内蒙古赤峰市水资源生态足迹动态分析

晓 兰，额日德木图，王丹丹

(1.赤峰学院，内蒙古赤峰024000；2.赤峰市规划局松山区分局，内蒙古赤峰024000)



内蒙古赤峰市水资源生态足迹动态分析

晓 兰1，额日德木图2，王丹丹1

(1.赤峰学院，内蒙古赤峰024000；2.赤峰市规划局松山区分局，内蒙古赤峰024000)

引用水资源生态足迹模型分析方法，对赤峰市2010年～2014年的水资源生态足迹进行了计算与分析。结果表明，赤峰市近5年来人均水资源生态足迹介于2.5～3.3 hm2/人之间；2010年～2014年期间，淡水资源生态足迹处于波动变化阶段；历年人均水资源承载力处于0.7～1.6 hm2/人之间；历年人均水资源生态赤字处于1.1～2.4 hm2/人之间；历年水资源生态压力指数平均值为2.52，说明赤峰市近年来水资源利用处于不可持续状态，水资源环境很不安全；万元GDP水资源生态足迹和水资源负载指数呈明显下降趋势。

水资源；生态足迹；赤峰市

0 引 言

随着水资源短缺问题的日益严重，水资源可持续利用的研究成为促进区域社会、经济、生态环境可持续发展的一个最重要方面[1]。自从2002年Hoekstra A Y第一次提出水足迹概念以来，各地区众多学者从不同角度研究探讨了有关水资源生态足迹问题。其中包括水资源生态足迹的基本理论、计算方法、实证分析、预测研究、空间尺度研究、计算模型的改进等各个方面。本文应用“省公顷”[2]水资源生态足迹模型，计算分析了赤峰市2010年～2014年间水资源生态足迹动态变化。根据赤峰市水资源生态足迹、水资源生态承载力和水资源生态赤字的发展趋势，评估了赤峰市的水资源可持续利用水平，为干旱、半干旱地区水资源生态规划、水资源的合理配置以及节水降耗提供科学的参考依据。

赤峰市属温带半干旱大陆性季风气候，全年平均气温一般为0～7 ℃，大部分地区多年平均降水量在350～450 mm之间，蒸发量达到2 000～2 300 mm，70 %的降水量主要集中在6月～8月，雨热同季。全市水资源总量为42.7亿m3，人均占有水量850 m3。有乌力吉木沦河、西拉沐沦河、老哈河、敖来河、滦河、大凌河6条外流水系和内陆水系共308条大小河流，72处天然湖泊。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源与主要参数的取值

数据主要来源于《内蒙古自治区统计年鉴(2010—2014)》《内蒙古自治区水资源公报(2010—2014)》《中国统计年鉴(2010—2014)》《赤峰市统计公报(2010—2014)》等。

1.2 研究方法

建立水资源帐户：为了和生态足迹模型保持统一，将传统生态足迹模型中的水域扩大成水资源用地。即，包括水域的水产品生产，也包含农业用水、工业用水、城镇用水、生活用水和其他用水[3]。此外，还包含水污染生态足迹对应的污染吸收地[3]。本研究不计算水污染生态足迹，而专门列出了淡水资源生态足迹及承载力计算模型[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为淡水资源生态足迹，hm2；N为人口数，人；efw为人均淡水资源生态足迹，hm2/人；aw为均衡因子，无量纲；Uw为水资源消耗量，m3；Pw为省域[2]水资源平均生产能力，m3/hm2；ECw为淡水资源生态承载力[4]，hm2；ecw为人均淡水资源承载力，hm2/人；γw为省域[2]产量因子，无量纲；Qw为水资源总量，m3；S为赤峰市单位面积产水量，Ss为省域[2]单位面积产水量[5]；EDW(ESW)为淡水资源生态赤字、盈余[6]，hm2；EPIW为淡水资源生态压力指数[7- 8]，无量纲；EFIw为万元GDP淡水资源生态足迹[9- 10]，hm2/万元；Z为淡水资源负载指数[11]，无量纲；k为与降水有关的系数[11]；G为国内生产总值，亿元；B为淡水资源可持续指数[12]，无量纲。根据陈海燕[13]等研究结果，对均衡因子进行了相应的调整。

2 结果与分析

2.1 历年淡水资源生态足迹分析

赤峰市近5年人均淡水资源生态足迹介于2.5～3.3 hm2/人之间。从图1可以看出，2010年～2014年赤峰市淡水资源生态足迹处于波动变化阶段。历年人均水资源生态足迹的平均值为2.79 hm2/人，明显高于呼和浩特市人均水资源生态足迹(平均值为2.18 hm2/人)，揭示出赤峰市需要进一步提高水资源的利用率。

