基于STIRPAT模型的河池市水資源可持續(xù)利用對策

張義　覃勇榮　田米香

摘 要： 本文通過計(jì)算河池市2004～2012年水資源生態(tài)足跡，測試了該地區(qū)人類活動(dòng)對水環(huán)境的壓力狀況，即以STIRPAT模型為分析工具，分析了人口、富裕程度及技術(shù)等人文因素對水環(huán)境影響的作用程度，并在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)該地區(qū)水資源可持續(xù)利用的對策。

關(guān)鍵詞： 水資源生態(tài)足跡 STIRPAT模型 水資源 可持續(xù)利用 河池市

人類實(shí)際能夠利用的水資源只占地球上水資源總量的0.2%左右，資源量十分有限。隨著世界人口迅猛增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源短缺問題已成為全球資源環(huán)境的首要問題。目前全球80多個(gè)國家的約15億人口面臨淡水不足，其中26個(gè)國家的3億人口完全生活在缺水狀態(tài)。預(yù)測至2030年，全球?qū)⒂?7%的人口居住在用水高度緊張的地區(qū)。由于水資源的諸多問題與人類活動(dòng)密不可分，因此解決水資源問題的重要工作之一就是客觀衡量人類對水資源的占用狀況。水資源生態(tài)足跡是對傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的完善與擴(kuò)充，反映的是人類在生產(chǎn)生活過程中對水資源的占用，已成為當(dāng)前測度人類活動(dòng)對水環(huán)境影響的較好指標(biāo)。為理解和解決面對的復(fù)雜環(huán)境問題，需要了解每一種人文驅(qū)動(dòng)因素對環(huán)境影響作用的大小。本文以STIRPAT模型為分析工具，以廣西河池市2004～2012年的水資源生態(tài)足跡為水環(huán)境影響的測量指標(biāo)，分析了人口、富裕程度及技術(shù)等人文因素對水環(huán)境影響的作用程度，在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)該地區(qū)水資源可持續(xù)利用的對策。

1.研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1水資源生態(tài)足跡模型。

生態(tài)足跡模型是加拿大學(xué)者Rees和Wackernagel于20世紀(jì)90年代初提出的一種以土地為度量單位的生態(tài)可持續(xù)性評估方法。經(jīng)過20年的發(fā)展，它已成為目前應(yīng)用范圍最廣、關(guān)注程度最高的可持續(xù)發(fā)展評價(jià)方法之一。但該模型仍存在諸多不足。如它對于水域僅考慮其漁業(yè)生產(chǎn)功能而忽略其水資源供給功能。為解決這一問題，研究者提出水資源生態(tài)足跡模型。它是不同于傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型六類賬戶的第七類賬戶，反映的是人類在生產(chǎn)生活過程中對水資源的占用。其計(jì)算公式為：

1.2 STIRPAT模型構(gòu)建。

STIRPAT模型源于IPAT等式。IPAT等式在20世紀(jì)70年代由Ehrlich和Holdren首次提出，目的是用來反映人口對環(huán)境壓力的影響。IPAT模型實(shí)際上就是“I=PAT”，其中，I代表環(huán)境影響，P代表人口規(guī)模，A代表人均財(cái)富，T代表對環(huán)境破壞的技術(shù)水平。IPAT等式概念上是一個(gè)簡單的框架，具有簡單性、系統(tǒng)性和健全性等特點(diǎn)，在分析人口對環(huán)境影響的運(yùn)用上被廣泛認(rèn)可，同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于分析環(huán)境變化的決定因素。但是這種經(jīng)典的IPAT等式卻簡單地認(rèn)為人文驅(qū)動(dòng)因素和環(huán)境影響之間只存在同比例變化，即單調(diào)關(guān)系，因此在是否適合衡量人文因素對環(huán)境的影響上有很多爭論。為了盡量克服這個(gè)局限性，York等創(chuàng)建了STIRPAT（Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence，and Technology）模型，即人口、富裕和技術(shù)的隨機(jī)回歸模型，其形式通常表達(dá)為：

STIRPAT模型是定量分析人文因素對環(huán)境壓力影響的一種有效方法，被廣泛應(yīng)用于生態(tài)足跡、水足跡、能源消費(fèi)、碳排放等驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究。本文運(yùn)用STIRPAT模型對河池市水資源生態(tài)足跡影響因素進(jìn)行分析。式（3）中，I為水資源生態(tài)足跡，P為人口數(shù)，A為人均GDP，T為萬元GDP耗水量。

