沈玉潔

(河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)，河南 鄭州 450046)

水是生產(chǎn)活動(dòng)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是保證人類能夠生存的基本條件。2017年《中國水資源公報(bào)》顯示，全國水資源總量為28761.20億m3，河南省水資源總量為423.06億m3，僅占全國水資源總量的1.47%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生產(chǎn)、生活對(duì)水資源需求量和消耗量逐漸增加，水資源短缺和污染問題日益顯現(xiàn)[1]。在此背景下，基于生態(tài)足跡研究水資源可持續(xù)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)生態(tài)足跡都有所研究。目前，國際對(duì)于生態(tài)足跡的概念引用相對(duì)較多的是認(rèn)為，生態(tài)足跡是指能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物的、具有生物生產(chǎn)力的地域空間，它從具體的可計(jì)量的數(shù)據(jù)角度來研究自然資本消耗的空間測(cè)度問題?？v觀生態(tài)足跡的發(fā)展歷程，M.WACKERNAGEL等[2]于1997年首次提出生態(tài)足跡即生產(chǎn)一定人口所消費(fèi)的資源和吸收這些人口消費(fèi)生產(chǎn)的廢棄物所需要的土地面積；MATHIS WACKERNAGEL等[3]將生態(tài)足跡的計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化后使其在內(nèi)涵上更加深刻；林鴻民[4]在WILLIAM所提出的生態(tài)足跡的基礎(chǔ)上進(jìn)行了論證；徐中民等[5]通過1999年的數(shù)據(jù)分析出我國平均生態(tài)赤字為 0.645hm2/人，數(shù)據(jù)分析顯示許多省份都存在生態(tài)赤字；張?，揫6]指出生態(tài)足跡是用來分析人們擁有和消耗了多少自然資源；楊開忠等[7]系統(tǒng)介紹了生態(tài)足跡分析方法的理論框架以及計(jì)算方法；張志強(qiáng)等[8]對(duì)中國部分省份和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)生態(tài)足跡進(jìn)行了計(jì)算；王文國等[9]對(duì)四川省水生態(tài)足跡進(jìn)行了測(cè)算；許國鈺[10]通過對(duì)貴陽市水生態(tài)足跡的核算，對(duì)貴陽市水資源脆弱性分別從時(shí)間、空間兩個(gè)方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并提出了優(yōu)化措施；王榮森等[11]對(duì)2010—2014年安徽省和江蘇省兩個(gè)省份的水資源生態(tài)足跡進(jìn)行了對(duì)比分析計(jì)算；戴昌軍等[12]引入水資源足跡指數(shù)、萬元GDP水資源足跡等指標(biāo)，對(duì)武漢市水資源持續(xù)利用狀況進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)；張威等[13]運(yùn)用水足跡的計(jì)算方法，對(duì)遼寧省水足跡進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)價(jià)，提出全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì)。

在水資源短缺和大量浪費(fèi)的雙重威脅背景下，研究水資源生態(tài)足跡、關(guān)注水資源可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量可為保障生態(tài)安全提供事實(shí)依據(jù)。孫才志等[14]通過研究水生態(tài)足跡發(fā)現(xiàn)了水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相關(guān)關(guān)系，彌補(bǔ)了前人研究的缺陷?；谝陨涎芯浚疚耐ㄟ^河南省水資源的宏觀數(shù)據(jù)對(duì)生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)源于2008—2018年《河南省水資源公報(bào)》《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》。關(guān)于河南省水資源開發(fā)利用情況和 GDP、人口等相關(guān)數(shù)據(jù)，首先對(duì)河南省11年水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力進(jìn)行綜合計(jì)算；然后分別從水生態(tài)盈余(赤字) 、萬元GDP 水生態(tài)足跡、水生態(tài)壓力指數(shù)和水資源可持續(xù)利用指數(shù)4個(gè)微觀指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)水資源可持續(xù)開發(fā)利用能力。

