河源市水資源生態足跡與水資源可持續利用分析

尹詩婷

(廣東省水文局 惠州水文分局，廣東 惠州 516003)

1 概述

水資源作為一種重要的自然資源，不僅是人類賴以生存發展的戰略性自然資源，而且對于自然生態系統良性循環和促進人類經濟社會發展有著極其重要的作用。因此全人類生態環境良性發展和社會發展、經濟增長之間的有益平衡是建立在合理利用、開發水資源上的基礎上[1]，而在眾多關于水資源利用研究分析中，因為評估水資源指標量化標準不一，有較多的影響因素，導致了地區水資源評估結果的差異性和不確定性。 因此，要想合理且有效地分析區域水資源的可持續利用情況，需要選擇適當的分析評估方法[2-3]。 現在較為流行的水資源分析評估方法有4種，這些方法各有其優勢和劣勢。 一是指標體系評價法[4]，把指標進行定量化分析，但因為指標多元化，所以并沒有一個統一的標準，而且指標之間缺少關聯性的分析；二是神經網絡法[5]，雖然對指標之間的關聯性進行了分析，評估結果也較為符合事實情況，但這種方法操作較難，對數據的要求極高；三是密切值法[6]，能對多元-多屬性-多指標對象的價值進行評估及優選，但易造成指標權重系數偏差大，一定程度上影響了水資源評價結果的準確性；四是生態足跡法[7-8]，是衡量一個地區在生產和生活過程中對水資源的實際利用情況以及其所在區域范圍內水資源可持續利用的能力之間的差距，從生態學出發推算地區水資源發展程度和可持續情況，相比其他幾種方法計算和操作上都相對簡單，且分析成果合理。因此本文將采取第4種方法來創建河源市的水資源生態足跡模型。

河源市是廣東省典型的山區城市，經濟發展較為落后，但卻擁有優質的水資源，而隨著廣東經濟的快速發展和人口的增加，經濟發展較好的地區對水資源有著強烈需求，因此，河源市優質的水資源背后的資本價值將逐漸提高。現通過水資源生態足跡法對河源市水資源進行深入研究，評價河源市的水資源發展現狀是否良性，為河源市合理開發利用水權和社會經濟發展之間的平衡提供建議。

2 區域概況及數據來源

2.1 區域概況

河源市位于廣東省東北部，是珠江三角洲經濟開發區的一部分，地處東江中上游，北緯23°10′～24°47′，東經114°14′～115°36′。全市面積1.57萬km2，屬南亞熱帶季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，4—9月主要受強對流和熱帶氣旋(臺風)影響，降雨集中。常年平均氣溫20.7℃，常年總降水量為1 767.2 mm，常年日照時數為1 687.0 h。河源生態環境優良，水環境質量、空氣質量等常年保持優良水平，還有許多大型水庫和水電站，主要分布在東江、韓江和北江。河源區域內的大中型水庫蓄水量也占全省的近50%，擁有豐富的水資源是河源市明顯的生態特征。

2.2 數據來源

本研究中所采用的人口數量、GDP、水資源(用水量、水資源總量)等數據主要選自《廣東省水資源公報》(2012—2021年)和《河源市統計年鑒》(2012—2021年)。

3 研究模型

3.1 水資源生態足跡模型

生態足跡[9]體現一定區域內的水資源消耗程度，映現該地區社會發展所耗費的水資源總量。本文結合河源市具體情況以及水資源生態足跡的內容和特性，對生活、工業和農業用水進行綜合分析；水資源生態足跡公式如式(1)所示。

EFw=N×efw=N×γw(W/ρw)

(1)

式中：

EFW——水資源生態足跡，hm2；

efw——人均水資源生態足跡，hm2/人；

N——常住人口數，萬人；

γw——全球水資源均衡因子；

W——區域水資源用水總量，m3；

ρw——全球水資源平均生產能力，m3/hm2。

參考黃林楠報告中的相關研究成果[10]，γw=5.19；ρw=3 140 m3/hm2。

3.2 水資源生態承載力

水資源生態承載力[11]，是多方面考慮在達到社會生產良性發展和生態環境用水平衡的要求下所需要消耗的水資源，一定程度上反映了該地區水資源支持經濟良性發展和生態系統平衡的能力。

