?

基于生態足跡和SD模型的山東省水資源可持續利用評價

2024-02-18 14:09黃麗想王健泉邸齊夢秦歡歡
人民珠江 2024年1期
關鍵詞:系統動力學山東省

黃麗想 王健泉 邸齊夢 秦歡歡

摘要:水資源生態足跡與生態承載力對于區域水資源供需平衡問題具有關鍵的指示意義,在生態文明建設和可持續水資源利用中愈發重要,但現有研究缺少針對山東省水資源生態足跡的核算與評價。根據水資源生態足跡模型和山東省水資源供需系統動力學模型,對2001—2022年山東省水資源生態足跡和生態承載力進行核算與評價。結果表明:①2001—2022年山東省水資源生態足跡呈波動下降的趨勢,人均水資源生態足跡平均值和人均水資源生態承載力平均值分別為0.379、0.106 hm2/人,兩者呈緩慢下降的趨勢,由此導致人均水資源生態盈虧均為負值(均值為-0.273 1 hm2/人),即所有年份均存在水資源生態虧損,山東省水資源始終處于不可持續利用的狀態,承受較大的水資源生態虧損壓力;②2001—2022年山東省水資源生態壓力指數均大于1且呈上升的趨勢,平均值為3.581,水資源生態經濟協調指數波動不大,平均值為1.232,水資源生態足跡強度呈顯著下降的趨勢,平均值為0.143 hm2/萬元,下降幅度高達90.9%,山東省在2001—2022年會承受較大水資源生態壓力,水資源處于不安全利用的狀態,水資源的生態經濟協調性較好,但離1.414的最佳生態經濟協調度還有不少距離,需進一步加強山東省水資源生態經濟協調性,同時水資源利用效率得到了較大的提高;③山東省需要在節水設施的推廣、節水栽培技術的采用、用水效率的提升等方面投入大量的力量,在生活用水方面,隨著人口的不斷增長,需要在民眾節水意識的培養、對保護現有水資源的大力宣傳及節水措施在全社會的普及等方面加大力度,讓節約用水的意識和行為深入人心,才能更好更有效地促進區域水資源的可持續利用。

關鍵詞:水資源生態足跡;水資源生態承載力;可持續水資源利用;系統動力學;山東省

中圖分類號:TV213.4? 文獻標識碼:A? 文章編號:1001.9235(2024)01.0001.12

Evaluation of Water Resource Sustainable Utilization in Shandong Province Based on Ecological Footprint and SD Model

HUANG Lixiang1, WANG Jianquan1, DI Qimeng1, QIN Huanhuan1, 2*

(1. School of Water Resources & Environmental Engineering, East China University of Technology, Nanchang 330013, China;

2. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment, East China University of Technology, Nanchang 330013, China)

Abstract: The ecological footprint and ecological carrying capacity of water resources are of key directive significance for the balance between supply and demand of regional water resources and are increasingly important in the construction of ecological civilization and sustainable water resource utilization. However, existing research lacks accounting and evaluation of the ecological footprint of water resources in Shandong Province. Based on the ecological footprint model of water resources and the system dynamic model of water supply and demand in Shandong Province, the ecological footprint and ecological carrying capacity of water resources in Shandong Province from 2001 to 2022 are calculated and evaluated. The results show that: ① From 2001 to 2022, the ecological footprint of water resources in Shandong Province showed a fluctuating downward trend, with the average per capita ecological footprint and the average per capita ecological carrying capacity of water resources being 0.379 hm2/person and 0.106 hm2/person, respectively, showing a slow downward trend. As a result, the per capita ecological profit and loss of water resources were both negative (with an average of -0.273 1 hm2/person), indicating that there were ecological losses of water resources in all years. Water resources in Shandong Province have always been in an unsustainable state of utilization, enduring significant ecological losses of water resources. ② From 2001 to 2022, the ecological pressure index of water resources in Shandong Province was greater than 1 and showed an upward trend, with an average value of 3.581. The ecological and economic coordination index of water resources had little fluctuation, with an average value of 1.232. The ecological footprint intensity of water resources showed a significant downward trend, with an average value of 0.143 hm2/104 RMB and a decrease of up to 90.9%. Shandong Province suffered from significant ecological pressure on water resources from 2001 to 2022, and water resources were in an unsafe state of utilization. The ecological and economic coordination of water resources was good, but there was still a gap from the optimal ecological and economic coordination of 1.414. It is necessary to further strengthen the ecological and economic coordination of water resources in Shandong Province, and the efficiency of water resource utilization has been greatly improved. ③ Shandong Province needs to invest a lot of effort in promoting water.saving facilities, adopting water.saving cultivation techniques, and improving water efficiency. In terms of domestic water use, as the population is constantly growing, it is necessary to increase efforts in cultivating public awareness of water.saving, vigorously promoting the protection of existing water resources, and popularizing water.saving measures in the whole society. Only by making the awareness and behavior of water.saving deeply rooted in peoples hearts can we better and more effectively promote the sustainable use of regional water resources.

