洪思揚(yáng),王紅瑞,朱中凡，丁建新

(北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京　100875)

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遼寧省水資源生態(tài)足跡與生態(tài)承載力分析

洪思揚(yáng),王紅瑞,朱中凡，丁建新

(北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京100875)

摘要：基于水資源生態(tài)足跡分析法,計(jì)算遼寧省萬元GDP水資源生態(tài)足跡及水資源負(fù)載指數(shù),對遼寧省2006—2014年的水資源生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及水資源生態(tài)足跡的影響因素進(jìn)行分析,并根據(jù)遼寧省63個(gè)市縣的情況,探尋各影響因素對水資源生態(tài)足跡的影響特點(diǎn)及程度。結(jié)果表明:研究期間大多數(shù)年份,遼寧省水資源生態(tài)承載力小于水資源生態(tài)足跡,萬元GDP水資源生態(tài)足跡逐年下降;水資源開發(fā)利用程度較高,經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)和人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的增長起推動作用,水足跡技術(shù)效應(yīng)和水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)對其增長起抑制作用,各因素的綜合作用使得水資源生態(tài)足跡呈波動下降趨勢。對于遼寧省各縣市,水足跡技術(shù)效應(yīng)均對水資源生態(tài)足跡的增長起抑制作用,經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)均對其起促進(jìn)作用,水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)及人口增長效應(yīng)的作用效果依地區(qū)而異。

關(guān)鍵詞：遼寧省;水資源;生態(tài)足跡;生態(tài)承載力;水資源負(fù)載指數(shù);LMDI分解法

水資源是人類社會生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),水資源問題是涉及包括人口、經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境的一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)[1]。近30年來,我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅速,人類活動對水資源的影響加重,河道斷流、水體污染、生態(tài)退化現(xiàn)象不斷發(fā)生,加劇了水資源緊缺的狀況[2]。水資源問題不僅影響、制約著現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展,而且將成為21世紀(jì)全球資源環(huán)境的首要問題,直接威脅人類的生存和發(fā)展[3]。在水資源供需矛盾日趨突出的今天,如何保障水資源可持續(xù)利用以支撐經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展,已成為全社會共同關(guān)注的焦點(diǎn)[4]。水足跡指任意已知人口在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量,水資源生態(tài)足跡指一定的人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下維持水資源消費(fèi)和消納水污染所必需的生物生產(chǎn)性土地面積。兩者緊密聯(lián)系,但也存在較大的差異。

目前,國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者針對水足跡和水資源生態(tài)足跡進(jìn)行了一系列的研究。劉子剛等[5]采用Wackemagel水產(chǎn)品生態(tài)足跡模型和基于水資源消耗量的水資源生態(tài)足跡計(jì)算模型,模擬計(jì)算了湖州市2000—2007年水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力;于冰等[6]結(jié)合自回歸移動平均(ARIMA)模型對大連市水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力進(jìn)行計(jì)算分析,并預(yù)測未來年份的水資源生態(tài)足跡;耿艷輝[7]運(yùn)用四分法計(jì)算了涇河流域1990年、1995年、2000年及2005年的水足跡,并分析了涇河流域6個(gè)生態(tài)功能區(qū)的差異;張義等[8]提出了改進(jìn)的水資源生態(tài)足跡模型,并應(yīng)用該模型對2003—2010年廣西水資源生態(tài)足跡進(jìn)行了計(jì)算與分析;吳志峰等[9]應(yīng)用生態(tài)足跡理論與方法,根據(jù)水資源與水產(chǎn)品消耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),對廣州市1949—1998年水資源生態(tài)足跡變化進(jìn)行時(shí)間序列建模分析;劉梅等[10]基于產(chǎn)品虛擬水含量的水足跡計(jì)算方法計(jì)算了河北省1995—2008年11個(gè)行政區(qū)的水足跡及其相關(guān)指數(shù),分析了水足跡和水足跡強(qiáng)度時(shí)間序列,進(jìn)一步探討了各行政區(qū)水足跡的時(shí)空差異;黃林楠等[11]從水資源賬戶的角度建立了新的水資源生態(tài)足跡模型,用來評價(jià)區(qū)域水資源開發(fā)利用程度和可持續(xù)利用潛力,并已被廣泛應(yīng)用于區(qū)域水資源的評價(jià),但其模型的表達(dá)形式需要進(jìn)一步改進(jìn);王紅瑞等[12]基于投入產(chǎn)出法探究北京市各產(chǎn)業(yè)虛擬水水足跡含量;孫才志等[13]分析了我國虛擬水水足跡貿(mào)易流動格局;蔡燕等[14]基于投入產(chǎn)出法對黃河流域水足跡進(jìn)行探究;王紅瑞等[15-16]探究了北京市農(nóng)作物虛擬水水足跡含量分布特征。國外學(xué)者對水足跡的研究主要集中在對國家或地區(qū)水足跡的計(jì)算與分析、水足跡計(jì)算方法的改進(jìn)[17]以及基于水足跡計(jì)算對水資源安全的影響[18]等方面。

