东北亚寒区生产水足迹比较分析

李新建，戴长雷，李梦宇，张一丁

（1.黑龙江大学寒区地下水研究所,黑龙江 哈尔滨 150080；2.黑龙江大学水利电力学院,黑龙江 哈尔滨150080；3.中国水利水电科学研究院,北京 100038）

在我国现代化进程不断推进的今天,水资源越来越受到人们的重视。水足迹是国家（地区）提供当地产品和服务时所需的水资源用水量[1-3]。人类已经开始从全局的角度来看待水资源,从而为水资源的利用、配置和管理提出了新的观点。东北亚寒区是东北亚陆海地区共同构成的一个重要地区,受到各国专家和学者的广泛重视[4]。当前,全球水资源严重短缺,生产用水与地区水资源紧张关系十分紧密。通过对东北亚寒区空间差异的研究,讨论了其计算方法,并进行对比分析,为东北亚寒区不同区域的水资源利用提供依据,从而有针对性地降低水资源不足地区的生产水足迹。

1 研究区概况

东北亚是指亚洲的东北地区,地理纬度在10°N～40°N之间,经度在0°～30°W 之间[5]。区域范围根据目前全球公认的行政区域确定,包含了俄罗斯部分、蒙古国部分、中国部分、朝鲜部分、韩国部分、日本部分共六个国家。在本文中,东北亚地区的海域包含与北冰洋相邻的三个陆缘海,自东到西依次是拉普捷夫海、东西伯利亚斯海和楚科奇海,另外还有连接太平洋的二个陆缘海,从东向西依次是日本海、鄂霍次克海[6-7]。

2 计算分区

2.1 行政分区

行政分区是指以国家为等级管理而实施的行政区划[8-9]。东北亚的行政区划是建立在各国现行的行政区划之上的。中国是省区,俄罗斯是联邦政府,其他是国家。以区域为参量,同一国家的色彩必须统一,同一国家各行政区划的分界线用阿拉伯数字标出[10],例如1、2、3……投影坐标系是WGS 1984 World Mercator。表1 显示了每个行政区划的名称、人口和面积。俄罗斯、蒙古、日本、中国、韩国等国在2020年的人口普查中,朝鲜人口统计资料来源于2018年的统计。根据每个行政区的人口增长率,可以计算出2022年东北亚六国人口数目,并以此来计算人口与面积比率。由此可以得出：在人口上,中国人口最多,其次是日本；在国土面积上,俄罗斯的国土最大,其次是中国。

表1 东北亚地区的行政区划名称和人口、面积概况

2.2 流域分区

东北亚流域以地表水系为基础,由此可以得到16 个流域,其中东北亚流域中的主要流域包含叶尼塞河流域、勒拿河流域、黑龙江（阿穆尔河）流域。

叶尼塞河的发源地在蒙古,流经多个地方最终流入喀拉海。该流域分布着众多的河流。每年春季和夏季都是河流泛滥的时期,持续时间2～3 个月。叶尼塞河的两岸风景秀丽,有很好的旅游资源[11-12]。

俄罗斯的一条内河——勒拿河,最后汇入拉普捷夫海。夏短冬长,夏热冬冷。勒拿河流域有大量的森林和矿物,主要有煤炭、天然气、钻石、黄金、铁、岩盐等[13]。

中俄边境的黑龙江（阿穆尔河）流域,最后汇入太平洋的鄂霍茨克海。黑龙江（阿穆尔河）流域的淡水资源十分丰富,如大马哈鱼和青鱼等[14-15]。

地表水研究对象是流域边界。流域边界的划分以流域范围为依据,包括河流、水质、地理位置等。选取三大分区,以相同的色彩标示相同的流域分区[16]。如图1 所示,I 代表叶尼塞河流域, II 代表勒拿河流域,Ⅲ代表黑龙江（阿穆尔河）流域。

图1 东北亚寒区地表水系分区

图2 东北亚寒区各行政分区生产水足迹

图3 为东北亚地区不同行政分区的不同参数的特征曲线

3 计算方法

东北亚流域的生产水足迹研究是以主要流域为研究对象进行研究[17-18]。通过对water footprint network 的查询,获得东北亚各国的人均生产水足迹（见表2）。

表2 东北亚寒区六国生产水足迹统计

表2 人均生产水足迹与表1 所示的各行政区人口相结合,由此得到了东北亚23 个行政分区的水足迹（表3）。东北亚流域的生产水足迹计算,必须以东北亚流域流经行政区划面积与东北亚行政分区面积的比值,从而得到流域的生产水足迹。东北亚流域分区生产水足迹系数是根据流域生产水足迹与流域流经行政区划的区域比值。

表3 东北亚区域各流域生产水足迹

4 比较分析

1）比较东北亚六个国家的水足迹,得出蒙古国在东北亚各国中最高,朝鲜在东北亚各国中最低。根据人均生产水足迹数据,对东北亚各行政区划进行了对比,发现日本行政分区最高,为4901×108L/d,占所有行政分区的39%；楚科奇自治区行政分区最低,为2.5×108L/d,占所有行政分区0.02%。由此可发现,东北亚23 个政区的单位人口数与其水足迹之间存在着密切的关系[19]。

2）对东北亚三大主要流域分区生产水足迹分析研究。首先,将三个主要流域的生产水足迹进行比较,结果表明：黑龙江（阿穆尔河）流域为最大,勒拿河流域为最低。并在此基础上,对东北亚三大主要流域内的生产水足迹进行对比分析。在勒拿河流域内,伊尔库茨克州以42%比例为最高,而克拉斯诺亚尔斯克边疆区则以1.2%的比例最低；在叶尼塞河流域内,克拉斯诺亚尔斯克边疆区以39%比例为最高,萨哈（雅库特）共和国以0.2%比例为最低。

黑龙江（阿穆尔河）流域,黑龙江省以42%的比例最高,犹太自治州以0.07%的比例最低。图4～图6 为三个主要流域的人口及生产水足迹折线图。由此得出,东北亚各个流域的生产水足迹与人口的数量有着密切的联系[20]。

图4 叶尼塞河流域

图5 勒拿河流域

图6 黑龙江（阿穆尔河）流域

5 结论

选取参照人口、面积为指标,计算了行政分区和流域分区的生产水足迹,并在此基础上对东北亚区域的水资源利用进行了空间差异分析。结论如下：

1）通过对东北亚寒区行政区划的分析,南部地区的生产水足迹要比北部地区高。

2）东北亚行政区划内,单位面积人口数量与各区域的生产水足迹有很大的相关性。

3）在东北亚流域分区中,各流域分区的生产水足迹与其人口数的多少密切相关。

该结论对东北亚地区的寒区生产水足迹的深入研究具有重要意义。