Keywords:ecological footprint of water resources;ecological carrying capacity of water resources;sustainable water resources utilization;system dynamics;Shandong Province

水資源是區域社會經濟發展關鍵基礎性資源,對區域可持續發展具有不可替代的作用[1]。水資源生態足跡是基于Willam Rees提出的生態足跡概念發展而來的非貨幣度量方法[2-4],指能滿足區域內人群的水資源需求且具有生物生產力的水域面積[5-8],而水資源生態承載力是指可以支撐區域資源、環境和經濟發展需要的水資源能力[9]。對水資源生態足跡與水資源生態承載力的匹配與平衡情況進行研究,能深入了解區域水資源利用盈虧情況,掌握該地區水資源對社會經濟發展的支撐能力,可以幫助制定有針對性的水資源管理政策,在資源、環境和社會經濟方面促進區域的可持續發展。因此,水資源生態足跡與水資源生態承載力逐漸成為水科學領域最重要的研究方法之一[10-18]。隨著經濟的高速發展,區域水資源供需失衡問題在持續惡化,水環境污染問題日漸突出[19],生態文明建設已成為區域社會經濟與資源環境可持續發展的重要組成部分[20-24],水資源生態足跡與水資源生態承載力受到越來越多的重視,在可持續水資源利用與管理方面得到了較大發展。

目前,有諸多學者在不同時空尺度對水資源生態足跡進行了研究,包括城市尺度的廣東省中山市[25]、浙江省臺州市[26]等,省級行政區尺度的上海市[7]、廣東?。?7]、福建?。?8]、甘肅?。?]、山東?。?9]等,流域和地區尺度的鄱陽湖流域[12]、長江流域[14]、西南地區[5]、淮河流域[11]等及全國尺度[13]。這些研究案例通常是基于公報或統計數據對研究區的水資源生態足跡進行計算,在此基礎上對研究區水資源可持續利用進行評價。然而,水資源生態足跡計算中涉及的區域需水量與多種因素相關,準確進行需水量計算是水資源生態足跡研究和分析的前提條件。目前,通常采用系統動力學(System Dynamics,SD)模型法[2]、灰色預測模型法[30]、ARIMA模型法[31]、BP神經網絡模型法[11]和GRNN模型法[32]對水資源生態足跡進行計算和分析。相比而言,SD模型能定量考慮影響需水量的各種水文、氣象、社會、工程、經濟和科技等因素,從而進行較準確的需水量和水資源生態足跡計算。

山東是中國經濟較發達的省份,人口、灌溉耕地和經濟總量分別占全國的7%、6%和10%[33],但受氣候及地形限制,降水時空分布不均,人均水資源量(334 m3/人)僅有全國和全球平均水平的1/6和1/25,是中國水資源供需壓力最大的省份之一[34]。目前,針對山東省水資源生態足跡和水資源生態承載力的研究較少[29,33,35]。因此,為掌握山東省水資源利用與生態盈虧狀況,促進水資源可持續利用與管理,有必要對山東省水資源生態足跡和水資源生態承載力進行計算與評價。

本文在文獻[34]構建并校準的SD模型并充分考慮山東省社會經濟和水資源利用狀況的基礎上對山東省2001—2022年水資源生態足跡和水資源生態承載力進行計算,選取水資源生態盈余、水資源生態壓力指數、水資源生態經濟協調指數和水資源生態足跡強度等指標分析山東省水資源利用狀況,為山東省水資源的可持續利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