1研究區(qū)概況

遼寧省位于我國東北地區(qū)的南部,南瀕渤海與黃海,地處38°43′N～43°26′N,118°53′E～125°46′E之間,陸地面積14.59萬km2,水域面積1.2萬km2。遼寧省地處亞歐大陸東岸、中緯度地區(qū),屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候,全年平均氣溫在7℃～11℃之間,年降水量在600～1 100 mm之間。省內(nèi)河流水系眾多,大小河流總計(jì)400余條,總長度達(dá)16萬km,主要包括遼河、渾河、大凌河、太子河、繞陽河以及中朝兩國共有的界河鴨綠江等,其中遼河是遼寧省的第一大河流,也是中國七大河流之一,發(fā)源于河北省平泉縣,全長1 430 km,流域面積22.9萬km2。境內(nèi)大部分河流自東、西、北3個(gè)方向匯集,最終注入渤海,鴨綠江、大洋河、英那河、莊河、碧流河等注入黃海。

根據(jù)聯(lián)合國的標(biāo)準(zhǔn),人均占有水資源量1 700～1 000 m3的地區(qū)為貧水地區(qū),1 000～700 m3的為中度貧水地區(qū),700 m3以下的為嚴(yán)重貧水地區(qū)。遼寧省多年平均水資源總量341.76億m3,人均水資源量820 m3,屬于中度貧水地區(qū)。由于降水的時(shí)空分布不均,水土資源不匹配,加之嚴(yán)重的人為污染和浪費(fèi),導(dǎo)致水資源短缺,在全國32個(gè)省、市、自治區(qū)(不包括臺灣)中排名第22位。從人均水資源量來看,僅相當(dāng)于全國人均的1/3,世界人均的1/12。水資源危機(jī)已經(jīng)成為遼寧省經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸之一[19]。

本文利用水資源生態(tài)足跡模型對遼寧省2006—2014年的水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行計(jì)算,在此基礎(chǔ)上對該地區(qū)水資源發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行評價(jià),引入萬元GDP水資源生態(tài)足跡指標(biāo)、水資源負(fù)載指數(shù)、LMDI 因素分解法等,以衡量水資源利用效率,探討水足跡技術(shù)效應(yīng)、水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)、人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的影響。

2研究方法

2.1資料來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自于2006—2014年《遼寧省水資源公報(bào)》、《遼寧統(tǒng)計(jì)年鑒》及《遼寧省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2水資源生態(tài)足跡模型[11]

近年來,學(xué)術(shù)界對水資源生態(tài)足跡的研究日趨活躍。目前,從生態(tài)足跡的視角來評價(jià)水資源消耗主要有兩種途徑:①水資源生態(tài)足跡(water resources ecological footprint),即將水資源相關(guān)消耗折算成水域面積;②水足跡[20](water footprint),將水資源相關(guān)消耗折算成水資源量。本文從水資源生態(tài)足跡入手,將人類消耗的水資源量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)賬戶的生產(chǎn)用地面積——水資源用地面積。根據(jù)用水特性和水資源生態(tài)足跡的內(nèi)涵,進(jìn)一步將水資源生態(tài)足跡劃分為農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡、工業(yè)用水生態(tài)足跡、生活用水生態(tài)足跡和生態(tài)用水生態(tài)足跡4個(gè)部分。水資源賬戶的計(jì)算模型為

