生態(tài)足跡模型優(yōu)化的水資源承載力評價與預測

樊丞越，陶琦茹，代 可，曹飛鳳

（浙江工業(yè)大學土木工程學院，浙江 杭州 310023）

1 問題的提出

水是人類最基本的物質(zhì)需求，隨著世界人口增長和經(jīng)濟發(fā)展，區(qū)域人類活動的加劇，使得對水資源質(zhì)量的要求不斷提升，而水資源承載力作為評價水資源安全的一個基本方法，其變化對人類的生產(chǎn)與生活有著重要影響[1-2]。在我國城市化建設快速發(fā)展的情況下，區(qū)域水環(huán)境污染、水資源短缺已經(jīng)成為地區(qū)發(fā)展的限制因素。因此，對區(qū)域水資源承載力進行評價分析，是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、社會可持續(xù)發(fā)展的基礎工作[3]。水資源承載力是以維持地區(qū)健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境良性運轉(zhuǎn)為前提，在一定的生產(chǎn)力水平下，水資源支撐區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的最大能力[4]。

水資源承載力的研究方法日趨豐富，大致可分為2 類：應用模型或其他方法的定性綜合分析和定量分析計算。定性分析方法指研究者根據(jù)專業(yè)知識與經(jīng)驗，通過建立指標體系，并采用不同的方法或模型對水資源承載力進行評價，代表性的研究方法有層次分析法[5]、數(shù)據(jù)包絡法[6]及模糊綜合法[7]等。層次分析法是通過構(gòu)建多層次的分析模型，將研究對象分解成由多個層次和指標構(gòu)成的系統(tǒng)，具有清晰明確，簡單實用的優(yōu)點，但存在定量數(shù)據(jù)較少，定性成分多，得到的結(jié)果有一定的主觀性；數(shù)據(jù)包絡法是根據(jù)多個投入與產(chǎn)出指標，對具有可比性的同類單位進行相對有效性評價的數(shù)量分析方法，但該方法對數(shù)據(jù)具有很高的敏感性，指標數(shù)據(jù)的遴選仍受人為主觀因素的影響；模糊綜合法是通過模糊數(shù)學對受多種因素制約的事物與現(xiàn)象做出總體評價的方法，具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強的特點，但對指標權重矢量的確定存在一定的主觀性。數(shù)據(jù)包絡和模糊綜合法均為主客觀結(jié)合的分析方法，層次分析、數(shù)據(jù)包絡和模糊綜合法均可定性衡量水資源承載力。另一方面，一些研究者采用定量分析的方法[8]，如通過生態(tài)足跡模型進行水資源承載力評估。與以上方法相比，生態(tài)足跡模型為客觀的定量分析方法，能夠較直觀地反映生態(tài)承載力的情況。

生態(tài)足跡由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家William 及Wackernagel博士于20 世紀90 年代初提出[9-11]，用以度量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的程度，該方法提出時間較晚，但已廣泛應用于地區(qū)可持續(xù)利用評價中[12-17]。而Niccolucci[18]等在引入自然資源存量和流量概念的基礎上，提出三維生態(tài)足跡模型，隨后方愷等[19]、靳相木[20]等又對三維模型進行改進，并對地區(qū)水資源生態(tài)承載力進行計算。水資源生態(tài)足跡模型由Chapagain 等[21]建立，Stoeglehner 等[22]細化居民生活消耗水資源量類別，改進了模型。而后黃林楠等[23]通過將生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化成水域面積，建立水資源生態(tài)足跡的計算模型，自此基本確定水資源生態(tài)足跡的計算方法。也有一些學者將生態(tài)足跡模型與其他方法聯(lián)用，比如Jia[24]結(jié)合ARⅠMA 模型和生態(tài)足跡模型以衡量地區(qū)未來資源承載力發(fā)展趨勢。生態(tài)足跡模型具有計算方便，易于理解的優(yōu)點，模型以生態(tài)生產(chǎn)性空間面積來表現(xiàn)足跡與承載力大小，實現(xiàn)對區(qū)域資源的可持續(xù)性客觀定量分析，但同時生態(tài)足跡也存在著指標過于簡單且數(shù)量不足，預測分析的指標單一且預測結(jié)果不好等缺陷。

