河北省水資源生態足跡分析與預測

摘要：科學預測河北省未來的水資源生態足跡和生態承載力，對于區域水資源可持續利用具有重要意義。利用系統動力學（SD）法和生態足跡模型構建河北省水資源利用SD模型，設計現狀延續型情景ES1、經濟發展型情景ES2、節約用水型情景ES3和協調發展型情景ES4等4類不同發展情景，對現狀（2006～2021年）和未來（2022～2050年）水資源生態足跡進行評價與預測。結果表明：① 對于現狀年份，人均水資源生態足跡呈緩慢下降趨勢，人均水資源生態承載力呈波動變化，水資源處于生態赤字，表明水資源利用處于不安全狀態，但水資源利用效率越來越高。② 對于預測年份，4類發展情景的人均水資源生態足跡和水資源生態壓力指數均呈增長趨勢，水資源均處于生態赤字，并且虧損程度逐年嚴重。雖然萬元GDP水資源生態足跡均呈下降趨勢，未來的水資源利用效率越來越高，但未來水資源利用壓力仍過大。③ 情景ES4是最適宜的情景，既能以適當的速度保證河北省未來社會經濟發展，又能降低水資源生態壓力。河北省在未來水資源利用過程中，需從多方面采取積極行動，以確保水資源可持續利用發展。

關 鍵 詞：水資源生態足跡；生態赤字；系統動力學模型；生態足跡模型；河北省

中圖法分類號：TV213.4

文獻標志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.08.015

0 引 言

水是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源^［1］，是保障社會經濟復雜系統可持續發展的重要支撐^［2］，水資源問題已成為許多國家社會經濟可持續發展的戰略性問題^［3］。伴隨社會經濟快速發展和城市化進程加快演變^［4］，全球范圍內產生的污廢水超過80%未經處理就排入水環境當中^［5］，導致水體遭受嚴重污染，缺水問題嚴重。Rees^［6］于1992年提出生態足跡（ecological footprint，EF）這一概念。Wackernagel等^［7］于1998年對生態足跡理論進行了完善，通過估算區域人口需求及具備生物生產力的土地和水域的面積^［8-9］，并與給定人口區域的生態承載力進行比較，來衡量區域可持續發展狀況^［10］。隨著生態足跡理論逐漸成熟，在較多研究區得到廣泛的應用，例如廣東省^［11］、江西省^［12］、北京市^［13］、淮河流域^［14］、福建省^［15］、華北平原^［16］、山東省^［17］等。河北省多年人均水資源占有量僅307 m^3［18］，是全國平均值的1/7^［19］，遠低于國際公認的人均500 m³的“極度缺水標準”，是典型的資源型缺水省份^［20-21］。隨著人類活動不斷進行，水資源供需矛盾將更加突出以及水資源利用壓力將進一步加大，水資源可持續利用問題將愈發嚴重。科學預測河北省未來水資源生態足跡的發展趨勢有利于掌握未來水資源利用狀況，從而采取積極措施來確保未來水資源可持續利用發展。

需水量預測是預測水資源生態足跡的基礎。當前，常用預測需水量的方法有指標法^［22］、定額法^［23］、時間序列法^［24］、灰色預測法^［25］、BP神經網絡法^［26］、多元線性回歸法^［27］、主成分分析法^［28］、系統動力學法^［29］。影響需水量的因素諸多，一般涉及到水文、社會經濟、工程、科技等方面，并且因素間的反饋關系較為復雜，傳統的預測方法不能系統、準確地刻畫因素之間的反饋關系。相比之下，系統動力學（system dynamics，SD）可以定量考慮影響需水量的各種水文、社會經濟、科技等諸多因素，進而較準確地預測需水量。SD法是Forrester教授提出的系統仿真方法，在處理高度非線性、高階次、多變量、多重反饋問題方面具有顯著優勢^［29-30］。目前，系統動力學在很多領域得到廣泛的應用，如需水量預測^［30］、水資源管理^［31-32］、裝配式建筑^［33］、交通運輸管理^［34］、水環境承載力評價^［35-36］。