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

式中:EfW為水資源總生態(tài)足跡,hm2;EaW、EiWEdW、EeW分別為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水生態(tài)足跡,hm2;N為人口數(shù);efW為人均水資源生態(tài)足跡,hm2/人;γW為水資源的全球均衡因子;W為人均消耗水資源量,m3;Wa、Wi、Wd、We分別為農(nóng)業(yè)消耗、工業(yè)消耗、生活消耗和生態(tài)消耗的人均水資源量,m3;pW為水資源全球平均生產(chǎn)能力,m3/hm2；eaW、eiW、edW、eeW分別為人均農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水生態(tài)足跡，hm2/人。

2.3水資源生態(tài)承載力模型

基于水資源生態(tài)足跡模型的水資源生態(tài)承載力兼具自然屬性、社會屬性以及空間屬性,為某一區(qū)域在某一具體歷史發(fā)展階段,水資源最大可供支持該區(qū)域資源、環(huán)境和社會(生產(chǎn)、生活和生態(tài))可持續(xù)發(fā)展的能力,即水資源對生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性發(fā)展的支撐能力[11]。

(6)

式中:EcW為水資源生態(tài)承載力,hm2;ecW為人均水資源生態(tài)承載力,hm2/人;ψ為區(qū)域水資源產(chǎn)量因子;Q為水資源總量,m3。一個(gè)國家和地區(qū)的水資源生態(tài)承載力中60%用于維持生態(tài)環(huán)境,因此在水資源生態(tài)承載力的計(jì)算中要乘以系數(shù)0.4。

2.4水資源生態(tài)盈余及赤字[21]

將區(qū)域內(nèi)水資源消耗產(chǎn)生的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力相比較,就會產(chǎn)生水資源生態(tài)赤字和水資源生態(tài)盈余,該指標(biāo)可用來判斷研究區(qū)域內(nèi)水資源的可持續(xù)利用情況。

(7)

當(dāng)EcW>EfW時(shí)，ΔE>0,水資源生態(tài)盈余,說明該區(qū)域水資源供給充分,能夠維護(hù)區(qū)域發(fā)展的水資源生態(tài)環(huán)境,區(qū)域水資源可以有限度持續(xù)利用;當(dāng)EcW=EfW時(shí),ΔE=0,水資源生態(tài)平衡;當(dāng)EcW

2.5萬元GDP水資源生態(tài)足跡

萬元GDP水資源生態(tài)足跡即區(qū)域內(nèi)水資源生態(tài)足跡的總需求與該時(shí)段內(nèi)GDP的比值,能夠反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源利用效率的高低,其值越高,說明對水資源利用效率越低;反之,對水資源的利用效率越高[21]。

2.6水資源負(fù)載指數(shù)

水資源負(fù)載指數(shù)的物理意義為由地區(qū)的降水、人口和農(nóng)業(yè)灌溉面積決定的水資源需求量,通過3個(gè)指數(shù)間的函數(shù)關(guān)系來描述水資源的開發(fā)利用程度及水資源開發(fā)的難易程度?；谇叭说难芯砍晒?結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況,選取人口、國內(nèi)生產(chǎn)總值、水資源總量及與降水有關(guān)的系數(shù)4個(gè)指標(biāo),以反映遼寧省水資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀及程度[22]。水資源負(fù)載指數(shù)可分為5個(gè)等級(見表1),計(jì)算公式如下:

(8)

式中:c為水資源負(fù)載指數(shù);p為人口,萬人;G為國內(nèi)生產(chǎn)總值,億元;Q為水資源總量,億m3;k為與降水有關(guān)的系數(shù),其取值如下:

(9)

式中：R為降水量；m3。

表1　水資源負(fù)載指數(shù)分級[22]

2.7基于LMDI 分解法的水資源生態(tài)足跡影響因素分析

指數(shù)分解法可以定量分析事物變化特征及其影響因素的作用。目前,最常用的指數(shù)分解法是對數(shù)平均迪氏指數(shù)法LMDI。該方法既消除了分解殘差項(xiàng),又解決了零值問題,具有良好的準(zhǔn)確性和聚合性,已被廣泛應(yīng)用于能源、碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究中。本文借鑒Kaya恒等式和能源因素分解法,運(yùn)用LMDI分解法構(gòu)建水資源生態(tài)足跡指數(shù)分解模型[23]:

(10)

(11)

其中:

