水生態(tài)足跡及適應(yīng)性理論視角下的中國(guó)省際水安全評(píng)價(jià)

孫才志， 張智雄

(1.遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,遼寧 大連 116029； 2.遼寧師范大學(xué) 海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心,遼寧 大連 116029)

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水生態(tài)足跡及適應(yīng)性理論視角下的中國(guó)省際水安全評(píng)價(jià)

孫才志1,2， 張智雄1

(1.遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,遼寧 大連 116029； 2.遼寧師范大學(xué) 海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心,遼寧 大連 116029)

將水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力的方法應(yīng)用到水安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域，與多指標(biāo)評(píng)價(jià)法相結(jié)合，以中國(guó)31個(gè)省市為研究對(duì)象，測(cè)算了各省市的水壓力指數(shù)、水適應(yīng)指數(shù)和水安全指數(shù)，探究了中國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模、社會(huì)發(fā)展以及科技水平與水資源利用的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系。結(jié)果顯示：受年際水資源量豐枯的影響，各省市的水壓力指數(shù)呈波動(dòng)趨勢(shì)，在空間分布上，水資源量較為豐富的南方地區(qū)水壓力指數(shù)較低，嚴(yán)重缺水的華北地區(qū)水壓力指數(shù)較高；而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，各省市的水適應(yīng)指數(shù)逐年升高，在空間分布上，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、科技水平較高的東部沿海地區(qū)的水適應(yīng)指數(shù)較高，水的協(xié)調(diào)性安全程度處于全國(guó)較高水平。二者結(jié)合得出的水安全指數(shù)顯示：受水壓力指數(shù)年際波動(dòng)的影響，水安全指數(shù)年際變化也呈波動(dòng)趨勢(shì)，水安全指數(shù)呈由南向北遞減的趨勢(shì)，東南沿海地區(qū)的水安全程度較高，而華北地區(qū)的水安全形勢(shì)較為嚴(yán)峻。

水生態(tài)足跡；水生態(tài)承載力；水壓力指數(shù)；水適應(yīng)指數(shù)；水安全指數(shù)；水安全評(píng)價(jià)

水是一種特殊的自然資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生存的必要保障條件。由于水資源短缺、水環(huán)境惡化等產(chǎn)生的各種水安全問(wèn)題嚴(yán)重威脅、制約著區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，水安全研究已經(jīng)成為21世紀(jì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)水科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)十分重要的方向性問(wèn)題[1-2]。對(duì)當(dāng)前水安全形勢(shì)進(jìn)行合理、全面的評(píng)估，有助于為中國(guó)水資源的管理、規(guī)劃以及水資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

水是一種具有利害雙重性的資源[3-4]，水資源供給能否滿足區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和人類生活的合理要求，是衡量水資源安全的關(guān)鍵。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技水平的不斷發(fā)展，對(duì)水安全問(wèn)題的探討和研究也越來(lái)越深入。20世紀(jì)末，A.H.Westing[5]提出的綜合安全包括環(huán)境安全；1992年,Falkenmark和Widstrand[6]提出了以人均水資源量來(lái)度量區(qū)域水資源稀缺程度的指標(biāo)，根據(jù)干旱區(qū)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的人均需水量確定了人均水資源的臨界值，以此來(lái)判別各國(guó)以及區(qū)域水資源緊缺與安全狀況；2000年,以“21世紀(jì)水安全”為主題的海牙部長(zhǎng)級(jí)國(guó)際水問(wèn)題會(huì)議宣言指出[2]：為21世紀(jì)提供用水安全，水安全問(wèn)題已成為世界各國(guó)所面臨的共同課題。在國(guó)內(nèi)研究方面，陳家琦[3]給出了水的安全保障應(yīng)當(dāng)涉及的6方面內(nèi)容；韓宇平等[7]將模糊評(píng)價(jià)的方法運(yùn)用到了中國(guó)七省區(qū)的水安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域；程國(guó)棟[8]提出虛擬水戰(zhàn)略是保障水與糧食安全的重要措施之一；近年來(lái)，夏軍等[9]將水資源承載力作為水安全的度量標(biāo)準(zhǔn)；部分學(xué)者[10-12]將水貧困指數(shù)(Water Poverty Index，WPI)應(yīng)用到水安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域，進(jìn)一步豐富了水安全的研究方法。