山東?。ń浘暥茸鴺藶?4°23′~38°17′N、114°48′~122°42′E)是中國東部沿海省份,總面積1.558×105 km2,南北和東西長度分別為400、700 km,與江蘇、安徽、河南及河北等省接壤,呈中部高四周低的地勢,從東往西分別為東部低山丘陵區、西北部平原區和中部中低山地丘陵區。山東是中國經濟快速發展的典型省份,經濟總量已處于全國領先水平;也是中國人口和農業大省,糧食產量位居全國前列。山東省降水集中、雨熱同期,2001—2021年水資源量和降水量呈波動變化趨勢(表1,2022年山東省水資源公報還未公布),平均降水量、水資源總量、地表水資源量和地下水資源量分別為691.86 mm、294.05億m3、194.61億m3和99.42億m3,降水從東南向西北遞減。人口、農業及經濟發展對水資源需求不斷增長,由此造成水資源短缺既是山東省基本省情又是經濟發展重要制約因素的客觀事實,山東省水資源利用壓力越來越大。

1.2 系統動力學方法介紹

出現于1956年的系統動力學(System Dynamics,SD)模型法是美國的J.W.Forrester教授創立的,起初是用于企業生產與管理問題的一種定性與定量結合的仿真方法,后來逐步發展至各個領域,形成了一門新興學科——系統動力學。SD模型法通過分析系統行為與內在機制之間的關系而構建數學模型,獲得系統產生變化的因果關系,從而對系統行為進行定量仿真。

在數學上主要使用微分方程組來描述系統動力學中的各個系統及其變量之間的關系。一般而言,假設系統動力學模型中一共有n個要素變量Vi(i=1,2,3,…n),每個變量均在其定義域內為可微的函數,并且滿足式(1),則這n個要素變量構成一個系統。若要考慮到依賴于時間和空間,則聯立方程組就應該用偏微分方程表示。式(1)表示了系統動力學的一般原理。

在系統動力學的建模過程中,需要先把系統分成若干個相互關聯的子系統,在此基礎上再對各個子系統作進一步的描述,以使模型逐漸充實。子系統由基本單元和一階反饋回路組成,一階反饋回路包括狀態變量、速率變量和輔助變量這3種基本變量,而這3種變量則分別由狀態方程、速率方程和輔助方程來表示。另外還有一種叫做表函數的方程,表函數是用來表示那些無法用顯性方程來表示變量之間關系的一種方程。所有形式的系統都可以用這些方程來表示。

1.3 水資源生態足跡與生態承載力

根據水資源生態足跡的描述,生態足跡將如同其他各個賬戶,將消耗的水資源量轉化為相應賬戶的生產面積——水資源用地面積,然后對其進行均衡化,最終得到可用于全球范圍內不同地區可以相互比較的均衡值。水資源生態足跡和水資源生態承載力計算見式(2)、(3)[35-36]:

式中 EFW——水資源生態足跡,hm2;efw——人均水資源生態足跡,hm2/人;TP——總人口,人;EFWi——第i個部門水資源生態足跡,hm2;Ui——第i個部門用水量,m3,i=1~4表示農業、工業、生活和生態環境等部門;αw——全球水資源均衡因子,取值5.19[2];Pw——全球水資源平均生產能力,m3/hm2,取值3 140 m3/hm2 [2,12];ECW——水資源生態承載力,hm2;ecw——人均水資源生態承載力,hm2/人;θ——區域水資源產量因子,取值0.7[35];RT、RS和RG——水資源總量、地表水資源量和地下水資源量,m3;0.4——在水資源生態承載力計算中需扣除用于生態和生物多樣性補償面積后的可用水資源比例[28]。

1.4 可持續水資源利用評價指標

可持續水資源利用指的是既能滿足當代經濟社會發展需求,又能保證子孫后代發展經濟社會需求的水資源利用。本文選取水資源生態盈虧、水資源生態壓力指數、水資源生態經濟協調指數和水資源生態足跡強度等指標,從不同的角度對山東省水資源可持續利用進行綜合評價,見式(4)—(7):

式中 DW——水資源生態盈虧,hm2;dw——人均水資源生態盈虧,hm2/人,正/負值代表水資源生態盈余/虧損,表明水資源可以/不可以繼續利用,數值越大,這種可以/不可以繼續利用的程度越高;IW——水資源生態壓力指數,大于1表示水資源需求大于水資源供給,區域處于不安全的水資源利用狀態,不安全程度與其數值大小成正比,小于1代表水資源需求小于水資源供給,區域處于安全的水資源利用狀態,安全程度與其數值大小成正比;ECI——水資源生態經濟協調指數,取值范圍為[1,1.414],數值越大,社會經濟與生態環境之間協調性越好,其數值越大/小,區域水資源生態協調性和安全性越好/差;EFIW——水資源生態足跡強度,hm2/萬元,用來衡量區域水資源利用效率,值越小表示用水效率越高;GDP——國內生產總值,萬元。

