武汉城市圈水资源利用状态分析

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文章编号:1671-3354(2011)03-0034-04

收稿日期:2010-11-21

作者简介:王 鑫,女,硕士研究生,主要从事环境生态研究。武汉城市圈水资源利用状态分析

王 鑫,马炳娜,张 毅

(华中师范大学城市与环境科学学院,湖北武汉 430074)

摘要:基于生态足迹,采用水资源生态足迹的理论,定量研究武汉城市圈水资源的生态状况。通过对武汉城市圈2003~

2008年的水资源状况进行分析,武汉城市圈水资源利用状况整体是可持续的。然而圈域内各市水资源利用状态不协调,大多出现赤字状态。

关键词:水资源;生态足迹;生态承载力;生态赤字;武汉城市圈中图分类号:TV 213.9 文献标志码:A

Anal ysis ofW ater Resources U tili zati on i n W uhan C ity C ircle

WANG X in ,MA B ingna ,Z HANG Y i

(Co ll ege of U rban and Env ironmenta l Sc i ences ,C entra l Chi na N or m a lU n i versity ,W uhan 430074,Ch i na)

Abst ract :Based on eco log ical footpri n ,t using w ater resources ecological footpri n ,t the author stud i e d quantitatively the eco l o g ical status ofw ater resources inW uhan c ity c ircle .By analyzing the status o fw ater resources i n 2003-2008,w a ter utilization status is sustai n ab le i n W uhan city circle .H o w ever ,w ater resource utilizati o n status is no t har m on i o us i n W uhan city c irc l e ,t h e sit u ation w as unbalanced and the m a j o rity o f cities i n the circle w ere i n defic it status .K ey w ords :w ater resources ;eco log ica l footpri n ;t ecolog ical carr y ing capacity ;eco l o g ica l defici;t W uhan city c ircle 20世纪90年代初由Rees 和W ackernage l 提出的生态足迹(Ecolog ical Footpri n ,t 简称EF )的理论和方法,定量分析自然资源的可持续利用状况

[1-3]

。近年来我国许多学者已经采用该方法对多个地区的生态可持续发展状况进行了定量分析。水资源作为重要的自然资源之一,该模型只将水产功能列入其中,对水资源的综合定量评价具有很大的局限性。2003年,H oekstra 提出了水足迹(w ater foo t p rint)的概念,从水资源消费的角度来评估人类对水资源的消耗,并建立资源与消费的联系,将生态足迹概念运用到水资源的核算中。目前计算方法主要有两种:一种是水足迹,即将水资源相关消耗折算成水资源量。2005年王新华等,2008邓晓军等,邰珊珊等从水足迹的视角探讨了水资源的可持续利用问题

[4-6]

;另一种是水资源生态

足迹(wa ter resources eco l o g ica l f o otprint),即将水资源相关消耗折算成水域面积。2005年范晓秋

[7]

将水资

源作为一个的账户加入到生态足迹模型中,综合定量评价了江苏省水资源利用状况。2007年洪辉和付娜

[8]

对西安水资源生态足迹作出了研究。2008年

黄林楠[9]

等学者进一步完善了水资源生态足迹的计

算方法,为研究水资源利用状况提供了定量方法。本文采用水资源生态足迹模型对武汉城市圈2003~2008年的水资源生态足迹及承载力进行计算,分析了武汉城市圈的水资源可持续利用状况。

1 研究方法

(1)水资源生态足迹。水资源生态足迹是一个动态、变化的概念,将消耗的水资源量转化为水资源用地面积,用于描述人类对水资源系统的占用和影响状况。采用黄林楠等学者提出的水资源分类方法,以生态、生产和生活用水之和为主要特征指标,定量评价一个国家或地区对水资源的消费情况。计算公式为

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EFw=N efw=N [W/p o](1)式中:EFw为水资源总生态足迹,hm2;e fw为人均水资源生态足迹,h m2 cap-1;N为人口数; 为水资源均衡因子;W为人均消耗的水资源量,m3 cap-1;po为世界水资源平均生产能力,m3 hm-2。

(2)水资源承载力。水资源承载力为某一区域在某一具体历史发展阶段,水资源最大供给量可供支持该区域资源、环境和社会(生态、生产和生活)可持续发展的能力,即水资源对生态系统和经济系统良性发展的支撑能力。计算公式:

ECw=N ec w=0.4 [Q/po](2)式中:ECw为水资源承载力,hm2;ec w为人均水资源承载力,h m2 cap-1;0.4为扣除用于维持生态环境的水资源量; 为水资源均衡因子; 为水资源产量因子;Q 为水资源总量,m3。

(3)水资源可持续利用状况判断:

EFw>ECw;生态赤字,不利于可持续发展;

EFw=ECw;生态平衡,可持续发展面临压力;

EFw2 数据来源以及变量说明

2.1 数据来源

水资源生态足迹的相关数据来自于2003~2008年湖北省水资源公报;人口经济状况等其他数据均来自 湖北省统计年鉴 ;水质数据来自于2008湖北环境质量公报。

2.2 变量说明

(1)水资源全球平均生产能力。在水文学中以多年平均产水模数来刻画区域内水资源生产能力,水资源世界平均生产能力即为全球多年平均产水模数[9]。全球产水模数为3140m3 h m-2,武汉城市圈各市6年平均产水模数如表1。

