河源市水资源生态足迹与水资源可持续利用分析

尹诗婷

(广东省水文局 惠州水文分局，广东 惠州 516003)

1 概述

水资源作为一种重要的自然资源，不仅是人类赖以生存发展的战略性自然资源，而且对于自然生态系统良性循环和促进人类经济社会发展有着极其重要的作用。因此全人类生态环境良性发展和社会发展、经济增长之间的有益平衡是建立在合理利用、开发水资源上的基础上[1]，而在众多关于水资源利用研究分析中，因为评估水资源指标量化标准不一，有较多的影响因素，导致了地区水资源评估结果的差异性和不确定性。 因此，要想合理且有效地分析区域水资源的可持续利用情况，需要选择适当的分析评估方法[2-3]。 现在较为流行的水资源分析评估方法有4种，这些方法各有其优势和劣势。 一是指标体系评价法[4]，把指标进行定量化分析，但因为指标多元化，所以并没有一个统一的标准，而且指标之间缺少关联性的分析；二是神经网络法[5]，虽然对指标之间的关联性进行了分析，评估结果也较为符合事实情况，但这种方法操作较难，对数据的要求极高；三是密切值法[6]，能对多元-多属性-多指标对象的价值进行评估及优选，但易造成指标权重系数偏差大，一定程度上影响了水资源评价结果的准确性；四是生态足迹法[7-8]，是衡量一个地区在生产和生活过程中对水资源的实际利用情况以及其所在区域范围内水资源可持续利用的能力之间的差距，从生态学出发推算地区水资源发展程度和可持续情况，相比其他几种方法计算和操作上都相对简单，且分析成果合理。因此本文将采取第4种方法来创建河源市的水资源生态足迹模型。

河源市是广东省典型的山区城市，经济发展较为落后，但却拥有优质的水资源，而随着广东经济的快速发展和人口的增加，经济发展较好的地区对水资源有着强烈需求，因此，河源市优质的水资源背后的资本价值将逐渐提高。现通过水资源生态足迹法对河源市水资源进行深入研究，评价河源市的水资源发展现状是否良性，为河源市合理开发利用水权和社会经济发展之间的平衡提供建议。

2 区域概况及数据来源

2.1 区域概况

河源市位于广东省东北部，是珠江三角洲经济开发区的一部分，地处东江中上游，北纬23°10′～24°47′，东经114°14′～115°36′。全市面积1.57万km2，属南亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，4—9月主要受强对流和热带气旋(台风)影响，降雨集中。常年平均气温20.7℃，常年总降水量为1 767.2 mm，常年日照时数为1 687.0 h。河源生态环境优良，水环境质量、空气质量等常年保持优良水平，还有许多大型水库和水电站，主要分布在东江、韩江和北江。河源区域内的大中型水库蓄水量也占全省的近50%，拥有丰富的水资源是河源市明显的生态特征。

2.2 数据来源

本研究中所采用的人口数量、GDP、水资源(用水量、水资源总量)等数据主要选自《广东省水资源公报》(2012—2021年)和《河源市统计年鉴》(2012—2021年)。

3 研究模型

3.1 水资源生态足迹模型

生态足迹[9]体现一定区域内的水资源消耗程度，映现该地区社会发展所耗费的水资源总量。本文结合河源市具体情况以及水资源生态足迹的内容和特性，对生活、工业和农业用水进行综合分析；水资源生态足迹公式如式(1)所示。

EFw=N×efw=N×γw(W/ρw)

(1)

式中：

EFW——水资源生态足迹，hm2；

efw——人均水资源生态足迹，hm2/人；

N——常住人口数，万人；

γw——全球水资源均衡因子；

W——区域水资源用水总量，m3；

ρw——全球水资源平均生产能力，m3/hm2。

参考黄林楠报告中的相关研究成果[10]，γw=5.19；ρw=3 140 m3/hm2。

3.2 水资源生态承载力

水资源生态承载力[11]，是多方面考虑在达到社会生产良性发展和生态环境用水平衡的要求下所需要消耗的水资源，一定程度上反映了该地区水资源支持经济良性发展和生态系统平衡的能力。

ECw=N×ecw=0.4×ψ×γW×Q/ρw

(2)

式中：

ECW——水资源生态承载力，hm2；

ecw——人均水资源生态承载力，hm2/人；

Q——水资源总量，m3；

ψ——水资源产量因子，参考陶倩君的相关研究成果[12]，ψ取3.07。

3.3 水资源生态盈余/水资源生态赤字

水资源生态盈余(赤字)数值可反映研究地域内水资源的可持续利用情况[9]，当Ew<0时，说明研究区域水资源难以满足经济发展需求，是水资源生态赤字状态；当Ew>0时，说明研究区域水资源可以有限度地持续利用，是水资源生态盈余状态；当Ew=0时，说明研究区域水资源利用正处于临界状态。用公式(3)表示：

Ew=ECw-EFw

(3)

3.4 水资源生态压力指数

水资源生态压力指数Pw反映研究区域水资源生态压力的大小[9]，是研究区域的人均水资源生态足迹与人均水资源生态承载力的比值，当Pw=1时，表明该研究区域水资源处于临界状态，供需平衡；当Pw<1时，Pw值越小，区域水资源安全性越高；反之当Pw>1时，Pw值越大，表明该区域水资源安全受到的威胁越大[13]，水资源供小于求，水资源开发处于不安全状态。用公式(4)表示：

Pw=EFw/ECw

(4)

3.5 万元GDP水资源生态足迹

万元GDP水资源生态足迹可以衡量区域内水资源的利用效率，可表示为区域内水资源生态足迹与区域内GDP的比值，其值越大表示该研究区域水资源利用效率越低，反之越高。用公式(5)表示为：