為定量分析區(qū)域水資源承載力的變化和發(fā)展趨勢，本文依據(jù)生態(tài)足跡內(nèi)涵，提出萬元工業(yè)增加值水資源生態(tài)足跡指標（WFiit，Water resources ecological footprint of industrial output increase of 10 000 yuan），并采用指數(shù)平滑模型對水資源生態(tài)足跡、生態(tài)壓力指數(shù)進行預測。以杭州市錢塘江河口地區(qū)為例，對研究區(qū)域2004—2019 年水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力等指標進行計算分析，評價區(qū)域水資源變化情況，隨后對水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力進行預測，以確定水資源承載力的未來變化趨勢，以期為研究區(qū)域的水資源可持續(xù)利用，以及未來可能的水資源優(yōu)化配置提供依據(jù)。

2 研究區(qū)域和研究方法

2.1 研究區(qū)域概況

杭州市位于浙江省北部，錢塘江下游，地處118°20′～120°45′E，29°15′～30°31′N。研究區(qū)域“杭州市錢塘江河口地區(qū)”范圍為錢塘江兩岸的杭州市區(qū)，北岸主要包括上城區(qū)、下城區(qū)、拱墅區(qū)、西湖區(qū)、江干區(qū)、余杭區(qū)（東苕溪以東），南岸主要包括濱江區(qū)、蕭山區(qū)，面積約3 076.43 km2。研究區(qū)域地形多樣，有山地、丘陵及平原等地貌單元，地勢自西南向東北傾斜，年平均氣溫17.0℃，年平均相對濕度70.3%，年平均降雨量1 438 mm，按我國水資源分布情況，屬于多水帶。以流域劃分，上城區(qū)、下城區(qū)、拱墅區(qū)、余杭區(qū)屬太湖流域，濱江區(qū)、蕭山區(qū)屬錢塘江流域，西湖區(qū)、江干區(qū)跨越錢塘江和太湖流域。研究區(qū)域內(nèi)河流密布，主要包括錢塘江、京杭運河等，流域面積約為2 694.6 km2（見圖1）。

圖1 研究區(qū)域圖

杭州市錢塘江河口地區(qū)是杭州市重要工業(yè)、企業(yè)聚集地，承載著杭州市70%的人口，2019 年地區(qū)GDP 為13 776億元，年均增長12%，河口地區(qū)萬元GDP 用水量及萬元工業(yè)增加值用水量年降低率均超過6%。在實施最嚴格的水資源管理制度，以及浙江省提出的“五水共治”“美麗河湖”等政策背景下，河口地區(qū)仍存在著區(qū)域發(fā)展與水爭地的問題。評價河口地區(qū)水資源承載力及分析未來趨勢變化，可為提高資源可持續(xù)性和未來水資源優(yōu)化配置提供參考。

2.2 研究方法

2.2.1 水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力模型

根據(jù)水資源的特性和水資源生態(tài)足跡的內(nèi)涵，與其他生態(tài)足跡賬戶一樣，水資源生態(tài)足跡賬戶是將消耗的水資源轉(zhuǎn)化為水資源用地面積，以此得到可在全世界各個地區(qū)能夠相互比較的值，可依此進行區(qū)域水資源生態(tài)足跡與地區(qū)不同年份或同年份不同地區(qū)之間的相互比較。計算模型如下[23]：

式（1）～（2）中：WF為水資源總生態(tài)足跡（hm2）；N為常住人口數(shù)；wf為人均水資源生態(tài)足跡（hm2/人）；rw為全球水資源均衡因子，基于黃林楠等[23]的研究成果算得rw為5.19；w為人均消耗水資源量，包括人均生活用水量、生產(chǎn)用水量以及生態(tài)用水（m3）；pw為水資源全球平均生產(chǎn)能力，即全球多年平均產(chǎn)水模數(shù)，采用黃林楠等[23]的研究成果，pw為3 140 m3/hm2；WC為水資源總生態(tài)承載力（hm2）；wc為人均水資源生態(tài)承載力（hm2/人）；γw為區(qū)域水資源產(chǎn)量因子，為區(qū)域平均產(chǎn)水模數(shù)與全球平均產(chǎn)水模數(shù)的比值，研究區(qū)域γw為2.53；Q為水資源總量（m3）。生態(tài)承載力應扣除40%的面積用于補償物種多樣性[12]。

2.2.2 水資源承載力計算指標

水資源承載力計算指標包括生態(tài)盈余、萬元GDP 水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)壓力指數(shù)和萬元工業(yè)增加值水資源生態(tài)足跡，各項指標和計算公式見表1。