1 水資源生態(tài)足跡理論探究及參數(shù)確定

1.1 水資源生態(tài)足跡計(jì)算方式

加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家W.E.Ree等[15]在1992年最早提出一種衡量人類對(duì)自然資源的利用量和自然界為人類提供的生命支持動(dòng)力的方法；李利鋒等[16]認(rèn)為生態(tài)足跡是指在一定的技術(shù)條件下，特定人口消費(fèi)的資源和吸納這些人口產(chǎn)生的所有廢棄物所需的土地面積和水資源量。綜上水資源生態(tài)足跡是度量水資源可持續(xù)利用的重要指標(biāo)。根據(jù)水資源使用的基本用途，將水資源生態(tài)足跡分為生態(tài)用水足跡、生活用水足跡和生產(chǎn)用水足跡。計(jì)算公式如下：

EFw=Nefw=NA=Nrw(W/Pw)

(1)

其中A=rwW/Pw

式中：EFw為水資源總生態(tài)足跡,hm2；N為人口數(shù)；efw與A為人均水資源生態(tài)足跡，hm2/ 人；rw為水資源的全球均衡因子，取5.19；W為消耗的水資源量,m3;Pw為水資源全球平均生產(chǎn)能力，取3140m3/hm2，河南省水資源產(chǎn)量因子取0.78[17]。

1.1.1 生活用水足跡

生活用水包括了整個(gè)地區(qū)的居民生活用水量。生活用水生態(tài)足跡計(jì)算公式如下：

EF1=Nef1=NA1=Nrw(W1/Pw)

(2)

1.1.2 生態(tài)用水足跡

生態(tài)用水主要是河道內(nèi)、外用水，其中也包括城市環(huán)境用水、濕地補(bǔ)水等[18]，其計(jì)算公式如下：

EF2=Nef2=NA2=Nrw(W2/Pw)

(3)

1.1.3 生產(chǎn)用水足跡

生產(chǎn)用水主要包括了三大產(chǎn)業(yè)用水，即農(nóng)、林、牧、漁業(yè)用水，還包括工業(yè)、建筑業(yè)、住宿及餐飲業(yè)和社會(huì)服務(wù)業(yè)等用水[19]，其計(jì)算公式如下：

EF3=Nef3=NA3=Nrw(W3/Pw)

(4)

1.2 水資源生態(tài)足跡評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.1 水資源承載力

根據(jù)生態(tài)足跡理論，水資源承載力與區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等狀況密切相關(guān)，李丹[20]認(rèn)為水資源承載力是指水資源所能承載的相應(yīng)生物生存面積；李允潔等[21]認(rèn)為是在某一區(qū)域的具體發(fā)展時(shí)間段內(nèi)，能反映該區(qū)域的水生態(tài)系統(tǒng)供給狀況且能為經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)發(fā)展提供最大的可持續(xù)利用能力。水資源承載力這一衡量指標(biāo)，具有自然和社會(huì)雙重屬性，除了受地區(qū)降水量、地下水含量、氣候等非人為因素的影響，還受人類各種活動(dòng)的影響，如生產(chǎn)、生活、經(jīng)濟(jì)等各方面是否具有節(jié)約水資源的意識(shí)。水資源承載力計(jì)算公式為

EC=NG=0.4εrw(Q/Pw)

(5)

式中：EC為水資源承載力，hm2;N為人口數(shù)；G為人均水資源承載力，hm2/人；ε為區(qū)域水資源產(chǎn)量因子；Q為水資源總量，m3。

1.2.2 水資源生態(tài)赤字或盈余

水資源生態(tài)足跡將對(duì)水資源可持續(xù)利用的分析轉(zhuǎn)化為可衡量的數(shù)據(jù)，即將同一個(gè)區(qū)域內(nèi)水生態(tài)足跡與水資源生態(tài)承載力大小進(jìn)行比較，所得結(jié)果的正負(fù)分別表示水資源生態(tài)盈余和水資源生態(tài)赤字。該指標(biāo)被用來評(píng)價(jià)一個(gè)國家或地區(qū)的水資源可持續(xù)利用狀況。其計(jì)算公式為

ED=EF-EC

(6)

若該地區(qū)的水資源生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，說明該區(qū)域的水資源處于生態(tài)盈余狀態(tài)，表明該區(qū)域的水資源能夠滿足當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活的基本需要；若該地區(qū)的水資源生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力，即ED為負(fù)值，表明該區(qū)域的水資源處于生態(tài)赤字狀態(tài)，水資源嚴(yán)重匱乏，該區(qū)域的水資源已經(jīng)不能滿足本地區(qū)的需要，提高節(jié)水意識(shí)迫在眉睫。

