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.     

多区域投入产出分析下中国水足迹地区间比较——基于“总量-相关指标-结构”分析框架

在"总量-相关指标-结构"分析框架下,采用中国大陆30省区(除西藏)42经济部门多区域投入产出及伪基尼系数差异成因分解方法,估算、比较各省区水足迹并分析差异成因,衡量省区降低水足迹(即水足迹总量)的紧迫性并识别调整重点,对具体调整提出建议,为构建中国特色水安全保障体系提供依据。研究表明:1)30省区水足迹均方差系数为51.79%,其中新疆、黑龙江水足迹最高,天津、北京对应最低。2)结合相关指标地区间比较,30省区中宁夏、黑龙江、上海降低水足迹紧迫性最强;天津、山西等提高居民生活直接用水效率紧迫性最强。3)根据部门结构地区间比较,列出各省区降低水足迹中须重点关注的部门,可以看到各省区均须重点调整农林牧渔业、食品制造及烟草加工业用水。4)来源结构地区间比较中,青海、宁夏和新疆的水足迹主要靠当地来供给,其余各地区水足迹均主要源于国内其他地区;可得到各省区上述降低水足迹中应重点关注部门的水足迹主要来源地,如黑龙江、天津、海南等地农林牧渔业水足迹主要源自当地。因此,各地区应结合上述紧迫性、重点关注部门及主要来源分析结果,加强节水工作的针对性。     

多区域投入产出分析下中国水足迹地区间比较——基于“总量-相关指标-结构”分析框架

在“总量-相关指标-结构”分析框架下,采用中国大陆30省区（除西藏）42经济部门多区域投入产出及伪基尼系数差异成因分解方法,估算、比较各省区水足迹并分析差异成因,衡量省区降低水足迹（即水足迹总量）的紧迫性并识别调整重点,对具体调整提出建议,为构建中国特色水安全保障体系提供依据。研究表明：1）30省区水足迹均方差系数为51.79%,其中新疆、黑龙江水足迹最高,天津、北京对应最低。2）结合相关指标地区间比较,30省区中宁夏、黑龙江、上海降低水足迹紧迫性最强;天津、山西等提高居民生活直接用水效率紧迫性最强。3）根据部门结构地区间比较,列出各省区降低水足迹中须重点关注的部门,可以看到各省区均须重点调整农林牧渔业、食品制造及烟草加工业用水。4）来源结构地区间比较中,青海、宁夏和新疆的水足迹主要靠当地来供给,其余各地区水足迹均主要源于国内其他地区;可得到各省区上述降低水足迹中应重点关注部门的水足迹主要来源地,如黑龙江、天津、海南等地农林牧渔业水足迹主要源自当地。因此,各地区应结合上述紧迫性、重点关注部门及主要来源分析结果,加强节水工作的针对性。     

基于ESDA方法的黄河流域水足迹强度及空间关联分析

文章以黄河流域8个省(自治区)为研究对象,以水足迹强度为测度指标,分析黄河流域各省水足迹分布及其区域特征,运用探索性空间数据分析(ESDA)方法进行全局和局部空间自相关性分析,对黄河流域水资源利用效率和区域间空间格局差异和原因进行分析。结果发现,黄河流域多数省份存在水资源短缺问题,宁夏、甘肃、内蒙古、河南均具有较高的水足迹强度,单位产出消耗的水足迹较大;黄河流域整体不具有明显的空间自相关性,但是中上游地区具有一定的局部自相关性。     

中国“四化”建设对水足迹强度的影响分析

采用2000—2016年中国30省市(不包括香港、澳门、台湾、西藏四省区)的数据,构建四化指标体系,计算四化发展指数,进行地区四化水平评价,通过OLS和GMM回归模型考察四化发展对水足迹强度的影响,同时设置四化之间的交互项来识别四化指标之间的相互作用。主要结论如下:首先,从四化水平的地域发展差异上来看,中国四化水平总体上呈现出东部优于中部、中部优于西部的格局,水足迹强度的分布与之类似,说明四化水平发展与水足迹强度之间可能存在相关关系;其次,计量模型显示四化水平的提升对于水足迹强度的改善有积极影响,但每一化对于水足迹强度改善的影响大小不一;第三,以交互项衡量的四化相互作用对于水足迹强度的影响作用为正,表明四化发展对水足迹强度的改善效果逐渐趋于收敛。因此,优先提升落后地区的四化水平,以四化水平的提升推动水足迹强度的降低,能够有效降低我国总体水足迹强度水平。     