1.5 山東省水資源利用SD模型

本文在文獻[34]構建并校準的山東省水資源利用SD模型基礎上進行研究。圖1是山東省水資源利用SD模型流圖,展示了變量之間定量因果關系。模型校準結果表明,除少數結果外(2021和2022年的工業需水量),農業需水量(包括灌溉需水量和牲畜需水量)、工業需水量、生活需水量和總需水量模擬值與歷史值擬合的相對誤差均在±5%以內(表2),而這2 a工業需水量模擬值與歷史值擬合誤差僅為5.86%和6.91%,小于10%,說明該SD模型具有較好的模擬結果和較強的適用性[37-38],可用于本文的研究。

1.6 模型數據的來源

模型參數有常數類、表函數和初始值等3類,本研究中使用的現狀年份參數數據來自于山東省相關統計數據,包括《山東省統計年鑒》中的社會經濟數據和各類增長率數據及《山東省水資源公報》中的水資源數據和用水定額數據。這3類參數的數值根據山東省不同用水部門特點和對水資源可持續發展的需求,參考國內外相似研究區域的相關參數,依據山東省人口增長情況、經濟發展水平、科技應用狀況、水資源利用程度、工農業節水工藝和技術等因素的變化,綜合評價并確定這些參數的數值。

2 結果與分析

2.1 水資源生態足跡及其組成

根據用水部門的不同,山東省水資源生態足跡分為生活用水生態足跡、工業用水生態足跡、農業用水生態足跡和生態用水生態足跡等4部分。圖2是山東省2001—2022年水資源生態足跡變化曲線,從中可以看出,山東省水資源生態足跡整體呈波動下降的趨勢,其中2001—2005、2006—2008、2009—2014、2016—2017年為下降階段,2005—2006、2008—2009、2014—2016、2017—2022年為上升階段。整個研究期山東省水資源生態足跡變化的趨勢

可以由曲線y=0.0737x4-3.6099x3+60.626x2-409.71x+4537.3(R2=0.834 8)來刻畫,由2001年的4 203.146萬hm2下降為2022年的3 635.783萬hm2,降幅為15.6%。

圖3是山東省2001—2022年各用水部門水資源生態足跡隨時間變化的曲線,表3是山東省水資源生態足跡組成比例。從圖3、表3可以看出,山東省農業用水生態足跡占水資源生態足跡的比重(61.66%~ 79.21%)最高,呈波動下降的趨勢,其變化的趨勢可以由曲線y=-41.248x+3022.3 (R2=0.859 7)來刻畫,下降速率為41.248萬hm2/a,由2001年的3 130.529萬hm2下降到2022年2 241.782萬 hm2,下降了39.64%;山東省生活用水生態足跡占水資源生態足跡的比重為5.99%~16.76%,呈上升的趨勢,其變化的趨勢可以由曲線y=13.655x+341.91 (R2=0.871 2)來刻畫,上升速率為13.655萬hm2/a,由2001年的374.282萬hm2上升至2022年的604.261萬hm2;山東省工業用水生態足跡占水資源生態足跡的比重為9.81%~16.76%,先降后升,呈U型的變化趨勢,其變化的趨勢可以由曲線y=1.7613x2-36.872x+615.71(R2=0.648 5)來刻畫;而山東省生態用水生態足跡占水資源生態足跡的比重為0.12%~5.70%,呈緩慢上升的趨勢,其變化的趨勢可以由曲線y=9.230 4x-8.8482 (R2=0.931 8)來刻畫,上升速率為9.230萬hm2/a,由2001年的5.620萬hm2上升至2022年的175.534萬hm2。

造成山東省各用水部門生態足跡變化的因素主要是社會經濟的發展和人口的增長。具體來說,經濟發展和人口增長導致生活和工業用水生態足跡的增長以及對糧食需求的增長,從而導致農業用水生態足跡的穩定增長。與此同時,隨著節水技術的推廣與用水效率的提高,山東省生活和農業用水生態足跡的增速低于工業用水生態足跡的增速,導致它們在水資源生態足跡中所占的比例在下降,而工業用水生態足跡的占比則有所提高。