表1 指標和計算公式表

2.2.3 指數(shù)平滑模型

指數(shù)平滑模型由Brown 等[27]提出，并被Holt 等[28]加以擴展，模型產(chǎn)生的預測值是過去實測值的加權平均值。該模型在預測中期常表現(xiàn)出良好的準確性，因此選用該模型對人均水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)壓力指數(shù)進行預測。以下為模型公式[29]：

式（7）～（8）中：St為對應時間t的平滑值；α為平滑指數(shù)，其中0＜α＜1；yt是時間t的實測值；是時間t的一次指數(shù)平滑值。

當一次平滑值表現(xiàn)出線性趨勢時，應采用二次指數(shù)平滑，即對一次指數(shù)平滑進行再平滑，其公式如下：

式（9）～（10）中：S(1)t為時間t的一次指數(shù)平滑值；S(2)t為時間t的二次指數(shù)平滑值。

二次指數(shù)平滑法預測值由下式計算：

式（11）～（13）中：為時間t+k的二次指數(shù)預測值；at、bt為時間t的系數(shù)；k為從t期到預測期的周期數(shù)。

2.2.4 研究框架及參數(shù)確定

本文以水資源生態(tài)足跡為主干，將供水方、足跡方及萬元GDP 和萬元工業(yè)增加值結(jié)合，計算出各個指標進行分析，研究框架見圖2。數(shù)據(jù)主要來源于《浙江省水資源公報》《杭州市水資源公報》《杭州市統(tǒng)計年鑒》。

圖2 水資源生態(tài)足跡分析框架圖

3 結(jié)果分析

3.1 歷年水資源生態(tài)足跡、水資源承載力與生態(tài)盈余

水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，以及生態(tài)盈余可以衡量生態(tài)足跡是否過大或過小。當足跡偏小時，生態(tài)盈余可以衡量當?shù)氐乃Y源能在多大程度上支持當?shù)氐挠盟俊?004—2019 年杭州市河口地區(qū)的水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)盈余見表2；2004—2019 年杭州市河口地區(qū)降水量、水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)承載力、生態(tài)盈余見圖3。

圖3 2004—2019 年杭州市河口地區(qū)降水量、水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)承載力、生態(tài)盈余圖

由圖3 可知，河口地區(qū)水資源生態(tài)足跡整體較為穩(wěn)定，最高為2008 年的4.22 Mhm2，最低為2019 年的3.25 Mhm2，總體差距較小。伴隨著經(jīng)濟和人口的增長，生態(tài)足跡并沒有劇烈的變化，表明在較早的時間段內(nèi)，河口地區(qū)水資源利用效率和節(jié)水水平還較低，但總體上處在穩(wěn)定提升的過程中。人均用水量降低，用水效率提高，也為水資源生態(tài)足跡的平穩(wěn)發(fā)展做出主要貢獻。

從水資源承載力方面，水資源生態(tài)承載力總體呈上升趨勢，同時由圖3 可得出，水資源生態(tài)承載力、生態(tài)盈余與年降水量基本呈正相關。2004—2006 年，浙東引水工程、浙北引水工程等多項配水工程尚未建成使用，且我國最嚴格水資源管理制度尚未實施，區(qū)域用水效率和用水水平處在較低水平，以及2004—2006 年年平均降水量僅為2004—2019 年平均降水量的77.04%，導致承載力與足跡大體持平，也造成2004—2006 年的生態(tài)赤字。2007 年后，生態(tài)承載力在各年份之間有較大的波動，最高年份為2015 年，達9.33 Mhm2，最低年份為2004 年的3.02 Mhm2，僅為最高年份的32.4%。由于水資源總量與降水量緊密相關，所以極端氣候變化將對水資源可持續(xù)性產(chǎn)生一定影響，總體上杭州市河口地區(qū)水資源生態(tài)承載力情況較好。

表2 2004—2019 年杭州市河口地區(qū)總水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)盈余表 Mhm2

河口地區(qū)生態(tài)盈余的變化趨勢與生態(tài)承載力較為接近（見表2），2004 年生態(tài)盈余最低僅為-0.76 Mhm2，2015年生態(tài)盈余最高為5.80 Mhm2。河口地區(qū)在生態(tài)足跡變化較穩(wěn)定的情況下，生態(tài)盈余主要取決于生態(tài)承載力，呈現(xiàn)總體增加但年際間有著較大波動的情況。2004—2006 年較少的降水、較低的工業(yè)用水水平，以及配水規(guī)劃和設施的不盡完善，導致河口地區(qū)發(fā)生生態(tài)赤字，表明區(qū)域人類活動負荷超出生態(tài)環(huán)境容量，地區(qū)可持續(xù)發(fā)展難以維持。2007年起，生態(tài)盈余均為正值，但在2011，2014，2017 年出現(xiàn)較大下降，波動變化明顯，說明在現(xiàn)行的水資源配置規(guī)劃下，河口地區(qū)水資源承載力抗沖擊的能力還有所不足。

