基于生态足迹模型的水资源生态安全评价研究

基于生态足迹理论和方法,构建水资源生态足迹、水资源生态承载力模型及水资源生态安全评价模型,引入水资源生态盈余和生态赤字、水资源生态压力指数和水资源生态足迹强度指标,以喀斯特地区六盘水市为例,对六盘水市水资源生态安全进行了定量评价。研究结果表明:六盘水市水资源生态足迹包括生活用水生态足迹、生产用水生态足迹和生态用水足迹3个部分,生态环境的扣除水资源量的多少,影响着水资源生态安全,若扣除量为12%,2005-2010年六盘水市的水资源生态盈余,六盘水市水资源处于安全状况;若扣除量30%,2007年、2008年六盘水市的水资源生态盈余,2005、2006、2009和2010年六盘水市水资源生态赤字,六盘水市水资源处于不安全状况。     

三维生态足迹视角下塔里木河流域水土资源与生态承载状况评价

塔里木河流域是新疆发展、丝绸之路经济带的重要组成部分,明晰其水土资源资本利用及生态承载状况,对塔里木河流域的高质量发展具有重要意义。运用改进的三维生态足迹模型,核算塔里木河流域的生态足迹,并对人均区域生态足迹深度、广度变化进行分析;引入水资源压力指数、土地综合压力指数、生态压力指数,判断当前水资源、土地资源是否处于超载状态,并对塔里木河流域的生态承载状况进行评价。结果表明:1)2000-2019年研究区的人均生态足迹持续上升,由2.091 ha/人增加至5.864 ha/人,年均增长率为5.58%。生态赤字问题严重,20年增长了2.98倍。2)研究期内,区域人均生态足迹深度持续增长,由9.283增加到23.905。人均生态足迹广度增长了8.89%;3)水资源压力指数、土地综合压力指数、生态压力指数均>1,各类生产生活对生产性土地造成了严重负担,生态安全形势严峻。     

基于水足迹-灰靶的安徽省水资源可持续利用评价

目前,在水资源可持续利用评价过程中,评价指标标准值及权重的确定均存在一定的主观性.针对该问题,本文以水资源时空分布不均的安徽省为研究对象,计算安徽省16个城市各类水足迹,并融合常规评价指标,基于PSR理论构建了水资源可持续利用综合评价体系.同时,采用熵权法对各评价指标进行赋权,选用灰靶模型进行计算,通过靶心度判断各城市水资源可持续利用水平的空间差异性,以增强不同评价单元之间的可比性.结果表明:2016年,农业生产用水足迹在安徽省16个城市总用水足迹中占比均居首位,在除马鞍山、铜陵、芜湖的多个城市中所占比重超过80%;工业用水足迹所占比重居次,马鞍山、铜陵、芜湖分别为45.94%、32.46%、25.17%,其余城市多集中在2%~10%;各城市生活用水水足迹和生态用水水足迹所占比重较小,均低于6%.2016年安徽省水资源可持续利用水平以中、差等级为主,大体呈北低南高的空间布局特征,优、良等级集中在皖南的黄山、铜陵、池州;压力层和状态层靶心度的空间分布与此相似,提升空间较大,响应层靶心度总体较高,未呈现明显空间差异性.     

