遼陽市縣域水生態(tài)足跡淺析

關(guān)艷慶

（遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000）

水是萬物之源，生命之本，經(jīng)濟社會及生態(tài)環(huán)境等的穩(wěn)定、健康發(fā)展建立在水資源持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，水資源對社會發(fā)展起著至關(guān)重要的作用[1-3]。隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展及人民生活需求的不斷提高，水資源的需求日益增多，水資源問題頻現(xiàn)，水問題制約經(jīng)濟社會發(fā)展，威脅社會安全、生存安全、國家安全等，研究解決水問題已成為全球熱點[4-5]?？沙掷m(xù)發(fā)展是水資源健康發(fā)展的核心，水生態(tài)足跡作為從生態(tài)足跡出發(fā)，表征、評估水資源可持續(xù)性的指標之一[6]，國內(nèi)外學(xué)者對此進行了大量的研究，并以此為基礎(chǔ)研究某一區(qū)域或流域的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)，為增強水資源與社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)性、促進社會生態(tài)健康發(fā)展等提供參考。

生態(tài)足跡于20 世紀90 年代由加拿大William Reese 等學(xué)者提出，是以生態(tài)足跡分析研究自然資源可持續(xù)發(fā)展[7-8]。在生態(tài)足跡的基礎(chǔ)上，水生態(tài)足跡概念產(chǎn)生。水生態(tài)足跡是從生態(tài)視角去量化水資源的消耗，即計算一定范圍、一定時間內(nèi)所消費的產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源用地面積[9-11]，其反映了水生態(tài)系統(tǒng)承受來自于區(qū)域內(nèi)人類活動的壓力，能夠科學(xué)客觀地對水資源的可持續(xù)發(fā)展進行分析研究[12]。

遼陽市地處遼寧省中部下遼河平原區(qū)，屬渾太水系，地勢東高西低，東部山區(qū)，中部為渾河、太子河山前過渡區(qū)，西部為渾太河沖洪積平原。遼陽市水資源豐富，水資源空間分布不均，人均水資源量小，近年來遼陽市水資源公報顯示，遼陽市水資源量供給不足，用水需求得不到滿足，且水環(huán)境令人擔憂。水資源制約著經(jīng)濟的發(fā)展，水資源可持續(xù)的研究是十分重要且非常必要的。本文以水生態(tài)視角分析研究遼陽市各縣域水資源可持續(xù)性。

1 原理與方法

1.1 水生態(tài)足跡

水生態(tài)足跡是以水資源為出發(fā)點，利用一定范圍所占有的水生態(tài)足跡與可更新水資源供給能力的差值去反映水生態(tài)的赤字或盈余，從而反映出一定范圍水資源利用的健康狀態(tài)、水資源可持續(xù)發(fā)展情況[13-14]。其中水生態(tài)賬戶又可分農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活用水等部分。水生態(tài)足跡計算模型公式為：

式中：EFw為水生態(tài)足跡，hm2；N 為人口數(shù)；efw為人均水量生態(tài)足跡，hm2/人；rw為全球水資源均衡因子，為5.19；Uw為水資源利用量，m3；Pw為全球水資源平均生產(chǎn)能力，為 3140 m3/hm2；萬元GDP 數(shù)值越大，水資源利用效率越低，越不可持續(xù)利用；數(shù)值越小，水資源利用效率越高，越可持續(xù)利用。

1.2 水生態(tài)承載能力

水生態(tài)承載能力是水生態(tài)系統(tǒng)在其自身保證自身健康的前提下所能承受的當前社會最大經(jīng)濟總量和人口數(shù)量，是動態(tài)的、可調(diào)節(jié)的，且具有極限性。本次計算以面積來表示承載能力，計算模型公式為：

式中：ECw為水生態(tài)承載力，hm2；（1-0.6）為扣除 60%用于維持生態(tài)環(huán)境自身發(fā)展和生物多樣性的水資源量系數(shù)；Q 為水資源總量，m3；γ 為全球水資源均衡因子，取5.19；φ 為研究區(qū)域內(nèi)的水資源產(chǎn)量因子，取2.04；Pw為全球水資源平均生產(chǎn)能力，為3140 m3/hm2。