ECw=N×ecw=0.4×ψ×γW×Q/ρw

(2)

式中：

ECW——水資源生態承載力，hm2；

ecw——人均水資源生態承載力，hm2/人；

Q——水資源總量，m3；

ψ——水資源產量因子，參考陶倩君的相關研究成果[12]，ψ取3.07。

3.3 水資源生態盈余/水資源生態赤字

水資源生態盈余(赤字)數值可反映研究地域內水資源的可持續利用情況[9]，當Ew<0時，說明研究區域水資源難以滿足經濟發展需求，是水資源生態赤字狀態；當Ew>0時，說明研究區域水資源可以有限度地持續利用，是水資源生態盈余狀態；當Ew=0時，說明研究區域水資源利用正處于臨界狀態。用公式(3)表示：

Ew=ECw-EFw

(3)

3.4 水資源生態壓力指數

水資源生態壓力指數Pw反映研究區域水資源生態壓力的大小[9]，是研究區域的人均水資源生態足跡與人均水資源生態承載力的比值，當Pw=1時，表明該研究區域水資源處于臨界狀態，供需平衡；當Pw<1時，Pw值越小，區域水資源安全性越高；反之當Pw>1時，Pw值越大，表明該區域水資源安全受到的威脅越大[13]，水資源供小于求，水資源開發處于不安全狀態。用公式(4)表示：

Pw=EFw/ECw

(4)

3.5 萬元GDP水資源生態足跡

萬元GDP水資源生態足跡可以衡量區域內水資源的利用效率，可表示為區域內水資源生態足跡與區域內GDP的比值，其值越大表示該研究區域水資源利用效率越低，反之越高。用公式(5)表示為：

Gw=EFw/GDP

(5)

4 河源市計算結果分析

4.1 計算結果

以河源市2012—2021年社會經濟和各行業用水量數據(見表1)，計算其水資源生態足跡和生態承載力(結果見表2)。

表1 2012—2021年河源市社會經濟和用水量數據

4.2 河源市人均水資源生態足跡變化情況分析

2012年以來河源市各行業的水資源生態足跡變化如圖1所示，其中人均農業用水所占的比例最大，總體上呈上升的趨勢；人均工業用水呈逐年下降的趨勢，占比逐漸減少，表明河源市隨著科技的進步，工業用水效率得到了提升，節水意識也在不斷地增強；人均生活用水總體較為平穩，2019年以來呈較小幅度上漲趨勢，說明近年來隨著河源市人民生活水平逐漸提高，生活用水在水資源配置中占比也越來越大。

圖1 2012—2021年河源市各行業人均用水生態足跡

由圖2可知，河源市人均水資源生態足跡總體呈逐年下降趨勢，從2012年的最高值1.111 hm2/人，下降到2021年的0.909 hm2/人，多年均值為1.024 hm2/人。可見，隨著經濟發展水平和科技水平的提升，人均水資源利用率也會不斷提高，人均水資源生態足跡越低，越能促進城市的穩步發展。

4.3 河源市人均水資源生態承載力變化情況

由圖2可知，河源市水資源生態承載力年際波動較大，最高年份是2016年的15.901 hm2/人，最低年份是2021年的4.095 hm2/人，可以看出，2012—2021年以來，水資源生態承載力、和年降水量總體上變化波動是十分相似的，不同年份中小的年降水量對應小的水資源生態承載力。同理，年降水量大的年份，對應較大的水資源生態承載力，兩者存在明顯的正相關關系[14]，因此，一個地區的水資源量取決于年降水量的多少，水資源生態承載力的大小同樣取決于年降水量的大小，他們之間是成正比關系。