新疆干旱区水资源生态足迹与承载力的动态特征与预测

为实现新疆水资源与社会、经济和生态环境的协调发展,在测算了新疆2000—2015年水资源生态足迹、承载力和水资源负载动态特征的基础上,利用ARIMA模型对2020年新疆水资源生态足迹、承载力及赤字情况进行预测.结果表明:① 2000—2015年,新疆总水资源生态足迹总体略有下降,但波动剧烈;用水结构中存在着其他用水部门侵占生态用水现象;2016—2020年,新疆水资源生态足迹总体呈“W”型波动下降趋势.② 新疆水资源生态承载力不断下降,由2000年的0.13×104 hm2降至2014年的0.07×104 hm2,降幅达46.15%,处于非常严峻的生态赤字状态,赤字率达99%以上;2016—2017年,新疆水资源生态承载力继续波动下降,降幅超过生态足迹.③ 2000—2015年,新疆水资源负载指数大幅上升,水资源负载级别从Ⅳ级变为Ⅱ级,水资源利用程度提高,开发潜力下降;2016—2020年,新疆水资源负载指数从5.54快速升至6.50,负载级别虽仍为Ⅱ级,但未来潜力不断下降,开发条件愈加困难.研究显示,新疆水资源生态赤字程度已远远超过水资源承载能力,采取有效措施实现水资源对经济社会发展的有效支撑和持续利用是当务之急.      

四川省水资源生态足迹与生态承载力的时空分析

根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型,对四川省2001-2009年水资源生态足迹、生态承载力进行分析。结果表明,在2001-2009年间四川省人均水资源生态足迹总体上呈上升趋势,万元GDP生态足迹呈下降趋势,水资源利用率在逐步提高;干旱灾害对水资源生态承载力影响较大,四川省历年水资源生态承载力均大于生态足迹,存在一定的生态盈余,水资源可持续开发利用情况较好。四川省水资源存在严重分布不均的现象,经济较为落后,对水资源需求量较小的西部高原地区水资源丰富,水资源生态盈余较大;经济较为发达,对水资源的需求量大的东部盆地地区水资源量小,生态盈余较低,在绵阳、遂宁、内江、自贡等地出现生态赤字,水资源利用呈现不安全状态。水资源生态足迹的变化与社会经济发展密切相关,应该充分考虑四川省水资源的时空分布情况,调整产业结构,合理调度、利用水资源,促进四川省整个社会经济的持续发展。     

基于宏观贸易调整法的城市尺度生态足迹模型——以珠江三角洲城市群为例

针对生态足迹分析模型传统贸易调整方法在城市尺度中仅仅考虑国际贸易过程而没有涵盖国内贸易以及各类产品间接贸易所产生的贸易足迹的缺陷,论文分别提出修正贸易足迹核算的生物产品贸易调整系数和能源贸易调整系数,并在此基础上构建了基于宏观贸易调整方法的城市尺度生态足迹分析模型。基于宏观贸易调整方法的城市尺度生态足迹模型的实证研究,结果显示2005年珠江三角洲城市群的生态盈余计算结果呈现出明显的外围高盈余、内核高赤字的空间分布特征;而万元GDP生态足迹却表现出相反的分布格局。生物产品的贸易足迹的分析结果显然与各城市目前的生物资源产品方面的城市定位形式较为一致,而能源间接贸易足迹则真实地反映了珠江三角洲城市群整体现行的经济发展模式、产业结构乃至区域发展的特点。基于宏观贸易调整法的城市生态足迹模型可以更准确的评估城市尺度上生态承载力的真实状况。     

生态足迹理论对生态城市建设的启示

介绍了生态足迹理论基本概念和计算模型,并运用该模型,对上海市生态足迹进行了计算和分析。在此基础上探讨了生态足迹理论对生态城市建设的启示,提出应在不降低人们生活水平的前提下,减少生态足迹,提高城市的可持续发展能力。     

城市水生态足迹研究——以北京市为例

以"水"为要素评价城市资源利用的可持续性,并以水资源短缺的北京市为案例城市进行剖析.探讨了城市水生态足迹的内涵和4种典型城市水生态足迹的发展轨迹,提出了基于城市生态需水量的水生态足迹的核算方法.对案例城市北京的研究结果表明:(1)北京城市河湖多年平均生态需水量为10.45×108m3,地下水多年平均生态需水量为26.34×108m3;(2)北京市多年平均的水生态足迹为1.42.以上结果表明北京的水资源利用是不可持续的.     