1.3 水生態(tài)壓力指數(shù)

水生態(tài)壓力指數(shù)是表征水資源可持續(xù)發(fā)展的狀況，水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載能力的比值來表示。計算模型公式為：

式中：EQ 為水生態(tài)壓力指數(shù)。當EQ=1 水資源處于供需平衡狀態(tài)；當EQ＞1 水資源供不應(yīng)求，需求大于供應(yīng)，水資源可持續(xù)開發(fā)利用程度較低；當EQ＜1 水資源需求小于供應(yīng)，水資源可持續(xù)開發(fā)利用程度較高。

1.4 水資源可持續(xù)指數(shù)（SIw）

水資源可持續(xù)指數(shù)是指一定時期某區(qū)域可持續(xù)供給的水資源總量滿足該區(qū)域人類社會經(jīng)濟活動對水資源的需要程度，以此來評價區(qū)域水資源可持續(xù)發(fā)展利用程度[15]。其計算公式為：

式中：0＜SIw＜1，SIw值越大，表明水資源可持續(xù)利用程度越高，即水資源利用處于可持續(xù)狀態(tài)；反之，則水資源可持續(xù)利用程度越低，即水資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài)。0.5 即為水資源可持續(xù)利用與不可持續(xù)利用的臨界點。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)《遼陽市水資源公報》《遼陽市統(tǒng)計年鑒》，計算遼陽市縣域水生態(tài)足跡、水生態(tài)承載能力、水生態(tài)壓力指數(shù)，結(jié)果見表1～表3。遼陽市水生態(tài)足跡為156.82 萬hm2，萬元GDP 水生態(tài)足跡0.3 萬hm2/萬元，水生態(tài)承載力為78.56 萬hm2，人均水生態(tài)承載能力為0.44 hm2/人。

表1 水生態(tài)足跡與水生態(tài)承載力

表2 縣域子賬戶水生態(tài)足跡

表3 縣域水生態(tài)壓力指數(shù)與水生態(tài)可持續(xù)指數(shù)表

2.1 水生態(tài)足跡與承載力分析

根據(jù)表1，遼陽各縣域水生態(tài)足跡差異大，其中燈塔市水生態(tài)足跡最大，高達63.95 萬hm2，弓長嶺區(qū)水生態(tài)足跡最小4.58 萬 hm2，市區(qū)及遼陽縣水生態(tài)足跡相近，均40 萬hm2～50 萬hm2。各子賬戶水生態(tài)足跡（表2）顯示，農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡較其他子賬戶足跡大，其中燈塔市、遼陽縣農(nóng)業(yè)子賬戶較大，超過40 萬hm2，弓長嶺區(qū)工業(yè)子賬戶水生態(tài)足跡僅為1.38 萬hm2；工業(yè)、生活子賬戶中市區(qū)水生態(tài)足跡遠大于其他行政區(qū)；生態(tài)子賬戶中弓長嶺區(qū)生態(tài)子賬戶水生態(tài)足跡最大?？h域水生態(tài)承載能力中遼陽縣水生態(tài)承載能力最大，為35.12 萬hm2，次之為燈塔市、市區(qū)、弓長嶺區(qū)。