式中：Eit為第t時(shí)期第i類水資源的生態(tài)足跡，萬hm2；Eft為第t時(shí)期水資源總生態(tài)足跡，萬hm2；yt為第t時(shí)期國內(nèi)生產(chǎn)總值，萬元；pt為第t時(shí)期常住人口數(shù)，代表人口增長效應(yīng)，人；sit、si0分別為第t時(shí)期和基準(zhǔn)年第i類水資源利用占水資源總生態(tài)足跡的比值，代表水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)；it為第t時(shí)期單位GDP水資源生態(tài)足跡，代表水足跡技術(shù)效應(yīng)；rt為第t時(shí)期人均GDP，代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)；ΔEfW為水資源總生態(tài)足跡變化量，萬hm2/a；Ef0為基準(zhǔn)年的水資源生態(tài)足跡量；ΔEfs、ΔEfi、ΔEfr、ΔEfp分別為水足跡結(jié)構(gòu)因素、水足跡強(qiáng)度因素、人均GDP因素和常住人口因素引起的水足跡變化量，萬hm2/a。

利用LMDI分解法對式(11)進(jìn)行分解：

(12)

(13)

(14)

(15)

式(12)～(15)分別代表水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)、水足跡技術(shù)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)和人口增長效應(yīng)。分解效應(yīng)若為正數(shù)，則表明該因素對水資源生態(tài)足跡的增長具有推動作用，否則，表明該因素具有抑制作用。

3結(jié)果與分析

3.1水資源生態(tài)足跡與生態(tài)承載力計(jì)算結(jié)果與分析

查閱相關(guān)文獻(xiàn),pW取3 140 m3/hm2[20],γW取WWF2002計(jì)算的5.19[11],遼寧省ψ為遼寧省水資源平均生產(chǎn)能力與世界水資源平均生產(chǎn)能力的比值,結(jié)果為0.79[11]。根據(jù)式(1)、(6)、(7)分別計(jì)算水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)承載力及水資源生態(tài)盈余(赤字),計(jì)算結(jié)果見圖1～圖3。

圖1　遼寧省水資源生態(tài)足跡變化

圖2　遼寧省水資源生態(tài)承載力變化

圖3　遼寧省水資源生態(tài)盈余及赤字

由圖1可以看出,遼寧省2006—2014年水資源生態(tài)足跡呈現(xiàn)先緩慢上升后急速下降的狀態(tài),整體上呈下降趨勢。以2011年為分界點(diǎn),2006—2011年水資源生態(tài)足跡呈上升趨勢,由2006年的2 334.51萬hm2增長到2011年的2 389.38萬hm2,年均增長率為0.47%。隨后的3年內(nèi),水資源生態(tài)足跡呈現(xiàn)顯著的下降趨勢,由2011年的2 389.38萬hm2減少到2014年的2 249.72萬hm2,年均下降率為1.99%。分析原因?yàn)?011年后,除生態(tài)用水外,遼寧省各項(xiàng)用水均有下降趨勢,而生態(tài)用水所占比例較小,故用水總量呈下降趨勢,因而水資源生態(tài)足跡數(shù)值也相應(yīng)減小,說明近年來遼寧省節(jié)水型社會建設(shè)取得了一定的成果。人均水資源生態(tài)足跡變化趨勢和水資源生態(tài)足跡變化趨勢相似,由2006年的0.55 hm2下降到2014年的0.51 hm2。

由圖2可以看出,2006—2014年水資源生態(tài)承載力呈波動狀態(tài),研究期內(nèi)的最高值出現(xiàn)在2010年,為3 168.83萬hm2,最低值出現(xiàn)在2009年,為893.14萬hm2,波動幅度在2 275.69萬hm2。人均水資源生態(tài)承載力與水資源生態(tài)承載力變化趨勢極為相似,最高值出現(xiàn)在2010年,為0.72 hm2,最低值出現(xiàn)在2009年,為0.07 hm2。

從圖3可以看出,在研究年份中,除2010年、2012年和2013年水資源生態(tài)盈余外,其余年份均呈現(xiàn)不同程度的水資源生態(tài)赤字現(xiàn)象,處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。2014年水資源生態(tài)赤字現(xiàn)象最為嚴(yán)重,達(dá)到1 487.52萬hm2,人均水資源赤字量也于同年達(dá)到最低值,為0.34 hm2。原因是2010年、2012年及2013年這3年間水資源總量顯著高于其他年份,導(dǎo)致水資源生態(tài)承載力偏高,因而出現(xiàn)水資源生態(tài)盈余,而2014年水資源總量僅為145.94億m3,顯著低于多年平均值(距遼寧省水資源公報(bào),遼寧省多年平均水資源總量為341.76億m3),而用水總量多年無顯著變化,因而導(dǎo)致較大赤字的出現(xiàn)。其余年份均存在一定程度的水資源生態(tài)赤字,原因是在用水量變化不大的情況下水資源總量比多年平均值偏少。