綜上所述，對(duì)于水安全的研究在國(guó)內(nèi)外已有一定的研究成果，但多數(shù)研究是基于多指標(biāo)法的研究，雖然多指標(biāo)體系法遵循全面性和特殊性原則[13]，但未對(duì)水的資源性安全和適應(yīng)性安全進(jìn)行較為直接的劃分，評(píng)價(jià)仍然較為籠統(tǒng)，沒(méi)有量化當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)和人口所消耗的水資源量以及水資源的承載狀況，也未能明確地反映出水資源的消耗對(duì)區(qū)域的水安全所造成的影響。鑒于此，本文將引入水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力的測(cè)算方法，并與傳統(tǒng)的多指標(biāo)體系研究方法相結(jié)合，以中國(guó)內(nèi)地31個(gè)省、直轄市、自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱省市)為研究對(duì)象，對(duì)中國(guó)當(dāng)前的水安全情況進(jìn)行綜合評(píng)估。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 水壓力指數(shù)

本文采用水壓力指數(shù)來(lái)反映區(qū)域在當(dāng)前人口規(guī)模、社會(huì)生產(chǎn)水平下，用水情況對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成的壓力的大小。水壓力指數(shù)的計(jì)算模型如下：

(1)

式中：PIw為區(qū)域的水壓力指數(shù)；EFw為區(qū)域的水生態(tài)足跡；ECw為區(qū)域的水生態(tài)承載力。

水壓力指數(shù)表示的是區(qū)域當(dāng)前的水資源量所承載的當(dāng)?shù)厣?、生產(chǎn)用水的壓力，當(dāng)水壓力指數(shù)小于1時(shí)，表明區(qū)域的水資源量可以滿足當(dāng)?shù)氐挠盟枨螅粗?，則超載，數(shù)值越大就表明該地區(qū)水資源承載的用水壓力越大。水生態(tài)足跡的測(cè)算方法是將消耗的水資源量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)水面積，根據(jù)文獻(xiàn)[14]中得出的均衡值，得出研究區(qū)域消耗的水資源量所需要的產(chǎn)水面積，即水生態(tài)足跡。區(qū)域的水資源可利用能力是由區(qū)域水量和水質(zhì)共同決定的，故文中水生態(tài)足跡采用如下模型進(jìn)行測(cè)算：

EFw=EFwr+EFwq。

(2)

式中：EFw為區(qū)域水生態(tài)足跡；EFwr為區(qū)域水量生態(tài)足跡；EFwq為區(qū)域水質(zhì)生態(tài)足跡。其中，水量生態(tài)足跡計(jì)算公式為：

(3)

式中：P為區(qū)域人口數(shù)量；efwr為區(qū)域人均水生態(tài)足跡；γ為全球水資源均衡因子；WF為區(qū)域水足跡；w為水資源世界平均生產(chǎn)能力。

公式(3)中區(qū)域水足跡WF的計(jì)算方法采用文獻(xiàn)[15]中的計(jì)算方法，本文測(cè)算水量生態(tài)足跡所采用的水足跡主要包括城鄉(xiāng)居民消費(fèi)的農(nóng)畜產(chǎn)品水足跡、工業(yè)產(chǎn)品水足跡、生活用水足跡以及生態(tài)水足跡，文獻(xiàn)[15]中的水污染足跡將作單獨(dú)測(cè)算，不計(jì)入水量生態(tài)足跡的測(cè)算范圍。參照黃林楠等和世界自然基金會(huì)(World Wide Fund for Nature or World Wildlife Fund，WWF)的計(jì)算結(jié)果[14]，取全球水資源均衡因子γ為5.19，取水資源世界平均產(chǎn)生能力w為3 140 m3/hm2。

為有效核算污染物對(duì)水生態(tài)足跡的影響，本文將核算化學(xué)需氧量(COD)和氨氮(NH3)排放量，將其作為水質(zhì)生態(tài)足跡子賬戶，以此來(lái)分析污染物的排放濃度對(duì)水生態(tài)足跡的影響。水質(zhì)生態(tài)足跡測(cè)度模型為：

EFwq=γ·max(EFCOD,EFNH3)=

(4)

式中：EFCOD為COD的水生態(tài)足跡；EFNH3為NH3的水生態(tài)足跡；LCOD為區(qū)域內(nèi)社會(huì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活過(guò)程中COD的排放量；LNH3為區(qū)域內(nèi)社會(huì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活過(guò)程中NH3的排放量；CCOD為國(guó)內(nèi)單位面積水域COD的排放達(dá)標(biāo)濃度；CNH3為國(guó)內(nèi)單位面積水域NH3的排放達(dá)標(biāo)濃度。