關于河北省缺水問題已有專家和學者開展了一些研究工作。趙彥紅^［37］采用水資源承載力模型對1996～2003年河北省水資源承載力進行評估，結果顯示水資源承載力處于較低水平；李騰等^［38］采用水足跡法對2004～2018年河北省水資源可持續性進行了探討，結果顯示水資源處于虧損狀態。然而目前針對河北省缺水問題開展的工作大多數是基于現狀年的研究，暫未對河北省水資源生態足跡進行定量、系統的預測。因此，科學預測水資源生態足跡對河北省水資源可持續利用具有重要的意義。本次研究采用系統動力學法和水資源生態足跡法建立河北省水資源利用SD模型和水生態足跡模型，對2022～2050年的水資源生態足跡進行分析與預測，旨在為河北省水資源可持續利用提供科學依據。

1.1 研究區概況

河北省（36°05′～42°40′N，113°27′～119°50′E）地處華北，漳河以北，東臨渤海，內環京津，西為太行山地，北為燕山山地，燕山以北為張北高原，其余為河北平原，總面積為18.88萬km²（其中平原區81 459 km²、山地90 280 km²、高原15 954 km²），屬溫帶大陸性季風氣候。從圖1可知，研究區的平均降水量、水資源量和總用水量分別為521.59 mm/a、164.0億m³/a和190.17億m³/a。其中，平均農業、工業、生活和生態環境用水量分別為134.16億，22.66億，23.83億，9.52億m³/a；多年水資源量小于總用水量（2012、2016年和2021年除外），研究區大多數年份都處于缺水狀態，是典型的資源型缺水省份。

1.2 水資源利用SD模型

河北省水資源利用SD模型是一個復雜系統，包括生活需水量、工業需水量、農業需水量、生態環境需水量和總供水量子系統，子系統間相互聯系、相互制約。采用VENSIM Professional軟件建立河北省水資源利用SD模型，與水資源有直接影響的因素考慮進系統邊界內，將各因素間的邏輯關系以方程形式定量表達，具體見圖2。模擬時間為2006～2050年，基準年為2006年，時間步長為1 a。其中2006～2021年為校準年；2022～2050年為預測年。

模型有效性檢驗是判斷模型具備反映客觀事實能力的重要依據。因此，選取4個指標（生活需水量、工業需水量、農業需水量和總需水量）對模型進行檢驗。將4個待檢驗指標值的模擬數據與2006～2021年的歷史值進行相對誤差檢驗。相對誤差均在±5%以內（表1），最大值出現在2021年的工業需水量（4.92%），兩者的吻合度較好，說明模型模擬效果較好^［39］，可以用于預測階段。

尋找適合河北省的未來發展情景對水資源可持續發展具有重要的指導意義。為此，依據河北省社會經濟發展現狀和水資源利用狀況，充分考慮河北省未來社會經濟發展進程中影響水資源可持續利用的因素，綜合考慮設計了4類發展情景：現狀延續型情景ES1、經濟發展型情景ES2、節約用水型情景ES3和協調發展型情景ES4，具體見表2。決策變量參數值是依據河北省實際人口增長情況、經濟發展水平、水資源利用情況和工農業節水技術等因素，綜合評價并考慮各情景強調的側重點不同而確定的參數值。

1.3 水生態足跡模型

水資源生態足跡是指人類生產消耗水資源量轉化的相應產水面積，計算公式如下^［40］：

式中：E_F，w為研究區水資源生態足跡，hm²；N為總人口數，人；e_f，w為人均水資源生態足跡，hm²/人；r_w表示水資源全球均衡因子，取值5.19^［9，12］；W₁、W₂、W₃和W₄分別表示生活、農業、工業和生態環境用水量，m³；P_w表示全球水資源平均生產能力，m³/hm²，取值3 140^［15］。

