，數(shù)值越來越接近于臨界值，說明水資源環(huán)境得到較好改善。

2.5 歷年水資源生態(tài)足跡強(qiáng)度指數(shù)分析

從圖3中可見，2010年～2014年期間，赤峰市萬元GDP的水資源生態(tài)足跡呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，從2010年的1.52 hm2/萬元減少為2014年的0.68 hm2/萬元。這表明單位面積產(chǎn)出率在不斷增加，水資源得到了有效利用，用水效率越來越好，水資源生態(tài)環(huán)境朝著好的方向發(fā)展。但與其他地區(qū)相比較還存在一定的差距，說明赤峰市需要進(jìn)一步提高用水效率。

圖3 2010年～2014年赤峰市水資源生態(tài)指標(biāo)變化趨勢(shì)

赤峰市三大產(chǎn)業(yè)萬元 GDP 的水資源生態(tài)足跡，呈現(xiàn)出逐年下降趨勢(shì)，顯示出用水效率不斷增加。第一產(chǎn)業(yè)萬元 GDP 水資源生態(tài)足跡數(shù)值最高，從 2010年的7.99 hm2/萬元減少到 2014 年的4.52 hm2/萬元，用水效率提高速度遠(yuǎn)高于第二、第三產(chǎn)業(yè)；第二產(chǎn)業(yè)從 2010 年的4.91 hm2/萬元下降到 2014 年的2.32 hm2/萬元。第一產(chǎn)業(yè)的萬元 GDP 水資源生態(tài)足跡比例過高，消耗區(qū)域水資源量多，這與赤峰市的耕作方式有密切關(guān)系。赤峰市可灌溉面積占總耕地面積的30%，而且目前大部分地區(qū)仍用大水漫灌的灌溉方式。這種灌溉方式用水效率非常低。工業(yè)用水也存在粗放利用現(xiàn)象，重復(fù)利用率低，其中絕大部分企業(yè)僅為10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)地區(qū)75%～85%的水平。第三產(chǎn)業(yè)的萬元 GDP 水資源生態(tài)足跡相對(duì)較小，對(duì)水資源需求量以及消耗量也較少。

2.6 水資源負(fù)載指數(shù)與水資源可持續(xù)指數(shù)分析

從圖3可以看出，赤峰市水資源負(fù)載指數(shù)變化可劃分為兩個(gè)時(shí)期：2010年～2011年增長時(shí)期，2011年～2014年為減少時(shí)期。從2010年的18.19增加為2011年的31.98，達(dá)到研究階段最高值；從2012年開始進(jìn)入下降階段，一直下降為2014年的23.31。雖然近幾年來赤峰市水資源的開發(fā)利用程度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，情況有所好轉(zhuǎn)，可是水資源負(fù)載指數(shù)均大于10，揭示出該地區(qū)水資源的開發(fā)利用程度非常高。

從水資源可持續(xù)利用程度上看，2010年～2014年的水資源可持續(xù)指數(shù)B介于0.18～0.35之間，說明水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)。2011年B值低于0.2，說明水資源利用處于強(qiáng)不可持續(xù)狀態(tài)；2012年、2013年B值介于0.20 ～ 0.34之間，說明水資源利用處于中不可持續(xù)狀態(tài)；2010年、2014年B值介于0.35～ 0.49，表明弱不可持續(xù)狀態(tài)。因此，為了保證赤峰市水資源的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)施水資源可持續(xù)利用模式，才是解決水資源短缺、保證水資源可持續(xù)利用的根本途徑[12]。

3 結(jié) 論

(1)赤峰市近五年以來人均水資源生態(tài)足跡介于2.5～3.3 hm2/人之間。淡水資源生態(tài)足跡各賬戶中，農(nóng)業(yè)灌溉用水是主體部分，所占比例呈下降趨勢(shì)，這與近年來赤峰市農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重變化趨勢(shì)是一致的。工業(yè)用水的比重呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)。這主要是因?yàn)槌喾迨锌焖侔l(fā)展的工業(yè)化對(duì)水資源消耗量急劇上升引起的。城鎮(zhèn)用水和生活用水所占比例也呈持續(xù)上升趨勢(shì)，這與城鎮(zhèn)化發(fā)展有密切關(guān)系。但是生態(tài)用水所占比例不到 1%，這將不利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