本文COD和NH3的核算方法采用文獻(xiàn)[13]的核算方法，污染物濃度達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，COD和NH3的排放達(dá)標(biāo)濃度分別為120、25 mg/L。

基于生態(tài)足跡模型的水資源承載力兼具自然屬性以及空間屬性，可將其定義為：某一區(qū)域在某一具體歷史發(fā)展階段，水資源最大供給量可供支持該區(qū)域資源、環(huán)境和社會(huì)(生態(tài)、生產(chǎn)和生活)可持續(xù)發(fā)展的能力[14]，強(qiáng)調(diào)滿足生態(tài)需求的情況下，區(qū)域產(chǎn)水能力所能供給的最大的土地面積。本文根據(jù)生態(tài)承載力理論，采用如下水生態(tài)承載力計(jì)算公式：

(5)

(6)

式中：ECw為區(qū)域水生態(tài)承載力,hm2；φ為區(qū)域水資源產(chǎn)量因子；Q為區(qū)域水資源總量,m3；WM為區(qū)域產(chǎn)水模數(shù)，m3/hm2;0.4為保持區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定的水資源可利用量的比例上限。

據(jù)文獻(xiàn)[14]和[16]，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)利用率若超過(guò)30%～40%將引起生態(tài)環(huán)境惡化，水資源量中預(yù)留60%的水量以維護(hù)生態(tài)環(huán)境，故取水資源可利用系數(shù)為0.4。水資源產(chǎn)量因子是各區(qū)域單位面積產(chǎn)水能力與水資源世界平均生產(chǎn)能力的比值。由于同一地區(qū)年際水資源量的豐枯變化也會(huì)導(dǎo)致區(qū)域水資源產(chǎn)量因子波動(dòng),因此,為了保證研究結(jié)果的客觀、準(zhǔn)確性，本文選取研究期內(nèi)全國(guó)以及各省市多年平均產(chǎn)水模數(shù)，并根據(jù)公式(6)測(cè)算得到全國(guó)以及各省市多年平均的水資源產(chǎn)量因子，見(jiàn)表1。

表1 全國(guó)及31個(gè)省市1997—2014年水資源產(chǎn)量因子

1.2 水適應(yīng)指數(shù)

本文采用水適應(yīng)指數(shù)來(lái)反映當(dāng)前人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況下，區(qū)域水資源情況與人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、水資源的管理監(jiān)控以及水資源相關(guān)政策的執(zhí)行能力的匹配程度。水適應(yīng)指數(shù)的測(cè)算方法采用多指標(biāo)模型來(lái)計(jì)算，區(qū)域水適應(yīng)指數(shù)的指標(biāo)體系見(jiàn)表2。

表2 區(qū)域水適應(yīng)指數(shù)指標(biāo)體系

注：高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)選取造紙及紙制品業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、紡織業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)[18]。

由于水適應(yīng)指數(shù)計(jì)算模型指標(biāo)并沒(méi)有進(jìn)行矢量化，所以其數(shù)據(jù)處理需要進(jìn)行正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的區(qū)分。本文采用離差標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)區(qū)域水適應(yīng)指數(shù)指標(biāo)體系中的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中正向指標(biāo)歸一化方法為：

(7)

負(fù)向指標(biāo)歸一化方法為：

(8)

主觀偏好權(quán)重的確定方法采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)。該方法是由美國(guó)著名運(yùn)籌學(xué)專家Saaty在20世紀(jì)70年代提出的，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的分析與決策[13]?？陀^權(quán)重采用熵值法來(lái)確定。為了保證所得權(quán)重的準(zhǔn)確性，本文通過(guò)最小二乘法工具，兼顧專家對(duì)指標(biāo)的偏好和指標(biāo)間的客觀信息，在對(duì)指標(biāo)有偏好信息及客觀熵信息輸出權(quán)重的基礎(chǔ)上，得出綜合權(quán)重[13]。其綜合權(quán)重的計(jì)算過(guò)程如下：

AHP確定的主觀偏好權(quán)重向量為

v=(v1,v2,…,vn)T；

(9)

熵值法確定的客觀權(quán)重向量為

u=(u1,u2,…,un)T；

(10)