在農業用水、工業用水、生活用水和生態用水等部門的共同作用下,山東省水資源生態足跡呈波動下降的趨勢。山東省農業用水生態足跡占比最高且呈下降的趨勢,說明農業領域是山東省節水的重點,農業部門采取的相關節水措施取得了較好的效果,農業用水效率得到了提高。由于山東省經濟發展較快,生活用水和工業用水生態足跡呈現上升的趨勢,但上升的幅度較小,說明經濟的快速發展并沒有導致生活用水生態足跡和工業用水生態足跡的顯著增長,這可能與生活和工業部門節水措施采用和用水效率提高有一定的關系。由以上分析可知,2001—2022年山東省水資源生態與社會經濟的關系處于不斷改善狀態,這可能與山東省在產業結構調整、節水技術與措施的推進以及水資源利用效率的提升等方面所做努力息息相關。

2001—2022年平均來看(表4),山東省農業用水、工業用水、生活用水和生態用水生態足跡分別為2 547.908萬、495.499萬、498.948萬、97.301萬 hm2。灌溉用水生態足跡在農業用水生態足跡中占主導地位,決定了農業用水生態足跡大小,其值(2 220.400萬 hm2)約是牲畜用水生態足跡(327.508萬 hm2)的6.78倍。城鎮生活用水生態足跡占據生活用水生態足跡的主導地位,其值(346.862萬 hm2)是農村生活用水生態足跡(152.086萬 hm2)的2.28倍。從以上分析可看出,2001—2022年山東省水資源利用趨向合理,農業用水效率的提高及農業節水技術的采用使得占比最大的農業用水生態足跡的比重在逐年下降,社會經濟的發展與人口的增長使得工業與生活用水生態足跡的比重在提高,而生態環境用水生態足跡的比重則變化較緩慢。

2.2 水資源生態足跡盈虧分析

水資源生態盈虧指的是水資源生態足跡與水資源生態承載力之間的大小關系,若一個地區的水資源生態足跡小于水資源生態承載力,則該地區存在水資源生態盈余,水資源處于可持續利用的狀態,可以繼續開發利用該地區的水資源;若一個地區的水資源生態足跡大于水資源生態承載力,則該地區存在水資源生態赤字,水資源處于不可持續利用的狀態,不應該或需要謹慎開發利用該地區的水資源。

圖4是山東省2001—2022年人均水資源生態足跡、人均水資源生態承載力與人均水資源生態盈虧變化曲線。從圖可以看出,2001—2022年山東省人均水資源生態足跡(均值為0.379 0 hm2/人)始終大于人均水資源生態承載力(均值為0.105 9 hm2/人),兩者均呈緩慢下降的趨勢,分別由2001年的0.464 9、0.128 8 hm2/人下降至2022年的0.357 7、0.096 8 hm2/人,分別下降了29.98%、33.06%。結合以上兩者,山東省2001—2022年人均水資源生態盈虧均為負值(均值為-0.273 1 hm2/人),即所有年份均存在水資源生態虧損。山東省人均水資源生態虧損呈緩慢下降的趨勢,從2001年的0.336 1 hm2/人下降至2022年的0.260 9 hm2/人,下降了28.83%。

以上分析說明,由于在2001—2022年水資源生態足跡大于水資源生態承載力,山東省水資源始終處于不可持續利用的狀態,承受較大的水資源生態虧損壓力,需采取更嚴格措施來壓減水資源生態足跡,從而扭轉水資源生態虧損局面。然而從變化的角度來看,山東省人均水資源生態足跡和人均水資源生態盈虧均呈下降的趨勢,說明山東省水資源生態虧損的程度和水資源不可持續利用的程度在不斷地緩解,這是一個好的現象。

2.3 與中國其他地區的比較

與中國北方地區相比較(表5),山東省人均水資源生態足跡顯著低于寧夏回族自治區[39]、內蒙古自治區[39]、青海?。?9]、甘肅?。?9]、全國平均水平[13]、河南?。?9]和遼寧?。?0],與山西?。?9]和陜西?。?0]的水平相當,高于北京市[1]的水平。同時,山東省人均水資源生態承載力處于偏下水平,顯著低于青海?。?9]、陜西?。?0]、遼寧?。?0]、河南?。?9]、內蒙古自治區[39]和全國平均水平[13],高于北京市[1]、甘肅?。?9]、寧夏回族自治區[39]和山西?。?9],由此導致人均水資源生態盈虧則處于中等虧損狀態,虧損量高于北京市[1]、遼寧?。?0]、青海?。?9]、陜西?。?0]和全國平均水平[13]。以上分析說明,山東省水資源利用壓力很大,水資源生態虧損情況較嚴重,需要采取更有利措施才能緩解和消除這種現象。