水資源生態承載力表示在一定的地區和時間能夠提供給該地區的社會經濟發展最大的水資源可持續利用的能力，計算公式如下^［41］：

式中：E_C，w為研究區水資源生態承載力，hm²；α為水資源生態承載力計算中需扣除用于生態和生物多樣性補償面積后的可用水資源比例，一般取值為0.4^［16］；φ為區域水資源產量因子，本次研究取值0.4^［10］；Q為區域水資源總量，m³。

水資源生態盈虧等于水資源生態承載力與水資源生態足跡的差值，可衡量區域水資源可持續發展狀況，計算公式為

E_D，w=E_C，w-E_F，w（3）

式中：E_D，w為水資源生態盈虧。當E_D，w＞0時，表示盈余，水資源可持續利用；當E_D，w＜0時，表示赤字，水資源過度利用；當E_D，w＝0時，表示水資源利用處于臨界狀態。

水資源壓力指數可衡量研究區域內水資源可持續利用情況，計算公式如下^［42］：

式中：P_F，w為水資源壓力指數。根據文獻［43］，當P_F，w＜0.5，處于安全狀態；當0.5≤P_F，w＜0.8，處于較安全狀態；當0.8≤P_F，w≤1，處于臨界狀態；當P_F，w＞1，處于不安全狀態。

萬元GDP水資源生態足跡可衡量水資源利用率的高低，計算值大（小）表示利用效率低（高）^［44］，計算公式為

式中：E_F，GDP為萬元GDP水資源生態足跡，hm²/萬元；GDP為國內生產總值，萬元。

水資源生態經濟協調指數可衡量區域社會經濟與生態環境之間的協調程度，計算公式如下^［12］：

式中：E_CI，E為水資源生態經濟協調指數。E_CI，E值越大（小）表示區域水資源生態協調性和安全性越好（差），其取值范圍為1≤E_CI，E≤1.414。

1.4 數據來源

模型中所用數據主要包括水資源數據、社會經濟數據和環境污染數據，其中地下水、地表水供水量和各類用水定額來自2006～2021年河北省水資源公報；人口、區域生產總值、牲畜和有效灌溉面積來源于2007～2022年河北省統計年鑒；污水排放系數、污水回用率參考2007～2022年河北省統計年鑒、《第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊》。

2 結果與分析

2.1 河北省水資源生態足跡現狀分析

從圖3可知，河北省人均農業用水生態足跡（均值為0.307 hm²/人）呈波動下降趨勢，從0.376 hm²/人降至0.216 hm²/人，其占人均水資源生態足跡的比重最大（53.41%～77.17%），這一現象可能與提高農業用水效率、調整種植模式有關；相比人均農業用水生態足跡，人均生活用水生態足跡則保持相對穩定，年增長量在-0.002～0.005 hm²/人之間，生態足跡均值為0.054 hm²/人，是人均農業用水生態足跡均值的17.59%，其占人均水資源生態足跡比重為9.66%～15.28%；人均工業用水生態足跡（均值為0.052 hm²/人）呈先降后升再降的趨勢，年增長量在-0.005～0.006 hm²/人之間，其占人均水資源生態足跡比重在9.72%～13.19%之間；人均生態環境用水生態足跡（均值為0.021 hm²/人）呈先緩慢后急劇上升趨勢，從0.003 hm²/人漲到0.087 hm²/人，增加了29倍，表明河北省逐漸加大了對生態環境的保護力度。