3.2 歷年水資源指數(shù)分析

河口地區(qū)人均水資源生態(tài)足跡變化較為穩(wěn)定，呈緩慢下降趨勢，基本保持0.50～0.70 hm2/人（見圖4），表明隨著經(jīng)濟與人口增長，人均水資源利用水平也隨之上升，保持較低的人均生態(tài)足跡是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎；人均水資源生態(tài)承載力與總體水資源生態(tài)承載力變化趨勢相同，總量為0.54 ～1.45 hm2/人，表現(xiàn)出波動性較強，較早年份人均水資源生態(tài)承載力較低的情況。在2007 年后承載力均超過足跡值，表現(xiàn)為生態(tài)盈余，但承載力的大幅波動表明研究區(qū)域內(nèi)水資源承載力對氣候環(huán)境變化敏感，優(yōu)化配水格局和加強水資源保護措施對提升水資源承載力有較好成效。

圖4 2004—2019 年杭州市河口地區(qū)人均水資源生態(tài)足跡、人均水資源生態(tài)承載力、萬元GDP 水資源生態(tài)足跡以及萬元工業(yè)增加值水資源生態(tài)足跡圖

根據(jù)圖4 中萬元GDP 水資源生態(tài)足跡的變化情況，2004—2019 年WFGDP總體保持下降趨勢，2004 年最高為0.19 hm2，2019 年最低為0.02 hm2。說明河口地區(qū)的水資源利用效率在穩(wěn)步提升，與杭州市多年來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，加強環(huán)境治理和大力發(fā)展服務業(yè)、旅游業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)等是分不開的。同時，基于杭州市多年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和對生態(tài)修復的驅(qū)動力愈發(fā)明顯，提出萬元工業(yè)增加值水資源生態(tài)足跡指標，反映出地區(qū)工業(yè)活動對水資源承載力的影響以及區(qū)域工業(yè)活動對水資源的利用水平，豐富水資源生態(tài)足跡的分析方法和指標體系。該指標變化趨勢與萬元GDP 水資源生態(tài)足跡均表現(xiàn)為總體下降且總量較為接近，2005 年最高為0.17 hm2，2019 年最低為0.03 hm2，反映出杭州市工業(yè)節(jié)水水平較高，且水資源利用效率仍在不斷提高。由2004—2019 年杭州市河口地區(qū)水資源生態(tài)壓力指數(shù)圖（見圖5）可以得出，水資源生態(tài)壓力指數(shù)呈整體下降的趨勢，但在2010 年后，年際間有著劇烈波動，總體為0.38～1.25。根據(jù)趙先貴等[30]提出的生態(tài)壓力指數(shù)等級，研究區(qū)域僅在2012—2013，2015—2016 以及2019 年，水資源生態(tài)壓力指數(shù)為安全狀態(tài)，2004—2007 年處于稍不安全狀態(tài)，主要由于配水工程尚不完善，制造業(yè)及建筑業(yè)等產(chǎn)業(yè)體量大，用水水平和用水效率較低，且尚未建立完備有效的節(jié)水法規(guī)和開展系統(tǒng)全面的節(jié)水宣傳所導致。2011，2013—2014，以及2017 年河口地區(qū)壓力指數(shù)大幅上升，逼近稍不安全水平。杭州市河口地區(qū)的降雨量減少導致旱情發(fā)生是造成水資源生態(tài)壓力指數(shù)大幅度上升的重要原因，表明即使近年來河口地區(qū)水資源生態(tài)壓力并未超過安全值，但對環(huán)境的變化高度敏感。因此河口地區(qū)需要在繼續(xù)推行《國家節(jié)水行動方案》和《浙江省節(jié)水行動實施方案》的基礎上，優(yōu)化水資源配置，推廣節(jié)水裝備和節(jié)水宣傳教育，繼續(xù)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、金融業(yè)及旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)比重，同時提高生態(tài)環(huán)境用水配比，以維持區(qū)域水資源生態(tài)壓力的安全與穩(wěn)定。

