泰州市水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)分析

(泰州市水資源管理處，江蘇 泰州 225300)

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，水資源的可持續(xù)利用是經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的重要前提。水生態(tài)足跡是指人類開發(fā)和生產(chǎn)生活所消耗水資源的過程和自然環(huán)境維持自身不斷進化對水的需求過程，是一種衡量人類對水資源利用程度以及水資源為人類提供生命支持服務功能的方法，可操行性強、結果直觀、具有可比性，廣泛應用于水資源和經(jīng)濟發(fā)展可持續(xù)發(fā)展評價中[1-5]。脫鉤模型主要用于研究資源環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展之間不再互相依賴的程度和方向，隨著經(jīng)濟社會高質量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護協(xié)同推進，通過脫鉤理論研究水資源利用和經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)關系的案例也日益增多[6-10]。

泰州市地處江淮流域，降水年內(nèi)集中、年際變化大，當?shù)厮Y源短缺，隨著經(jīng)濟發(fā)展對水資源需求的不斷提高，水資源可持續(xù)利用是邁向高質量發(fā)展之路的重要支撐。本文通過定量比較2011—2019年泰州市及市區(qū)的水生態(tài)足跡和承載力，結合水生態(tài)壓力指數(shù)、水資源負載指數(shù)、萬元GDP水生態(tài)足跡以及脫鉤指數(shù)等，綜合分析水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)關系，以期為泰州市水資源科學管理以及高質量發(fā)展評估提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

泰州市位于江蘇省中部，境內(nèi)以新通揚運河和老328國道沿線控制建筑物為界，以北屬淮河流域，以南屬長江流域。下轄靖江市、泰興市、興化市3個縣級市，城區(qū)為海陵區(qū)、姜堰區(qū)和泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))。興化屬淮河流域，泰興和靖江屬長江流域，城區(qū)以江淮分水線為界分屬長江和淮河流域。受東亞季風環(huán)流的影響，泰州市雨熱同期，降水主要集中在汛期，水域面積占總面積的22.15%，水資源少且時空分布不均。長江橫穿全境，13座重點閘站可控制90%以上的引排水量。

2 研究方法

2.1 水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力

水生態(tài)足跡是指一定的人口和經(jīng)濟規(guī)模條件下維持水資源消費和消納水污染所需的生物生產(chǎn)性土地面積，包括淡水資源生態(tài)足跡、水產(chǎn)品生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡，分別反映人類在生產(chǎn)生活過程中對淡水資源的消費、水產(chǎn)品對水資源的占用、稀釋污水對水資源的消耗。因水體同時具備水質凈化和水產(chǎn)養(yǎng)殖兩種功能，為避免重復計算，選取水產(chǎn)品和水污染中較大值作為共同產(chǎn)生的生態(tài)足跡[1]。計算公式為

(1)

式中：F、F1、F2、F3分別為水生態(tài)足跡、淡水資源生態(tài)足跡、水產(chǎn)品生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡，hm2；N為人口數(shù)，人；f1、f2、f3分別為F1、F2、F3的人均值，hm2/人；r1、r2分別為全球水資源均衡因子、中國平均水域均衡因子，分別取5.19、0.35；W1為水資源消耗量，m3；W2為水產(chǎn)品消費量，t；W3為水污染稀釋凈化需水量，m3；W4為污染物排放量，t/a；a1、a2分別為全球水資源平均生產(chǎn)能力、全球水產(chǎn)品平均生產(chǎn)能力，分別取3140m3/hm2、0.18t/hm2；i為污染物綜合降解系數(shù)，0.25/d；j為水質目標濃度，mg/L。設定水質目標為Ⅲ類，選取水體污染物為化學需氧量COD，根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838—2002)，Ⅲ類水質標準的COD含量上限為20mg/L。

水生態(tài)承載力是指在維持水生態(tài)系統(tǒng)自身及其支持系統(tǒng)健康的前提下，基于一定的生態(tài)保護和承載目標，自然水生態(tài)系統(tǒng)所能支撐的人類活動的閾值[1]，計算公式為

(2)

式中：C為水生態(tài)承載力，hm2；c為人均水生態(tài)承載力，hm2/人；0.4指扣除60%用于維持生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)健康的水資源量后剩余40%的水資源量；y為水資源產(chǎn)量因子；Q為水資源總量，m3；z為多年平均單位面積產(chǎn)水量，m3/hm2。

