安阳市水资源生态足迹与生态承载力研究*

张志高，丁浩，庞菲菲，云慧雪

（安阳师范学院资源环境与旅游学院，河南安阳455002）

安阳市水资源生态足迹与生态承载力研究*

张志高，丁浩，庞菲菲，云慧雪

（安阳师范学院资源环境与旅游学院，河南安阳455002）

利用水资源生态足迹分析方法对安阳市2005～2014年的水资源生态足迹、生态承载力进行了计算分析。结果表明，2005～2014年安阳市人均水资源生态足迹均值为0.45hm2/cap，且呈波动下降趋势。其中生产用水生态足迹占水资源生态足迹比重最大，达82.8%～91.4%，生活用水足迹其次，生态用水足迹最小，但呈上升趋势。安阳市水资源人均生态承载力较小，在0.048hm2/cap～0.068hm2/cap之间，受气候、水文起伏波动较大。安阳市2005～2014年间，水资源生态足迹均处于赤字状态，说明安阳市水资源利用长期以来一直是不可持续的。近10年来，安阳市万元GDP水资源生态足迹整体呈较快下降趋势，表明安阳市水资源利用效率正逐步提高。

水资源；生态足迹；生态承载力；可持续发展；安阳市

生态足迹（ecologicalfootprint）最早是由加拿大生态经济学家Rees等于1992年提出的一种定量衡量可持续发展的模型[1]。该方法将一定区域内维持人口消费水平下的自然资源消费量和吸纳所产生的废弃物所需的生态生产性土地分为可耕地、林地、草地、建筑用地、化石能源用地和水域等6种类型，通过测算所需的土地面积以及该区域的生态承载力，据此来探寻可持续发展的路径[2-3]。生态足迹模型的计算方法直观明了、评价结果可进行区域对比，很快获得了国际机构、政府部门和学术界的认可，已被广泛应用于区域可持续发展的评价[4-6]。水是生命之源，对维持生态环境和社会生产具有不可替代的作用，国内外许多学者陆续提出了水资源生态足迹概念及计算方法，并将其纳入到生态足迹中去，并借此来科学地评价区域水资源的可持续利用状况[6-7]。

位于河南省最北部晋、冀、豫三省交界处的安阳市人均水资源量不足350 m3，仅为全国水平的1/7，世界的1/28，远远低于国际公认的人均1000 m3的缺水下限，水资源的开发利用已接近极限，是全省乃至全国水资源最紧缺的地区之一，已成为制约安阳市经济发展的重要因素[8]。本文基于生态足迹理论，利用水资源生态足迹模型来分析安阳市水资源可持续利用状况，以期对安阳市水资源开发、合理利用及科学管理等提供参考。

1 研究区概况

安阳地处晋、冀、豫三省交汇处，西依太行山东麓，东接黄淮海平原，面积7413 km2，人口542万，辖1市5县4区。安阳市气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，多年平均降水量为606 mm，降水年内分配极为不均，6～9月降水量占全年降水量的70%～80%。安阳市河流多属于雨水补给类型，水位变化深受降水的季节变化和年际变化的影响，夏秋水位高，冬春为枯水期。安阳市大部分属于海河流域的漳卫南运河水系，主要河流有卫河、漳河、洹河（安阳河）、汤河、淇河等，滑县东部属黄河流域。安阳市多年平均水资源总量约为10.9亿m3。全市共有水库157座，全市有大型水库1座，中型水库8座，小型水库148座，总库容4.74亿m3。全市平均径流深139.7 mm，径流总量11.3亿m3（不含跨境引水），人均占有径流量207 m3，公顷平均占有径流量2760 m3，均低于全国的平均水平。

2 研究方法

2.1 水资源生态足迹账户核算对象

根据水资源利用情况，参考黄林楠等[6]的研究成果，将安阳市用水分为生活用水、生产用水和生态环境用水三大类。生活用水主要为城镇和农村居民生活用水，生产用水包括各类型产业用水，生态环境用水可分为河道内、外用水，河道内用水包括为改善江河湖泊等水环境所需用水，河道外用水主要为维持城市环境等所需水量[9]。