1.2.3 水資源生態(tài)壓力指數(shù)模型

賈紹鳳等[22]指出水資源壓力指數(shù)是用于衡量一個(gè)國家、地區(qū)水資源稀缺程度以及水資源安全程度的指標(biāo)。將水資源的研究分為生態(tài)、生活、生產(chǎn)三類，與此對(duì)應(yīng)，水資源壓力指數(shù)分為生態(tài)水資源壓力指數(shù)、生活水資源壓力指數(shù)、生產(chǎn)水資源壓力指數(shù)，使其可以進(jìn)行實(shí)際的量化，即生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比值。根據(jù)其含義，定義水資源壓力指數(shù)在 0～1之間時(shí)，該地區(qū)的水資源利用處于暫時(shí)安全狀態(tài)；當(dāng)水資源壓力指數(shù)大于1時(shí)，則該地區(qū)水資源利用處于危險(xiǎn)狀態(tài)；當(dāng)水資源壓力指數(shù)等于1時(shí)，水資源利用處于平衡狀態(tài)。

1.2.4 萬元GDP水資源生態(tài)足跡

通過閱讀大量水資源生態(tài)足跡文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，學(xué)者大多采用萬元GDP作為衡量水資源可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)指標(biāo)，因此評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r可以將萬元GDP指標(biāo)和水資源生態(tài)足跡結(jié)合得到一個(gè)綜合衡量指標(biāo)，定義為萬元GDP水生態(tài)足跡。生態(tài)足跡與GDP的比值即為萬元 GDP 水資源生態(tài)足跡，這一指標(biāo)可以客觀評(píng)價(jià)區(qū)域水資源的利用效率。由定義可知，該萬元 GDP 水資源生態(tài)足跡的值越大，水資源利用效率越低；數(shù)值越大，說明水資源利用效率越高。

2 河南省水資源生態(tài)足跡

人均水資源生態(tài)足跡是指在生活、生態(tài)、生產(chǎn)等方面消耗的水資源總量與水資源全球均衡因子的乘積，并除以水資源全球平均生產(chǎn)能力，所得結(jié)果再與總?cè)丝谙喑说玫剿Y源生態(tài)足跡。由于水資源全球均衡因子和水資源全球平均生產(chǎn)能力在一定的時(shí)間點(diǎn)是固定不變的，所以人均水資源生態(tài)足跡只與消耗的水資源總量相關(guān)。人均用水量是指消耗的總水量與總?cè)丝诘谋戎?，其結(jié)果不僅與總耗水量相關(guān)，也與總?cè)丝谙嚓P(guān)。人均水資源量是指在一個(gè)地區(qū)內(nèi)，一個(gè)時(shí)期按人口平均每個(gè)人占有的水資源量，其結(jié)果不僅與總?cè)丝谙嚓P(guān)，也與水資源總量相關(guān)。以下是人均水資源生態(tài)足跡、人均水資源生態(tài)承載力、人均水資源生態(tài)赤字、水資源壓力指數(shù)、萬元GDP水資源生態(tài)足跡的動(dòng)態(tài)變化情況。

