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。     

中国水足迹强度空间关联格局及影响因素分析

水资源短缺已成为制约经济社会发展的重要因素,科学审视水资源利用现状、探索水资源可持续发展的有效动力具有重要的理论和现实意义。基于水足迹视角分别测算2006-2015年中国31个省域的水足迹强度,利用探索性空间数据分析（ESDA）对其时空格局演变特征进行解析,考虑到该方法空间描述的粗略性,通过引入时空跃迁测度法进行细化,并借助空间杜宾模型探讨其影响因素。结果表明：中国水足迹强度空间集聚效应显著且具有跃迁性,但主要以类型Ⅵ为主,其空间结构具有一定的路径依赖特征;人口数量仍然是当前中国水足迹强度的一个主要驱动因子,而城镇化率和对外开放程度则对降低水足迹强度起积极作用;中国水足迹强度存在“倒N型”的Kuznets曲线,且大部分省份水足迹强度处于第一个拐点与第二个拐点之间,北京、天津、上海等区域已越过第二个拐点,处于水足迹强度下降阶段,而部分西部欠发达地区仍未跨越第一个拐点。     

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。     

黄河流域碳水足迹评价及时空格局研究

目前,水资源短缺是制约黄河流域生态保护和高质量发展的重要因素。基于碳水关联视角,引入足迹广度和足迹深度,该文对2005-2017年黄河流域碳水足迹进行评价,并对流域内碳水足迹广度、深度进行了空间关联性分析。结果显示:(1)黄河流域当前暂处于碳水盈余阶段,但盈余值趋于减少,碳水生态压力逐年增大。其中青海、四川为碳水盈余状态,山西碳水为生态赤字,其他省份均为碳盈余水赤字状态。(2)碳足迹广度高值区集中在黄河中下游地区。山西、宁夏、陕西3省碳足迹深度均高于自然原长值1,碳生态可持续发展能力弱。(3)水足迹广度呈波动下降趋势,除四川、青海外,其余7省水足迹深度值均高于1,水资源保护与改善任务艰巨。(4)黄河流域碳足迹广度呈显著空间集聚现象,碳足迹深度呈空间随机性,水足迹广度和深度均呈微弱的空间正相关性。因此,应因地制宜,以生态承载力为切入点,制订经济、社会及资源环境中长期计划。     

基于ESDA的省域空气污染空间特征研究

运用探索性空间数据分析(ESDA)方法,对中国31个省份的空气质量指数和PM2.5进行了空间分布和时空演化分析,结果显示,中国省域空气综合污染存在较强的空间自相关性,可对相邻区域空气质量造成影响.PM2.5污染与空气综合污染的空间相关趋势保持了高度的一致性,体现主导污染物的地位.辽宁与华北省份北京、天津、河北、山东,以及部分华中省份河南、湖北及江苏形成了较为稳定的高污染集聚区,较轻污染的集聚大多分布在西部、西南和东南沿海区域.基于空间特征的污染治理措施,可实现功效发挥的最大化.     

基于ESDA的京津冀地区草地变化空间分异

论文以县域为基本研究空间单元,借助GIS软件与Geoda空间统计分析软件,利用ESDA方法,对京津冀地区县域草地资源数量变化的总体与局域空间差异进行了分析。结果表明:①1980-2000年京津冀地区草地动态变化系数的Global Moran’s I为0.184 4,α = 0.05时呈显著的空间正相关,草地变化呈现出较明显的空间集聚特征;②时段Ⅰ(1980-1995年)到时段Ⅱ(1995-2000年)的全局Moran指数有所增加,表明草地变化在空间分布上集聚的趋势在增强;③各县域Local Moran’s I的Grid图反映了京津冀地区草地变化在局域空间上的均质性,尤其是高值区域与低值区域的集聚特征十分显著;④LISA集聚4种类型中,正相关的"H-H"类型区、"L-L"类型区占主体部分,二者约占总数的70%以上,其中,在时段Ⅱ,"H-H"关联的县域主要聚集在西北部山区,而中部的平原区域则表现出明显的"L-L"关联特征。     