2.4 水資源可持續利用評價與分析

表6列出了山東省2001—2022年可持續水資源利用評價指標結果。從表6中可看出,2001—2022年山東省水資源生態壓力指數均大于1且呈上升的趨勢,平均值為3.581,由2001年的3.610上升至2022年的3.695,上升幅度為2.35%,說明山東省在2001—2022年會承受較大水資源生態壓力,水資源處于不安全利用的狀態。2001—2022年山東省水資源生態經濟協調指數波動不大,平均值為1.232,由2001年的1.231變化為2022年的1.227,說明山東省水資源的生態經濟協調性較好,但離1.414的最佳生態經濟協調度還有不少距離,需進一步加強山東省水資源生態經濟協調性。2001—2022年山東省水資源生態足跡強度呈顯著下降的趨勢,平均值為0.143 hm2/萬元,由2001年的0.462 hm2/萬元下降至2022年0.042 hm2/萬元,下降幅度高達90.9%,說明山東省的水資源利用效率得到了較大的提高。

現有研究表明,區域水資源利用問題本質上是社會經濟發展的需求和水資源可持續發展之間的矛盾[11],水資源生態足跡和水資源生態承載力是衡量水資源供需平衡及可持續利用的重要指標。隨著社會經濟和科學技術的發展,整個社會對水資源的需求量會隨之增大,導致人均水資源生態足跡的增大[11],因而人均水資源生態足跡逐步下降是區域水資源能保持可持續利用的重要標志。與傳統研究方法相比,通過采用定量化的SD方法對山東省水資源生態足跡進行核算,能夠掌握該區域用水的結構與變化情況、水資源供需平衡與可持續利用狀態以

及節水措施實施的重點所在,進而為區域水資源可持續利用提供科學的建議和依據,這是本文的創新性所在。對于山東省來說,農業部門是用水大戶,也是重點節水對象,存在較大的節水空間。為此,山東省需要在節水設施的推廣、節水栽培技術的采用、用水效率的提升等方面投入大量的力量。在生活用水方面,隨著人口的不斷增長,需要在民眾節水意識的培養、對保護現有水資源的大力宣傳及節水措施在全社會的普及等方面加大力度,讓節約用水的意識和行為深入人心,才能更好更有效地促進區域水資源的可持續利用。

3 結論

水資源生態足跡和水資源生態承載力是區域水資源可持續利用的重要衡量指標。本文在校準的系統動力學模型基礎上,采用水資源生態足跡計算方法對山東省2001—2022年的水資源生態足跡進行計算,通過水資源生態盈虧、水資源生態壓力指數、水資源生態經濟協調指數和水資源生態足跡強度等指標對山東省水資源可持續利用進行評價,能夠得到以下結論。

a)2001—2022年,山東省水資源生態足跡整體呈波動下降的趨勢,其中農業用水生態足跡占水資源生態足跡的比重(61.66%~79.21%)最高,呈波動下降的趨勢,下降速率為41.248萬hm2/a;生活用水生態足跡占水資源生態足跡的比重為5.99%~16.76%,呈上升的趨勢,上升速率為13.655萬hm2/a;工業用水生態足跡占水資源生態足跡的比重為9.81%~16.76%,先降后升,呈U型的變化趨勢;生態用水生態足跡占水資源生態足跡的比重為0.12%~ 5.70%,呈緩慢上升的趨勢。

b)2001—2022年,山東省人均水資源生態足跡(均值為0.379 hm2/人)始終大于人均水資源生態承載力(均值為0.106 hm2/人),兩者均呈緩慢下降的趨勢;人均水資源生態盈虧均為負值(均值為-0.273 1 hm2/人),即所有年份均存在水資源生態虧損,且人均水資源生態虧損呈緩慢下降的趨勢。山東省水資源始終處于不可持續利用的狀態,承受較大的水資源生態虧損壓力。

c)與中國北方地區相比較,山東省人均水資源生態足跡和人均水資源生態承載力均處于偏下的水平,顯著低于大部分地區和全國平均水平,由此導致人均水資源生態盈虧處于中等虧損狀態,山東省水資源利用壓力很大,水資源生態虧損情況較嚴重,需要采取更有利措施才能緩解和消除這種現象。