2.2 可持續(xù)利用評價指標

水生態(tài)壓力指數(shù)可衡量社會經(jīng)濟系統(tǒng)對區(qū)域水資源壓力強度的相對大小[1]，計算公式為

(3)

式中：B為水生態(tài)壓力指數(shù)，B=1，水資源供需平衡；B<1，水資源開發(fā)利用可持續(xù)；B>1，水資源開發(fā)利用不可持續(xù);f為F的人均值,hm2/人。

水資源負載指數(shù)可反映水資源的時空分布、利用程度及水資源開發(fā)利用的難易程度[2]，計算公式為

(4)

(5)

式中：u為水資源負載指數(shù)，分級指標見表1；k為與降水有關的系數(shù)；R為降水量，mm；G為地區(qū)生產(chǎn)總值GDP，億元。

表1 水資源負載指數(shù)分級指標

2.3 水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤關系

萬元GDP水生態(tài)足跡可反映水資源利用與經(jīng)濟增長的關系[1]，計算公式為

(6)

式中：D為萬元GDP水生態(tài)足跡，hm2/萬元。

脫鉤指數(shù)可刻畫脫鉤程度和方向，選取水生態(tài)足跡和GDP作為衡量水資源利用和經(jīng)濟發(fā)展的指標，利用Tapio模型計算水生態(tài)足跡對GDP的脫鉤指數(shù)，脫鉤程度可有效反映水資源利用和經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)關系[11]。計算公式為

(6)

式中：v為水生態(tài)足跡對GDP的脫鉤指數(shù)，分級指標見表2；ΔF為水生態(tài)足跡增長率；ΔG為GDP增長率。

強脫鉤狀態(tài)是最優(yōu)狀態(tài)，指在一定的經(jīng)濟規(guī)模、經(jīng)濟結構和技術水平條件下，可用最小的水資源代價實現(xiàn)經(jīng)濟的最優(yōu)發(fā)展；強負脫鉤狀態(tài)是最不利狀態(tài)，指水資源保障和經(jīng)濟發(fā)展同時惡化，經(jīng)濟萎縮時水資源消耗量卻增加；其他狀態(tài)處于強脫鉤和強負脫鉤之間，表示水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展處于不充分協(xié)調(diào)狀態(tài)。

表2 水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤界定

3 結果與分析

本文研究數(shù)據(jù)中水資源消耗量、水資源總量、降水量等來自2011—2019年《泰州市水資源公報》，多年平均單位面積產(chǎn)水量來自《泰州市水資源調(diào)查評價》，水產(chǎn)品消費量、GDP、人口等來自2011—2019年《泰州統(tǒng)計年鑒》，COD排放量來自2011—2019年《泰州市環(huán)境狀況公報》。

3.1 水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力分析

根據(jù)水資源消耗量、水產(chǎn)品消費量、COD排放量、人口等，通過式(1)計算人均水生態(tài)足跡，結果見表3和圖1。由表3和圖1可知，泰州市人均水生態(tài)足跡呈下降趨勢，2019年比2011年下降了12.0%，人均水生態(tài)足跡均值為1.10hm2/人。各市區(qū)人均水生態(tài)足跡由大到小依次為興化、泰興、城區(qū)、靖江；除靖江外，各市區(qū)均呈波動下降趨勢，下降率由大到小依次為泰興、興化、城區(qū)。泰州市淡水資源生態(tài)足跡是水生態(tài)足跡的主體部分；淡水資源生態(tài)足跡呈下降趨勢，與近年來實行最嚴格水資源管理制度、推進節(jié)水型社會有關；水污染生態(tài)足跡在水生態(tài)足跡中占比最小，呈下降趨勢，與近年來打好污染防治攻堅戰(zhàn)、實施水污染行動計劃、限制污水排放總量、治理黑臭水體等有關；水產(chǎn)品生態(tài)足跡呈上升趨勢，與水產(chǎn)品產(chǎn)量逐漸增加有關。靖江人均淡水資源生態(tài)足跡呈緩慢上升趨勢，主要是因為國信靖江發(fā)電有限公司2014年建成投產(chǎn)后發(fā)電量和用水量逐年增加。各市區(qū)中城區(qū)人均水污染生態(tài)足跡最大，主要是因為人口密集、工業(yè)企業(yè)相對較多；興化人均淡水資源生態(tài)足跡和人均水產(chǎn)品生態(tài)足跡最大、人均水污染生態(tài)足跡最小，主要是因為興化為重要的農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖區(qū)，水資源利用方式相對粗放。