綜合看表1、表2，燈塔市水生態(tài)足跡最大的原因在于農(nóng)業(yè)水生態(tài)足跡大，農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡占比達91.7%，表明用水結(jié)構(gòu)中農(nóng)業(yè)占比大，農(nóng)業(yè)用水是燈塔市水資源開發(fā)利用中的主要部分，農(nóng)業(yè)用水對水生態(tài)環(huán)境影響大，次之為工業(yè)；遼陽縣水生態(tài)足跡大亦是由于農(nóng)業(yè)占比大，但其農(nóng)業(yè)用水量較燈塔市農(nóng)業(yè)用水量小，農(nóng)業(yè)子賬戶水生態(tài)、遼陽縣水生態(tài)足跡均較燈塔市??；市區(qū)各子賬戶水生態(tài)足跡差別較小，各子賬戶占比大小順序依次為農(nóng)業(yè)、生活、工業(yè)、生態(tài)；弓長嶺區(qū)水生態(tài)足跡小原因在于弓長嶺地貌山丘面積大、人口少、用水量小，在其各子賬戶水生態(tài)足跡占比中工業(yè)最大，次之為農(nóng)業(yè)，再次生活、生態(tài)，表明工業(yè)對弓長嶺區(qū)水生態(tài)環(huán)境的影響最大。燈塔、遼陽縣萬元GDP 水生態(tài)足跡遠大于市區(qū)及弓長嶺區(qū)，這是受用水結(jié)構(gòu)影響，農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡占比大，農(nóng)業(yè)用水較粗放，用水效率低，水資源產(chǎn)出率低。

各縣區(qū)水生態(tài)承載能力中，水資源量對水生態(tài)承載能力較大，遼陽縣因其水資源量占遼陽市水資源量近二分之一，水資源較豐富，故其水生態(tài)承載能力大；而弓長嶺區(qū)其水資源量僅為全市水資源總量的6.8%，水生態(tài)承載能力最小，為5.33 萬hm2；在人均水生態(tài)承載能力中，遼陽市區(qū)因其人口密度大，人均水生態(tài)承載能力遠小于其他地區(qū)。

2.2 水生態(tài)壓力與水資源可持續(xù)

根據(jù)表3 可知，水生態(tài)壓力指數(shù)與水生態(tài)可持續(xù)指數(shù)表征狀態(tài)較一致，遼陽市水生態(tài)壓力指數(shù)2.00，水生態(tài)可持續(xù)指數(shù)0.33，遼陽市水生態(tài)壓力大，處于不可持續(xù)利用狀態(tài)。燈塔市、遼陽縣、市區(qū)水生態(tài)壓力指數(shù)大于1，燈塔市、遼陽縣、市區(qū)水生態(tài)可持續(xù)指數(shù)系小于0.5，水生態(tài)壓力較大，水資源開利用成本都較大，水資源需求大于供應(yīng)，市區(qū)及燈塔市水生態(tài)壓力指數(shù)為供需平衡狀態(tài)指數(shù)的2.7 倍，水資源的供需矛盾突出，水資源利用不可持續(xù)，這其中遼陽縣水生態(tài)壓力較燈塔市、市區(qū)水生態(tài)壓力小，處于臨界值邊緣，但仍顯示為水資源利用不可持續(xù)狀態(tài)；弓長嶺區(qū)為遼陽市縣域中僅有的水生態(tài)壓力小于1，水生態(tài)較健康，水資源處于可持續(xù)利用狀態(tài)。

3 結(jié)論

受各縣域水資源量分布、人口分布、產(chǎn)業(yè)用水結(jié)構(gòu)等因素影響，遼陽市各縣域水生態(tài)足跡不同，燈塔市、遼陽縣、市區(qū)、弓長嶺區(qū)分 別 為 63.95 萬 hm2、48.05 萬 hm2、40.18 萬 hm2、4.58 萬hm2；各子賬戶中農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡占比重高，工業(yè)和生活較次之；燈塔市、遼陽縣水資源產(chǎn)出率低，用水效率有待提高。遼陽縣水生態(tài)承載力最好，市區(qū)人均水生態(tài)承載能力最??；燈塔市、遼陽縣、市區(qū)水生態(tài)承載力與水生態(tài)可持續(xù)指數(shù)突破供需臨界狀態(tài)，水資源需求大于供應(yīng)，水生態(tài)出現(xiàn)赤字現(xiàn)象，水資源處于不可持續(xù)狀態(tài)、水資源生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)，弓長嶺區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展，水資源仍有開發(fā)利用潛力。

遼陽市各縣域社會發(fā)展與水生態(tài)亟待協(xié)調(diào)發(fā)展，可考慮積極開展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展節(jié)水工藝，加強用水效率控制與水資源開發(fā)利用控制，強化最嚴格的的水資源管理，加深開展水利強監(jiān)管、補短板。