假設(shè)各指標(biāo)綜合權(quán)重向量為

w=(w1,w2,…,wn)T。

(11)

為了使得綜合權(quán)重盡可能大地反映主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的信息，應(yīng)使判斷指標(biāo)的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的決策結(jié)果的偏差越小越好。為此，建立如下最小二乘法決策模型[17]：

(12)

故區(qū)域水適應(yīng)指數(shù)模型為：

(13)

總得分越高的區(qū)域，當(dāng)?shù)氐娜丝谝?guī)模和社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)水資源的利用效率越高。

1.3 水安全指數(shù)

水安全綜合指數(shù)是反映區(qū)域當(dāng)前的水安全情況的綜合指數(shù)。它是綜合了水壓力指數(shù)和水適應(yīng)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果之后得到的，本文采用如下公式得出各區(qū)域的水安全綜合指數(shù)WSI，

(14)

區(qū)域水安全指數(shù)得分越高，表明該區(qū)域的水安全形勢(shì)越好。

1.4 研究對(duì)象及數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以中國(guó)31個(gè)省市(不包含港澳臺(tái)地區(qū))2000—2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象。數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)水資源公報(bào)》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)畜牧業(yè)年鑒》以及各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和水資源公報(bào)等。

2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.1 水壓力指數(shù)的時(shí)空分布

根據(jù)公式(1)—(6)，測(cè)算出2000—2014年中國(guó)全國(guó)以及各省市的水生態(tài)足跡、水生態(tài)承載力和水壓力指數(shù)，見(jiàn)表3。結(jié)果顯示：研究期內(nèi)中國(guó)的水生態(tài)足跡在時(shí)間分布上呈明顯的上升趨勢(shì)，水生態(tài)足跡的增加也與中國(guó)逐年增長(zhǎng)的用水量相符；水生態(tài)承載力受年際水資源量豐枯交替的影響，整體呈波動(dòng)狀態(tài)；受此影響，水壓力指數(shù)年際變化也處于波動(dòng)狀態(tài)，且均高于1，表明中國(guó)現(xiàn)階段的社會(huì)、生產(chǎn)、生活用水情況已經(jīng)超出水資源的承載水平；2011年中國(guó)的水壓力指數(shù)為2.13，是研究期內(nèi)水壓力指數(shù)的最大值，該年份降水量較低，是研究期內(nèi)中國(guó)年降水量的最低值。

表3 全國(guó)及各省市水壓力指數(shù)

續(xù)表

注：限于版面，表中只列出部分年份的計(jì)算結(jié)果。

中國(guó)各省市水壓力指數(shù)的分布如圖1所示。

圖1 中國(guó)各省市水壓力指數(shù)分布圖

結(jié)合圖1和表3可知：受氣候和地理?xiàng)l件的影響，水壓力指數(shù)呈由南向北遞增的趨勢(shì)，水資源量充足的南方地區(qū)水壓力指數(shù)普遍小于1，水資源短缺的北方地區(qū)水壓力指數(shù)較高。西藏和青海的經(jīng)濟(jì)規(guī)模和人口密度較小，水資源的使用壓力也相對(duì)較??；東南沿海地區(qū)雖然人口密度和經(jīng)濟(jì)規(guī)模較大，用水需求高，但得益于豐富的水資源量，水壓力指數(shù)可以維持在較低水平；湖北歷年的水壓力指數(shù)都接近1，多年平均水壓力指數(shù)為0.95，地區(qū)水資源量所能承載的用水程度已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)；華北地區(qū)受氣候和降水量影響，水資源可利用量較少，加之工農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集中，人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模較大[19-21]，導(dǎo)致水壓力指數(shù)較高；寧夏人均水資源量不足全國(guó)平均水平的1/10，是中國(guó)平均水壓力指數(shù)最大的地區(qū)，雖然經(jīng)濟(jì)規(guī)模和人口密度較小，但水資源量不足以承載當(dāng)?shù)氐挠盟枨蟆?/p>

2.2 水適應(yīng)指數(shù)的時(shí)空分布

水適應(yīng)指數(shù)用來(lái)表示地區(qū)對(duì)水資源的利用能力和區(qū)域用水與水資源的協(xié)調(diào)程度。水適應(yīng)指數(shù)越高，表明地區(qū)生產(chǎn)生活用水與水資源的協(xié)調(diào)程度越高；反之，則越低。根據(jù)公式(9)—(13)和表2的指標(biāo)體系，測(cè)算出2000—2014年全國(guó)及各省市的水適應(yīng)指數(shù)，見(jiàn)表4。結(jié)果顯示：研究期內(nèi)中國(guó)各省市的水適應(yīng)指數(shù)呈上升趨勢(shì)，全國(guó)平均水適應(yīng)指數(shù)從0.16上升到0.27，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展以及水資源政策的不斷完善，水資源的分配利用也日趨合理。