煤炭生产的水足迹评价研究

水足迹是水资源占用的综合评价指标,能够量化人类活动对水资源和水环境的影响,为水资源的高效利用与可持续管理提供科学参考.本文在WFN水足迹评价方法和国际标准水足迹评价方法的基础上,提出了基于生命周期的包含蓝水足迹、灰水足迹和间接水足迹的能源系统水足迹评价模型.将此模型应用到煤炭生产,计算了我国单位煤炭生产的水足迹.研究结果表明,我国1 GJ煤炭生产的水足迹为0.19 m~3,水足迹的80%来源于采掘过程,从水足迹类型来看,灰水足迹占到了87%的比例.本研究为能源系统水足迹评价提供了方法理论,并可为以煤炭为原料或燃料的下游产品水足迹评价提供数据支撑.     

中国“四化”建设对水足迹强度的影响分析

采用2000—2016年中国30省市（不包括香港、澳门、台湾、西藏四省区）的数据,构建四化指标体系,计算四化发展指数,进行地区四化水平评价,通过OLS和GMM回归模型考察四化发展对水足迹强度的影响,同时设置四化之间的交互项来识别四化指标之间的相互作用。主要结论如下：首先,从四化水平的地域发展差异上来看,中国四化水平总体上呈现出东部优于中部、中部优于西部的格局,水足迹强度的分布与之类似,说明四化水平发展与水足迹强度之间可能存在相关关系;其次,计量模型显示四化水平的提升对于水足迹强度的改善有积极影响,但每一化对于水足迹强度改善的影响大小不一;第三,以交互项衡量的四化相互作用对于水足迹强度的影响作用为正,表明四化发展对水足迹强度的改善效果逐渐趋于收敛。因此,优先提升落后地区的四化水平,以四化水平的提升推动水足迹强度的降低,能够有效降低我国总体水足迹强度水平。     

云贵高原湖区湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对云贵高原湖区湖泊营养物生态分区的研究.首先运用主成分分析方法对众多指标进行了降维综合处理,产生彼此互补相关又能综合反映湖区情况的4个新指标,累计贡献率达到93.69%,具有充分的代表性,构建了云贵高原湖区湖泊营养物生态分区指标体系.在此基础上,根据各区域新指标值,结合聚类模型初步将湖泊流域分为5类,再利用判别分析完成非湖泊流域的类别判别,最后运用空间自相关分析方法,按聚类结果进行全局自相关分析,Moran’sI为0.320,且检验值Z值为68.2,远大于临界值(显著水平1%所对应的临界值2.58),表明聚类结果与空间位置具有显著相关性,之后运用局部自相关对区域各因素的主成分综合得分的空间分布格局进行了量化分析,揭示了零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,根据关联结果完成最终的分区.结果表明,利用此分区模型可以尽量避免人为因素,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性,可为探索适合我国湖泊营养物生态分区的指标体系和分区技术方法,完成全国湖泊营养物生态分区和科学地制定我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准提供技术支持.     

干旱区旅游业用水供需适配性评价模型及应用——以中国新疆为例

干旱区旅游业在促进区域社会经济发展的同时,也加剧了地区的水资源供需矛盾。针对中国干旱区水资源禀赋及旅游产业的特点,提出干旱区旅游业用水供需适配性评价模型。按照旅游业产值对地区生产总值贡献率、旅游业从业人员占地区就业人员比例、地区水资源禀赋约束等指标,构建综合测算干旱区旅游业用水供给量测算模型;从旅游“食、住、行、游、娱、购”全要素视角,建立由餐饮水足迹、住宿水足迹、能源水足迹、游览水足迹、购物水足迹等账户组成的旅游业用水需求量测算模型;针对“供给”与“需求”水量的数量关系,利用组合分析方法,构建旅游业用水供需适配性程度指数评价模型,并设定评价阈值,测算干旱区旅游业用水供给与需求适配性程度的评价等级。实证分析了新疆2025年旅游业用水供需适配性程度,得出结论：为使旅游业用水维持在“供需基本平衡”或“供需平衡”的状态,新疆旅游业规模最高发展速度应在15%以内,同时新疆政府必须保持社会用水量年均节水率在0.95%及以上;而如某年发生突发性事件,则其之后年份的旅游业规模发展速度可放宽至20%。     

