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基于生态足迹理论的龙泉驿区水资源状况分析及其利用对策

范文

刘吉平吴亮刘志威赵庆淑李宁沈慧佳

[摘要]成都市龙泉驿区是国务院批准的成都市“东进”战略的主要地区，水资源在此地区的利用情况日益严峻，受到政府、科研人员的广泛关注。水资源可持续利用的一个前提和关键就是水资源生态足迹模型的分析与评价。计算了2011～2015年龙泉驿区水资源生态足迹和水资源生态承载力等指标，结果显示：（1）龙泉驿区水资源账户在2011～2015年期间均为生态赤字，并且生态赤字有明显上升的趋势;（2）龙泉驿区水资源负载指数极高，远超过了Ⅰ级标准;（3）龙泉驿区经济之所以还能保持高速的发展，很大程度上得益于东风渠“引水入城”的作用，同时也间接证明了东风渠对龙泉驿区的重要性。在此基础之上，以龙泉驿区东风渠为例对水资源可持续利用提出了一些建议。

[关键词]龙泉驿区;水资源生态足迹;生态承载力;水资源可持续利用

[中图分类号]X826[文献标识码]A

2003年，水足迹模型引入中国，吴志峰、刘宝勒，等国内学者将虚拟水融入进水足迹中;另外，黄林楠、张伟新等学者在其水资源生态足迹的计算模型中，確定了水资源的三个参数：全球均衡因子、产量因子、全球平均生产能力，由此简化了原有的计算。

全球水足迹最早是由Hoekstra和Hung进行定量核算，他们还分析了1955～1999各国虚拟水贸易平衡，在2007和2008年该项工作被Hoekstra和Chapagain进行了完善，而后Hoekstra和Mekonnen基于国家内部空间异质性，计算了全球水足迹，全球水足迹核算的研究精度得到进一步提高。

1? ? 研究方法

1.1? ? 研究区概况

龙泉驿区地处川西平原东部，是成都市东部副中心，是成都市的汽车产业集中地。龙泉驿区占地面积广，土地面积达5.5698万hm2。龙泉驿区为中亚热带湿润气候，多年平均温约15.9℃，多年平均降雨量在857.6mm左右，径流深为330mm。地表径流总量为1.83亿m?。受降水影响，区内地表径流年拟分配和年际变化较大，就年内分配而言，70%左右集中在汛期，全区当地水资源量为20270万m?。区内县城区、经开区工业园区是工业用水的集中分布区，农业用水主要来自东风渠。区内有宝狮口水库、李家沟、百工堰等7座水库，皆可供水。自来水公司是区内城区的生活用水的主要供给源，东风渠为其主要取水地，而以地下水或水库供水为主的地区主要为城区外的农村地区。随着区内人口规模不断扩大，工商业快速发展，区内生产、生活用水的需求不断增加。根据龙泉驿区新型卫星城发展指标体系预测，到2020年，龙泉驿区的常住人口规模将达到120万，届时区内的水资源紧张状况将进一步加剧。

1.2? ? 水资源生态足迹计算模型

William Rees等在1992年首先提及生态足迹（Ecological Footprint），其博士生Wackernagel进一步完善。其基本思想是：具有生态生产性的土地面积可以从人类的各种消费，即生态足迹转换。可用具体的指标来量化，将各种资源和能源消耗项目转化为6种生物生产区（耕地、林地、草地、建成区、水和化石燃料地），但其中关于水域部分的生态足迹不够完善。为了能将区域水资源的生态和社会经济功能表达出来，本文采用黄林楠、张伟新等的水资源生态足迹计算模型，即：

EFw=N×efw=N×γw×[W/PW]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，EFw——水资源总生态足迹（hm2）;N——人口数; efw——人均水资源生态足迹（hm2）;γw——水资源的全球均衡因子;W——人均消耗的水资源量（m3）;PW——水资源全球平均生产能力（m?.hm-2）。

第一产业、第二产业、第三产业、生活和生态各自的用水是水资源生态足迹所包含的5个子类。（其中生态环境用水是指河道外通过供水工程的供水量，不包括降水、径流自然满足的水量）公式为：

EFx=γw×（Wx/Pw）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中，γw、Pw的含义与取值均与（1）式中相同，EFx和Wx中的x指代的是上述五个子类的生态足迹和水资源消耗量。

根据水资源开发规模理论，水资源承载力是指在一定的经济技术水平和社会生产条件下，水资源可以为社会生产发展提供最大的供水，也就是最大的水资源开发容量。一个国家或地区的水资源开发利用率应保持在30%～40%以内，也就是说一个国家或地区至少要留下60%的水资源维持生态环境，否则可能引起生态环境的恶化，因此应将其纳入到水资源承载力的计算模型中，即乘以系数0.4。即：

ECw=N×ecw=0.4×ψ×γ×[Q/PW]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式中，ECw—水资源承载力（hm2）;ecw—人均水资源承载力（hm2）;ψ—水资源产量因子;γ—水资源全球均衡因子;Q—水资源总量（m?）。