圖5 2004—2019 年杭州市河口地區(qū)水資源生態(tài)壓力指數(shù)圖

3.3 預測分析

指數(shù)平滑模型對預測值進行準確計算的關鍵主要取決于平滑系數(shù)α，其取值范圍為[0.1，1.0]，對于α的取值并沒有明確的規(guī)定和辦法，所以選擇試算法對α進行取值，以期獲得最佳的平滑系數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，選擇α為0.2，0.4，0.6，0.8 進行試算，采用誤差標準差（Standard Deviation of Errors，SDE）最小的α值作為最佳值，數(shù)據(jù)誤差最小，也更加穩(wěn)定。同時，如果原始序列中的項目數(shù)小于15，則選擇原始序列的平均值（通常是前3 個）作為初始值。杭州市河口地區(qū)人均水資源生態(tài)足跡一次指數(shù)平滑值見表3。

從表3 可以得出，當平滑指數(shù)α=0.8 時SDE 最小，故采用該值作為最佳平滑系數(shù)，一次平滑值與觀測值見圖6。

由于足跡值在一次平滑后表現(xiàn)出一定線性趨勢，應進行二次平滑計算。

將數(shù)據(jù)代入公式（10）～（12），計算結(jié)果見表4。由表4 得出，wf預測模型為：=0.341 8-0.054 1k。根據(jù)預測模型可以得出，在研究區(qū)域內(nèi)無重大外部環(huán)境影響下（如嚴重災害），人均水資源生態(tài)足跡呈穩(wěn)定的下降趨勢，并以18.83%的下降率，于2025 年達到0.016 8 hm2/人，是因為存在杭州市多年對水資源規(guī)劃利用的優(yōu)化調(diào)整，以及人口逐年增加等因素。

人均水資源生態(tài)足跡的下降意味著未來人均用水量的進一步減少，對水資源量的要求逐步降低，有助于城市的健康、可持續(xù)發(fā)展，在城市發(fā)展的同時協(xié)調(diào)經(jīng)濟建設與環(huán)境保護，促進節(jié)水型生產(chǎn)和生活方式的建立，同時做好預防和應對重大自然災害的準備，是避免生態(tài)赤字產(chǎn)生的必要工作。

對水資源生態(tài)承載力采用同樣方法計算α值，計算結(jié)果見表5。可以得出，當平滑指數(shù)為0.2 時SDE 最小，故選擇0.2 作為最佳平滑系數(shù)。根據(jù)一次平滑結(jié)果，當α=0.2時，人均水資源生態(tài)承載力年際間波動較大，難以進行二次或三次平滑，僅可采用一次指數(shù)平滑對其進行預測。

根據(jù)預測結(jié)果，由于人均水資源生態(tài)承載力與水資源總量呈正相關，所以在無極端氣候發(fā)生時（如干旱、臺風等），人均水資源生態(tài)承載力總將保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)。計算得出2020年人均水資源生態(tài)承載力為1.037 1 hm2/人，較多年平均增加6.02%，表現(xiàn)出人均水資源總量增加、資源承載力向好發(fā)展的態(tài)勢，但較統(tǒng)計年份的最高值低28.64%，提高人均水資源生態(tài)承載力還有很大潛力。需通過提升節(jié)水意識，優(yōu)化水資源配置格局，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，落實最嚴格的水資源管理制度來保證承載力的穩(wěn)定提升。

由于人均水資源生態(tài)承載力波動大，難以對其進行有效的長期預測。水資源生態(tài)壓力指數(shù)包含人均水資源生態(tài)承載力和足跡的內(nèi)容，同時表現(xiàn)出較為明顯的下降趨勢，對生態(tài)壓力指數(shù)進行預測能從生態(tài)壓力的角度反映資源承載力的真實狀況。采取同樣的方法計算α值，計算結(jié)果見表6。