基于生命周期评价的产品水足迹计算方法及案例分析

科学评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的前提。对比目前广泛应用的以虚拟水理论为基础的水足迹计算方法,详细介绍了基于生命周期评价(LCA)的产品水足迹计算方法,并以我国小麦生产为例进行实证研究。与虚拟水方法相比,LCA方法评价结果体现了水资源利用的环境影响,便于不同产品、不同生产阶段以及不同产地产品间水足迹的比较。实例研究表明:我国黄河、海河流域小麦水足迹平均为1 262 L H₂Oe·kg^-1,而长江流域仅为31 L H₂Oe·kg^-1;小麦生产对我国极度缺水的北方造成的压力远高于水资源较为丰富的南方地区。LCA方法能科学评价农产品生产对水资源的影响,为我国保障粮食安全和水资源可持续利用提供科学依据。     

中国水足迹结构解析及投入产出分析框架研究

在回顾水足迹理论和应用发展的基础上,以2009年数据对中国"蓝水"足迹和"灰水"进行了测算,结果显示中国"灰水"足迹总量远高于"蓝水"足迹,工农业水耗占到中国"蓝水"足迹的85%,而"灰水"足迹的88%由农业部门产生,面源污染将是未来水污染防治的首要目标。基于传统价值型投入产出表,构造了水足迹投入产出的"价值-实物"混合型投入产出表,定义了部门表观水足迹和实质水足迹等核心概念,将农业"绿水"足迹和产业部门"灰水"足迹纳入水足迹投入产出分析,并给出了表观水足迹强度矩阵、完全水足迹强度矩阵、部门实质水足迹分组矩阵等指标集的基本核算流程,该方法可有效体现产业部门的水资源消耗和水污染物排放关联,实现对全过程、结构性水资源和水环境管理的支持。     

基于虚拟水的江苏省2009年水足迹分析

水足迹是基于消费基础的水资源利用情况的指示器,通过虚拟水贸易获得最大利益是水足迹分析方法的重要发展方向。在基于虚拟水计算方法的基础上对江苏省2009年水足迹进行了计算和评价,结果表明：2009年江苏省水足迹为866．75×10^8m^3,人均水足迹为1829m^3／人·年,水匮乏度为217％,水资源消费自给率为86．33％,较高的水资源自给率和水足迹给江苏省生态环境造成了巨大压力。实施虚拟水战略、改变消费模式、提高水资源利用率,已经成为缓解江苏省水资源短缺现状,实现水资源可持续利用的有效途径。     

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。     

甘肃省2003年的水足迹评价

水足迹是指在一定的物质生活水平下,维持一定人群消费所需要的总的水资源数量。由于考虑了社会经济系统中虚拟水的消费量,水足迹真实地反映了一个地区人类消费对水资源的占有情况,为水资源科学管理提供了一个新的方法。论文引入了水足迹的概念和计算方法及其相关评价指标,计算分析了2003年甘肃省的水足迹。结果表明,甘肃省2003年的水足迹总量为226.67×10^{8,/sup>m3,人均水足迹878m3,水足迹占总可更新水资源的26%,水资源消费自给率为99.52%,如此高的水资源消费占用比例和自给率,对甘肃省生态环境造成了巨大的压力。}     

中国灌区粮食生产水足迹及用水评价

以1998、2005 及2009 年459 个灌区资料为基础,从区域尺度计算粮食生产水足迹,建立粮食生产用水水平综合评价指标I对灌区粮食生产与水资源利用之间的关系进行评价。结果显示:粮食生产水足迹及其组成的区域间差异均较大,大值省区主要分布于东北、华南,小值省区以黄淮海平原为核心集中分布;全国粮食生产水足迹多年均值为1.336 m³/kg,蓝、绿水比例分别为63.7%和35.8%,有35.1%的水足迹损失于粮食生产过程。空间自相关分析表明,粮食生产用水水平综合评价指标I相似的省区在空间上显著地聚集,局部自相关属性为HH和LL的省区超过了20 个,不同年份总体和局部的空间分异特征随时间变化均不明显;省区间粮食生产综合用水水平差异大,I值介于0.079~0.889 之间,变异系数为0.59,黄河中下游省区用水水平较高而东北及西北大部分省区则相反。结合人均粮食占有量与I值在全国的地位,对各省区粮食生产与农业用水发展方向进行了讨论。     