随着区内人口的逐年增加，区内生活用水的生态足迹也在持续增加。且生态环境用水呈现上升的趋势，说明龙泉生态环境治理越来越受到政府的重视。

2.2? ? 水资源生态承载力与生态赤字

从龙泉驿区的水资源生态承载力计算结果（表3）和图2来看，水资源的生态承载力总体呈现下降的趋势，其中2013年达到最高值，为188605.26hm?，而2014年下降到120355.11hm?，其下降幅度较大，下降了36.2%。其原因可能是2013年是多雨年，其降雨量比多年平均降雨量多了16.1%。汛期降雨量显著偏多，成都市除浦江县外，其余各区普遍较全年偏多。岷江、沱江流域均出现大洪水。笔者用Excel计算了2011～2015年的水资源生态承载力与各年份降水量之间的相关关系（图3），结果显示相关系数达0.96，为极显著的正相关关系;其中2013年龙泉驿区的年降水量高达1053mm，此年人均水资源生态承载力也为历年最高，达0.238hm?.，属丰水年，因此2013年水资源生态赤字为最小。其他年份的生态承载力变化趋势与降水量的变化趋势大致相同。因此，笔者认为，区域水资源的承载力与降水量的多少呈正相关，即区域年降水量越多，区域水资源生态承载能力就越大。对比不同区域尺度的研究，发现与刘汉生等人对武汉市的研究结果以及与孟丽红等人对江西省的研究结果一致。由此说明，年降水量是影响区域水资源生态承载力的重要因素。

如图4，龙泉驿区人均水资源生态足迹保持在0.35～0.5hm?.之间，在各年份中变化不大，整体呈上升趋势。一般情况下，社会经济越发展，对水资源的需求量就越大，人均水资源生态足迹越高，龙泉驿区是成都平原的农业大区，同时也是“汽车城”，经济在快速发展，对水的需求量也越大。在自然条件（如降水）、人口增长、社会经济发展水平等各种因素的影响下，龙泉驿区水资源生态承载力在研究期内年际间波动较大，总体趋势在下降。

人均水资源生态承载力（图4）除2013年由于降雨量的增加而导致有显著上升外，其总体呈下降趋势，且人均水资源的生态足迹始终高于人均生态承载力，且其差值总体呈逐年扩大的趋势。2011～2015年，龙泉驿区人均水资源均呈现生态赤字，并且有逐年增加的趋势，赤字最高年份为2015年，达到了0.2932hm?.。表明龙泉驿区水资源开发利用程度已超出水资源生态承载力，在一定程度上出现水资源短缺。水资源生态足迹与水资源生态承载力的非均衡式增长，造成了龙泉驿区的水资源生态赤字，主要是由于龙泉驿区的人口增长与三大产业的需水量的增长，特别是农业与工业对水的需求，以及水污染、利用率不高等导致。区内水资源的可持续发展恐成为一大难题。

2.3? ? 龙泉驿区水资源负载指数

龍泉驿区水资源负载指数的计算（表4、表5）。

从表4、表5可以看出龙泉驿区水资源负载指数变化较大，负载指数总体呈现上升趋势，且负载指数极高，远远超过了Ⅰ级标准，2013年由于年降水量的显著增加，龙泉驿区水资源的负载指数有了明显下降;但由于工农业及生活对水的需求增加以及水资源总量的减少，这种非均衡的增长造成了2014～2015年水资源负载指数的上升，2014年高达到了112.2465，这显示了对水资源的利用程度非常高，同时可开发利用的潜力越来越小，区内社会经济可持续发展难以得到水资源的有力支撑，需要从区外流域调水以及采取一些行之有效的节水、用水措施才能满足龙泉驿区对水资源的需求以及龙泉驿区可持续发展的需求。

3? ? 对策措施

以龙泉东风渠水资源的开发利用为例，从开源和节流两方面对其水资源进行管理和开发。

3.1? ? 开源

3.1.1? ? 计划性的引水进入东风渠。并且灌溉用水，因季节不同，所需量也不同，可以建立一段时间（十几年）数据库，计算出各季节灌溉用水需求量，按量供给。

3.1.2? ? 力图打造龙泉水资源网络，打造山水田园城市。东风渠在东三环路三段出引水入龙泉驿区，进入青龙湖湿地公园，然后修建东风渠支渠，引水进入山门寺水库，再修建人工渠道，将龙泉山麓的毛家口水库、百工堰水库、宝狮口水库等通过自然落差，连接起来，龙泉山西麓，形成一道旅游风景线，沿渠修建旅游景点，为东风渠新增一条旅游功能，而宝狮口可以通过鹿溪河与东风渠联系起来，最终形成一道龙泉水资源网络，形成龙泉驿区独特的城市规划和发展线路，改善“龙泉汽车城”这样的工业面貌。

3.1.3? ? 引水入库，保证用水。通过修建渠道，保证宝狮口自来水厂的供应，以及宝狮口、百工堰水库承担的农业灌溉用水任务。还可以达到在雨季时蓄水和泄洪的目的。在枯水期，水库、水渠之间可以相互补充，同时，还可以保证东风渠岁修期间的用水量，保证生产生活用水。

3.1.4? ? 加强水资源监管力度，污染从源头杜绝。东风渠在龙泉驿区的大部分渠段，属于饮用水源保护区，应迁移保护区内的居民、农家乐，拆除区内的违建厂房，减少废水对其的污染;

3.1.5? ? 政府辅助，居民保水。通过政府资金补贴，在沿岸居民的家中推广污水处理器，让污水没有机会进入水渠中，减少东风渠中游污染，同时也保证了龙泉驿区以下地区的水质安全。

3.1.6? ? 整修河道，及时清淤。虽然东风渠有“岁修”，但是课题小组在实地调查过程中，仍然发现，有部分渠凸岸垃圾堆积，并且部分地区出现小块沙洲，加大“岁修”力度，及时清淤，保证东风渠的输水能力。

3.1.7? ? 重视合理开发和利用城市非常规水资源，建立具有规模性污水处理厂体系，对污水进行处理再利用。在水库附近修建收集雨水的装置，在雨量丰富的季节收集雨水，将收集的雨水储存在水库中，根据水质状况等确定雨水的用途。

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