水土资源匹配视角下中国省域农产品供需平衡分析及其政策启示

粮食安全关系到中国稳定与发展和国际贸易秩序。以省级行政区为基本单位,基于2016—2018年各省份常住人口、农产品消费量、农业数据及相关参数,采用生态足迹和水足迹评价方法,在只考虑食用和再生产消费且不考虑地区耕地质量差异的条件下,核算各省份农产品自给的水土资源需求,评价中国省域水土资源承载力状态。结果显示：（1）中国现有耕地资源总量可满足自身耕地总需求（前者是后者1.81倍）,但省际差异大,东部沿海省市耕地不足。（2）农业可用水资源总量亦可满足农业可持续生产需求,但区域严重不平衡,华北平原与宁夏水资源赤字严重,而青藏高原地区、长江以南省份农业可用水资源丰富。（3）水土资源空间不匹配制约了中国农业的粮食生产潜力,不考虑环境净化用水,水土资源匹配状态可满足全国粮食自给需求;但考虑环境净化用水,中国粮食难以实现自给,承载力赤字达33715.50万人。以资源环境可持续为导向,未来中国应从农业生产布局优化、农业结构调整、农业科技、产业与人口转移、农产品进口和农业国际合作等方面着手,解决中国农产品需求问题。     

基于MRIO模型的中国省（市）区水足迹测度及空间转移格局

基于2012年中国31个省（市）区的投入产出表,建立水资源扩展型的投入产出模型,测算了中国31个省（市）区的水足迹及水足迹贸易量,并基于省际贸易分析了省（市）区间空间转移格局。结果显示：（1）2012年,中国水足迹总量为4819.3亿m³,国际贸易净输入水足迹为261.3亿m³,省际贸易净输出水足迹为801.6亿m³,省际贸易在全国水足迹贸易中占主导地位。（2）就省（市）区而言,河北、黑龙江等19个省（市）区为净输出省份,北京、天津等12个省（市）区为净输入省份;分产业来看,第一产业水足迹净输出757.9亿m³;第二产业净输入222.2亿m³、第三产业净输出4.6亿m³。（3）省际间水足迹空间转移具有来源与去向的不一致性,同时存在省（市）区转移的地理邻近性,资源丰富省份和经济发达地区转移现象明显。     

投入产出法在虚拟水消费与贸易研究中的新应用

虚拟水是缓解水资源危机的一种途径。投入产出法是研究虚拟水的主要方法之一,可分为单区域投入产出模型（SRIO）和多区域投入产出模型（MRIO）。鉴于SRIO 和MRIO单独应用时存在一定局限性,论文提出同时运用单区域投入产出表和多区域投入产出表研究虚拟水,即：利用SRIO 计算完全用水系数,并直接利用单区域投入产出表区分本地水足迹与外来水足迹,再根据多区域投入产出表分析区域间的虚拟水贸易。广东省的案例研究显示：①2007 年广东省水足迹为333.9×10⁸ m³,其中本地水足迹223.6×10⁸ m³,外来水足迹110.3×10⁸ m³;②广东省同年虚拟水输出量445.4×10⁸ m³,输入量454.1×10⁸ m³,其虚拟水的外部来源主要是湖南、广西和浙江。结果表明以上方法可全面计算完全用水系数,有效区分本地水足迹与外来水足迹,揭示区域间的虚拟水贸易关系,为水资源管理决策提供方法支持。     