基于胡焕庸线波动的长江经济带水资源环境承载力动态演变特征

基于水资源生态足迹模型,对长江经济带2010—2018年131个地区水资源生态足迹与生态承载力进行研究,并用GIS可视化揭示和探讨长江经济带水资源时空特征。研究发现： （1）胡焕庸线假说在长江经济带区域成立;（2）长江经济带人均水资源生态盈余状况在胡焕庸线以西区域最好,胡焕庸线与胡焕庸亚线之间次之,胡焕庸亚线以东最差;（3）长江经济带胡焕庸线以西区域人均水资源承载力均值、水资源承载力均值在三个区域中最大;（4）长江经济带各地区历年万元GDP生态足迹呈减小趋势,水资源利用率逐年提高;（5）长江经济带历年平均水资源负载指数呈上升趋势,水资源压力逐年上升。研究结果有助于长江经济带水资源综合管理,为水资源的调控及使用提供量化依据。     

基于水资源生态足迹的水资源循环利用技术体系研究

平衡水资源供需、实现水资源合理循环利用是当前社会面临的重要问题。基于2011—2020年江苏省和甘肃省统计数据，重点分析人均水资源承载力、人均水资源生态足迹和人均生态盈亏变化趋势。结合各产业人均用水生态足迹进行水资源循环利用技术体系研究。结果表明：江苏省水资源利用常年呈生态赤字状态，甘肃省生态赤字状态近几年已有所缓解。构建水资源循环利用体系可从“水源—取水—净水—排水—水处理—回用”流程展开，再生水回用阶段应综合考虑区域实际情况，根据各产业用水生态足迹统筹分配再生水中生产、生活、生态用水的比例，提高水资源循环利用率。     

黄河流域城市群水资源利用与经济发展脱钩关系研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,如何科学揭示大尺度缺水型流域城市群水资源利用与经济发展之间的脱钩关系,是黄河生态保护和高质量发展的重大战略管理需求,也是水科学与经济学交叉学科的研究难点.本文发展了基于三维水资源生态足迹和Tapio弹性指数的耦合脱钩模型方法,辨识黄河流域城市群2010-2020年水资源生态足迹时空变化格局及其水资源可持续利用水平,从广度和深度多个维度定量揭示了黄河流域城市群水资源利用与经济发展的脱钩状态.结果表明：(1)2010-2020年黄河流域兰西城市群具有最大的水资源生态足迹广度和最小的水资源生态足迹深度,平均值分别为570.73×10⁴ hm²和1.25;宁夏沿黄城市群则具有最小的水资源生态足迹广度和最大的水资源生态足迹深度,平均值分别为2.01×10⁴ hm²和567.05.(2)黄河流域水资源可持续利用水平最强的是山东半岛城市群,相对较低的是宁夏沿黄城市群.(3)水资源生态足迹广度与GDP发生强脱钩和扩张性负脱钩的比例分别为49.68%和36.13%,水资源生态足迹深度与...     

内蒙古东部地区水资源生态足迹比较分析

为了认识内蒙古东部地区水资源可持续利用现状的异同,文章利用水资源生态足迹计算模型,对兴安盟和通辽市2个地区的水资源生态足迹进行了对比分析。研究结果表明:(1)通辽市的人均水资源生态足迹数值均高于兴安盟。(2)2个地区的水资源生态足迹账户中,农业灌溉用水所占的比例最大。(3)通辽市的人均水资源生态承载力均低于兴安盟。(4)通辽市出现了明显的生态赤字情况,而兴安盟只有个别年份出现过生态赤字。(5)兴安盟的万元GDP生态足迹高于通辽市。这表明兴安盟对水资源的利用效率相对较低。(6)通辽市水资源环境处于不安全状态;兴安盟水环境总的趋势是逐渐优化。这说明兴安盟的水资源可持续利用程度要高于通辽市,但是其水资源的利用效率却相对较低。得出结论,区域水资源可持续利用的程度与自然、社会和经济的发展有关系。     