1.3數(shù)據(jù)來源與參數(shù)取值。

2.模型結(jié)果與分析

對上述模型采用最小二乘進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，得到水資源生態(tài)足跡與各影響因素間的STIRPAT模型（下表）。模型擬合優(yōu)度88.56%，說明選擇的指標(biāo)能解釋河池市2004～2012年水資源生態(tài)足跡的88.56%，各系數(shù)均在0.05水平上顯著不為0，方程擬合非常好。人口數(shù)量對以水資源生態(tài)足跡為指標(biāo)的水系統(tǒng)影響成正比，系數(shù)為0.8745，說明在其他條件相同的情況下，人口數(shù)量增加1%導(dǎo)致總的水資源生態(tài)足跡增加0.8745%，所以人口數(shù)量的有效控制將對減輕河池市水資源系統(tǒng)壓力十分重要。人均GDP的回歸系數(shù)為0.1061，顯示出水資源生態(tài)足跡與人均GDP為正相關(guān)關(guān)系，人均GDP每提高1%將使水資源生態(tài)足跡增加0.1061%。萬元GDP耗水量回歸系數(shù)為0.0537，表明萬元GDP下降1%，就會(huì)使水資源生態(tài)足跡下降0.0837%，說明積極提高水資源的利用效率不失為緩解水環(huán)境壓力的行之有效的手段。

綜上所述，人口對水資源系統(tǒng)影響作用最大，人均GDP次之，萬元GDP耗水量最小。

3.河池市水資源開發(fā)利用對策

3.1嚴(yán)格控制人口數(shù)量。

STIRPAT模型分析結(jié)果表明，導(dǎo)致河池市水資源壓力的最主要的影響因子是人口數(shù)量。因此當(dāng)前及未來緩解該地區(qū)水資源緊張的首要著力點(diǎn)在于嚴(yán)格控制當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)量。

3.2增強(qiáng)節(jié)水意識(shí)，建立合理水價(jià)機(jī)制。

本文模型揭示了河池市水資源壓力會(huì)隨著富裕度同步增加。而當(dāng)前該地區(qū)人均GDP較低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍是河池市現(xiàn)在及未來的首要任務(wù)，因此對水資源的消費(fèi)量需求將會(huì)有較大增加。在此背景下，節(jié)約用水是減輕該地區(qū)水資源壓力的重要途徑。可以通過以下方法實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)：其一是對公眾開展環(huán)境教育。應(yīng)充分利用電視、網(wǎng)絡(luò)、廣播、掛圖、標(biāo)語、宣傳墻報(bào)、警示牌、宣傳小冊子、環(huán)境科普讀物、幻燈、電影、文藝表演及環(huán)保咨詢、環(huán)保知識(shí)有獎(jiǎng)問答、環(huán)保項(xiàng)目等多種公眾喜聞樂見的形式開展生動(dòng)活潑的水環(huán)境教育，從而讓人人認(rèn)識(shí)到水資源的現(xiàn)狀，人人自覺節(jié)水。其二是建立合理水價(jià)機(jī)制。當(dāng)前相對偏低的水價(jià)在一定程度上使得部分居民習(xí)慣大手大腳用水，更使得一些利潤偏高的企業(yè)，寧可多用水多交水費(fèi)，也不愿意在污水處理設(shè)備上投資，當(dāng)然無從談到采用節(jié)水技術(shù)。因此，實(shí)行定量供水超量加價(jià)這一經(jīng)濟(jì)手段在一定程度上可以對節(jié)水產(chǎn)生積極的作用。在這種價(jià)格體制下，有些企業(yè)會(huì)探尋經(jīng)濟(jì)合理的途徑，不斷提高其對水資源的重復(fù)利用率，從而節(jié)約大量的水資源；同時(shí)提高水價(jià)，部分市民為了減少水費(fèi)，會(huì)自覺地一水多用，從而減少用水量。

3.3提高技術(shù)水平，高效利用水資源。

STIRPAT模型分析結(jié)果顯示，萬元GDP耗水量下降使得河池市水資源生態(tài)足跡降低。而前者的下降主要來自技術(shù)水平的提高，因此，積極發(fā)展各種技術(shù)，提高水資源的利用效率，對緩解該地區(qū)水資源壓力非常重要。可以通過以下方面實(shí)施：一是大力推行清潔生產(chǎn)技術(shù)。在企業(yè)內(nèi)部推行清潔生產(chǎn)，可以使企業(yè)改進(jìn)工藝和流程，使水的重復(fù)循環(huán)次數(shù)和用水效率得到進(jìn)一步的提高，促進(jìn)廢物的減量化、資源化、無害化；清潔生產(chǎn)可以使城市污水得到回用。二是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。要嚴(yán)格控制高耗水量、重污染企業(yè)的新建與發(fā)展，鼓勵(lì)發(fā)展低水耗、輕污染的新型工業(yè)；農(nóng)業(yè)上因地制宜，合理調(diào)整農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大生長期與降水時(shí)間匹配較好的作物種植比例。同時(shí)在畜牧業(yè)上也可做一定的調(diào)整，如可以消減一些需水量較大的畜種，多發(fā)展經(jīng)濟(jì)高效的畜種。三是提高水資源利用率。河池市農(nóng)業(yè)用水占總用水量的70%以上，但其有效利用系數(shù)較低，可通過以下途徑實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水：采取先進(jìn)的灌溉方式，改漫灌、渠灌為滴灌、噴灌和滲灌；采用渠道襯砌或低壓軟管輸水以減少田間輸水損耗。生活節(jié)水方面，除了通過環(huán)境教育和經(jīng)濟(jì)手段外，積極推廣各種生活節(jié)水器具和減少輸（用）水環(huán)節(jié)的跑冒滴漏也很重要。

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