黄河流域九省(区)水资源利用与经济发展脱钩效应分析

为缓解黄河流域九省(区)水资源利用与经济发展之间的矛盾,明晰水资源利用与经济发展脱钩驱动因子,基于Tapio脱钩指数模型和Kaya-LMDI因素分解模型,分析了2001—2020年黄河流域九省(区)水资源利用与经济发展脱钩状态及其驱动因素。结果表明：1)黄河流域九省(区)总水足迹呈波动上升趋势,其中农业生产用水是水足迹的主体。2)九省(区)水资源利用与经济发展整体呈弱脱钩态势,脱钩状态较为良好;下游两省脱钩状态最好,其次为上游五省(区),中游两省脱钩状态最差。3)产业结构和技术水平为脱钩正向驱动因素,经济发展和人口规模则为脱钩负向驱动因素,各省(区)脱钩驱动因子存在明显的空间差异。     

基于冬小麦水足迹的黄河流域农业结构协同调整

以黄河上、中、下游的宁夏、陕西和山东为例,通过2008—2017年冬小麦水足迹的计算和对比分析,提出协同调整3个省（区）农业种植结构在黄河流域水资源节约利用的重要意义。结果表明：（1）3个省（区）冬小麦水足迹存在显著差异,上游地区冬小麦水足迹（2.74 m³/kg）明显高于中游地区的（1.29 m³/kg）和下游地区的（0.89 m³/kg）;（2）2008—2017年,3个省（区）冬小麦水足迹虽然在不同年份有所波动,但未出现明显变化趋势;（3）从流域农业结构协同调整的角度看,应增大黄河中下游地区冬小麦种植面积,减小上游地区的种植面积;（4）在减小黄河上游水资源缺乏地区冬小麦等水足迹较大作物种植面积的同时,应适度增大水足迹低、收益高的作物种植面积,以节约水资源和提高经济收益,推动黄河流域生态保护和高质量发展。     

基于水足迹理论下宁夏水资源经济效益脱钩分析

通过水足迹理论,引入Tapio脱钩弹性系数,构建水资源与经济发展关系,实证分析2010-2016年宁夏水资源利用与经济发展之间的关系。结果表明:①宁夏地区总水足迹和人均水足迹均呈减少态势,总水足迹中农业用水所占比重高达90%;②水资源利用效益从2010年23. 81元/m~3显著提高至2016年47. 08元/m~3;③水资源利用与经济发展的Tapio脱钩评价呈强弱脱钩变化的发展趋势。仅从水资源与经济的关系来看,宁夏水资源能够满足GDP高速增长,水资源压力较小,但受黄河补水调控的不确定性和分布不均衡的水足迹组成将会对地区经济、社会、生态的高质量发展带来潜在隐患,应引起高度重视。     

基于通径分析的海河流域冬小麦水足迹及影响因素

为量化冬小麦对水资源的消耗、合理利用区域水资源,基于彭曼公式、日尺度土壤水量平衡与通径分析法核算了1958—2016年海河流域冬小麦水足迹,分析了气象、农业生产投入因素对冬小麦水足迹的直接和间接影响。结果表明:流域冬小麦多年平均总水足迹为239. 6亿m3,平均水足迹为1 840 m3/t;海河流域冬小麦水足迹呈整体下降趋势,空间上京津地区最高,山西次之,山东、河南地区最低;农业机械总动力、化肥施用折纯量对冬小麦水足迹直接影响最大;气象因素主要通过农业生产投入因素对冬小麦水足迹产生影响。可通过提高农业生产力的方式降低冬小麦水足迹,京津等灰水足迹较高的地区应减少施肥。     

水资源可持续利用及其与经济发展的脱钩分析——以长春市为例

基于生态足迹理论和脱钩理论,构建了水资源生态足迹和承载力计算模型以及经济发展与水资源消耗的脱钩指数模型,用于对长春市2007~2016年水资源的可持续利用及其与经济发展的脱钩情况进行分析。分析结果表明：① 长春市在10 a间共有5个年份的水资源利用处于不可持续状态,而在水资源利用体现为可持续的年份中,也仅仅是中可持续和弱可持续,无强可持续的年份;总体来看,长春市的水资源利用为不可持续。② 长春市的经济发展与水资源消耗总体上处于脱钩的状态,说明二者之间处于一种较协调的状态,但是二者又并未实现绝对脱钩。因此,还需在产业结构调整及科学用水等方面来实现水资源的合理利用。     