基于虚拟水理论的河北省水足迹时空差异分析

在阐述虚拟水、水足迹概念,概述基于产品虚拟水含量的水足迹计算方法基础上,以河北省为例,计算了1995—2008年该省11个行政区的水足迹及其相关指数(水资源匮乏度、水资源依赖度、水资源自给率及水足迹强度),分析了水足迹和水足迹强度时间序列,并通过水足迹及其相关指数的系统聚类将河北省进行了空间分类,最后从虚拟水贸易平衡、水足迹与三次产业产值对比分析的角度,进一步探讨了各行政区水足迹的时空差异。结果表明,从时间上看,水足迹呈现增长趋势,而水足迹强度总体呈现下降趋势,从空间上看,各行政区在水资源消费类型、水资源利用效率、水资源匮乏程度、对当地水资源依赖度和水足迹外部化程度等方面存在差异。     

基于生态效率的城市可持续性评价及应用研究

综合评价城市复合生态系统是实现区域可持续发展要面对的重要科学问题.城市生态效率反映了城市系统的资源环境与社会福利的投入产出关系,是将可持续发展的宏观目标融入城市发展规划与管理中的有效工具.综合生态足迹和人类发展指数的理论方法,构建了基于生态效率的城市可持续性评价模型.应用该模型对厦门市生态效率进行了时间序列分析:2000～2006年,厦门市生态效率呈现先平稳上升后陡然下降又小幅回升的波动性变化.厦门市人均生态足迹由4.279hm2增加至5.462hm2;人类发展指数由0.831增加至0.896;生态效率下降15.5%,资源效率下降15.7%,环境效率下降15.3%.研究表明,厦门市的可持续性经历了由可持续性次增强→可持续性增强→可持续性减弱→可持续性增强路径的转变,总体趋势仍是可持续性减弱.     

基于生态系统供给及净化服务功能的贵州省水生态占用研究

针对传统及现有水生态足迹理论及其模型存在的缺陷与不足,本文提出了基于生态系统供给及净化服务功能的贵州省水生态占用概念与模型,将其划分为生物生产和非生物生产的水生态占用两部分,建立水产品、水资源、水环境3类账户,并在此基础上以2000—2014年的贵州省为例进行计算分析,结果表明:(1)水产品账户中,贵州省水产品消费的水生态占用总体呈上升趋势,水生态承载力波动变化较小,水产品消费呈生态赤字状态,且其生态压力较大;(2)水资源账户中,贵州省淡水资源的水生态占用整体呈逐渐上升趋势,水生态承载力则呈明显波动的趋势,且变化幅度较大,淡水资源消费处于生态盈余状态,且其与水生态承载力的变化态势一致,淡水资源消费的生态压力较小;(3)水环境账户中,水环境生态压力主要来源于氮污染,2000—2010年消纳污染的水生态占用变化不大,2011—2014年波动较大,历年生活水污染账户值均大于工业,今后要注重加强生活水污染防治,消纳污染的水生态承载力呈波动变化的趋势,水环境处于生态赤字状态,且其生态压力较高;(4)与现有生态足迹模型的比较分析可知:该模型核算更为全面;不考虑均衡因子,并以最大水生态压力指数来评价区域水生态系统所承受的压力状态具有合理性,更能准确反映贵州水生态的实际情况和水生态文明建设的需要.     