2.2 水资源生态足迹模型

在前人研究基础上，结合安阳市实际用水状况，将水资源分为生活用水足迹、生产用水足迹和生态环境水足迹三类分别进行计算。水资源生态足迹计算模型如下[6]：

其中，EFw为水资源总生态足迹（hm2），N为区域人口总数，efw为区域人均水资源生态足迹（hm2/cap），γw为水资源全球均衡因子，W为区域人均消耗水资源量（m3），Pw为全球水资源平均生产能力（m3/hm2）[2]。区域水资源总生态足迹即为EFw=EFdw+ EFjw+EFew。

2.3 水资源生态承载力模型

水资源生态承载力兼具自然属性和社会属性，是指一个国家或地区在某一发展阶段，以可持续发展为前提，其水资源能

ECw为水资源生态承载力（hm2），ecw为人均水资源承载力（hm2/cap），N为总人口数，Ψw为区域水资源产量因子，γw为水资源全球均衡因子，Q为水资源总量（m3），Pw为全球水资源的平均生产能力（m3/hm2）。

2.4 生态盈余/赤字

水资源生态盈余为一个国家或地区的水资源生态足迹与水资源生态承载力的差值，该差值可用来判断一个地区水资源的可持续利用情况，其公式如下：

式中：若E<0，表示水资源生态承载力小于生态足迹，有水资源生态赤字，其水资源处于亏损状态，经济发展不可持续。若E=0，表示水资源生态承载力等于其生态足迹，为水资源生态平衡状态。若E>0，则表示水资源生态承载力大于生态足迹，该地区水资源充足，处于生态盈余状态，可以维持区域的良性发展。

2.5 模型中参数的确定

参考有关研究成果，取全球水资源的平均生产能力（Pw）为3140 m3/hm2[5]，水资源全球均衡因子（γw）采用世界自然基金会（WWF）2002年核算值5.19。同时为使结果更具有可比性和统一性，需要产量因子这个参数以使各地区同类生物生产性土地之间具有可比性。其计算公式如下：

其中γg是全球多年来平均单位面积的产水量，γag是一个国家或区域多年来平均单位面积的产水量。安阳市多年平均水资源总量为10.9018亿m3，安阳市面积约7413 km2。求得安阳市的产量因子约0.47。

2.6 数据来源

人均消耗水资源量（W）、水资源总量（Q）等数据源于2005～2014年《安阳市水资源公报》、人口数（N）和GDP等数据来自《安阳市统计年鉴》。为当地人类和各种生物的生存和发展所能提供最大的服务和保障支撑能力。一个地区的水资源总量为地表水资源与地下水资源的总和（减去重复计算的量），但是水资源不能被过度开发，否则可能引起生态环境的恶化，根据有关研究成果，一个国家和地区的水资源承载力中必须至少扣除60%用于维持生态环境[9]，因此在水资源承载力的计算中要乘以系数0.4。则水资源生态承载力计算的模型为：

3 结果与分析

收集、整理和计算安阳市2005～2014年水资源指标等数据，按照上述计算模型，计算安阳市水资源生态足迹（表1和图1）、生态承载力（表2和图2）和生态盈余（图3）。