湖北省水资源利用和经济发展的关系研究

基于水足迹理论视角分析了湖北省水足迹的结构特征和水资源利用的水平。分析表明：(1)湖北省的水足迹和农业水足迹整体呈现波动上升的趋势，工业水足迹呈现波动下降的趋势，其中农业水足迹占湖北省水足迹的87.8%,说明湖北省的水足迹结构差异明显；(2)湖北省水资源利用与经济增长的趋势呈现弱脱钩趋势，湖北省的经济向好方向发展，产业结构较为合理，而技术效应和经济规模方面造成主要的水资源浪费；(3)湖北省各地水足迹强度整体呈现明显下降趋势，水资源利用效率逐渐提高，但部分区域水足迹强度相对较高，水资源利用效率仍可提升；(4)湖北省水足迹强度存在着显著的空间自相关关系，主要呈现低-低和高-低的空间聚类方式，并且具有明显向周边扩散的趋势。     

水资源利用与经济发展协调关系探析

为了研究区域水资源利用与经济发展的协调性,基于水足迹理论,计算了连云港市2008—2017年10年的水足迹和相关评价指标的值,并构建脱钩评价模型,从宏观层面探索连云港市水资源利用与经济发展的协调性关系。结果表明,2008—2017年期间,连云港市人均水足迹在1. 01 hm~2上下波动,农业用水是水足迹的主要组成部分;仅考虑本地水资源,水资源压力指数较大,连云港用水主要依靠外调水;从水资源利用效率来看,10年间水资源利用效率不断提高,水资源利用与经济增长基本处于协调发展阶段。     

基于水足迹的黄河流域九省(区)水资源可持续利用评价

为评估黄河流域九省(区)的水资源可持续利用水平,改善水资源状况,实现地区水资源可持续利用,基于水足迹模型提出适合黄河流域九省(区)的水资源可持续利用综合评价指标,并且使用Spearman相关分析法和多元线性回归分析法对黄河流域九省(区)水资源可持续利用水平的驱动因素进行了分析。研究结果表明：2010—2020年黄河流域九省(区)的水资源足迹呈现先增后减的小幅度变化,水环境足迹呈现减小的趋势,水资源足迹和水环境足迹空间分布极不均匀;黄河流域九省(区)整体的水资源可持续利用水平出现了不同程度的上升趋势,上游省(区)的水资源可持续利用水平较高,而中下游省份的水资源可持续利用水平较低。水资源可持续利用水平的主要驱动因素为人口密度和第二产业占比,其次为人均用水量、废水处理率和化肥施用强度。     

基于农作物水足迹的济南市农业用水评价

水足迹是评价一个地区水资源利用模式以及消费模式的新方法。基于水足迹理论,计算了1997-2013年济南市农作物用水量、进出口虚拟水量、水足迹值,分析了济南市农业水资源状况与农业水资源安全状况。结果表明:济南市水足迹组成中绿水、蓝水、灰水足迹均呈现逐年增加趋势;农产品水足迹中小麦、玉米、蔬菜3类作物对济南市农业具有支撑作用;农业水安全方面,济南市多年平均水资源匮乏度为536%,水资源压力指数高达789%,农业人均水足迹为717.9 m~3。总而言之,济南市农业水资源压力巨大,水资源匮乏严重,需要提高当地水资源的可调蓄性,优化种植结构与虚拟水进口种类,强化节水工作。     

基于水足迹理论的甘肃省水资源利用与经济增长脱钩分析研究

为了探讨甘肃省水资源利用与经济协调发展之间的关系,利用甘肃省2008—2019年统计数据分析了水足迹趋势以及水资源评价指标,最后利用构建的脱钩评价模型对水资源利用与经济增长之间的关系进行评价。结果表明：甘肃省近12年来水足迹与人均水足迹呈平行波动上升趋势,其中农业水足迹是水足迹的主要组成部分,平均占比为86.78%,生态用水足迹有逐年上升趋势;水资源自给率保持在90%以上,水资源经济效益由20.11元/m³（2008年）增长到43.35元/m³（2019年）,年均增长率为6.6%,水资源压力指数近5年有下降趋势,整体属于水安全状态;GDP与水资源利用之间的关系正在逐步从弱脱钩向强脱钩转变,农业产值与农业用水之间的关系由最初的不理想扩张型负脱钩向强脱钩转变。基于结论,为进一步促进甘肃省水资源利用与经济增长之间更好地协调高质量发展,在农业、进出口贸易、生态等方面提出了建议。     