2.1 人均水資源生態(tài)足跡變化情況

依據(jù)《河南省水資源公報(bào)》的劃分標(biāo)準(zhǔn)以及《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)，將水資源生態(tài)足跡分為生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)用水，以下計(jì)算的生產(chǎn)用水包括農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水。河南省水資源生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果見表1。2007—2017年河南省人均水資源生態(tài)足跡呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，2013年生態(tài)足跡最高，達(dá)到4.197 hm2/人；2007—2009年，從3.672hm2/人上升到4.046hm2/人，人均生活用水生態(tài)足跡也平穩(wěn)上升，與人均水資源生態(tài)足跡總量變化趨勢(shì)基本一致；2014年人均水資源生態(tài)足跡最小，這與生產(chǎn)用水量密切相關(guān)。2007—2009年人均生產(chǎn)用水生態(tài)足跡從3.007hm2/人上升到3.317hm2/人；2010年下降后，2011年開始逐漸上升，到2013年增加到3.509hm2/人，達(dá)到最大值；隨后到2014年又降到2.963hm2/人，達(dá)到最小值；2015年上升后，2016年開始呈下降趨勢(shì)，到2017年下降為2.986hm2/人。2007—2017年人均生態(tài)環(huán)境用水足跡從0.091hm2/人變化到0.340hm2/人，波動(dòng)趨勢(shì)較大，雖然生態(tài)用水足跡占總生態(tài)足跡的比重較小，但生態(tài)用水卻是不可缺少的一部分，這種變化趨勢(shì)仍應(yīng)引起重視。人均生活用水生態(tài)足跡總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，從2007年的0.574hm2/人上升到2011年的0.654hm2/人，隨后降低到2012年的0.559hm2/人，又一直增加到2017年的0.691hm2/人，達(dá)到最大值。

表1 河南省2007—2017年人均水資源生態(tài)足跡 單位：hm2/人

續(xù)表

注數(shù)據(jù)來源《河南統(tǒng)計(jì)年鑒2018》。

由圖1可知，在水資源利用的整個(gè)過程中，人均生產(chǎn)用水比重較大，整體占人均水資源生態(tài)足跡的70%以上，人均生活用水占總比重的10%～20%左右，人均生態(tài)用水比重最低。從整體來看，2007—2017年生產(chǎn)用水、生活用水以及生態(tài)用水所占比例基本保持穩(wěn)定，因此河南省生產(chǎn)用水在整個(gè)水資源的利用中所占比重最大。隨著居民受教育程度的提高，節(jié)水意識(shí)也逐漸提高，這對(duì)河南省水資源的可持續(xù)利用起著重要作用。

圖1 2007—2017年各人均用水生態(tài)足跡占總用水量生態(tài)足跡百分比

2.2 人均水資源生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)變化

由圖2可知，2007—2009年，人均水資源生態(tài)承載力呈下降趨勢(shì)；2009—2010年波動(dòng)最大；最大值為2010年的0.293hm2/人；從2010年之后一直到2013年，一直呈下降趨勢(shì)，于2013年達(dá)到最低，為0.117hm2/人；2013—2017年呈上升趨勢(shì)，波動(dòng)不大。

圖2 2007—2017年河南省人均水資源生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)變化

由圖3可知，河南省水資源生態(tài)承載力與降水量和水資源總量有關(guān)。2010年河南省降水量充沛，水資源總量最高，導(dǎo)致水資源人均生態(tài)承載力最大；2013年河南省降水量減少，水資源總量最低，人均生態(tài)承載力最小。因此水資源生態(tài)承載力與水資源總量和降水量的多少密切相關(guān)。

圖3 2007—2017年河南省水資源生態(tài)承載力影響因素

2.3 人均水資源生態(tài)赤字動(dòng)態(tài)變化

圖4 人均水資源生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力對(duì)比

通過以上對(duì)水資源生態(tài)足跡及生態(tài)承載力的計(jì)算，對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)化對(duì)比，可了解到水資源生態(tài)是處于盈余狀態(tài)還是赤字狀態(tài)，根據(jù)此指標(biāo)就能對(duì)該地區(qū)的水資源使用情況進(jìn)行客觀評(píng)估與衡量[23]。生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力就會(huì)產(chǎn)生赤字現(xiàn)象，表明水資源不可持續(xù)使用；反之則產(chǎn)生盈余現(xiàn)象，表明水資源可持續(xù)使用。由圖4可知，河南省人均水資源生態(tài)足跡大于人均水資源生態(tài)承載力，水資源處于赤字狀態(tài)。由圖5可知，最大赤字是2013年的4.08hm2/人，水資源總量最少，為213.07億m3；最小赤字是2007年的3.42hm2/人，水資源總量?jī)H次于2010年，為465.18億m3。數(shù)據(jù)分析表明河南省水資源出現(xiàn)不可持續(xù)現(xiàn)象和水資源總量相關(guān)，水資源供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水資源使用量。