要素与效率耦合视角下中国人均灰水足迹驱动效应研究

论文系统测度了中国大陆31省区2000—2014年间的人均灰水足迹,首次将生产要素中最关键的资本和劳动力要素引入到人均灰水足迹的驱动效应研究中,同时耦合了传统的环境效率与技术效率因素。应用扩展的Kaya恒等式和LMDI模型,综合分析了上述因素对人均灰水足迹的驱动效应。结果表明：1）从全国范围来看,技术效率效应的减量作用最大,资本产出效应的减量作用近年有所提高,资本深化效应的增量作用最大。2）技术效率效应、资本产出效应和资本深化效应都呈现西北高、东南低的分布格局;河北、北京、天津和山东的环境效率效应和技术效率效应对人均灰水足迹的减量作用较大,其他省区技术效率效应和资本产出效应更有利于人均灰水足迹的降低;资本深化效应在各地都会造成人均灰水足迹的显著提升。     

中国产业部门水足迹演变及其影响因素分析

水资源是中国实现绿色可持续发展的基础,基于投入产出分析法对中国产业部门水足迹及其强度进行定量核算,分析其演变趋势,从技术进步、经济发展及政策完善三个角度剖析中国水足迹变迁的影响因素。结果表明:1997-2007 年间中国各行业完全水足迹强度的年均下降率约为9.1%,而大部分行业的水足迹却呈增长趋势,年均增长率约为14.2%。1997、2002、2007 年中国以贸易形势输出的虚拟水总量占完全水足迹量的比例分别为12.0%、14.6%、22.5%,呈递增趋势且均高于输入总量。中国各部门水足迹强度降低的主要影响因素包括:节水技术的发展、节水管理政策的完善、产业间的经济联系。中国经济飞速发展是导致水足迹上升的决定性因素。在进出口贸易方面,中国不合理的贸易结构和贸易总量的扩大化是导致虚拟水呈现输出状态的主要影响因素。最后提出:探寻节水技术的新方向,利用部门间经济联系转移部分行业节水压力,完善发展中产业的节水措施,调整进出口产业结构,实施地区性虚拟水贸易战略是中国节水政策的优先发展方向。     

水足迹视角下黄土高原经济林果扩张的水安全风险分析——以苹果种植为例

以苹果为主的黄土高原经济林果种植规模持续扩张,耗水量不断增多,潜在的水安全风险增大。量化苹果生产水足迹,讨论苹果生产扩张带来的水安全风险,对科学指导未来黄土高原苹果健康发展具有重要意义。本文基于ArcGIS和CROPWAT软件,选取2000—2019年黄土高原44个市（州）,探究了苹果水足迹的时空分布规律及水安全风险。结果表明：2000—2019年,黄土高原苹果种植面积增长了1.3倍,产量增长了3.1倍,呈“北移西扩”的发展趋势;苹果绿水足迹占比的空间分布与降雨量基本一致,从东南向西北递减,蓝水足迹空间分布正好相反;苹果水足迹总量从74.42亿m³增长到108.04亿m³,占农业耗水量的比例由42.78%提升至65.63%,灰水足迹占比高达13.88%,黄土高原苹果生产面临严峻的水安全风险。因此,应适度控制黄土高原苹果种植规模的进一步扩张。本文可为评价黄土高原苹果种植规模扩张背后的水安全风险提供依据。     

部门水足迹及其经济效益的时空匹配特征研究

利用水足迹账户法,核算了2005—2015年张家口市市辖区、坝上和坝下三个区域的农业、工业、建筑业、服务业和生活等部门的水足迹,在此基础上分析不同产业部门水足迹经济效益的时空特征。研究结果表明：（1）马铃薯种植成为张家口市农业水足迹快速上升的最主要驱动因子。马铃薯对农产品水足迹的贡献率由10%上升至50%,成为优势农作物,但是主要集中在坝上地区。（2）工业水足迹下降了64%,市辖区下降最快;建筑业水足迹只有工业水足迹的1%~4%;服务业水足迹由571万m³上升至1436万m³,市辖区上升最快。（3）为实现节水目标,张家口市应继续调整种植业结构、最大限度利用降水,进一步减少灌溉用水;工业领域建立与水有关的投入产出表,并对工业内部产业结构和区域产业布局进行节水规划。     