(2)2010年～2014年期間，赤峰市歷年人均水資源承載力介于0.7～1.6 hm2/人之間。水資源承載力與赤峰市水資源總量呈顯著的正比關(guān)系。人均水資源生態(tài)赤字介于1.1～2.4 hm2/人之間，揭示出該地區(qū)水資源生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)。

(3)歷年水資源生態(tài)壓力指數(shù)平均值為2.52，說明赤峰市近年來水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)，水資源環(huán)境很不安全。

(4)萬元GDP水資源生態(tài)足跡呈明顯下降趨勢(shì)，說明赤峰市近年來用水利效率有了顯著提高，這表明赤峰市GDP的增長并不是一直依靠高額水資源消耗作為代價(jià)。這恰恰也證明了赤峰市以旅游、服務(wù)等低消耗水資源行業(yè)為主的發(fā)展方向的正確性。但用水效率與全國平均水平相比較仍有差別。三大產(chǎn)業(yè)中，第一、第二產(chǎn)業(yè)的萬元GDP水資源生態(tài)足跡比重過大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境之間矛盾較大。盡管第二產(chǎn)業(yè)對(duì)赤峰市GDP 的貢獻(xiàn)率持續(xù)增加并遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一產(chǎn)業(yè)，但第一產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度仍然大于第二產(chǎn)業(yè)的用水強(qiáng)度。因此，為了有效緩解第一、第二產(chǎn)業(yè)的用水矛盾，應(yīng)該加快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源消耗脫鉤，使用水結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)。

(5)雖然近幾年來赤峰市水資源的開發(fā)利用程度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，情況有所好轉(zhuǎn)，可是水資源負(fù)載指數(shù)均大于10，揭示出該地區(qū)水資源的開發(fā)利用程度非常高[11]，水資源的整體開發(fā)潛力較低。因此，應(yīng)該轉(zhuǎn)變粗放型用水方式，提高用水效率，尤其是提高農(nóng)業(yè)用水的重復(fù)率，促進(jìn)赤峰市整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。從水資源可持續(xù)利用程度上看，2010 年～2014年的水資源可持續(xù)指數(shù)介于 0.18～0.35之間，說明水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)。

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(責(zé)任編輯 陳 萍)

Dynamic Analysis of Water Ecological Footprint in Chifeng

XIAO Lan1, E Ridemutu2, WANG Dandan1

(1. College of Resources and Environmental Science, Chifeng University, Chifeng 024000, Inner Mongolia, China;2. Songshan Branch of Planning Bureau in Chifeng, Chifeng 024000, Inner Mongolia, China)

The ecological footprint model is used to calculate the ecological footprint of water resource in Chifeng during 2010- 2014. The results show that, the ecological footprint of water resources per capita in Chifeng ranges from 2.5- 3.3 hm2in the past five years, the ecological footprint of freshwater resources is in fluctuating stage between 2010 to 2014, the water resource carrying capacity per capita is between 0.7- 1.6 hm2, the water resources ecological deficit per capita ranges from 1.1 to 2.4 hm2, the index of water resource ecological pressure is averaged to be 2.52 that indicating the unsustainable utilization of water resources in recent years, and the water ecological footprint of ten thousand yuan GDP declines significantly．

water resources; ecological footprint; Chifeng

2015- 08- 27

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014BS0302)；赤峰市社會(huì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)科研項(xiàng)目(201410)

曉蘭(1984—)，女(蒙古族)，內(nèi)蒙古通遼人，講師，碩士，研究方向?yàn)橘Y源開發(fā)與環(huán)境治理．

X826

A

0559- 9342(2016)06- 0018- 04