基于力学平衡模型的中国水资源可持续利用研究
2023-07-25王玉梅丁俊新孙海燕
王玉梅 丁俊新 孙海燕
摘要：准确评估水资源可持续利用水平及要素间的协调性是缓解日益严重的人水冲突的前提。基于PSR指标框架，采用综合指数和力学平衡模型，测度2011年和2019年中国各省市水资源可持续利用水平和协调发展状态。结果表明：① 全国超一半省市水资源利用属于“不可持续”和“弱可持续”型，可持续利用水平总体较低；② 从协调类型看，协调型和基本协调型省市居多，但协调型比例下降而基本协调和失调类型比例上升；③ 偏离度以Ⅰ象限和Ⅲ象限省市分布居多，自然状态是Ⅰ象限省市的主要制约因素，Ⅲ象限则受到用水压力和保护响应的双重制约；④ 基于问题突出性将各省市划分为3种问题类型并提出了相应的改进措施。研究成果可为提高区域水资源可持续利用水平提供科学参考。
关 键 词：水资源系统； 可持续性； 协调性； 力学平衡模型
中图法分类号： X32 文献标志码： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.012
0 引 言
水资源是人类和其他生物赖以生存和发展的重要资源，具有“自然-社会-经济”三重属性和“生活-生产-生态”三重价值［1］，是维持区域社会、经济和生态环境持续发展的重要保障。水资源可持续利用是指既满足社会经济发展需求，又能实现要素间协调发展的一种水资源合理利用方式［2-3］。1992年 “国际水与环境大会”在爱尔兰召开，会议明确提出了水资源系统及其可持续性研究问题［4］，之后，水资源可持续利用逐渐成为可持续性研究和水资源研究领域的热点问题。
近年来，国内外学者采用多种方法从不同视角和尺度对水资源可持续利用进行了广泛探讨。在水资源可持续利用评价方面，一些学者基于社会经济发展与水资源供需及水环境问题之间的因果关系构建可持续利用评价指标体系［5］，采用灰色关联分析［6］、突变理论［7］、系统动力学［8］或多种方法集成的综合模型［9］等方法对水资源可持续利用情况进行定量评价。其次，从承载力视角判断区域水资源的可持续利用能力。水资源是否超载是衡量其可持续性的重要指标［10］，学者们主要通过核算水生态足迹［11-12］或水生态承载力［13］来判断区域水资源承载力水平，据此反映水资源在特定时空背景下对经济社会发展的支撑能力。在水资源利用效率研究方面，学者们主要采用数据包络分析法，对区域［14］、城市［15］或产业［16］用水效率进行测度分析，认为提高水资源利用效率是促进区域可持续性的重要途径。在水资源与社会经济协调发展研究方面，诸学者主要采用传统的耦合协调模型［17-19］，判断水资源与社会经济的耦合协调水平及二者之间的演进趋势。
纵观国内外已有研究，多以水资源可持续利用水平时空分析及要素间综合协调性等级判定为主，缺乏系统要素间相互协调关系的准确量化研究。力学平衡协调模型弥补了传统协调模型的不足，不仅能反映出水资源系统的综合协调状态，还能直观准确地反映出要素间的匹配关系及主要“短板”要素。因此，本文在水资源可持续利用能力评估基础上，借鉴力学平衡模型构建水资源系统协调性测度方法，以此判定各要素间的匹配协调关系，并识别阻碍水资源系统协调持续发展所面临的主要问题，为提升區域水资源可持续利用能力提供参考。同时，科学有效地测度区域水资源可持续利用水平及要素间的协调性，是高效合理利用区域水资源的前提基础，对推动水生态文明建设具有重要意义。
1 研究区概况与数据来源
1.1 研究区概况
中国水资源总量较为丰沛，据2019年统计，全国多年（1956～2019年）平均水资源总量为27 710.88亿m3，居世界第6位，但人均水资源量仅2 000 m3左右，临界中度缺水国家，其中超1/3的省市人均水资源量不足1 000 m3，属重度缺水地区。中国幅员辽阔，自然环境复杂多样，水资源时空分布不均，水土资源不匹配问题较为显著，加之水环境污染，用水效率不高，缺水地区工农业用水日趋紧张。因此，提高用水效率、加强水资源保护与管理，不断提升水资源系统的协调可持续利用能力，是解决水资源短缺、缓解人水矛盾的必然选择。
1.2 数据来源
2011年为“十二五”计划的起始年，“十二五”规划中明确提出了节能、节水、减排目标，强调经济增长质量而非增长速度，标志着中国经济发展进入一个新的时期，2019年为“十三五”计划结束的前一年，对两个时间段的研究结果进行比较，能够反映出经济发展进入新时期后，水资源可持续利用特征及要素协调性的发展变化情况。因此，本文选取2011年和2019年数据进行对比分析。社会经济用水强度、水资源数量和质量指标数据主要来源于中国及各省市水资源公报（2011年和2019年）和生态环境状况公报（2011年和2019年），其他指标原始数据主要来源于中国及各省市统计年鉴（2012年和2020年）、中国环境统计年鉴（2012年和2020年）和中国水利统计年鉴（2012年和2020年）。