图1 2010年～2014年赤峰市人均淡水资源生态足迹、生态承载力、生态赤字、生态压力

(1)淡水资源生态足迹各账户中，农业灌溉用水是主体部分，历年平均值超过总生态足迹的68%，但所占比例呈下降趋势，从2010年的71.20%下降为2014年的65.39%。这与近年来赤峰市农业产值比重变化趋势是一致的。

(2)林牧渔业用水的水资源生态足迹所占总量的比例处于波动变化状态(见图2)。2010年它的比例是11.02%，位于第二。之后几年，比例有所下降，到2013年变为8.58%，然而，到2014年，林牧渔业用水的水资源生态足迹比例上升到了9.45%。

图2 2010年～2014年赤峰市淡水资源生态足迹构成百分比的变化

(3)赤峰市工业用水的水资源生态足迹总值、所占比例、人均值均大体呈现上升趋势。其中，工业用水的水资源生态足迹所占总量的比例，从2010年的10.49%上升为2014年的14.44%(见图2)。如果给这个变化添加趋势线的话，可以用公式表达为y=0.010 9X+0.091 8，R2=0.905 5(y为某一类水资源生态足迹账户；X为年份；R是趋势线拟合程度的指标)，从而可以看出：增加趋势明显。这主要是由于赤峰市工业化发展中对水资源消耗量急剧上升引起的。

(4)赤峰市城镇用水的水资源生态足迹比例也呈持续上升变化(见图2)。从2010年的1.05%上升到2014年的3.05%，其趋势线为y=-0.005 7X+0.002 2，R2=0.813 1，显示增加趋势也比较显著。这主要与近年来赤峰市大力提高城镇化程度有密切关系。

(5)赤峰市生活用水的变化，可划分为两个时期：2010年～2011年是上升时期，比例从2010年的5.82%上升到2013年7.68%；2013年～2014年是下降时期，从7.68%减少到2014年的6.88%(见图2)。这主要是由赤峰市城镇化过程中对生活用水的消耗量上升而引起的。到后期，因采用的节水政策、节水方法取得效果后，该比例才有所减少。

(6)赤峰市生态用水的水资源生态足迹所占比例变化，也可划分为两个阶段：2010年～2013年是下降阶段，比例从2010年的0.42%下降到2013年0.32%；2013年～2014年是上升阶段，从0.32%上升到0.79%(见图2)。

2.2 历年淡水资源生态承载力分析

赤峰市历年人均水资源承载力在0.8～1.6 hm2之间，其走势为：先下降，从2010年的1.43 hm2/人下降为2011年的0.7 hm2/人；然后逐渐上升，2013年上升到1.6 hm2/人；而后2014年又开始下降(见图1)。这主要是由于赤峰市水资源总量变化所致，赤峰市水资源承载力与水资源总量呈显著的正比关系，相关系数达到0.85。

2.3 历年淡水资源生态赤字、生态盈亏分析

赤峰市历年水资源生态足迹都超过其水资源生态承载力，表明赤峰地区水资源生态环境处于不安全状态，区域自然生态系统提供的水资源容量不足以支撑赤峰地区人口的消费模式、消费习惯以及消费水平，其生态、经济、社会持续发展受到严重的抑制。2010年至2014年赤峰市人均水资源生态赤字呈现波动变化趋势，情况不是很乐观。以2012年为例，人均水资源生态赤字为1.59 hm2/人，而人均水资源生态承载力为0.99 hm2/人，人均水资源生态赤字为人均水资源生态承载力的1.6倍，差距很大(见图1)。

2.4 历年淡水资源生态压力指数分析

赤峰市2010年～2014年的水资源生态压力指数均大于1(见图1)。可以看出，赤峰市水资源供给量已不能满足生产、生活的需求量，水资源可持续利用受到影响，水环境安全压力很大。具体来说，可划分为两个阶段：2010年～2011年急剧上升时期，从2010年的1.83急剧增加到2011年的4.35，增长率为2%左右，达到研究期间最高值，从2011年开始进入下降时期，一直下降到2014年的1.81。这个变化过程主要与水资源生态足迹和生态承载力共同影响有关系。以2011年为例，这个时期，人均水资源生态足迹是3.07 hm2，而人均生态承载力却仅有0.07 hm2，是整个研究期间的最低值；因此，两者共同作用后，使得最后得出的压力指数达到这个研究阶段的最高值。

当生态压力指数越接近于1时，表明该区域水资源安全处于临界状态[8]。据统计计算，赤峰市水资源生态压力指数呈现下降趋势，数值越来越接近于临界值，说明水资源环境得到较好改善。

2.5 历年水资源生态足迹强度指数分析

从图3中可见，2010年～2014年期间，赤峰市万元GDP的水资源生态足迹呈现下降趋势，从2010年的1.52 hm2/万元减少为2014年的0.68 hm2/万元。这表明单位面积产出率在不断增加，水资源得到了有效利用，用水效率越来越好，水资源生态环境朝着好的方向发展。但与其他地区相比较还存在一定的差距，说明赤峰市需要进一步提高用水效率。