Gw=EFw/GDP

(5)

4 河源市计算结果分析

4.1 计算结果

以河源市2012—2021年社会经济和各行业用水量数据(见表1)，计算其水资源生态足迹和生态承载力(结果见表2)。

表1 2012—2021年河源市社会经济和用水量数据

4.2 河源市人均水资源生态足迹变化情况分析

2012年以来河源市各行业的水资源生态足迹变化如图1所示，其中人均农业用水所占的比例最大，总体上呈上升的趋势；人均工业用水呈逐年下降的趋势，占比逐渐减少，表明河源市随着科技的进步，工业用水效率得到了提升，节水意识也在不断地增强；人均生活用水总体较为平稳，2019年以来呈较小幅度上涨趋势，说明近年来随着河源市人民生活水平逐渐提高，生活用水在水资源配置中占比也越来越大。

图1 2012—2021年河源市各行业人均用水生态足迹

由图2可知，河源市人均水资源生态足迹总体呈逐年下降趋势，从2012年的最高值1.111 hm2/人，下降到2021年的0.909 hm2/人，多年均值为1.024 hm2/人。可见，随着经济发展水平和科技水平的提升，人均水资源利用率也会不断提高，人均水资源生态足迹越低，越能促进城市的稳步发展。

4.3 河源市人均水资源生态承载力变化情况

由图2可知，河源市水资源生态承载力年际波动较大，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年以来，水资源生态承载力、和年降水量总体上变化波动是十分相似的，不同年份中小的年降水量对应小的水资源生态承载力。同理，年降水量大的年份，对应较大的水资源生态承载力，两者存在明显的正相关关系[14]，因此，一个地区的水资源量取决于年降水量的多少，水资源生态承载力的大小同样取决于年降水量的大小，他们之间是成正比关系。

河源市水资源生态承载力多年均值为10.257 hm2/人，高于广东省的多年均值[15]；这是因为河源拥有东江、韩江和北江等河流，且拥有新丰江水库和枫树坝水库，水资源总量较大，且年降雨量较为丰富，水资源条件良好，因此河源市人均水资源生态承载力较好。

4.4 河源市水资源生态盈亏情况分析

由图2可知，2012—2021年期间，河源市每年的水资源盈亏指数Ew均大于0，年均生态盈余指数为9.233 hm2/人，可知该地区水资源的生态环境是盈余状态，在广东省处于中等水平[12]，有较大的水资源开发潜力，生态状况良好，能很好地维持河源市经济的可持续发展。

同时，河源市水资源生态盈余变化曲线与年降水量以及人生态承载力变化趋势总体一致，其中2016年有最大盈余数值，为14.710 hm2/人，而同年的人均水资源承载力和年降雨量均为最高值，为15.797 hm2/人和2 477 mm；水资源生态盈余值从2020—2021年开始逐年下降，到2021年达到最低(3.159 hm2/人)，也是人均水资源生态承载力和年降水量最低的年份，为4.068 hm2/人和1 153.2 mm，主要原因是从2020年开始，降水量逐年减少，导致本地水资源逐年减少，造成2021年人均水资源生态承载力最低，生态盈余数值最低。说明水资源生态盈余状态与人均水资源生态承载力和年降雨量呈正相关关系[16]。

4.5 万元GDP水资源生态足迹分析

由图3可见，河源市万元GDP水资源在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呈现增长趋势，经济的增长自然对水资源的供给量要求也在增加，但万元GDP水资源生态足迹却与之相反，每年都在减小，证明了随着经济发展和科技进步，同时企业和人民群众越来越重视节水和生态保护，使河源市水资源的利用效率逐年提升，呈现水资源生态足迹较好的变化。

图3 2012—2021年河源市万元GDP水资源生态足迹变化趋势

4.6 水资源生态压力指数分析

由图4可知，2012—2021年，河源市水资源生态压力指数在0.1～0.3范围波动，按照相关研究中划分的压力指数EP范围，当EP<0.5时，表示该研究区域水资源生态环境处于安全状态[17]。说明河源市水资源供给量大于开发量，水资源开发利用处于健康状态。

图4 2012—2021年河源市水资源生态压力指数变化趋势

5 结语

1)结合河源市万元GDP水资源生态足迹图表可知，河源市在节水方面取得了一定成效，水资源利用效率随着经济发展也在逐年提高，可以结合本地的水权优势，加快产业结构优化重组，完善工业生产设备，加强技术支撑，提高再生水利用率，提高水资源利用效率，实现社会经济和水资源良性可持续发展战略部署。

2)河源市水资源生态环境一直处于盈余状态，水资源生态承载力较好，较一些珠三角地区大得多[12]，因此可以进一步挖掘自身优势，对水资源进行合理地开发利用，实现水资源的空间调配，一方面既可以缓解珠三角缺水地区的用水困难问题，另一方面又可以依托珠三角地区的技术和资金支持，提升自身水利工程短板建设，进一步提高水资源利用率，最终实现地域之间的资源和技术互补，达成区域间水资源与经济的可持续发展。

3)水资源生态承载力受年降雨量影响较大，如较为干旱的2021年，水资源生态承载力为4.095 hm2/人，远低于年度均值10.257 hm2/人。虽然河源市水资源丰富，但空间上分布不均匀，受天气影响大，且河源市农业用水量占比最大，农业需水量最多，节水空间大[18]，可进一步研究高效节水灌溉，加强水资源管理、推广高效用水技术、建设节水型社会等；同时积极发展水利工程，提高水资源利用效率。

总体来说，河源市的水文水资源现状可谓是既有优势又有挑战，需要在合理利用水资源的同时加强对水资源的保护和管理。