2 研究方法
2.1 水资源可持续利用评价指标体系构建
压力-状态-响应模型（Pressure-State-Response，简称“PSR模型”）是1980年代由经济合作和开发组织（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）共同提出的概念模型［20-21］，用于判断人类社会经济活动与环境问题之间的因果关系，是较为成熟的评价指标体系框架之一，故本文借助于PSR模型构建水资源可持续利用评价指标体系。模型中，P指标描述人类社会经济活动给水资源系统施加的各种压力，用于衡量社会经济用水及工农业污染对水资源系统造成的影响。S指标描述水资源系统所呈现的状态，是自然状态基础上压力影响与保护响应相互作用的结果；自然状态是水资源可持续利用的基础，主要考虑了水资源数量、质量、区域产水能力和水源涵养能力4个方面。R指标是指人类为减缓社会经济压力，预防水资源状态恶化，改善或提升水资源状态而采取的资源节约、污染控制、保护投入等对策措施。在PSR模型准则的基础上，进一步依据指标的科学性、系统性、独立性、代表性和数据可获得性等原则对指标层指标进行筛选，最终遴选出了23个具体评价指标，构建了水资源可持续利用评价指标体系，见表1。
2.2 可持续性指数测度方法
本文运用综合加权指数法对2011年和2019年中国及其各省市的水资源利用可持续性水平进行测度，具体步骤如下：
分别沿OP、OS和OR反方向做延长线OP′、OS′和OR′，以此作为水资源系统利用压力、自然状态和保护响应的逆向发展矢量方向，据此将结果空间划分为6个象限（见图2）。依据“利用压力、自然状态、保护响应”三要素间矢量正负关系的相互组合，形成各象限矢量动力状态特征。每个象限由一个正向矢量要素和一个负向矢量要素构成，通过研究结果所在象限及与矢量方向的亲疏远近，可以清晰直观地判断出研究区域水资源各要素间的协调程度及存在的问题，从而提出有针对性的对策措施［25］。
3 结果与分析
3.1 水资源可持续利用水平分析
根据公式（2）和（3）计算水资源可持续利用综合评价指数，2011年和2019年全国各省市水资源可持续利用综合评价指数D计算结果见图3。由图3可知，全国各省市水资源可持续利用指数分布于0.464～0.741之间，采用系统聚类法，对全国各省市D指数进行聚类分析，综合2011年和2019年的聚类结果，可将水资源可持续利用综合评价指数划分为不可持续（D≤0.5）、弱可持续（0.5
（1） 不可持续型。主要表现为自然状态很差，远低于全国水平，其他两项或一项要素指标的可持续利用水平偏低或不高，综合水资源可持续利用能力偏低。2011年，豫、冀、鲁等6个省市处于“不可持续”水平，占全部省市的19.35%；其中，河南省的D指数（0.41）最低，三项要素的可持续利用水平均低于全国水平。2019年，“不可持续”省市数量不变，其中沪、鲁、甘3省市主要因保护响应度上升，综合可持续利用水平提高，达到“弱可持续”等级；辽、苏、晋3省则因为用水压力上升，且自然状态恶化（辽、苏）或保护响应降低（晋），可持续利用等级降为“不可持续”型。上述省市的总体特征表现为水资源自然状态较差，大部分省市属于资源型缺水地区，人均水资源量远低于全国水平，同时，水资源保护响应力度不足。
（2） 弱可持续型。主要表现为两项要素指标的可持续利用水平低于全国，或一项要素指标很差，其他两项指标高于全国水平。2011年鄂、苏、粤等14个省市处于“弱可持续”水平，三要素中，用水压力高于全国而自然状态和保护响应低于全国（三要素的逆可持续状态）的省市比例为50.00%，64.29%和42.86%，表明制约水资源可持续利用的主要障碍因素为自然状态，其次为利用压力和保护响应；2019年，“弱可持续”型省市减少到10个，其中，仅藏、粤两省区的自然状态
较好，其他省市的自然状态较差（津、甘、沪）或接近全国水平（鄂、皖、黑、吉）；仅鲁、津、吉三省的用水压力较低，其他省市的用水压力均高于全国水平，三要素的逆可持续比例为70%，70%，50%，可见，三要素的阻碍度呈上升趋势，用水压力和自然状态的阻碍比例均达到了70%。
（3） 中可持续型。主要表现为两项要素指标的可持续利用水平高于全国，或一项要素指标的可持续利用水平突出。2011年赣、浙、藏等10个省市处于“中可持续”水平，其中仅内蒙古的自然状态较低，其他省市的自然状态均高于全国水平；高用水压力、低自然状态和低保护响应的省市比例为40%，10%和60%，表明保护响应偏低是制约大多数省市水资源可持续利用的主要因素，其次为用水压力；2019年，“中可持续”型省市增加到11个，三要素的逆可持续比例为54.55%，27.27%和27.27%，表明用水压力是阻碍大部分“中可持续型”省市水资源可持续利用的主要制约因素。