d)2001—2022年山東省水資源生態壓力指數均大于1且呈上升的趨勢,平均值為3.581;水資源生態經濟協調指數波動不大,平均值為1.232;水資源生態足跡強度呈顯著下降的趨勢,平均值為0.143 hm2/萬元,下降幅度高達90.9%。山東省在2001—2022年會承受較大水資源生態壓力,水資源處于不安全利用的狀態,水資源的生態經濟協調性較好,但離1.414的最佳生態經濟協調度還有不少距離,需進一步加強山東省水資源生態經濟協調性,同時水資源利用效率得到了較大的提高。

e)山東省需要在節水設施的推廣、節水栽培技術的采用、用水效率的提升等方面投入大量的力量。在生活用水方面,隨著人口的不斷增長,需要在民眾節水意識的培養、對保護現有水資源的大力宣傳及節水措施在全社會的普及等方面加大力度,讓節約用水的意識和行為深入人心,才能更好更有效地促進區域水資源的可持續利用。

參考文獻:

[1]岳晨,劉峰,楊柳,等.北京市2010-2019年水資源生態足跡和生態承載力[J].水土保持通報,2021,41(3):291-295.

[2]歐陽興濤,廖浩宇,姜秋香,等.基于改進水資源生態足跡模型的中國水資源可持續利用仿真及調控[J].環境科學,2023,44(3):1368-1377.

[3]徐智超,溫璐,張雪峰,等.基于生態足跡的阿拉善地區生態安全評價[J].生態科學,2022,41(5):90-97.

[4]Ester V.Books:our ecological footprint:reducing human impact on the earth [J].Journal of Industrial Ecology,1999,3(2/3):185-187.

[5]楊曉霖,潘玉君,李曉莉.西南地區水資源生態足跡及承載力動態特征與預測分析[J].西南師范大學學報(自然科學版),2022,47(6):58-67.

[6]李菲,張小平.甘肅省水資源生態足跡和生態承載力時空特征[J].干旱區地理,2020,43(6):1486-1495.

[7]周飛,邱衛國.2013-2019年上海市水資源可持續利用程度評價[J].人民黃河,2022,44(S1):51-53.

[8]張羽,左其亭,曹宏斌,等.沁蟒河流域水資源生態足跡時空變化特征及均衡性分析[J].水資源與水工程學報,2022,33 (3):50-57.

[9]劉文錚.區域水資源生態承載力耦合模型研究[J].海河水利,2022(3):98-101.

[10]王剛毅,劉杰.基于改進水生態足跡的水資源環境與經濟發展協調性評價:以中原城市群為例[J].長江流域資源與環境,2019,28(1):80-90.

[11]安慧,范歷娟,吳海林,等.基于BP神經網絡的淮河流域水生態足跡分析與預測[J].長江流域資源與環境,2021,30(5):1076-1087.

[12]夏軍,刁藝璇,佘敦先,等.鄱陽湖流域水資源生態安全狀況及承載力分析[J].水資源保護,2022,38(3):1-8,24.

[13]馬曉蕾,郭婷文.中國水生態足跡與承載能力時空演化研究[J].人民黃河,2022,44(6):81-87.

[14]邵駿,盧滿生,杜濤,等.長江流域水資源生態足跡及其驅動因素[J].長江科學院院報,2021,38(12):19-24,32.

[15]VANOEL P R,MEKONNEN M M,HOEKSTRA A Y.The external water footprint of Netherlands:geographicallyexplicit quantification and impact assessment [J].Ecological Economics,2009,69(1):82-92.

[16]WANG S,YANG F L,XU L,et al.Multi-scale analysis of the water resources carrying capacity of the Liaohe Basin based on ecological footprints [J].Journal of Cleaner Production,2013,53(15):158-166.

[17]YU Y,HUBACEK K,FENG K S,et al.Assessing regional and global water footprints for the UK [J].Ecological Economics,2010,69(5):1140-1147.

[18]REES W E.Ecological footprints and appropriated carrying capacity:What urban economics leaves out [J].Environment and Urbanization,1992,4(2):121-130.

[19]張凱,吳鳳平,成長春.三重屬性的承載力約束下中國水資源利用效率動態演進特征分析[J].環境科學,2021,42(12):5757-5767.

