基于时空变化下的辽宁省水资源生态足迹研究_邱洋.pdf

96 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）基于时空变化下的辽宁省水资源生态足迹研究邱 洋（辽宁省抚顺水文局，辽宁 抚顺 113015）摘 要：以辽宁省为例，采用水资源生态盈亏指数、承载力以及足迹模型探讨了生态足迹变化特征，并利用对数平均迪氏指数分解法分析 20162020 年生态足迹影响因素。研究表明：从低到高各用水账户排序为生态环境生活工业农业用水，时间变化上整体稳定，空间分布上差异显著，生态盈余的只有葫芦岛、本溪、鞍山、铁岭和丹东市，其它地区均处于生态赤字状态，盘锦市水资源生态较差且生态赤字最大；从基本构成上，除本溪市外其它地区都以农业用水占比最大，其次为工业用水，生态环境和生活用水占比有小幅提升但均比较低；人口和结构因素的影响较小，经济因素是主导因素，技术因素有利于抑制水资源生态足迹的增长。关键词：时空变化；水资源；生态足迹；因素分解；辽宁省中图分类号：TV213.4文献标识码：B0 引 言水资源是人类赖以生存发展的战略性自然资源，对于促进经济社会发展和生态系统良性循环发挥着重要作用。调查显示，辽宁省水资源整体呈波动减小趋势，人均水资源量偏低属于严重缺水地区1。近年来，随着经济的快速发展以及人口规模的增长，辽宁省各行业用水需求量急剧增大，而经济发展与水资源分布不协调使得水资源供需矛盾更加突出，社会经济可持续发展受到严重威胁2-4。因此，为促进水资源可持续利用和生态环境保护，必须全面掌握区域用水状况，通过科学规划管理切实提升水资源利用效率。针对辽宁省水资源可持续潜力和开发利用现状，我国许多学者利用多种方法开展了深入探讨，例如周悦等将水资源划分成生活、工业和农业用水账户，应用水资源生态足迹和生态盈亏模型评判了区域水资源开发现状；罗娜等揭示了区域水资源生态足迹变化特征，并进一步探讨了2011-2015 年长时间序列的生态足迹变化趋势；刘学军等利用空间自相关分析法和水资源生态压力测度模型，尝试探讨了生态关联模式5-7。1980 年初，指数因素分解法被首次提出并应用于能源利用变动机理分析及工业用电变化趋势的预测，以多个影响因素组合形成单个目标变量，通过单因素计算分析反映整体状况，对于涉及时间序列且变量不多的数据群具有较好的分解效果，现已在环境及能源等相关领域得到广泛应用8。因此，本文以辽宁省为例初步探讨了 2016-2020 年水资源生态足迹变化特征，并进一步分解分析引起变化的相关因素，旨在为区域水资源管理规划和科学开发提供一定借鉴。1 区域概况辽宁省地处 E1185312546、N38434326之间，南濒黄海、渤海，总面积 14.75 万 km2。境内呈“六山一水三分田”的地貌类型，其中山地、平原、水面所占比例 58%、33%、9%。气候类型属温带半干旱半湿润季风气候，年均降水量收稿日期 2022-12-10作者简介邱洋（1984-），女，辽宁辽中人，高级工程师，研究方向为水情情报预报、防汛抗旱、水环境监测、水资源评价等。文章编号:1007-7596（2023）01-0096-05DOI:10.14122/ki.hskj.2023.01.013 97 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）6001100mm，平均气温 510，不同的自然地理条件致使各地气候具有较大差异，季节性、区域性降水特征显著，6-8 月主汛期降水集中且以强降雨或暴雨为主。河网水系发达，地跨辽河、浑河、大凌河、太子河、绕阳河、鸭绿江六大水系，径流量大，水资源量丰富。然而，由于独特的气候环境和复杂的地貌形态，辽宁省水资源依然存在可利用总量少、开发难度大、成本高、边际效益低等特点，加之水资源时空分布不均、蒸散发强烈、用水效率低、生态保护滞后等因素，对东北地区水生态环境安全和经济可持续发展构成潜在威胁。2 研究方法2.1 数据来源研究所用人口规模、GDP、水资源及其相关来源于 2015-2020 年辽宁省国民经济和社会发展统计公报、辽宁省统计年鉴和辽宁省水资源公报等有关资料。2.2 水资源生态足迹分析实际上，水资源生态足迹 WER(hm2104)就是区域水资源消耗账户的组合，即水资源的消耗总量。本文结合辽宁省的具体情况和水资源生态足迹的内涵、特征，综合考虑生态环境、生活、工业和农业用水建立四类子账户，计算公式如下：wwefEFPWNwNW=efwwwecECPQwNW/4.0=ecwEDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef (1)式中：N、efwwwecECPQwNW/4.0=ecwEDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef代表区域总人口数(万人)和人均水资源生态足迹(hm2/人)；W代表人均水资源消耗量(m3/人)；wP、w代表全球平均水资源生产能力和水资源均衡因子，参考相关研究成果9wP、w取 3150(m3/hm2)和 5.19。水资源生态承载力ECW(hm2104)反映了特定阶段内水资源的最大供给量，可支撑区域生态、生活和生产的能力，为维持生态环境和生态系统平衡，一般需要扣除 60%的水资源生态承载力，计算公式如下：wwecECPQwNW/4.0=ecwEDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef (2)式中：ecwEDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef代表人均水资源生态承载力(hm2/人)；、Q代表水资源产量因子和区域水资源总量(万 m3)，参考门宝辉等10研究成果取 0.77。采用水资源生态盈亏指数EDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef反映研究区水资源开发利用程度，若EFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef则处于生态赤字状态，很难支撑可持续发展；若则处于生态盈余状态，能够支撑可持续发展；若则处于临界状态，计算公式如下11：EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef (3)2.3 影响因素析方法针对因素分解过程中易出现的残差和“0”值问题，可以选用对数平均迪氏指数分解法进行水资源生态足迹影响因素分析12-14，计算公式如下：=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef (4)式中：iteftefitStttyefI/=tititefefS/=PefRefIefSef=41000lnlnlnitiitiitPPPefefefefef=41000lnlnlnitiitiitrRRefefefefef=41000lnlnlnitiitiitIIIefefefefef=41000lnlnlniiitiitiitSSSefefefefef、tef代表 t 年第 i 类(生态环境、生活、工业和农业)以及总的水资源生态足迹(万hm2)；tp、ty代表第 t 年的常住人口数(万人)和地区生产总值 GDP(亿元)；tP、tR、tI、itS代表水资源生态足迹的人口因素、经济因素、技术因素和结构因素，即tttpyR/=、wwefEFPWNwNW=efwwwecECPQwNW/4.0=ecwEDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=、wwefEFPWNwNW=efwwwecECPQwNW/4.0=ecwEDWEFECWW EFECEDWWW=414141itttittttitttitiittPRISppyyefefefefefiteftefitStttyefI/=tititefefS/=。人口、经济、技术和结构因素带来的水资源生态足迹变化量用wwefEFPWNwNW=efwwwecECPQwNW/4.0=ecwEDWEFE