（4） 较强可持续型。主要表现为三项要素指标的可持续利用能力均高于全国水平，或两项要素指标的可持续利用水平较为突出。2011年，仅海南省的可持续利用水平较强，海南省的自然状态优越，处于全国最高水平，但其用水压力也很高，且保护响应度略低于全国水平；2019年，较强可持续省市增加到4个，其中，青、浙2省三要素的可持续利用水平均较好，广西的用水压力较高，四川省的保护响应偏低。总体来看，较强可持续型省市的自然状态均较好，用水压力和保护响应是制约水资源可持续利用水平进一步提高的主要阻碍因素。
3.2 水资源利用协调性分析
依据公式（5）～（7）计算得到全国各省市的协调要素合力F合（r，θ），结果见图4。
3.2.1 水资源系统协调发展类型特征分析
采用系统聚类（欧式距离）法，对全国各省市极径r值进行聚类，综合2011年和2019年的聚类结果，将水资源系统协调度划分为协调（0 （1） 协调型。该类型的整体特征表现为水资源利用压力、自然状态和保护响应3个要素间的发展变化差距较小，各要素子系统彼此均衡、有序发展，相互匹配合理，水资源开发利用综合效益显著。2011年东北三省，华东的皖、苏、浙等11个省市的水资源利用处于协调发展状态，占全部省市的35.48%；2019年，协调型省市减少到7个，辽、京、苏、皖等7个省市下降为基本协调状态，而沪、渝、滇3省市上升到协调状态。协调型省市在空间分布上较為零散，集聚特征不明显。 （2） 基本协调型。该类型特征表现为水资源利用3要素子系统间的发展差距较大，但依然在合理阈值范围之内，要素间的不均衡发展产生了一定的牵制作用，水资源利用综合效益有效性受到一定程度的制约。2011年沪、鄂、渝等15个省市处于基本协调发展状态，占全部省市的48.38%，各省市大致以“湘”为交叉点，沿着“内蒙古-冀-鲁-豫-鄂-湘-粤”和“新-青-川-渝-湘-赣-闽”两条轴线呈交叉分布。2019年基本协调型省市增加到17个，所占比例达到了54.84%；空间分布上，西部省市大致沿着“新-甘-青-川-滇-桂”方向呈轴线分布，而华北4省市（内蒙古、京、冀、晋）和辽宁等东中部省市则以山东省为中心、以太行山和长江为界限，大致呈椭圆形集中分布。 （3） 失调型。主要特征表现为水资源利用三要素子系统间发展差距显著，要素匹配失衡，某些要素过度发展或严重衰退，致使水资源系统的“短板效应”显著，整体效益低下。2011年有5省市处于失调状态，占全部省市的16.13%，其中宁、晋、津3省市的自然状态发展水平最差，属水资源严重短缺型失调，而海南省的利用压力承受水平最高，属高压力型失调，西藏的保护响应水平最差，属低响应型失调。2019年失调型省市增加到7个，所占比例上升到22.58%，其中宁、津、藏、琼4省市的失调类型不变，新增的粤、赣、湘3省则均属于高压力型失调。 3.2.2 水资源系统协调偏度特征分析 根据协调要素的r和θ值，可标记出各省市在偏离度空间象限中所处的具体位置，并由此判断水资源系统各要素间的均衡程度及协调发展的主要制约因素。由图4可见，2011年和2019年全国各省市水资源系统偏离度θ在Ⅰ～Ⅵ象限中均有分布，结合水资源系统可持续利用类型划分，各象限省市分布情况及具体特征如下： （1） 高响应-低状态象限（第Ⅰ象限）。第Ⅰ象限的主要特征表现为水资源的自然状态较差，而保护响应度较高，自然状态是制约水资源系统协调持续发展的主要因素。2011年，环渤海5省市（辽、京、津、冀、鲁）、西北的宁、甘等自然状态值最差的11个省市集中分布在这一象限，囊括了中国水资源严重短缺的大部分区域。这些省市中，环渤海和长三角省市区域经济较为活跃，经济基础较好，水资源节约利用、污染治理能力较强，因而环境保护响应值较高；加之水资源利用效率高，区域整体用水压力较低，这两项优势在一定程度上弥补了水资源严重短缺的不足，提升了水资源系统的综合可持续利用能力。2019年，该象限省市数量减少到9个，变动省市主要发生在临近象限之间，如北京市由Ⅰ转为Ⅵ象限，表明近年来北京市的水资源利用压力进一步降低，且保护响应度提高，可持续利用态势向好发展；江苏省由Ⅰ转为Ⅱ象限，黑龙江省则由Ⅰ转为Ⅲ象限，表明近年来这2省的水资源利用压力增大，而保护响应没有得到相应提升甚至出现衰退情况；内蒙古则由Ⅵ转为Ⅰ象限，高响应、低状态成为主要显性特征，人水矛盾呈加剧趋势。 （2） 高压力-低状态象限（第Ⅱ象限）。