表4 全國(guó)及各省市水適應(yīng)指數(shù)

依據(jù)水適應(yīng)指數(shù)計(jì)算結(jié)果，本文采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法做出了代表年份的水適應(yīng)指數(shù)分布圖，如圖2所示。由圖2可知，各省市的水適應(yīng)指數(shù)在時(shí)間分布上呈逐漸增加的趨勢(shì)，2014年各省市的水適應(yīng)指數(shù)較2000年的有明顯增加，高分值的省市也明顯增多。這也充分說(shuō)明隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷提升，各省市對(duì)水資源的利用日趨合理，管理水平逐步提高，對(duì)水資源的監(jiān)管制度也逐步完善，用水效率也在進(jìn)一步提高。

在水適應(yīng)指數(shù)的空間分布上，經(jīng)濟(jì)和科技較為發(fā)達(dá)的東部地區(qū)水適應(yīng)指數(shù)明顯高于西部地區(qū)，各省市的水適應(yīng)指數(shù)呈由東向西遞減的趨勢(shì)。東部地區(qū)尤其是沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和科技水平在全國(guó)處于較為領(lǐng)先的位置，雖然經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口規(guī)模龐大會(huì)加劇水資源消耗，但這些地區(qū)在環(huán)境保護(hù)和提升水資源利用效率方面的設(shè)施投入相對(duì)充足，水資源保護(hù)政策可以得到更好的落實(shí)；北京、天津、上海、浙江和江蘇的水適應(yīng)指數(shù)處于全國(guó)較高水平，這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和科技較為發(fā)達(dá)，在發(fā)展過(guò)程中意識(shí)到本區(qū)域的水資源量日漸匱乏，保持經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的同時(shí)注意水資源的節(jié)約與高效利用，使得地區(qū)的水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)水平始終處于較高水平，水適應(yīng)指數(shù)的提高也表明地區(qū)用水協(xié)調(diào)性進(jìn)一步向高水平方向發(fā)展；中西部地區(qū)的水適應(yīng)指數(shù)水平也有了一定提升，水資源利用效率逐步提高，這些省市水適應(yīng)指數(shù)逐漸向更高水平靠近；西藏的水適應(yīng)指數(shù)雖然有了一定程度的增長(zhǎng)，水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水協(xié)調(diào)水平有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是受制于自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的局限，水適應(yīng)指數(shù)仍然長(zhǎng)期處于全國(guó)最低水平。

圖2 中國(guó)各省市水適應(yīng)指數(shù)分布圖

2.3 水安全指數(shù)的時(shí)空分布

一個(gè)地區(qū)的水安全指數(shù)是由表示水的資源性安全的水壓力指數(shù)和表示水資源協(xié)調(diào)性安全的水適應(yīng)指數(shù)兩部分構(gòu)成。綜合各省市的水壓力指數(shù)和水適應(yīng)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)公式(14)得出研究期內(nèi)各省市的水安全指數(shù)，為更加直觀地表述各省市水安全狀況的分布情況，本文選取代表年份繪制了水安全指數(shù)分布圖，如圖3所示。