圖4　各用水賬戶水資源生態(tài)足跡

由圖4可以看出,在水資源生態(tài)足跡各賬戶中,以農(nóng)業(yè)用水賬戶所占的比例最大,每一研究時(shí)間段內(nèi)占整體的比例均在60%以上，分布在63.84%～67.41%之間;年際變化較小,呈現(xiàn)微弱下降趨勢,年均下降率為0.39%,可見農(nóng)業(yè)是用水大戶,是遼寧省水資源生態(tài)足跡的主要構(gòu)成。工業(yè)用水賬戶與生活用水賬戶數(shù)值相當(dāng),前者變化相對穩(wěn)定,多年均圍繞400萬hm2波動,生活用水在2006—2012年間變化比較穩(wěn)定,在2012—2014年有明顯的下降趨勢,由2012年的386.61萬hm2下降到2014年的275.86萬hm2。生態(tài)用水賬戶占有比例較小,分布在1%～4%之間,但多年來呈上升趨勢,由2006年的31.57萬hm2上升到2014年的80.94萬hm2,年均增長率為12.50%,增長迅速,說明遼寧省近年來對生態(tài)建設(shè)的投入有所增大。

3.2萬元GDP水資源生態(tài)足跡

萬元GDP水資源生態(tài)足跡能反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展對資源利用效率的高低。2006—2014年萬元GDP水資源生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2　遼寧省2006—2014年萬元GDP水資源生態(tài)足跡

從表2可以看出,7年間遼寧省萬元GDP水資源生態(tài)足跡呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢,2006年是2014年的3.2倍,年均下降率為13.56%。說明近年來遼寧省水資源開發(fā)利用程度和利用效率在不斷提高。

3.3遼寧省水資源負(fù)載指數(shù)

表3　遼寧省2006—2014年水資源負(fù)載指數(shù)分級

水資源負(fù)載指數(shù)是關(guān)于降水、人口、經(jīng)濟(jì)規(guī)模以及水資源總量的一個(gè)綜合指標(biāo),反映了區(qū)域水資源利用程度[24]。遼寧省水資源負(fù)載指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3。由表3可以看出,2006—2014年遼寧省水資源負(fù)載指數(shù)變化不大,2010年和2012年為Ⅱ級,水資源利用程度高,潛力不大。其余年份水資源負(fù)載指數(shù)為Ⅰ級,水資源利用程度很高,潛力不大。將2010年和2014年進(jìn)行對比,2010年遼寧省水資源總量為606.7億m3,比多年平均值多77.5%,因此水資源負(fù)載指數(shù)相對較小,而2014年水資源總量僅為145.937億m3,加之人口的增長及GDP總值的上升,致使水資源負(fù)載指數(shù)很大。整體來看,遼寧省水資源開發(fā)利用已經(jīng)達(dá)到了很高的程度,開發(fā)潛力不大?，F(xiàn)階段水資源嚴(yán)重短缺,且分布不均,行業(yè)用水結(jié)構(gòu)不合理,水資源呈衰減趨勢,使供水工程供水量衰減嚴(yán)重, 供水保證率降低,而大多數(shù)地區(qū)用水效率不高,節(jié)水潛力較大。因此,應(yīng)針對遼寧省目前的缺水現(xiàn)狀,盡可能地提高用水效率,積極使用非常規(guī)水源,發(fā)掘節(jié)水潛力,促進(jìn)水資源的優(yōu)化配置。

3.4基于LMDI分解法的水資源生態(tài)足跡影響因素

運(yùn)用LMDI分解法對遼寧省水資源生態(tài)足跡變化進(jìn)行因素分解。由圖5可以看出,經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)和人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的增長起推動作用,水足跡技術(shù)效應(yīng)和水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)對其增長起抑制作用。