第Ⅱ象限总体特征表现为水资源利用压力较高，而自然状态较低，水资源系统协调持续发展受到资源环境条件和社会经济发展水平的双重制约。2011年，仅皖、豫2省处于Ⅱ象限，2省市的环境保护响应度也相对较弱，导致水资源综合可持续利用水平偏低。2019年，Ⅱ象限省市数量增加到4个，苏、新2省分别由Ⅰ象限和Ⅲ象限迁移至该象限，两省区的用水压力相对上升而自然状态有所下降，新疆因保护响应大幅提高，水资源综合可持续指数提高到中可持续水平，江苏省则因保护响应增幅较小降为不可持续水平。 （3） 高压力-低响应象限（第Ⅲ象限）。第Ⅲ象限整体特征表现为水资源利用压力偏高，而保护响应度相对较低。2011年，闽、粤、新等5省区分布于此象限，因面临用水压力和保护响应的双重制约，可持续发展整体水平较低，除广西（中可持续）外，均处于弱可持续利用状态。2019年该象限省市增加到9个，其中，湘、赣、琼、藏4省区集体由Ⅳ转为Ⅲ象限，4省区的用水压力显著上升，而保护响应未得到同步协调增长，要素配置严重失衡，水资源系统均处于失调状态，尤其是琼、藏2省区，三要素均呈逆可持续性增长，水资源可持续利用形势严峻，海南省由较强可持续降为中可持续状态，而西藏由中可持续降为弱可持续状态。 （4） 高状态-低响应象限（第Ⅳ象限）。第Ⅳ象限的总体特征表现为水资源自然状态良好，而保护响应较低，保护响应是水资源系统协调持续发展的主要制约因素。2011年，湘、赣、琼等6省区分布于该象限，6省区的水资源自然状态优越，但整体经济发展水平偏低，工农业用水强度大，污染物排放量偏高，致使水资源利用效率低下；部分省区的环保及生态建设资金投入不足，水资源管理水平较低，故而制约了水资源系统的协调持续发展。2019年，Ⅳ象限省市减少到3个，省区分布变化较大，湘、赣、琼、藏4省区因用水压力上升而自然状态下降集体迁移到Ⅲ象限，桂、滇两省区则分别因自然状态和用水压力相对上升，由Ⅲ象限和Ⅴ象限迁移到该象限。 （5） 高状态-低压力象限（第Ⅴ象限）。第Ⅴ象限总体表现为水资源自然状态良好，且利用压力相对较低，水资源系统的综合可持续利用水平总体偏高，要素协调状态较好。2011年，滇、渝、黔等5省分布于该象限，其中，黔、吉、浙3省处于协调状态。协调型省市中，吉、黔2省处于逆向协调状态（各要素呈负向增长状态），表明其社会经济发展动力不足，缺乏活力，水资源利用与保护消极协调发展，仅浙江省处于正向协调状态，在有效利用水资源的同时，水生态环境保护较好，滇、渝两省区的保护响应度较低，与利用压力处于逆向协调状态。2019年，吉、滇2省区因用水压力上升分别沿顺时针方向迁移到Ⅲ象限和Ⅳ象限，因其他两项要素同步上升幅度不足，综合可持续利用指数呈降低趋势；青海省则因用水压力降低，保护响应提升，由Ⅳ象限迁移到Ⅴ象限，并由中可持续提升到较强可持续利用水平。上述变动表明提高保护响应度，增加社会经济系统对水资源自然系统的投入，提高用水效益，是促進水资源系统协调可持续发展的有效途径。 （6） 低压力-高响应象限（第Ⅵ象限）。第Ⅵ象限总体特征表现为用水压力偏低，而保护响应度相对较高，两项要素均利好水资源系统可持续发展。2011年，陕、内蒙古2省区分布于Ⅵ象限，2省区的用水压力远低于全国水平，内蒙古的环境保护资金、水利、环保人员投入及生态保护建设水平均处于全国前列，陕西省的水资源自然状态及保护响应度也高于全国水平，故而提高了水资源综合可持续指数，2省区均处于中可持续利用水平；2019年，陕西省逆时针方向迁移靠近OR轴，表明其用水压力上升而自然状态恶化，但因保护响应协调增幅不足，综合可持续利用水平降低；内蒙古迁移至Ⅰ象限，北京市则由Ⅰ象限迁移至Ⅵ象限。 3.3 水资源系统协调持续发展问题识别及对策建议 识别各区域水资源系统协调持续发展所面临的主要问题，有助于制定因地制宜的水资源利用调控策略及其相关保护策略。基于水资源系统协调性和可持续性测度结果及特征分析，以问题的突出性作为主要判定依据，将31个省市区划分为3种问题类型并提出相应的对策措施。 （1） 自然状态严重滞后型。主要分布在Ⅰ、Ⅱ象限，水资源严重短缺，自然状态较差，经济增长的水资源约束较强。自然状态是水资源系统协调可持续利用的根本，提升水资源自然状态主要从三方面着手：① 增加区域水资源数量，多渠道开源，包括污水处理及回用，跨区域调水，扩大海水淡化利用规模等；② 改善水资源质量，加强水污染治理，确保各类水体达到相应的功能标准；③ 改善水资源赋存环境，植树、种草，提高区域森林、草地覆盖率，增强水资源涵养能力，增加区域生态湿地面积比例，提高水体自然净化能力和水量调节能力。 （2） 保护响应严重滞后型。主要分布在Ⅲ、Ⅳ象限，因水资源丰富，自然状态较好，从而忽视了水资源的节约利用，水资源环境保护投入与生态建设不足，水污染控制能力较弱，保护响应明显滞后，与其他要素的配置失衡，因此，失调省市比例较大。