圖1 泰州市人均水資源生態(tài)足跡

表3 泰州市人均水生態(tài)足跡和人均水生態(tài)承載力均值 單位：hm2

根據(jù)水資源總量、多年平均單位面積產(chǎn)水量、人口等，通過式(2)計算人均水生態(tài)承載力，結果見表3和圖2。由表3和圖2可知，泰州市人均水生態(tài)承載力較低，年際波動，均值為0.344hm2。各市區(qū)人均水生態(tài)承載力由大到小依次為興化、靖江、泰興、城區(qū)。興化人均水生態(tài)承載力最高，主要是因為興化為淮河流域“鍋底洼”地區(qū)，水域面積占41.8%，水資源稟賦條件好；靖江、泰興和城區(qū)，人均水生態(tài)承載力相差不大。

圖2 泰州市人均水生態(tài)承載力

3.2 水資源可持續(xù)利用分析

根據(jù)水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力，通過式(3)計算水生態(tài)壓力指數(shù)，結果見表4和圖3。由表4和圖3可知，泰州市水生態(tài)壓力指數(shù)很高，年際波動，均值為4.4，說明泰州市的本地水資源不能滿足當?shù)赜盟枨蟆⒗貌豢沙掷m(xù)，受到威脅較大；各市區(qū)水生態(tài)壓力指數(shù)由大到小依次為興化、泰興、城區(qū)、靖江。泰州市本地水資源稟賦與經(jīng)濟發(fā)展的沖突形勢嚴峻，本地水資源不足且時空分布不均，水資源消耗量大于供給量，本地水供應再生能力難以支撐經(jīng)濟社會發(fā)展所需，用水需要依靠過境水，符合目前泰州飲用水水源地為長江的實際。

表4 泰州市可持續(xù)利用評價指標均值

圖3 泰州市水生態(tài)壓力指數(shù)

圖4 泰州市水資源負載指數(shù)

根據(jù)降水量、人口、GDP、水資源總量等，通過式(4)、式(5)計算水資源負載指數(shù)，結果見表4和圖4。由表4和圖4可知，泰州市水資源負載指數(shù)很高，年際波動，均值為52，說明泰州市本地水資源利用程度很高，以后的開發(fā)潛力不大；各市區(qū)水資源負載指數(shù)由大到小依次為城區(qū)、靖江、泰興、興化。泰州市水資源開發(fā)利用率較高，本地水資源利用不容樂觀，以后的開發(fā)潛力不大，為保證生產(chǎn)生活正常運行，對引用及利用長江水有較高要求。

3.3 水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)分析

根據(jù)GDP和水生態(tài)足跡等，通過式(6)計算萬元GDP水生態(tài)足跡，結果見表5和圖5。由表5、圖5可知，泰州市萬元GDP水生態(tài)足跡呈逐年下降趨勢，2019年下降到2011年的58%，均值為0.144hm2，水資源利用率逐步提升。各市區(qū)萬元GDP水生態(tài)足跡由大到小依次為興化、泰興、城區(qū)、靖江，各市區(qū)下降率由大到小依次為泰興、城區(qū)、興化、靖江。興化歷年值最大，用水效率最低，下降幅度較小；泰興歷年值較大，下降幅度最大，用水效率提高最快；靖江歷年值最小，用水效率最高，下降幅度最小。