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。     

黄河流域甘肃段工业行业水污染物空间排放特征

为研究黄河流域甘肃段工业废水污染的空间排放特征,运用系统聚类法,构建水污染物空间分类模型,引入污染综合评价指数,测算空间关联特征,揭示黄河流域甘肃段工业水污染物排放空间集聚效应.结果表明,2017年黄河流域甘肃段总工业企业数量为7 224家,企业类型以小型和微型为主.化学需氧量（COD）排放主要集中在安定区、麦积区和西固区,氨氮（NH⁺₄-N）、总氮（TN）和总磷（TP）排放主要集中在西固区、安宁区和红古区,农副食品加工业、酒/饮料和精制茶制造业、化学原料和化学制品制造业及电力/热力生产和供应业是主要贡献源.黄河流域甘肃段57个县区可分6种污染类型,水环境污染综合评价指数在空间整体上存在明显空间正相关,高值簇和低值簇集聚现象显著.研究结果可为管理部门制定差异化的水环境管控对策,实行分区分级的精细化管理提供科学支撑.     

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。     

基于足迹家族的宁夏资源环境压力评估及时空差异分析

基于生态足迹、碳足迹和水足迹的足迹家族模式,构建了资源环境压力评价指标体系,以丝绸之路经济带重要节点宁夏为研究区,探究人类活动对区域资源环境的影响.结果表明:1990—2013年宁夏的人均生物质足迹由0.61 hm2增至0.66 hm2,人均水足迹由984.85 m3增至1520.59 m3,人均碳足迹由4.55 t增至27.53 t(扩大了6.05倍),资源环境压力指数由0.45增大到0.89,从中下(Ⅱa)等级升为很高(Ⅲb)等级,人地关系日益严峻.研究初期,资源环境的压力主要来自于生态压力,后期逐渐转为以温室气体排放压力和水资源压力为主.空间上,资源环境压力存在较大差异,2013年银川市、石嘴山市和固原市的资源环境压力处于很高等级(Ⅲb),吴忠市和中卫市处于中上等级(Ⅱb).其中,银川市的主要压力来自温室气体排放压力和生态压力,石嘴山市主要来自温室气体排放压力,固原市主要来自水资源压力和生态压力,吴忠市和中卫市的三大压力所占份额相当.提高生物资源供应能力、降低水资源压力,加快节能减排和低碳经济发展能力,是宁夏生态文明建设中亟待解决的重大问题.     

基于水足迹的生态畜禽养殖基地生产用水分析

水资源是自然资源的重要组成部分,也是社会经济发展的战略资源。本文以武汉市某生态畜禽养殖基地建设项目的生产情况为实例,通过对该养殖基地的生产过程进行分析,特别对畜禽养殖类建设项目中旱作物、生猪养殖、员工生活的用水情况进行分析,分别对旱作物、生猪养殖、员工生活的绿水足迹、蓝水足迹、灰水足迹进行了核算,并提出了该养殖基地优化的水资源利用方案,对提高养殖基地水资源利用效率具有重要的意义。     

基于水足迹的山东省水资源可持续利用时空分析

以人均水资源占有量低、水资源利用结构不平衡省份山东省为研究区,首先计算2005—2014年山东省水足迹及2014年17地市水足迹,实现水足迹时空分析;从DPSIR视角出发,基于水足迹计算结果,融合构建水资源可持续利用评价指标体系,通过因子综合得分来反映全省10 a间水资源可持续利用强度,以2014年为水平年,对17地市因子综合得分进行空间聚类,实现水资源可持续利用时空分析。结果表明：研究区2005—2014年水资源可持续利用综合评价得分呈现增长态势,表明水资源可持续利用程度趋于加强,但分值总体较低,仍需提高利用效率;2014年17地市水资源可持续利用水平整体呈现东优西劣、南优北劣的空间格局。     

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.     

基于水劣化足迹理论的安顺市水环境评价

为了掌握安顺市社会经济发展对水环境产生的效应,基于"水劣化足迹"理论,选取关键污染物指标,对安顺市2010—2015年水环境进行了分析。研究结果显示:1)2010—2015年,安顺市水体酸化足迹由19.37×107kg下降到4.11×107kg(以SO_2计,下同);2013—2014年电力行业水体酸化足迹比例较其他行业高,2015年其他行业水体酸化足迹占主导地位。2)安顺市2010—2015年水体富营养足迹年平均值为0.8850×107kg(以NO-3计,下同),水体富营养化足迹主要来自生活源、畜禽养殖和工业源,三者比例高达91%。3)人均水劣化足迹及水劣化足迹经济强度逐年下降。4)安顺市2011—2015年经济发展与水劣化足迹相对脱钩,经济与水环境处于初步协调发展状态。