圖5　2006—2014 年遼寧省水資源生態(tài)足跡因素分解

a. 經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)是導(dǎo)致水資源生態(tài)足跡增長的主要因素。由圖5可以看出,2007—2008年的推動效應(yīng)最強(qiáng),即由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展原因而引起水資源生態(tài)足跡增長595.81萬hm2,相比之下,2013—2014年的推動效應(yīng)最弱,為184.11萬hm2,其余年份的經(jīng)濟(jì)增長效應(yīng)強(qiáng)度均在200萬hm2以上。近年來,遼寧省的經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展,工業(yè)及農(nóng)業(yè)對水資源的依賴性始終保持在較高水平,因而在整體上成為加速水資源生態(tài)足跡快速增長的重要因素。

b. 人口增長效應(yīng)對遼寧省水資源生態(tài)足跡的增長也起到一定的推動作用,但相比于經(jīng)濟(jì)因素而言,推動作用較微弱。2009—2010年的推動效應(yīng)最強(qiáng),為18.46萬hm2,即由于人口的增長使得水資源生態(tài)足跡增長18.46萬hm2,2012—2013年的推動效應(yīng)最弱,為0.52萬hm2,原因是2009—2010年遼寧省人口增長數(shù)量高于其他年份,而2012—2013年人口增長數(shù)量相對較少。

c. 水足跡技術(shù)效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的增長起到顯著的抑制作用。2007—2008年的抑制效應(yīng)最強(qiáng),為606.62萬hm2,即由于水足跡技術(shù)效應(yīng)的提高使得水資源生態(tài)足跡減少了606.62萬hm2,2013—2014年的抑制效應(yīng)最弱,為101.16萬hm2。

d. 水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的增長,部分年份呈推動作用,部分年份呈抑制作用。其中,2007—2008年、2008—2009年及2011—2012年呈抑制作用且影響較為微弱,2012—2013年抑制作用相對較強(qiáng),為0.87萬hm2;2006—2007年、2009—2010年及2010—2011年為推動作用但影響較微弱,2013—2014年推動作用較強(qiáng),為0.67萬hm2。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)及人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡增長的推動和水足跡技術(shù)效應(yīng)及水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)對其增長的抑制勢均力敵,但整體上抑制效應(yīng)稍強(qiáng)于推動效應(yīng),導(dǎo)致遼寧省2006—2014年水資源生態(tài)足跡部分年份有所增加,部分年份則有所下降,整體呈現(xiàn)波動下降趨勢。

針對縣一級別,統(tǒng)計(jì)遼寧省63個(gè)縣市2000年及2010年用水、GDP和人口數(shù)據(jù),計(jì)算水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)、水足跡技術(shù)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)及人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的影響,計(jì)算結(jié)果如圖6所示,圖中數(shù)值為正代表該效應(yīng)使水資源生態(tài)足跡增加相對應(yīng)的數(shù)值,數(shù)值為負(fù)代表該效應(yīng)使水資源生態(tài)足跡減小相對應(yīng)的數(shù)值。由圖6可以看出：

a. 水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)。遼寧省中部及南部地區(qū)的水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的增長起促進(jìn)作用,其中以北部鐵嶺開原市、中部遼中縣和本溪市市轄區(qū)、南部大連瓦房店市為代表。東西部地區(qū)則主要起抑制作用,其中以西南部葫蘆島市、西部阜新蒙古族自治縣、東部丹東鳳城市為代表。63個(gè)市縣中,大多數(shù)市縣對水資源生態(tài)足跡的增長起抑制作用,說明水足跡結(jié)構(gòu)大體合理。促進(jìn)作用較明顯的市縣,說明其水足跡結(jié)構(gòu)不甚合理,如開原市、遼中縣、瓦房店市的工業(yè)近年來快速甚至爆炸式發(fā)展,工業(yè)部門對水資源的消費(fèi)與依賴逐步增強(qiáng),這在一定程度上引起水資源生態(tài)足跡的增長。