改良生态足迹法在珠海的应用

改良生态足迹法从环境、水资源两方面入手,对传统生态足迹法进行了改进.在地理信息系统的支持下,利用改良生态足迹法对珠海2002年的生态足迹需求、供给和生态赢余进行了计算和分析,评估了珠海的可持续发展状况.结果表明:2002年珠海的生态足迹需求为3.492　8 hm2/人,供给为3.908　7 hm2/人,生态赢余为0.415　9 hm2/人,珠海的发展属于可持续性;其中水资源的生态足迹供给为0.635　8 hm2/人,需求为0.013　7 hm2/人,生态赢余为0.622　1 hm2/人;环境容量的生态足迹供给为3.489　5 hm2/人,需求为1.526　8 hm2/人,生态赢余为1.962　7 hm2/人.使用传统生态足迹法的计算结果却为:生态足迹需求为1.952　3 hm2/人,供给为0.316　4 hm2/人,生态赤字为1.635　9 hm2/人,珠海的发展属于不可持续性.而改良生态足迹法的计算结果更符合珠海的实际,对于其他城市的生态规划和建设也具有借鉴和参考价值.      

海南省人类活动对自然生态的影响

将社会库存、水资源足迹和污染足迹纳入生态足迹需求计算模型,改进和完善了生态足迹需求理论与方法. 依据海南省统计年鉴资料,计算并分析了海南省1952—2004年的生态足迹,揭示了海南省52年来对自然资源利用的状况和特征.结果表明:①海南省可再生资源生态足迹占总生态足迹的绝大部分,二者呈同步增长态势,但距离在加大;②海南省对自然资源的利用主要集中于海洋、耕地和能源用地,对草地、林地、淡水水域和建设用地的利用强度相对较小,对水资源的利用强度明显减少;③海南省万元GDP生态足迹呈下降趋势,资源利用效益逐步提高. 海南省生态足迹动态变化的原因包括:①海南省生态足迹的变化是海南省经济生产和消费结构变化的结果,经济和人口增长导致资源的大量消耗,是造成生态足迹不断上升的主要原因;②海南省经济生产的主要方式是农业,农业问题是海南省可持续发展需要解决的首要问题;③海南省对耕地、林地和水资源的利用逐步下降,近几年对水域特别是海洋动物性食品的需求急剧增加,这是居民收入水平上涨的结果。      

福建省生态可持续发展历史演变——基于改进生态足迹模型的研究

运用基于能值分析的生态足迹模型,对福建省1995年-2006年生态足迹和生态承载力及相关指标进行计算和分析。实证研究结果表明,1995年-2006年间,福建省人均生态足迹由2.079 hm2/cap增至3.371hm2/cap,年平均增长率达到10.77%;生态承载力由2.280 hm2/cap上升到3.082 hm2/cap,年均增长率6.23%;从2002年起人均生态足迹开始大于人均生态承载力,之后每年出现生态赤字,且赤字逐年增加。期间,福建省万元GDP下降了51.84%;生态多样性指数上升了11.41%;发展能力指数上升了70.30%;生态压力指数由0.934上升到1.094,导致生态安全由稍不安全等级上升到较不安全等级。     

基于水足迹理论的区域水资源利用评价

水资源是一个地区经济发展、社会稳定的基础。水资源利用评价研究对分析区域水资源问题、制定合理的水资源战略具有重要意义。论文引入水足迹理论,构建区域水足迹结构、效益、生态安全以及可持续性指标体系,对区域水资源的利用现状和可持续性进行评价分析,并以大连市为案例对其水资源利用情况进行评价,结果表明该评价方法简便直观、合理可行。     

基于旅游生态足迹模型的东山岛旅游可持续发展评价

根据旅游生态足迹的理论、方法以及研究进展,在生态足迹模型的基础上,构建旅游交通、旅游住宿、旅游餐饮、旅游购物和旅游观光等5个子系统所组成的旅游生态足迹模型,计算分析东山岛2005年旅游生态足迹,并与当地居民生态足迹进行比较。结果表明:东山岛2005年旅游生态足迹为4.6183gha,人均生态足迹是当地居民的2.98倍。各子系统人均生态足迹从大至小依次为旅游餐饮0.00390gha,旅游交通0.003848gha,旅游观光0.003165gha,旅游住宿0.00123gha和旅游购物0.00042gha。