圖5 2007—2017年河南省生態(tài)赤字

2.4 水資源壓力指數(shù)分析

水資源壓力指數(shù)變化情況見圖6。由圖6可知，生態(tài)水資源壓力指數(shù)和生活水資源壓力指數(shù)都在0～1之間，表明河南省水資源處于可持續(xù)利用狀態(tài)；但生產(chǎn)水資源壓力指數(shù)最大值出現(xiàn)大于1的狀態(tài)，且具有很大的波動(dòng)性，而且該指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)指標(biāo)，生產(chǎn)水資源壓力指數(shù)最小值為0.475，最大值達(dá)到1.471，處于危險(xiǎn)狀態(tài)，表明河南省生產(chǎn)水資源處于不可持續(xù)利用狀態(tài)，所以要節(jié)約生產(chǎn)用水，提高水利用率。

圖6 2007—2017年河南省生產(chǎn)、生態(tài)、生活水資源壓力指數(shù)

2.5 萬元GDP水資源生態(tài)足跡分析

河南省萬元GDP水資源生態(tài)足跡變化情況見圖7。由圖7可知，2007—2017年，河南省萬元GDP水資源生態(tài)足跡呈現(xiàn)大幅度下降趨勢(shì)；在2009—2010年下降速度最快，從1.971hm2/人下降到1.598hm2/人，共下降了0.373hm2/人；到2017年下降至0.862hm2/人。由上述定義可知，下降趨勢(shì)表明河南省水資源狀況有所好轉(zhuǎn)，加強(qiáng)節(jié)水意識(shí)至關(guān)重要。

圖7 2007—2017年河南省萬元GDP水資源生態(tài)足跡變化情況

3 結(jié)論和建議

3.1 結(jié)論

通過對(duì)河南省水資源生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算，以及對(duì)水資源生態(tài)足跡各個(gè)衡量指標(biāo)進(jìn)行分析，可得出以下結(jié)論：

a. 2007—2017年河南省三大生態(tài)足跡指標(biāo)中，人均生產(chǎn)用水生態(tài)足跡最大。河南省水資源的總量主要來自于降水，水資源相對(duì)短缺，生產(chǎn)用水所占比例較大，生活和生態(tài)用水量也逐年增加。由于全球氣候變暖，降水量有所減少，水資源總量相應(yīng)減小。同時(shí)，化肥、農(nóng)藥過度使用導(dǎo)致水資源嚴(yán)重污染，水資源短缺和嚴(yán)重污染成為影響河南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出問題。

b. 2013—2017年河南省人均水資源生態(tài)承載力不斷增加，不但與原本的水資源總量相關(guān)，而且與每年的降水量有關(guān)。

c. 2007—2017年河南省人均水資源處于生態(tài)赤字狀態(tài)，主要是由于河南省水資源供給與需求不平衡，生態(tài)赤字越大，說明越不平衡。

3.2 建議

通過運(yùn)用河南省水生態(tài)足跡、水生態(tài)承載力等指標(biāo)評(píng)價(jià)河南省水資源可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，提出適合本地區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策建議，為河南省的生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供可參考的依據(jù)。

a.要調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，提高水的利用率。應(yīng)調(diào)整生產(chǎn)用水結(jié)構(gòu)，提高水資源的利用效率，大力推廣農(nóng)田、水利、林業(yè)等綜合治理的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，才能保證河南省水資源可持續(xù)利用。

b.大力推廣綠色農(nóng)業(yè)。河南省生產(chǎn)用水生態(tài)足跡比例最大，其中包括農(nóng)業(yè)用水，而水資源承載力有限，因此，必須改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，推廣綠色農(nóng)業(yè)。

c.有效防治水體污染。河南省水資源短缺的同時(shí)伴隨著嚴(yán)重的水質(zhì)污染。要從源頭上控制，在農(nóng)業(yè)方面，大力推廣測(cè)土配方肥，生物、綠色農(nóng)藥等；在生產(chǎn)方面，控制污水排放，采取相關(guān)獎(jiǎng)懲措施；在生活方面，培養(yǎng)節(jié)水意識(shí)，保護(hù)水資源。在生產(chǎn)、生活、生態(tài)方方面面做到保護(hù)、節(jié)約水資源，最終實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展。