图3 2010年～2014年赤峰市水资源生态指标变化趋势

赤峰市三大产业万元 GDP 的水资源生态足迹，呈现出逐年下降趋势，显示出用水效率不断增加。第一产业万元 GDP 水资源生态足迹数值最高，从 2010年的7.99 hm2/万元减少到 2014 年的4.52 hm2/万元，用水效率提高速度远高于第二、第三产业；第二产业从 2010 年的4.91 hm2/万元下降到 2014 年的2.32 hm2/万元。第一产业的万元 GDP 水资源生态足迹比例过高，消耗区域水资源量多，这与赤峰市的耕作方式有密切关系。赤峰市可灌溉面积占总耕地面积的30%，而且目前大部分地区仍用大水漫灌的灌溉方式。这种灌溉方式用水效率非常低。工业用水也存在粗放利用现象，重复利用率低，其中绝大部分企业仅为10%，远远低于发达地区75%～85%的水平。第三产业的万元 GDP 水资源生态足迹相对较小，对水资源需求量以及消耗量也较少。

2.6 水资源负载指数与水资源可持续指数分析

从图3可以看出，赤峰市水资源负载指数变化可划分为两个时期：2010年～2011年增长时期，2011年～2014年为减少时期。从2010年的18.19增加为2011年的31.98，达到研究阶段最高值；从2012年开始进入下降阶段，一直下降为2014年的23.31。虽然近几年来赤峰市水资源的开发利用程度呈现下降趋势，情况有所好转，可是水资源负载指数均大于10，揭示出该地区水资源的开发利用程度非常高。

从水资源可持续利用程度上看，2010年～2014年的水资源可持续指数B介于0.18～0.35之间，说明水资源利用处于不可持续状态。2011年B值低于0.2，说明水资源利用处于强不可持续状态；2012年、2013年B值介于0.20 ～ 0.34之间，说明水资源利用处于中不可持续状态；2010年、2014年B值介于0.35～ 0.49，表明弱不可持续状态。因此，为了保证赤峰市水资源的可持续发展，实施水资源可持续利用模式，才是解决水资源短缺、保证水资源可持续利用的根本途径[12]。

3 结 论

(1)赤峰市近五年以来人均水资源生态足迹介于2.5～3.3 hm2/人之间。淡水资源生态足迹各账户中，农业灌溉用水是主体部分，所占比例呈下降趋势，这与近年来赤峰市农业产值比重变化趋势是一致的。工业用水的比重呈现持续上升趋势。这主要是因为赤峰市快速发展的工业化对水资源消耗量急剧上升引起的。城镇用水和生活用水所占比例也呈持续上升趋势，这与城镇化发展有密切关系。但是生态用水所占比例不到 1%，这将不利于生态环境的可持续发展。

(2)2010年～2014年期间，赤峰市历年人均水资源承载力介于0.7～1.6 hm2/人之间。水资源承载力与赤峰市水资源总量呈显著的正比关系。人均水资源生态赤字介于1.1～2.4 hm2/人之间，揭示出该地区水资源生态环境处于不安全状态。

(3)历年水资源生态压力指数平均值为2.52，说明赤峰市近年来水资源利用处于不可持续状态，水资源环境很不安全。

(4)万元GDP水资源生态足迹呈明显下降趋势，说明赤峰市近年来用水利效率有了显著提高，这表明赤峰市GDP的增长并不是一直依靠高额水资源消耗作为代价。这恰恰也证明了赤峰市以旅游、服务等低消耗水资源行业为主的发展方向的正确性。但用水效率与全国平均水平相比较仍有差别。三大产业中，第一、第二产业的万元GDP水资源生态足迹比重过大，经济发展与水环境之间矛盾较大。尽管第二产业对赤峰市GDP 的贡献率持续增加并远远高于第一产业，但第一产业用水强度仍然大于第二产业的用水强度。因此，为了有效缓解第一、第二产业的用水矛盾，应该加快实现经济发展与水资源消耗脱钩，使用水结构达到最优化状态。

(5)虽然近几年来赤峰市水资源的开发利用程度呈现下降趋势，情况有所好转，可是水资源负载指数均大于10，揭示出该地区水资源的开发利用程度非常高[11]，水资源的整体开发潜力较低。因此，应该转变粗放型用水方式，提高用水效率，尤其是提高农业用水的重复率，促进赤峰市整个社会经济的可持续发展。从水资源可持续利用程度上看，2010 年～2014年的水资源可持续指数介于 0.18～0.35之间，说明水资源利用处于不可持续状态。

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(责任编辑 陈 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

内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2014BS0302)；赤峰市社会科学联合会科研项目(201410)

晓兰(1984—)，女(蒙古族)，内蒙古通辽人，讲师，硕士，研究方向为资源开发与环境治理．

X826

A

0559- 9342(2016)06- 0018- 04