河源市水資源生態承載力多年均值為10.257 hm2/人，高于廣東省的多年均值[15]；這是因為河源擁有東江、韓江和北江等河流，且擁有新豐江水庫和楓樹壩水庫，水資源總量較大，且年降雨量較為豐富，水資源條件良好，因此河源市人均水資源生態承載力較好。

4.4 河源市水資源生態盈虧情況分析

由圖2可知，2012—2021年期間，河源市每年的水資源盈虧指數Ew均大于0，年均生態盈余指數為9.233 hm2/人，可知該地區水資源的生態環境是盈余狀態，在廣東省處于中等水平[12]，有較大的水資源開發潛力，生態狀況良好，能很好地維持河源市經濟的可持續發展。

同時，河源市水資源生態盈余變化曲線與年降水量以及人生態承載力變化趨勢總體一致，其中2016年有最大盈余數值，為14.710 hm2/人，而同年的人均水資源承載力和年降雨量均為最高值，為15.797 hm2/人和2 477 mm；水資源生態盈余值從2020—2021年開始逐年下降，到2021年達到最低(3.159 hm2/人)，也是人均水資源生態承載力和年降水量最低的年份，為4.068 hm2/人和1 153.2 mm，主要原因是從2020年開始，降水量逐年減少，導致本地水資源逐年減少，造成2021年人均水資源生態承載力最低，生態盈余數值最低。說明水資源生態盈余狀態與人均水資源生態承載力和年降雨量呈正相關關系[16]。

4.5 萬元GDP水資源生態足跡分析

由圖3可見，河源市萬元GDP水資源在2012年最高(0.553 hm2/人)，在2021年最低(0.203 hm2/人)，2012—2021年是逐年下降的，而河源市的GDP呈現增長趨勢，經濟的增長自然對水資源的供給量要求也在增加，但萬元GDP水資源生態足跡卻與之相反，每年都在減小，證明了隨著經濟發展和科技進步，同時企業和人民群眾越來越重視節水和生態保護，使河源市水資源的利用效率逐年提升，呈現水資源生態足跡較好的變化。

圖3 2012—2021年河源市萬元GDP水資源生態足跡變化趨勢

4.6 水資源生態壓力指數分析

由圖4可知，2012—2021年，河源市水資源生態壓力指數在0.1～0.3范圍波動，按照相關研究中劃分的壓力指數EP范圍，當EP<0.5時，表示該研究區域水資源生態環境處于安全狀態[17]。說明河源市水資源供給量大于開發量，水資源開發利用處于健康狀態。

圖4 2012—2021年河源市水資源生態壓力指數變化趨勢

5 結語

1)結合河源市萬元GDP水資源生態足跡圖表可知，河源市在節水方面取得了一定成效，水資源利用效率隨著經濟發展也在逐年提高，可以結合本地的水權優勢，加快產業結構優化重組，完善工業生產設備，加強技術支撐，提高再生水利用率，提高水資源利用效率，實現社會經濟和水資源良性可持續發展戰略部署。

2)河源市水資源生態環境一直處于盈余狀態，水資源生態承載力較好，較一些珠三角地區大得多[12]，因此可以進一步挖掘自身優勢，對水資源進行合理地開發利用，實現水資源的空間調配，一方面既可以緩解珠三角缺水地區的用水困難問題，另一方面又可以依托珠三角地區的技術和資金支持，提升自身水利工程短板建設，進一步提高水資源利用率，最終實現地域之間的資源和技術互補，達成區域間水資源與經濟的可持續發展。

3)水資源生態承載力受年降雨量影響較大，如較為干旱的2021年，水資源生態承載力為4.095 hm2/人，遠低于年度均值10.257 hm2/人。雖然河源市水資源豐富，但空間上分布不均勻，受天氣影響大，且河源市農業用水量占比最大，農業需水量最多，節水空間大[18]，可進一步研究高效節水灌溉，加強水資源管理、推廣高效用水技術、建設節水型社會等；同時積極發展水利工程，提高水資源利用效率。

總體來說，河源市的水文水資源現狀可謂是既有優勢又有挑戰，需要在合理利用水資源的同時加強對水資源的保護和管理。