表3 杭州市河口地區(qū)人均水資源生態(tài)足跡一次指數(shù)平滑值表 hm2/人

圖6 人均水資源生態(tài)足跡一次指數(shù)平滑值圖

表4 杭州市河口地區(qū)人均水資源生態(tài)足跡預測二次指數(shù)平滑值表 hm2/人

續(xù)表4

表5 杭州市河口地區(qū)人均水資源生態(tài)承載力一次指數(shù)平滑值表 hm2/人

續(xù)表6

由表6 可以得出，當α=0.4 時誤差標準差最小，故以該值作為最佳平滑系數(shù)，并對其進行二次指數(shù)平滑計算，結(jié)果見表7。 計算得到wti預測模型為：=0.495 0-0.008 3k。根據(jù)預測模型可知，在未來不出現(xiàn)重大災害的情況下，生態(tài)壓力指數(shù)為穩(wěn)定下降的趨勢，到2025 年水資源生態(tài)壓力指數(shù)將下降至0.124 5，在安全限值內(nèi)，將極大地緩解河口地區(qū)的水資源生態(tài)壓力。為確保生態(tài)壓力指數(shù)穩(wěn)定下降，在保持目前河口地區(qū)經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展的前提下，應持續(xù)關注區(qū)域水資源動態(tài)變化，同時開展氣象變化對水資源承載力影響的機理研究，在政策方面，推動節(jié)水設施和設備的使用、工業(yè)節(jié)水、回用水改造、農(nóng)業(yè)節(jié)水增效以及加強節(jié)水宣傳等措施提高用水效率，增加生態(tài)配水總量，加大水環(huán)境修復投入，以維持水資源、水環(huán)境狀況向好發(fā)展。

表7 杭州市河口地區(qū)水資源生態(tài)壓力指數(shù)預測二次指數(shù)平滑值 hm2/人

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

（1）杭州市河口地區(qū)2004—2019 年總水資源生態(tài)足跡穩(wěn)定在3.25～4.22 Mhm2，年際波動不大，反映出早年間河口地區(qū)水資源利用水平低，但在逐年提高的過程；水資源生態(tài)承載力總體呈現(xiàn)上升趨勢，但隨著區(qū)域氣候環(huán)境變化以及地區(qū)配水規(guī)劃的完善，提升水資源利用水平，資源承載力在3.02～9.33 Mhm2大幅波動；生態(tài)盈余表現(xiàn)為逐年遞增，但某些年份存在大幅下降的情況，生態(tài)盈余最低為2004 年的-0.76 Mhm2，最高為2015 年的5.80 Mhm2，劇烈波動表現(xiàn)出生態(tài)盈余的發(fā)展趨勢不夠穩(wěn)定，需要進一步優(yōu)化區(qū)域配水格局，緩解由降水量減少帶來的承載力降低，以保持地區(qū)水資源的可持續(xù)性。萬元GDP 及萬元工業(yè)增加值水資源生態(tài)足跡逐年下降且總量較為接近，體現(xiàn)杭州市水資源利用率提高，節(jié)水政策和措施頗有成效；水資源生態(tài)壓力指數(shù)與生態(tài)承載力變化趨勢類似，總體為下降態(tài)勢，部分年份壓力指數(shù)大幅升高，逼近安全限值，應繼續(xù)推進節(jié)水型社會建設和優(yōu)化水資源配置，以維持水資源承載力穩(wěn)定健康發(fā)展。

（2）基于指數(shù)平滑模型的預測結(jié)果，杭州市河口地區(qū)人均水資源生態(tài)承載力變化無明顯趨勢，2020 年為1.037 1 hm2/人，較多年平均值有所提高，人均水資源生態(tài)足跡與生態(tài)壓力指數(shù)均逐漸下降，可以預見水資源的利用效率和利用水平將進一步提高。

4.2 討 論

（1）杭州市河口地區(qū)水資源承載力總體情況向好，在推行最嚴格的水資源管理制度和“五水共治”的背景下，水資源的利用效率顯著提高，針對與水資源生態(tài)承載力年際波動劇烈的狀況，未來水資源管理應繼續(xù)加強節(jié)水措施，優(yōu)化配水格局和配水工程建設，建立較為合理的生態(tài)補水機制，修復水環(huán)境，確保生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定健康。

（2）在分析水資源承載力研究手段的基礎上，出于客觀定量評價水資源承載力的考慮，引入萬元工業(yè)增加值水資源生態(tài)足跡，能反映地區(qū)工業(yè)活動對水資源承載力的影響和區(qū)域工業(yè)用水效率，豐富水資源承載力計算指標，并能夠更全面地表現(xiàn)區(qū)域水資源承載力狀況。采用指數(shù)平滑模型對水資源生態(tài)壓力指數(shù)進行預測，彌補水資源生態(tài)承載力波動大、難以準確預測的缺陷，實現(xiàn)對生態(tài)承載力長期的定量預測。但水資源生態(tài)承載力的變化受氣候變化影響極為明顯，因此預測分析只能針對未來不發(fā)生大的氣候變化的情況，難以精準預測未來的水資源承載力，日后的研究可考慮著重分析氣候變化對水資源承載力的影響，為資源的可持續(xù)利用和城市的健康發(fā)展提供更為可靠的分析。