從圖4可知，人均水資源生態足跡呈波動下降趨勢，從0.489 hm²/人降至0.404 hm²/人，降幅為17.4%；人均水資源生態承載力均值為0.06 hm²/人，是人均水資源生態足跡均值（0.434 hm²/人）的13.82%，同時，人均水資源生態盈虧均小于0，水資源處于生態赤字，說明河北省一直存在水資源過度利用的現象。水資源生態壓力指數在3.02～11.88之間波動，均值為 8.03，大約是臨界狀態最小值（0.8）的10倍，水資源利用長期處于不安全狀態；萬元GDP水資源生態足跡呈波動下降趨勢，由0.336 hm²/萬元降到0.074 hm²/萬元，降幅為77.98%，水資源利用率越來越高，這一現象可能與改變用水習慣、推廣水資源循環利用、節水技術創新等因素有關；平均水資源生態經濟協調指數為1.126，水資源生態經濟協調性一般，但2019～2020年，2020～2021年分別以0.025/a和0.145/a的速度上升，說明水資源生態協調性朝著更好的趨勢發展。總體而言，河北省在2006～2021年的人均水資源生態盈虧均處于生態赤字，同時水資源生態壓力指數均大于1，表明水資源利用處于不安全狀態，但萬元GDP水資源生態足跡呈下降趨勢，并且水資源生態經濟協調指數在2019～2021年分別以0.025/a和0.145/a的速度上升，說明水資源利用率和生態協調性朝著更好的趨勢發展。

與中國部分省區相比（表3），研究區人均水資源生態足跡和生態承載力均處于偏下水平，人均水資源生態盈虧處于高虧損狀態。研究區人均水資源生態足跡均值低于廣東省、福建省、遼寧省、江西省、上海市、四川省、湖北省、江蘇省和廣西壯族自治區，而高于北京市、陜西省、天津市和山東省。研究區人均水資源生態承載力均值僅高于山東省的0.037 hm²/人，而低于其他省區，水資源生態盈虧同北京市、遼寧省、上海市、江蘇省、山東省處于虧損狀態，并且虧損程度僅次于江蘇省的0.573 hm²/人。由此說明河北省水資源利用壓力很大，水資源生態虧損較嚴重，需從多方面采取措施來緩解這種情況。利用ArcGIS 10.8軟件對表3的數據進行空間分布處理（圖5），水資源生態虧損處于較嚴重狀態主要是包括河北省在內的華北平原及其附近的省區。然而，水資源生態處于盈余狀態的省份主要位于沿海地帶，其水資源較充沛。

2.2 水資源利用SD模型的模擬結果

從圖6可知，情景ES1、ES2和ES4的農業需水量均呈增長趨勢。其中，在情景ES1和ES2時均從97.53億m³漲至137.9億m³，漲幅為41.39%；在情景ES4時從96.95億m³漲至117.5億m³，漲幅為21.20%。情景ES3的農業需水量呈先降后升趨勢，先從96.53億m³降至93.35億m³（2030年）再漲至112.2億m³，總體漲幅為16.23%。各情景下農業需水量均值依次為111.50億，111.50億，98.54億m³和102.15億m³，占總需水量比重依次為52.63%～43.32%、52.63%～34.15%、52.52%～41.87%和52.58%～35.67%，比重均逐年下降，這一現象可能與調整種植結構、提高灌溉技術等因素有關。工業需水量均呈增長趨勢，其中，情景ES2和ES4下的增長速率均逐漸加快，情景ES2時從20.81億m³升至189.3億m³，均值為75.69億m³，占總需水量比重在11.23%～46.88%之間；情景ES4時從20.65億m³升至140.6億m³，均值為62.28億m³，占總需水量比重在11.20%～42.68%之間；情景ES1和ES3下增長速率幾乎不變，均值分別為57.49億m³和49.25億m³。相比工業需水量，生活需水量的漲降幅度就表現出穩定狀態，以-0.14億～0.43億m³/a的速度增長，各情景均值依次為31.21億，32.04億，28.48億m³和29.25億m³。生態環境需水量均值依次為39.26億，39.27億，39.26億m³和39.27億m³。總需水量均呈增長趨勢（圖6（e）），其中，情景ES2時（均值為258.52億m³）的增長速度最快，情景ES1（均值為239.47億m³）和ES4（均值為232.93億m³）次之，情景ES3時（均值為215.51億m³）的增長速度最慢。情景ES1、ES2、ES3和ES4的平均水資源量分別為194億，194億，194億m³和203億m³。