3.1 安阳市水资源人均生态足迹

从安阳市水资源生态足迹计算结果来看（表1和图1），总体上安阳市2005～2014年水资源人均生态足迹呈波动下降趋势，由2005年的0.486 hm2/cap下降到了2014年的0.407 hm2/cap（图1)，下降幅度16.24%。其中，2006～2011年水资源人均生态足迹持续下降，在2011达到近10年来的最低值0.362 hm2/cap，相比2006年下降约31.8%，此后又开始上升，在2013年达到阶段高峰后又开始下降。在水资源生态足迹各账户中，安阳市2005～2014年生产用水生态足迹占了水资源生态足迹的绝大部分，占比均在82.8%以上，且生产用水足迹与水资源生态足迹有相似的变化趋势，反映出生产用水足迹决定了水资源生态足迹变化。其次为生活用水生态足迹，平均占比约为9.5%。生态环境需水账户水资源生态足迹平均为0.016 hm2/cap，占比约为3.5%，占水资源总的生态足迹比重较小。近十年来，从各类用水的发展趋势来看，生产用水生态足迹占比呈逐年减小趋势，从2005年的91.11%减少到2014年的83.55%，但依然占据水资源总足迹的大部分。生活用水生态足迹所占的比例总体上呈逐年上升的态势，由2005年的8.60%增加到了2014年的12.03%，这与近些年来安阳市经济、社会的快速发展存和人民生活水平的提高一定的关系。安阳市生态环境需水所占的比例在1.51%上下波动上升，但整体用水量较小，2008年安阳市的生态环境用水0.29%猛增到8.81%，说明安阳市在2008北京奥运会期间对环境生态保护所做出了巨大努力。

3.2 安阳市水资源生态承载力动态变化趋势分析

从生态承载力计算结果（表2和图2）来看，2005～2014年安阳市人均生态承载力各年份之间波动起伏较大，最大值年份为2010年，最高达0.0656 hm2/cap，而最低的年份2013年仅有0.0480 hm2/cap，减少30%，并有波动下降趋势。2010年人均生态承载力达到十年中的最高值，原因是2010年为安阳的丰水年，年全市平均降水量641.9 mm，折合降水总量47.2060亿m3，与上年相比增加8%，比多年均值增加19.3%。而2011～2014年安阳市水资源人均生态承载力则呈急剧下降趋势，2013年达到十年间最低值0.0480 hm2/cap，原因是2011～2014年安阳市为平水年，期间水资源总量与安阳市多年水资源平均值相比减少1亿m3以上。总的来说安阳市水资源人均生态承载力波动较大，主要是由于安阳市水资源量的主要来源是降水，而安阳属于暖温带季风气候，降水的季节和年际变化较大。因此水资源总量的时间分布极不均匀，即安阳市水资源生态承载力的波动极大。

表1 安阳市2005～2014年人均水资源生态足迹单位：（hm2/cap）

图1 安阳市2005～2014年人均水资源生态足迹账户变化

表2 安阳市2005～2014年水资源生态承载力

图2 安阳市2005～2014年人均水资源生态承载力变化

3.3 安阳市水资源生态盈余动态

2005～2014年安阳市水资源人均生态足迹远高于承载力，10年间水资源生态盈余全都小于0（图3），说明其水资源不足以支持其负荷，安阳市需要节约用水或从其他地区调水用以维护当地经济的可持续发展。2006年是人均生态赤字最高的年份达-0.4580 hm2/cap，从2006～2011年开始上升，上升到2011年的-0.3085 hm2/cap。而2011～2014年波动尤为剧烈，从2011年的-0.3085 hm2/cap急剧下降，减少到2013年的-0.3571 hm2/cap，十年内的最低值。2014年又快速上升到10年内的最高值-0.2922 hm2/cap，说明安阳市人均生态盈余受人均生态足迹的影响大，且波动较大，状态极不稳定。近十年来，安阳市水资源生态赤字E总体上呈波动减小趋势，说明安阳市用水效率逐步提高，生态赤字状况得到缓解，但生态赤字E在0.31 hm2/cap以上，水资源生态赤字问题仍比较严重。

图3 安阳市2005～2014年人均水资源生态盈余

图4 安阳市2005～2014年万元GDP水资源生态足迹

3.4 安阳市万元GDP水资源生态足迹

万元GDP水资源生态足迹为某一特定区域内水资源生态足迹（EF）与国内生产总值（GDP）的比值，反映了某一地区科学用水效益的水平。安阳市万元GDP水资源生态足迹总体呈明显下降的趋势（图4），从2005年的0.4694 hm2减少到2014年的0.1140 hm2，下降幅度达76%，说明10年来安阳市的水资源利用效率不断提高。