[20]CHEN P,SHI X Q.Dynamic evaluation of Chinas ecological civilization construction based on target correlation degree and coupling coordination degree [J].Environmental Impact Assessment Review,2022,93(2).DOI:10.1016/j.eiar.2021.106734.

[21]DU W P,YAN H M,FENG Z M,et al.The supply.consumption relationship of ecological resources under ecological civilization construction in China [J].Resources,Conservation & Recycling,2021,172.DOI:10.1016/J.RESCONREC.2021.105679.

[22]CHEN H Z,XU J F,ZHANG K,et al.New insights into the DPSIR model:Revealing the dynamic feedback mechanism and efficiency of ecological civilization construction in China [J].Journal of Cleaner Production,2022,348.DOI:10.1016/j.jclepro.2022.131377.

[23]LIU K,TAO Y M,WU Y,et al.How does ecological civilization construction affect carbon emission intensity? Evidence from Chinese provinces panel data [J].Chinese Journal of Population,Resources and Environment,2020,18(2):97-102.

[24]ZHANG Z F,XU H D,SHAN S S,et al.The Impact of ecological civilization construction on environment and public health — evidence from the implementation of ecological civilization demonstration area in China [J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2022,19(9).DOI:10.3390/ijerph19095361.

[25]位帥,方群生,何沛英.基于水資源生態足跡法的中山市水資源可持續發展評價[J].人民珠江,2020,41(8):26-33.

[26]董立翔,葉永波,顧毅.基于改進模型的臺州市水資源生態足跡與生態承載力的時空分析[J].人民珠江,2018,39 (12):116 -123.

[27]張義敏,張曉琳,陳暢.基于水資源生態足跡模型的廣東省及珠三角九市水資源可持續利用研究[J].人民珠江,2022,43(4):31-40.

[28]岳晨,錢永,崔向向,等.福建省 2010-2019年水資源生態足跡與生態承載力[J].水土保持通報,2022,41(6):282-287.

[29]陳正雷,陳星.山東省水生態足跡時空分布與驅動效應研究[J].人民黃河,2020,42(4):76-80.

[30]郭榮中,申海建,楊敏華.基于灰色模型的長沙市生態足跡與生態承載力預測分析[J].水土保持研究,2015,22 (4):195-200.

[31]張振龍,孫慧,蘇洋.新疆干旱區水資源生態足跡與承載力的動態特征與預測[J].環境科學研究,2017,30 (12):1880-1888.

[32]郭曉娜,蘇維詞,楊振華,等.城鄉統籌背景下重慶市水生態足跡分析及預測[J].灌溉排水學報,2017,36(2):69-75.

[33]黃佳,徐晨光,滿洲.基于生態足跡的山東省水資源承載力研究[J].人民長江,2019,50(2):115-121.

[34]張詩倩,賴鋒,秦歡歡.基于SD模型的山東省水資源供需平衡分析[J].人民珠江,2021,42(2):61-67.

[35]黃林楠,張偉新,姜翠玲,等.水資源生態足跡計算方法[J].生態學報,2008 (3):398- 405.

[36]NICCOLUCCI V,GALLI A,REED A,et al.Towards a 3D national ecological footprint geography [J].Ecological Modelling,2011,222(16):2939-2944.

[37]DONIGIAN A S.Watershed model calibration and validation:the HSPF experience [J].Proceedings of the Water Environment Federation,2002 (8):44-73.

[38]李偉.苕溪流域地表水水質綜合評價與非點源污染模擬研究[D].杭州:浙江大學,2013.

[39]朱向梅,王子莎.黃河流域水足跡公平性分析研究[J].環境生態學,2022,4(2/3):83-89.

[40]張淑蘭,張海軍,張盉儆,等.陜西省水資源生態足跡及其可持續利用分析[J].人民長江,2021,52 (4):130-136.

猜你喜歡
系統動力學山東省
山東省交通運輸研究會正式成立
RCEP對山東省高質量對外開放的影響
山東省德州市雜技團《蹬傘》
眷 戀
——山東省濟寧市老年大學之歌
The improvement of campus ecological environment under the economic development
基于隨機函數Petri網的系統動力學關聯分析模型
山東省即墨市
大學生網游成癮的系統動力學研究
基于SD模型的文化產業發展科技需求仿真研究
基于系統動力學的山東省農村消費的研究
91香蕉高清国产线观看免费-97夜夜澡人人爽人人喊a-99久久久无码国产精品9-国产亚洲日韩欧美综合