從圖7（a）可知，生產總值均值依次為1.28×10⁹萬，1.68×10⁹萬，1.28×10⁹萬元和1.61×10⁹萬元。其中，情景ES2時的增長速度最快，年增長量在0.053×10⁹萬～0.373×10⁹萬元之間；情景ES4時的增長速度次之，最大年增長量為0.325×10⁹萬元；情景ES1和ES3時的增長速度最慢，平均年增長量均為0.7×10⁸萬元，是情景ES2（0.13×10⁹萬元）和ES4（0.12×10⁹萬元）的0.538和0.583倍。從圖7（b）可知，總人口的增長速度最快為情景ES2，情景ES1和ES3時并列次之，情景ES4時最慢，均值依次為7.80×10⁷，7.88×10⁷，7.80×10⁷人和7.78×10⁷人。

2.3 水生態足跡模型的預測結果

從圖8可知，4類情景的人均工業用水生態足跡增長速率比人均生活、農業、生態環境用水生態足跡增長速率快，且到模擬期末（2048～2050年），情景ES2和ES4的人均工業用水生態足跡超過人均農業用水生態足跡，占人均水資源生態足跡比重最大。4類情景的人均工業用水生態足跡均值依次為0.120，0.155，0.103，0.130 hm²/人，年增長量分別在0.004～0.010、0.005～0.031、0.003～0.006和0.004～0.022 hm²/人之間，生態足跡均值依次從0.046 hm²/人升至0.213 hm²/人、從0.046 hm²/人升至0.367 hm²/人、從0.045 hm²/人升至0.170 hm²/人、從0.046 hm²/人升至0.284 hm²/人，其占人均水資源生態足跡比重依次在11.25%～33.44%、11.25%～46.93%、11.11%～31.72%、11.30%～42.77%之間。4類情景的人均農業用水生態足跡均值占人均水資源生態足跡均值的比重最大，人均農業用水生態足跡均值依次為0.236，0.233，0.209，0.217 hm²/人，情景ES1和ES2的年增長量均值均為0.002 hm²/人，情景ES3和ES4的年增長量均值分別為0.0004 hm²/人和0.001 hm²/人。4類情景的人均生活用水生態足跡變化處于穩定狀態，均值依次為0.066，0.067，0.060，0.062 hm²/人。人均生態環境用水生態足跡均值依次為0.083，0.082，0.083，0.083 hm²/人，占人均水資源生態足跡比重分別在12.34%～21.17%、9.72%～21.17%、14.66%～21.38%和11.93%～21.28%之間。