圖3 中國(guó)各省市水安全指數(shù)分布圖

由圖3可知：受到水壓力指數(shù)年際波動(dòng)變化的影響，各地區(qū)歷年的水安全指數(shù)年際變化也呈波動(dòng)態(tài)勢(shì)，年際水資源量的豐枯主導(dǎo)著地區(qū)的水安全形勢(shì)。而在空間分布上，南方地區(qū)的水安全指數(shù)明顯高于北方地區(qū)，水安全指數(shù)較低的地區(qū)主要集中在華北地區(qū)，京津冀是中國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)區(qū)，山東和河南是中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省[19-20]，這些省市人口密度高，地表水資源嚴(yán)重缺乏，部分省市地下水開(kāi)采過(guò)量[21]且用水效率偏低[22]，水資源短缺以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模與水資源量的不匹配是這些地區(qū)水安全指數(shù)較低的主要原因；南方地區(qū)尤其是東南沿海地區(qū)的水安全指數(shù)較高，水資源量豐富且地區(qū)的水資源利用效率較高，使得這些地區(qū)的水安全指數(shù)較高，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，這些地區(qū)的水資源利用能力和區(qū)域用水與水資源的協(xié)調(diào)程度不斷提高，水安全水平也處于全國(guó)前列；西藏雖然水適應(yīng)指數(shù)較低，但得益于豐富的水資源量和較低的社會(huì)用水需求，其水安全指數(shù)仍然較高。由此可見(jiàn)，較高的水適應(yīng)指數(shù)對(duì)區(qū)域的水安全有著促進(jìn)作用，經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展對(duì)社會(huì)的水資源優(yōu)化配置有著重要影響，但是水資源量的多少仍然是影響地區(qū)水安全水平的關(guān)鍵性因素。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)中國(guó)各省的水生態(tài)足跡、水生態(tài)承載力進(jìn)行測(cè)算，并將其引入到水安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域，與傳統(tǒng)多指標(biāo)研究方法得出的水適應(yīng)指數(shù)相結(jié)合得到水安全指數(shù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。得到以下結(jié)論：

1)受水生態(tài)承載力豐枯水年交替的影響，水壓力指數(shù)整體上處于波動(dòng)狀態(tài)，各省市之間水壓力指數(shù)呈現(xiàn)出由南向北遞增的趨勢(shì)。

2)各省市的水適應(yīng)指數(shù)呈上升趨勢(shì)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷進(jìn)步，水資源協(xié)調(diào)性安全呈逐步上升趨勢(shì)，但由于人口規(guī)模和發(fā)展水平不一，各省市的水適應(yīng)指數(shù)也有明顯差距，經(jīng)濟(jì)和科技較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，水適應(yīng)指數(shù)較高，對(duì)水資源的利用效率也較高。

3)各省市水安全指數(shù)由水壓力指數(shù)和水適應(yīng)指數(shù)共同決定，在空間分布上呈由南向北遞減的趨勢(shì)，水資源量充足的南方地區(qū)水安全等級(jí)較高。

由此可見(jiàn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的進(jìn)步對(duì)水資源安全有著促進(jìn)作用，但是水資源量的短缺仍然是影響地區(qū)水安全水平的決定性因素。研究結(jié)果對(duì)豐富水安全的研究具有一定的理論意義與參考價(jià)值，可為區(qū)域水資源的可持續(xù)利用提供參考依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：?jiǎn)檀淦?

Evaluation of Chinese Provincial Water Safety from the Perspective of Water Ecological Footprint and Adaptability Theory

SUN Caizhi1,2， ZHANG Zhixiong1

(1.College of Urban and Environment, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China； 2.Center for Studies of Marine Economy and Sustainable Development, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China)

In this paper, the methods of ecological footprint and ecological carrying capacity of water resources were used to evaluate water security, combined with the method of multi-index comprehensive evaluation, and taking 31 provincial-level cities in China as a research object, we calculated the indexes of water pressure, water adaptability and water security, meanwhile, we investigated the coordinated relationship among Chinese economy, social development, the level of science and technology and water resources utilization. The results show: the index of water pressures of each province follows a fluctuating trend because of the effects of plenty or short water resources, in the spatial distribution, the index of water pressure in the south with plenty water resources is lower, while the index of water pressure in North China with severe water shortage is higher; with the development of economy and technology, the index of water adaptability of each province is rising. From a spatial view, the index of water adaptability in the eastern coastal area with high-level economic and technological development is higher, and its safe degree of water coordination is at a higher level in the whole country. All the results from the indexes of water security show that the inter-annual variation of the index of water security is a fluctuant trend because of the inter-annual fluctuation of the index of water pressure, the index of water security in the southeast coastal area is higher, and the water security in North China is more severe, which shows a decreasing trend from south to north.

water ecological footprint; ecological carrying capacity of water resources; the index of water pressure; the index of water adaptability; the index of water security; evaluation of water security

2016-12-24

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(16AJY009)。

孫才志(1970—),男,山東煙臺(tái)人,特聘教授,博士生導(dǎo)師，博士后，從事水資源與海洋經(jīng)濟(jì)方面的研究。E-mail:suncaizhi@lnnu.edu.cn.

10.3969/j.issn.1002-5634.2017.03.002

TV213

A

1002-5634(2017)03-0009-08