4 讨论与结论

安阳市2005～2014年水资源人均生态足迹整体呈波动减小趋势，平均值0.45hm2/cap，小于我国东部地区的江苏、浙江等地[6]。

2005～2014年安阳市水资源账户中，生产用水生态足迹在水资源生态足迹中的比重最大，超过82.8%，生活用水生态足迹平均占比9.5%，生态环境需水生态足迹在水资源账户中所占比重最小，约为3.5%。近十年来，生产用水足迹总体上呈下降的趋势，生活用水生态足迹中，随着城镇化发展，城镇居民用水的生态足迹逐年持续上升，农村居民用水生态足迹逐年持续下降，生态环境需水生态足迹总体上呈逐年上升的趋势。

2005～2014年，安阳市人均水资源生态承载力在0.048 hm2/cap～0.068 hm2/cap之间，平均约为0.06 hm2/cap，相比其它水资源丰富地区，安阳市人均水资源生态承载力较小，远小于水资源生态足迹，且近十年来波动幅度较大，这跟安阳降水的季节和年际变化大有关。

2005～2014年，安阳市水资源生态赤字呈波动减小趋势，万元GDP水资源生态足迹整体亦呈显著下降趋势，说明对水资源的利用效率在逐渐提高，安阳市水资源生态赤字状况得到缓解。

[1]Rees W.Ecological footprint and appropriated cavingcapacitywhat urban economic leaves out[J].Environmental and Urbanization,1992,4(2): 121-130.

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[3]张志强,徐中民,程国栋.生态足迹的概念及计算模型[J].生态经济, 2000,(10):8-10.

[4]徐中民,张志强,程国栋.甘肃省1998年生态足迹计算与分析[J].地理学报,2000(5):607-616.

[5]范晓秋.水资源生态足迹研究与应用[D].南京：河海大学,2005.

[6]黄林楠,张伟新,姜翠玲等.水资源生态足迹计算方法[J].生态学报, 2008,28(3):1279-1286.

[7]谭秀娟,郑钦玉.我国水资源生态足迹分析与预测[J].生态学报, 2009,7(29):3559-3567.

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[9]杨志峰,崔保山,刘静玲.生态环境需水量评估方法与例证[J].中国科学,2004,34(11):1072-1082.

Study on Ecological Footprint and Ecological Carrying Capacity of Water Resources in Anyang City

Zhang Zhigao,Ding Hao,Pang Feifei,Yun Huixue
（Department ofResources Environment and Tourism,AnyangTeachers College Anyang455002,Henan）

By using the ecological footprint analysis method,the ecological footprint andecological carrying capacity of water resources in Anyang from 2005 to 2014 were analyzed and calculated.The results show that the average value is 0.45 hm2/cap of the ecological footprint of water resources from 2005 to 2014 in Anyang urban,and the trend is decreasing.The ecological footprint ofwater in production accounted for the largest proportion ofecological footprint ofwater resources,reaching 82.8%～91.4%,followed by water footprint for human.The ecological water footprint was the smallest,but it showed an increasing trend.For Anyang urban,its per capita ecological carrying capacity of water resources is small of 0.048hm2/cap～0.068hm2/cap and fluctuate with climate and hydrological ups and downs.At the seem period,the ecological footprint of water resources are in a deficit state,indicating that the use ofwater resources in Anyang has long been unsustainable.In the past 10 years,theecological footprint of GDP water resources in Anyang has shown a rapid declining,which indicating that the utilization efficiency ofwater resources in Anyangis gradually increasing.

Water resources,the ecological footprint,the ecological carrying capacity,sustainable development and Anyangcity

X821

A

1673-9000（2017）04-0022-04

2017-03-07

河南省高等学校重点科研项目（16A170006）。

张志高(1986-)，男，河南许昌人，讲师，博士，主要从事资源管理等方面研究。