從圖9可知，人均水資源生態足跡均呈增長趨勢，其中，情景ES2的增長速度最快，情景ES1和ES4次之，情景ES3最慢。情景ES1的人均水資源生態足跡均值為0.506 hm²/人，從0.409 hm²/人升至0.637 hm²/人，漲幅為55.7%；情景ES2的人均水資源生態足跡均值為0.538 hm²/人，是情景ES1的1.06倍，這是由于情景ES2較ES1更強調河北省未來經濟發展，從而導致人均水資源生態足跡的增加，同時也是4類情景中上漲幅度最快的情景，從0.409 hm²/人升至0.782 hm²/人，漲幅為91.2%，是情景ES1漲幅的1.64倍；情景ES3的人均水資源生態足跡均值為0.456 hm²/人，是情景ES1的0.9倍，雖然此情景對河北省水資源生態環境較友好，但在大力支撐河北省經濟發展的背景下很難被接受；情景ES4的人均水資源生態足跡均值為0.493 hm²/人，是情景ES1、ES2、ES3的0.97，0.92，1.08倍。相比之下，情景ES4是最符合河北省未來發展情景，既強調了社會經濟發展，也重視對生態環境的保護。人均水資源生態承載力均值依次為0.066，0.065，0.066，0.069 hm²/人。人均水資源生態盈虧均值依次為-0.440，-0.473，-0.390，-0.424 hm²/人，其中虧損程度最大為情景ES2，從-0.340 hm²/人降到-0.722 hm²/人，虧損將近一半；情景ES1和ES4次之，情景ES3虧損最少。水資源生態壓力指數均值依次為7.706，8.319，6.935和7.145，均大于1，表明未來水資源利用處于高壓的狀態。水資源生態經濟協調指數均值依次為1.123，1.117，1.134和1.131，且曲線呈遞減趨勢（圖9（e）），與最佳值1.414的距離不斷拉大，表明河北省未來的社會經濟與生態環境之間協調性越來越差，需進一步提高水資源生態協調性。萬元GDP水資源生態足跡均值依次為0.035 4，0.032 5，0.032 6，0.030 9 hm²/萬元，曲線均呈遞減趨勢，表明河北省未來水資源利用率越來越高，其中，情景ES1的下降速度最慢，情景ES2和ES3次之，情景ES4的下降速度最快。

2.4 發展情景比較

表4是4類情景比較結果。從平均視角出發，若河北省選擇以往發展指標作為未來發展指標（情景ES1），那么經濟發展程度（5%）與情景ES3（5%）并列倒數，人均水資源生態足跡、生態赤字、生態壓力指數、生態經濟協調指數和萬元GDP水資源生態足跡均值分別居于第二、第二、第二、第三和第一；若河北省強調未來經濟發展（情景ES2），那么經濟發展程度、人均水資源生態足跡、生態赤字、生態壓力指數、生態經濟協調指數和萬元GDP水資源生態足跡均值分別居于第一、第一、第一、第一、第四和第三；若河北省強調未來節約用水（情景ES3），那么經濟發展程度、人均水資源生態足跡、生態赤字、生態壓力指數、生態經濟協調指數和萬元GDP水資源生態足跡均值分別居于第三、第四、第四、第四、第一、第二。情景ES4既強調未來社會經濟發展，也重視對生態環境的保護，若選擇該情景，那么人均水資源生態足跡、生態赤字、生態壓力指數均值僅次于情景ES3（最小值），人均水資源生態經濟協調指數均值僅次于情景ES3（最大值），經濟發展程度次于情景ES2（最大值），萬元GDP水資源生態足跡均值是所有情景中的最小值，因此情景ES4是最適合河北省未來發展情景的模式。

2.5 討 論

河北省長期存在水資源利用壓力過大的現象，隨著城市化和經濟的發展，這一現象將更加突出。因此，討論影響河北省水資源生態足跡的因素對水資源可持續利用發展具有重要的意義。

李騰等^［38］采用水足跡法對2004～2018年河北省水資源可持續性進行研究，研究結果與本文對現狀的研究結論一致，均顯示水資源處于虧損狀態。與中國部分省區相比，河北省水資源虧損程度處于偏上水平，河北省為典型的資源型缺水省份，水資源量相對較少，然而發展經濟需要消耗水資源，多因素共同導致水資源處于虧損狀態。但萬元GDP水資源生態足跡呈波動下降趨勢，水資源利用率越來越高，表明各種節水政策得到有效的落實，取得較好的效果。