应积极倡导水资源节约利用政策，加强节水工艺和设备的研究及推广使用，提高水资源重复利用率；增加水环境保护资金和人力投入，提高水污染处理能力，做好区域水生态建设，严格执行水资源相關保护和水污染控制法律法规，加强社会经济系统对水资源的调控管理能力。 （3） 高用水压力型。主要包括Ⅱ象限、Ⅲ象限省市及Ⅳ象限（OR′逆时针15°范围内省市）部分省市，总体特征表现为用水较为粗放，工农业用水强度较大，污染水平偏高，用水效益低下。其中，Ⅱ象限省市自然状态偏低，Ⅲ、Ⅳ象限省市保护响应滞后，因而各省市水资源协调可持续发展均面临双重甚至三重因素制约，因此，需要采取综合措施，从根本上杜绝水资源低效益使用造成的浪费问题。① 通过发展规划和区域经济协作，合理调整经济结构和产业布局，从源头上实现水资源优化配置；② 采用先进的生产工艺和技术设备，降低单位产值或产品的耗水量，提高用水效率；③ 明确水资源的稀缺价值，通过经济政策和手段形成节水奖惩机制，提高水资源的节约保护意识，推动节水型社会的建设和发展。 4 结 论 （1） 2011年和2019年，全国大部分省市水资源系统处于“不可持续”和“弱可持续”水平，两类型省市数量比例分别达到了64.51%和51.61%，全国超一半省市的可持续利用水平较低，水资源可持续利用形势严峻，没有省市达到强可持续水平。总体来看，弱可持续省市数量减少，较强可持续省市数量上升，全国水资源综合可持续利用水平有所提高，D指数由0.559提高至0.601，可持续等级由“弱可持续”提升至“中可持续”水平。 （2） 2011年和2019年，全国大部分省市水资源利用协调类型为协调型和基本协调型，且协调型比例下降，而基本协调和失调类型比例上升，反映出全国水资源利用协调度整体呈下降趋势，失调型省市的要素配置亟待优化。 （3） 全国各省市水资源系统偏离度θ在Ⅰ～Ⅵ象限中均有分布，2011年，Ⅰ象限省市分布最多，占全部省市的35.48%，自然状态是制约水资源系统持续协调发展的主要因素；2019年Ⅰ象限和Ⅲ象限省市分布最多，占全部省市的29.03%，Ⅲ象限要素配置特征主要表现为水资源利用压力偏高，而保护响应度相对较低，二者是水资源系统协调持续发展的双重制约因素。 （4） 基于水资源系统协调性和可持续性测度结果及特征分析，以问题的突出性作为主要判定依据，将31个省市区划分为3种问题类型：自然状态严重滞后型，主要分布在Ⅰ、Ⅱ象限；保护响应严重滞后型，主要分布在Ⅲ、Ⅳ象限；高用水压力型，主要包括Ⅱ象限、Ⅲ象限省市及Ⅳ象限（OR′逆时针15°范围内省市）部分省市。 参考文献： ［1］耿福明.区域水资源承载力分析及配置研究［D］.南京：河海大学，2006. ［2］韩美，杜焕，张翠，等.黄河三角洲水资源可持续利用评价与预测［J］.中国人口·资源与环境，2015，25（7）：154-160. ［3］MALAKAR K，LU C.Measuring sustainability as distance to ideal position of economy，society and environment：application to China′s provincial water resources（2004-17）［J］.Journal of Environmental Management，2021，292：112742. ［4］余灏哲，韩美.基于水足迹的山东省水资源可持续利用时空分析［J］.自然资源学报，2017，32（3）：474-483. ［5］王壬，陈兴伟，陈莹.区域水资源可持续利用评价方法对比研究［J］.自然资源学报，2015，30（11）：1943-1955. ［6］程翠云，阎伍玖.安徽区域水资源可持续利用评价［J］.环境科学研究，2006，19（5）：154-158. ［7］CHEN Y，ZHANG S S，ZHANG Y，et al.Comprehensive assessment and hierarchical management of the sustainable utilization of urban water resources based on catastrophe theory［J］.Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers，2016，60：430-437. ［8］SUN Y H，LIU N N，SHANG J X，et al.Sustainable utilization of water resources in China：a system dynamics model［J］.Journal of Cleaner Production，2017，142：613-625 ［9］LI D L，ZUO Q Z，ZHANG Z H.A new assessment method of sustainable water resources utilization considering fairness-efficiency-security：a case study of 31 provinces and cities in China［J］.Sustainable Cities and Society，2022，81：103839. ［10］余灏哲，李丽娟，李九一.基于量-质-域-流的京津冀水资源承载力綜合评价［J］.资源科学，2020，42（2）：358-371. ［11］WANG H，HUANG J J，ZHOU H，et al.Analysis of sustainable utilization of water resources based on the improved water resources ecological footprint model：a case study of Hubei Province，China［J］.Journal of Environmental Management，2020，262：110331. ［12］JING P R，SHENG J B，HU T S，et al.Spatiotemporal evolution of sustainable utilization of water resources in the Yangtze River Economic Belt based on an integrated water ecological footprint model［J］.Journal of Cleaner Production，2022，358：132035. ［13］金菊良，董涛，郦建强，等.不同承载标准下水资源承载力评价［J］.水科学进展，2018，29（1）：31-39. ［14］吴向东，许新发，成静清，等.江西省水资源利用效率时空演变及其影响因素［J］.人民长江，2021，52（12）：92-98，121. ［15］杨超，吴立军.中国城市水资源利用效率差异性分析：基于286 个地级及以上城市面板数据的实证［J］.人民长江，2020，51（8）：104-110. ［16］张新林，仇方道，谭俊涛，等.中国工业生态效率时空分异特征及其影响因素解析［J］.地理科学，2020，40（3）：335-343. ［17］ZHANG J T，DONG Z C.Assessment of coupling coordination degree and water resources carrying capacity of Hebei Province（China）based on WRESP2D2P framework and GTWR approach［J］.Sustainable Cities and Society，2022，82：103862. ［18］杨胜苏，张利国，喻玲，等.湖南省社会经济与水资源利用协调发展演化［J］.经济地理，2020，40（11）：86-94，55. ［19］卞锦宇，夏玉林，毛学谦，等.太湖流域水资源承载力与经济社会发展适应性评价［J］.水利水电快报，2022，43（4）：31-37. ［20］朱玉林，李明杰，顾荣华.基于压力-状态-响应模型的长株潭城市群生态承载力安全预警研究［J］.长江流域资源与环境，2017，26（12）：124-131. ［21］谢花林，刘曲，姚冠荣，等.基于PSR模型的区域土地利用可持续性水平测度：以鄱阳湖生态经济区为例［J］.资源科学，2015，37（3）：449-457. ［22］生态环境部.环境影响评价技术导则 地表水环境：HJ 2.3-2018［S］.北京：中国环境科学出版社，2018. ［23］环境保护部.生态环境状况评价技术规范：HJ 192-2015［S］.北京：中国环境科学出版社，2015. ［24］张继国，辛格.信息熵：理论与应用［M］.北京：水利水电出版社，2012. ［25］周华，马春宁，周生路，等.基于力学平衡模型的乡村转型均衡发展判别方法研究［J］.长江流域资源与环境，2014，23（3）：303-310. ［26］项晓敏，金晓斌，杜心栋，等.基于“强度-潜力-难度”综合测度的中国农用地整治实施协调性分析［J］.