根據(jù)GDP和水生態(tài)足跡等，通過式(7)計算脫鉤指數(shù)，結果見表6。由表6可知，泰州市水資源利用與經(jīng)濟增長基本處于強脫鉤狀態(tài)，水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展趨于協(xié)調(diào)狀態(tài)。各市區(qū)水資源利用與經(jīng)濟增長均處于脫鉤狀態(tài)，但協(xié)調(diào)關系差異明顯，由好到差依次為泰興、城區(qū)、興化、靖江。泰興基本為強脫鉤，水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展關系趨于協(xié)調(diào)；城區(qū)和興化為強脫鉤和弱脫鉤交替出現(xiàn)，水資源利用與經(jīng)濟關系協(xié)調(diào)關系改善明顯；靖江基本為弱脫鉤，經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源有所依賴。2014年靖江出現(xiàn)強負脫鉤，主要是因為國信靖江發(fā)電有限公司建成后用水量增加，且2014年GDP較2013年略有下降；2019年興化和靖江出現(xiàn)弱負脫鉤，主要是因為泰州市要求減少煤炭消費總量和落后化工產(chǎn)能，鋼鐵、建材、化工等行業(yè)的部分企業(yè)限產(chǎn)停產(chǎn)，經(jīng)濟增長速度放緩，GDP增長率平緩降低。

泰州市萬元GDP水生態(tài)足跡逐年下降、水資源利用率越來越高，主要是因為近年來走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展新道路：?積極落實最嚴格的水資源管理制度并將其列入政府目標績效考評體系，將用水總量、用水效率、水功能區(qū)限制納污等控制指標作為考核獎懲和責任追究的依據(jù)；?支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、推進產(chǎn)業(yè)轉型升級，原有化工、鋼鐵、印染等高水耗、高污染產(chǎn)業(yè)向大健康產(chǎn)業(yè)、先進制造業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)等聚力轉型，改變粗放用水方式，開展節(jié)水型載體和節(jié)水型工業(yè)園區(qū)創(chuàng)建，以水生態(tài)足跡的負增長保障了GDP的正增長；?推行國家節(jié)水行動，如泰州市2014年創(chuàng)成全國節(jié)水型社會建設示范區(qū)、2019年創(chuàng)成全國水生態(tài)文明建設試點、2020年創(chuàng)成國家生態(tài)文明建設示范市，姜堰、靖江、泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))、泰興、興化均創(chuàng)成江蘇省節(jié)水型社會示范區(qū)，興化、泰興、姜堰、泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))先后創(chuàng)成國家級節(jié)水達標縣，城區(qū)創(chuàng)成國家級節(jié)水型城市，進一步提高了水資源利用效率、推動了經(jīng)濟轉型發(fā)展。泰州市水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展逐步趨向于強脫鉤、協(xié)調(diào)關系趨向于良好狀態(tài)發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展對水資源的依賴程度不斷降低。但仍存在水資源地區(qū)分布與人口、經(jīng)濟等社會條件不相匹配，經(jīng)濟發(fā)展較好的靖江水資源狀況較差，水資源條件優(yōu)越的興化經(jīng)濟發(fā)展較為落后等問題。

表5 泰州市萬元GDP水生態(tài)足跡均值

圖5 泰州市萬元GDP水生態(tài)足跡

表6 泰州市水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤關系

4 結 語

本文基于水生態(tài)足跡理論和脫鉤指數(shù)，分析了2011—2019年泰州市及市區(qū)的水資源可持續(xù)利用、水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)關系等，研究成果可為泰州市高質量發(fā)展提供決策依據(jù)，也可為長江、淮河流域及其他地區(qū)的水資源可持續(xù)利用與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展提供經(jīng)驗借鑒和參考。

為實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，泰州市要通過開源節(jié)流做好區(qū)域水資源統(tǒng)籌調(diào)配，優(yōu)化水資源利用模式，實現(xiàn)城市發(fā)展規(guī)模、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結構和布局等經(jīng)濟社會發(fā)展要素與水資源承載能力相協(xié)調(diào)。在保障供水需求方面，需加大水利設施建設和維護力度，緩解極端天氣造成的水資源生態(tài)承載壓力，在利用好本地水資源的基礎上，合理引用和利用過境長江水，逐步降低本地水資源的開發(fā)利用強度。在控制水資源消耗總量和強度方面，要對長江流域和淮河流域建立不同的節(jié)水模式，長江流域地區(qū)要加強技術交流與合作，推進產(chǎn)業(yè)轉型升級，引導產(chǎn)業(yè)有序轉移，打造核心競爭優(yōu)勢，淘汰污染嚴重企業(yè)；淮河流域地區(qū)要加大產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整力度，進一步優(yōu)化農(nóng)作物和漁業(yè)養(yǎng)殖的規(guī)模和結構，推廣智慧灌溉技術、發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，減少淡水資源消耗。