馮嬌嬌^［57］對2010～2016年河北省的用水結構變化情況進行探討，結果顯示農業用水占總用水的比重最大，且比重呈下降趨勢，與本研究結果一致。無論是現狀年還是預測年下4類情景，人均農業用水生態足跡均值占人均水資源生態足跡均值的比重最大，且比重均逐年下降。人均農業用水生態足跡比重下降與提高農業用水效率、改變種植模式和耕地面積減少等因素有關。馮嬌嬌指出耕地面積減少是導致農業用水量持續下降的主要原因。因此，要求在現有耕地面積下，優化當前的種植結構，提高水資源與種植結構的匹配度，提高糧食生產力，進而保障河北省乃至國家的糧食安全；農業用水消耗了水資源的絕大部分，因此制定并推廣農業節水制度、提高農業用水效率，對降低水資源的消耗起到舉足輕重的作用。

3 結 論

（1）對于現狀年份，人均水資源生態足跡（均值為0.434 hm²/人）呈緩慢下降趨勢；人均水資源生態承載力（均值為0.060 hm²/人）呈波動變化趨勢；所有年份的人均水資源生態盈虧均小于0，同時，水資源生態壓力指數均大于1，表明水資源利用處于不安全狀態；萬元GDP水資源生態足跡呈下降趨勢，說明水資源利用率越來越高；水資源生態經濟協調指數均值為1.126，離最佳值1.414還有一段距離，需進一步提高水資源生態協調性。

（2）對于預測年份，4類情景的人均水資源生態足跡和水資源生態壓力指數均呈增長趨勢，均值分別為0.506，0.538，0.456，0.493 hm²/人和7.706，8.319，6.935，7.145，表明水資源利用壓力過大；人均水資源生態盈虧均小于0，表明未來水資源處于生態赤字，這是由河北省是典型的資源型缺水省份的實際情況決定的，水資源生態承載力不足以承受水資源生態足跡；萬元GDP水資源生態足跡均呈下降趨勢，說明未來水資源利用率越來越高，但在未來情景下水資源利用壓力過大，仍處于不安全狀態。

（3）尋找河北省未來水資源利用存在安全問題的解決方案，情景ES4是最適合的情景，對河北省未來的社會經濟發展和水資源保護均有一定的保障。河北省在未來水資源利用過程中，需加強水資源管理、推廣節水技術、發展水資源多元化利用、優化用水結構、提高水資源利用率，才能保證水資源可持續利用。

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（編輯：謝玲嫻）

Analysis and prediction of water resources ecological footprint in Hebei Province

WANG Jianquan¹，QIN Huanhuan^1，2

（1.School of Water Resources and Environmental Engineering，East China University of Technology，Nanchang 330013，China; 2.State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment，East China University of Technology，Nanchang 330013，China）

Abstract：Scientific prediction on future water resources ecological footprint and carrying capacity in Hebei Province is of great significance for the regional water resources sustainable utilization.A system dynamics （SD） model of water resource utilization was constructed based on the SD method and ecological footprint model in Hebei Province.We designed four scenarios，status quo continuation scenario ES1，economic development scenario ES2，water conservation scenario ES3，and coordinated development scenario ES4，to evaluate and predict the water resources ecological footprint in the present （2006～2021） and future （2022～2050）.The results indicate that：① for the current years，the per capita water resources ecological footprint and carrying capacity show a slowly decreasing and a fluctuating trend respectively，and the water resources are in ecological deficit，which indicates that water resources utilization is in an unsafe state.However，the water resources are being used more and more efficiently.② In the future，the per capita water resources ecological footprint and ecological stress index of all the scenarios show a growing trend，and the water resources are all in ecological deficit with more severe indicators year by year;the water resources ecological footprint of 10⁴ RMB GDP all show a decreasing trend，which indicates the water resources utilization efficiency will continue to increase in the future.However，the water resources utilization pressure is still too large.③ ES4 is the most suitable scenario，which can ensure the future socio-economic development of Hebei Province at an appropriate rate and reduce the ecological pressure on water resources.In the process of future water resource utilization in Hebei Province，it is necessary to take positive action in many ways to ensure the sustainable utilization and development of water resources.

Key words：water resources ecological footprint; ecological deficit; system dynamics model；ecological footprint model；Hebei Province