圖6　2000—2010年遼寧省各縣市水資源生態(tài)足跡因素分解

b. 水足跡技術(shù)效應(yīng)。水足跡技術(shù)效應(yīng)對抑制遼寧省水資源生態(tài)足跡的增長起關(guān)鍵作用,且其在各縣市均對水資源生態(tài)足跡的增長起抑制作用。其中抑制效應(yīng)最顯著的地區(qū)是沈陽市市轄區(qū),遼寧省中部地區(qū)及南北部地區(qū)抑制效應(yīng)也相對較強(qiáng)。相比之下,東北部地區(qū)及西部部分地區(qū)的抑制作用較弱,如北部鐵嶺市西豐縣和南部大連市金州區(qū)。抑制作用較強(qiáng)地區(qū)的作用效果可達(dá)較弱地區(qū)的10倍之余,可見地區(qū)間水足跡技術(shù)效應(yīng)的影響差別之大。由此可見,在省域范圍內(nèi),水足跡技術(shù)效應(yīng)是降低水資源生態(tài)足跡的關(guān)鍵因素,且其仍存在一定的提高空間。

c. 經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)對促進(jìn)遼寧省水資源生態(tài)足跡的增長起到關(guān)鍵作用,且其在各縣市均對水資源生態(tài)足跡的增長起促進(jìn)作用。其中,中部、西部地區(qū)的促進(jìn)效應(yīng)普遍高于東部地區(qū)。促進(jìn)效應(yīng)較顯著的地區(qū)包括沈陽市市轄區(qū)、鐵嶺市開原市、阜新市及大連市市轄區(qū)等,促進(jìn)作用相對較弱的地區(qū)包括撫順市、丹東市寬甸滿族自治縣及鞍山市岫巖滿族自治縣。經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)在促進(jìn)遼寧省水資源生態(tài)足跡的增長中起主導(dǎo)作用,促進(jìn)作用效果較好的地區(qū)均是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的地區(qū)。其中,沈陽市、開原市和大連市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,特別是工業(yè)的發(fā)展,對水資源消費(fèi)和依賴性不斷增加,從而在整體上加速了水資源生態(tài)足跡的快速增長。

d. 人口增長效應(yīng)。人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的作用在部分地區(qū)表現(xiàn)出促進(jìn)作用,部分地區(qū)表現(xiàn)為抑制作用,表現(xiàn)為促進(jìn)作用的地區(qū)數(shù)量上多于表現(xiàn)為抑制作用的地區(qū)。抑制效應(yīng)較顯著的地區(qū)包括營口大石橋市、錦州凌海市、阜新市大部及朝陽北票市和朝陽縣。促進(jìn)作用較顯著的地區(qū)包括沈陽市市轄區(qū)、大連普蘭店市及大連市市轄區(qū)、錦州市市轄區(qū)。抑制效應(yīng)較顯著的地區(qū)人口數(shù)量均呈下降趨勢,而促進(jìn)作用較顯著的地區(qū)人口數(shù)量呈較為明顯的上升趨勢,其中以錦州市市轄區(qū)為代表,其在研究期末人口數(shù)量相比研究期初增長了39.85%,快速增加的人口加速了水資源生態(tài)足跡的增長。

4結(jié)論

a. 2010年、2012年和2013年屬水資源生態(tài)盈余,其余年份均出現(xiàn)不同程度的水資源生態(tài)赤字,處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。各用水賬戶在生態(tài)足跡總量中所占比例以農(nóng)業(yè)賬戶最大,常年保持在60%以上,生態(tài)賬戶最小。

b. 研究期間遼寧省萬元GDP水資源生態(tài)足跡逐年下降,年均下降率為13.56%,表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源的利用效率不斷提高。

c. 從水資源負(fù)載指數(shù)的計(jì)算結(jié)果可以看出,遼寧省水資源的開發(fā)利用程度很高,開發(fā)潛力不大。

e. 從水資源生態(tài)足跡因素分解分析中可以看出,經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)和人口增長效應(yīng)對水資源生態(tài)足跡的增長起推動作用,水足跡技術(shù)效應(yīng)和水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)對其增長起抑制作用,各因素的綜合作用使得研究期間水資源生態(tài)足跡呈波動下降趨勢。

f. 水足跡技術(shù)效應(yīng)在遼寧省各縣市均對水資源生態(tài)足跡的增長起抑制作用,經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)均起促進(jìn)作用,水足跡結(jié)構(gòu)效應(yīng)及人口增長效應(yīng)的作用效果則依地區(qū)而異,各效應(yīng)作用程度也存在顯著的地區(qū)差異。

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51279006)

作者簡介：洪思揚(yáng)(1990—),女,遼寧遼陽人,博士,主要從事水資源系統(tǒng)分析研究。E-mail:bnusiyang@163.com

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.011

中圖分類號：TV213

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-9511(2016)03-0046-07

(收稿日期：2015-10-04編輯：胡新宇)