基于ESDA的中国省际水足迹强度的空间关联格局分析

水足迹强度是一个反映水的利用效率的指标,论文在对1995-2009年中国31个省(市、区)水足迹计算的基础上(因资料所限,未考虑香港、澳门和台湾地区),利用探索性空间数据分析(ESDA)对15 a来各地区水足迹强度空间分布格局以及演变态势进行了分析和探讨。结果表明:①中国水足迹强度整体呈现明显的下降趋势,说明水资源的利用效率明显提高,但是区域发展并不平衡;②从全局空间分异来看,中国各地区水足迹强度呈现出正的空间相关性特征,存在着空间集聚特征,即水足迹强度高的地区相互邻接,强度低的地区相互邻接;③从局部空间分异来看,空间正相关模式(LL集聚和HH集聚)所占比例很大,且在研究年份内逐渐增加,反映出水足迹强度的LL集聚和HH集聚变得越来越显著。LL集聚主要分布在东部沿海一带,在空间上有明显的向周边扩散的趋势;HH集聚主要分布在西部地区,在空间分布上较稳定。     

基于水足迹强度的江苏省水资源利用效率分析

水足迹强度是可以量化水资源利用效率的指标,文章在计算江苏省水足迹的基础上,选取6项水足迹强度指标,分部门比较各地市水资源利用效率的差异,并基于ESDA研究水足迹强度的空间自相关性,构建空间集聚图。研究表明:2002~2014年江苏省各市水足迹总体呈现上升趋势,水资源压力增大;总体上苏南和苏北地区的农业水足迹强度都偏高,农业水资源利用效率低;苏南地区工业产值高但耗水量大,因此工业水足迹强度也偏高;苏北地区的灰水足迹强度偏高,水资源压力较大;江苏省水足迹强度具有不断增强的全局自相关性,地市出现集聚现象,不同地市的集聚分布也日益明显;大部分苏北地区属于高高集聚并且向外扩张,低低集聚主要分布在苏南地区。研究结果为政府部门分析地市间水资源利用效率差异,制定高效的水资源利用政策等提供依据。     

时空与效率视角下汾河流域农业灰水足迹分析

基于《山西省统计年鉴》的相关数据,运用灰水足迹理论对2010年前后（2000~2016年）汾河流域农业灰水足迹及效率进行定性、定量分析.结果表明：汾河流域农业灰水足迹总体呈先上升后下降再缓慢上升的趋势,最高值出现在2004年,为1.30×10¹⁰m³,最小值出现在2012年,为9.20×10⁹m³;农业灰水足迹中以畜牧业灰水足迹为主,但比例在降低;2010年后,汾河流域年均农业灰水足迹同比降低15%,说明汾河水污染得到了明显的改善,但仍应制定相关政策减少污染物的排放;种植业灰水足迹同比增加8%,说明化肥施用量在增加,应支持使用有机肥,减少化肥的使用;文水县农业灰水足迹变化最大,其中畜牧业灰水足迹则同比增加52%,应重点对文水县畜禽粪便进行治理或资源化利用;农业灰水足迹效率呈现先平稳后下降然后极速上升再下降的趋势,2012年最高,为1.32元/m³.较2010年前,2010年后流域年均灰水足迹效率明显提高,农业落后区减少了6个.     

基于水资源耦合价值的绿色水价模型及其应用——以下辽河平原为例

为了准确体现水资源价值的差异性、动态性及其整体性,提出基于绿色核算的水资源耦合价值评价指标体系及绿色水价模型。以下辽河平原为例,引入可变模糊综合评价法,结合熵值法和层次分析法对水资源耦合价值进行评价,计算该区水资源天然价值系数、附加价值系数、经济价值系数、社会（公益）价值系数、生态价值系数及环境价值系数,据此得出绿色水价标准：城乡居民生活用水为3.54 元/m³,农村居民生活用水（暂行）为132 元/（a·人）,农工商服务业用水为6.14 元/m³,农田灌溉用水（暂行）为0.79 元/m³,行政事业用水为4.72 元/m³,园林绿化用水为7.34 元/m³,特种行业用水为12.33 元/m³。各行政分区水资源耦合价值及各单项价值的评价结果基本符合该区客观实际,绿色水价模型体现了区域水资源禀赋,反映了经济社会发展及生态环境等对水资源的需求。