水足迹理论研究综述

水足迹概念的提出,有别于传统的"取水"指标,创新性地将人们的生产和消费与水资源的消耗和污染联系起来,让人们意识到水资源的总体消耗和污染最终是与生产、消费产品的类型和数量密不可分的。水足迹理论应用研究为水安全战略研究提供了重要基础,成为了水资源管理领域的研究热点之一。本研究从水足迹核算的时空尺度(A级、B级和C级尺度)、水足迹核算范围(蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹)、水足迹可持续性评价及其国内实证研究四个方面对国内外水足迹的研究现状展开评述,并对其研究前景进行了展望。     

辽宁省春玉米生产水足迹的时空变化研究

为降低农业生产活动中农作物对水资源的高消耗,提高用水效率,借助辽宁省1987—2018年19个气象站点逐日气象数据及春玉米产量数据,全面计算绿水足迹、蓝水足迹及灰水足迹的真实消耗。结果表明：（1）辽宁省春玉米生产水足迹自2002年起变化幅度不明显,多年平均值是1424.21 m³/t,其中绿水足迹占54%,灰水足迹占27%,蓝水足迹占19%。（2）从绿水足迹看,辽宁省春玉米绿水足迹每年以6.28 m³/t速率减少,空间分布上2002年绿水足迹高值区主要集中在东部地区;2010年辽宁省整体绿水足迹较高。（3）从蓝水足迹看,每年以1.06 m³/t的速率增长;2002年辽宁春玉米蓝水足迹高值区主要分布在环渤海、宽甸及其周围地区;2010年,辽宁省大部分地区蓝水足迹较低。（4）灰水足迹整体以每年14.03 m³/t的速率降低,主要与农作物产量及氮肥施用量相关。     

面向水资源可持续利用的综合水足迹评价方法

从概念和方法演变的视角总结分析了目前基于水足迹网络(WFN)和基于生命周期评价(LCA)的两种主要水足迹评价(WFA)方法,并系统比较了二者的差异与联系。在此基础上,以解决水资源的可持续利用为根本目标,提出了服务多用户、面向多目标、覆盖全过程的综合水足迹评价方法。该评价方法体现了生命周期思想,又具有系统性,同时强调了不同利益相关者参与的作用;能够从提升资源使用效率、减少环境影响以及资源总量控制多个维度开展不同层面的水足迹评价,可为制定微观和宏观层面统一的水资源可持续利用决策方案、管理方法提供更为全面的理论与技术支撑。     

淮河流域主要农作物水足迹时空演变及影响因素分析

探讨淮河流域主要农作物水足迹,可以为地区农业用水结构及改善水资源短缺问题提供理论依据。以淮河流域5个省份主要农作物为研究对象,计算分析了2000-2017年小麦、稻谷、玉米、大豆、油料的蓝、绿、灰水足迹时空变化特征,并采用通径分析方法探究影响农作物生产水足迹的因素。结果表明：大豆的水足迹最大,水足迹大小与作物单位面积产量呈负相关;年际变化方面,小麦、稻谷、玉米、油料总水足迹整体呈减小趋势,大豆总水足迹表现出波动增加的趋势;空间分布方面,安徽、河南省的总水足迹居于前位,且水足迹的空间分布存在一定的聚集性,总体上中间高四周低;此外,对淮河流域农作物水足迹影响最大的因素是氮肥施用量、平均气温和年降雨量。     