地理研究，2016，35（2）：285-298. （编辑：谢玲娴） Study on sustainable utilization of water resources in China based on mechanical balance model WANG Yumei，DING Junxin，SUN Haiyan （School of Resources and Environmental Engineering，Ludong University，Yantai 264025，China） Abstract： Accurate assessment of the sustainable utilization levels of water resources and the coordination between elements is a prerequisite for mitigating growing human-water conflicts.Based on the PSR indicator framework，a comprehensive index and a mechanistic equilibrium model are adopted to measure the sustainable utilization level and coordinated development status of water resources systems in provinces and municipalities in China in 2011 and 2019.The results show that：① More than half of the provinces and municipalities in China are unsustainable or weakly sustainable in terms of water resources utilization，and the overall sustainable utilization level is relatively low.② In terms of coordination types，the majority of provinces and municipalities are of the coordination type or basic coordination type，but the proportion of coordination type is decreased while the proportion of basic coordination or dysfunctional type is increased.③ Deviation degree is predominantly distributed between quadrant Ⅰ and quadrant Ⅲ provinces and municipalities.Natural state is the main constraint for quadrant Ⅰ provinces and municipalities.Quadrant Ⅲ is constrained by both water stress and conservation response.④ Based on the prominence of the problems，the provinces and municipalities are classified into three problem types and corresponding improvement measures are proposed.These results can provide scientific reference for improving the sustainable utilization of regional water resources. Key words： water resources system；sustainability；coordination；mechanical balance model 收稿日期：2022-07-08 基金项目：山东省自然科学基金面上项目（ZR2020MD009） 作者简介：王玉梅，女，副教授，博士，主要从事资源环境评价与区域可持续发展研究。E-mail：wangym508@163.com 通信作者：丁俊新，男，讲师，硕士，主要从事资源环境评价与地理教学研究。E-mail：dingjunxin2@163.com