基于IPAT模型的河北省灰水足迹分析及预测

河北作为京津冀发展圈的重要组成部分,水质水量问题突出,因此迫切需要对其水量和水质进行研究。基于农业和工业生活两部分,选取N肥、P肥、COD为关键污染物,以水环境最大允许容量为依据,计算了河北省2004—2015年的灰水足迹,并以此为基础,对2030年单位产值造成的灰水足迹进行了预测。结果表明:(1)12年间河北省灰水足迹呈现先上升再下降的趋势,农业灰水足迹以N肥为最关键污染物,随着化肥总量和平均施肥水平的增加不断增长,年均增长率0.87%;(2)工业生活灰水足迹总体呈现增长趋势,阶段内呈现下降趋势。以2011年为界,河北省灰水足迹从由农业灰水足迹决定转变为由工业生活灰水足迹决定,且工业生活灰水足迹和第三产业产值的相关性较强;(3)通过IPAT模型分析发现,农业灰水足迹除2004,2013,2015年外,其他各年份可持续性均较差,2004—2010年工业生活灰水足迹的可持续性好于2011—2015年。未来若按照现有水平继续发展,到2030年河北省单位农业产值造成的灰水足迹将下降为0.05 m~3/元,单位工业生活产值造成的灰水足迹将下降为0.006 m~3/元。     

碳足迹与水足迹的概念、研究方法和应对政策比较

基于概念和研究方法的视角,分析碳足迹和水足迹的起源和特征,比较二者的相似性和差异性,并讨论碳足迹与水足迹的应对策略,探讨两个领域的研究如何相互借鉴,以降低有关水足迹的错误认识、解释和应用的潜在风险。     

水足迹研究进展及其对农业水资源利用的启示

在明确水足迹起源、概念的基础上,综合评述基于虚拟水理论的水足迹方法、生命周期评价和基于生命周期评价的水足迹方法。比较不同方法的特点及其研究意义,认为基于虚拟水理论的水足迹方法适用于区域层面,而基于生命周期评价的水足迹方法更适用于产品层面的研究;二者结合可为农业水资源可持续利用提供从区域到产品尺度的研究方法及思路。     

虚拟水研究进展

在解析虚拟水、水足迹等概念内涵的基础上,系统地梳理了产品虚拟水核算、区域虚拟水贸易评估、虚拟水变化机制3个领域的研究进展。产品虚拟水核算中重点分析了中间产品和最终产品虚拟水计算方法,并对国家、行政区及流域尺度的虚拟水核算案例进行了简要分析;区域虚拟水贸易评估中分析了自上而下和自下而上两类方法的使用情况;虚拟水变化机制分析中综述了结构分解分析等多种驱动力分析方法。在总结研究进展基础上,讨论了目前研究中值得进一步深入探索与完善的问题,展望了虚拟水未来的重点研究方向,包括虚拟水核算模型精度改进、价格杠杆对虚拟水的影响、虚拟水水量与水质联合评价体系以及虚拟水战略实践与优化方案改进等。     

基于水足迹理论的玛纳斯河流域水资源评价

以1990,1995,2000,2005,2010年和2015年为时间序列,对玛纳斯河流域水足迹进行测算和分析;并利用水资源集约利用度、水资源进口依赖度和社会化水资源稀缺指数,对该流域水资源状况进行了评价。评价结果表明:①在研究时段内,玛纳斯河流域总的水足迹和人均水足迹呈现出同步增长的趋势,总水足迹在25 a内增加了3.2倍,人均水足迹在25 a内增长了近3.0倍。②玛纳斯河流域用水结构失衡,其中农业用水量所占比例最高,且呈现出明显的增长趋势,但是总体情况日趋好转。③玛纳斯河流域水资源集约利用度不断上升,由1990年的1.12元/m~3上升到了2015年的13.34元/m~3,水资源利用程度愈加充分。④玛纳斯河流域的社会化水资源稀缺指数在1990年和2005年处于有压力状态,在1995年处于紧缺状态,在2000,2010年和2015年处于相对富余状态。根据评价结果,提出了能促进玛纳斯河流域水资源可持续利用的建议及改进对策。     

虚拟水理论与方法的研究进展

虚拟水是当前研究的热点领域，是实体水资源概念在经济社会领域中的拓展。本文在对虚拟水相关概念和意义介绍的基础上，对国内外有关虚拟水问题的研究进展分虚拟水理论研究、虚拟水贸易与粮食安全、虚拟水战略、水生态足迹、虚拟水量化等5个方面进行了归纳和总结，最后探讨了未来虚拟水的研究方向，认为水资源概念的扩展、虚拟水的量化、以虚拟水概念理论制定相关政策、水生态足迹和虚拟水贸易平衡等5个方面是未来可以深入讨论的重点。