表1 2003~2008年武汉城市圈单位面积产水量m3 hm-2 地区

年份

200320042005200620072008

平均产水模数武汉市775054704070269030427048.33

黄石市874030594051604140506050.00

孝感市5790366036002390517053504326.67

黄冈市8740579049403000447056705435.00

鄂州市8690685047203350353033805086.67

咸宁市10440720066905920455067206920.00

仙桃市7630595046804010359050605153.33

天门市54704570303490463054804546.67

潜江市6970618047204450415053505303.33

注:数据来源2003~2008湖北省水资源公报。

(2)区域水资源产量因子。产量因子是将各地区同类生物生产性土地转换成可比面积的参数,即区域水资源产量因子为该区域水资源量平均生产能力与世界水资源生产能力的比值[9]:

=p/po(3)式中: 为区域水资源产量因子;p为区域单位面积产水量,即产水模数,m3 hm-2;p o为全球产水模数m3 hm-2。

根据式(3)以及武汉城市圈产水模数,得出武汉城市圈的产量因子 如表2。

表2 武汉城市圈的水资源产量因子地区武汉黄石孝感黄冈鄂州咸宁仙桃天门潜江产量因子1.481.931.381.731.622.201.1.451.69

(3)水资源全球均衡因子。水资源全球均衡因子为全球水资源用地的平均生物生产力除以全球所有各类生物生产性土地面积的平均生物生产力[9]。均衡因子标准不一,本文取黄林楠等根据WW F2002计算

35水电与新能源2011年第3期

的水资源均衡因子5.19作为计算值。

3 武汉城市圈实证分析

3.1 研究区概况

武汉城市圈是地江中游,位于湖北省东部地区,包括武汉和周边的黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、潜江、天门等9个城市行政区,国土面积58051.9k m2,占全省33%的土地。全年光能充足,热量丰富,无霜期长,降雨丰沛,雨热同季,属于典型的亚热带季风气候区;圈域内平原面积占40%,主要为河湖冲积平原,土壤肥沃;由于降雨量充沛,河流补给充足,水资源十分丰富,水域面积占10%,主要为长江、汉江及其支流,以及众多的湖泊和水库,2008年武汉城市圈水资源总量为319.23亿m3,占湖北省水资源总量的30.9%。

武汉城市圈常住人口2987.65万人,2008年GDP 达6972.06亿元,第二产业占45%,生活和生产都对环境造成很大的压力,其中水资源是最严重的影响因素之一,武汉市水资源安全问题尤其严重。因此,寻求水资源合理利用之路就显得十分重要。

3.2 计算结果及分析

根据式(1)和式(2),水资源均衡因子为5.19,武汉城市圈水资源产量因子 如表2。可以计算出武汉城市圈水资源的人均生态足迹和生态承载力的结果如表3,武汉城市圈各市生态足迹与生态承载力的结果如图1。

表3武汉城市圈水资源生态足迹计算结果hm2 cap-1 项目

年份

200320042005200620072008

水资源生态足迹0.43550.44350.43950.44730.470.4768生产用水0.380.40530.40130.40910.42760.4393生活用水0.040.03810.03800.03800.03700.0373生态用水0.00020.00020.00020.00020.00020.0002

水资源承载力1.05290.73370.63100.46680.55670.6981

生态盈余0.61710.29010.19150.01950.09200.221

4

图1 武汉城市圈水资源的生态状况

(1)武汉城市圈水资源利用处于可持续状态。随着人口和经济的快速增长,武汉城市圈的水资源利用情况逐年增长,从表3可看出:2003~2008年水资源人均生态足迹由0.4355h m2 cap-1增加到0.4768hm2 cap-1,其中主要是生产用水6年内增加0.0413hm2 cap-1,生活用水有微微下降的趋势,生

36王 鑫,等:武汉城市圈水资源利用状态分析2011年5月

态用水基本不变。2003~2006年人均生态承载能力由1.0529h m2 cap-1下降到0.4668hm2 cap-1为最低值,2007~2008年水资源人均生态承载能力有所提高,6年来圈域水资源利用整体呈现生态盈余,处于可持续发展状态。

(2)圈域内各市水资源生态状况不协调,武汉市水资源安全问题令人担忧。图1表明,武汉城市圈各市水资源利用情况不相同,虽然圈域整体处于可持续状态,但是各市水资源利用状态不协调。各市水资源的生态状况随着时间的变化呈现不同的变化趋势。2004年开始,除了黄冈和咸宁,其余各市水资源利用状况出现赤字状态。虽然黄冈和咸宁水资源呈生态盈余状态,然而可以看出盈余状态随着时间的变化逐年减少,情况也不容乐观。武汉市水资源利用状态6年来均呈赤字,处于不可持续发展状态。武汉市是我国的重工业城市,从表4中也可以看出武汉市主要是工业用水,其次是农业用水,最后是生活用水。工业用水占总的生态足迹的50.36%。

表4 武汉市水资源生态足迹计算结果h m2 项目

年份

200320042005200620072008

工业用水355214233388233145404307598430776372942102

农业用水2320426251767919024492021419652582181783

生活用水10128769803993373998331975191988414

生态足迹6885444683696041226610072960180866112299

生态承载力6650445669383393427224271530352973562707

生态赤字41402269961277993858015298272549592

4 讨论与结论

通过对武汉城市圈6年来水资源生态足迹计算,可以看出:武汉城市圈水资源利用处于可持续发展状态,部分市水资源利用存在安全问题。应当积极调整产业的总体布局,优化升级产业结构。制定生产、生活安全用水标准,使武汉市等水资源利用存在安全问题的城市尽快实现水资源的可持续利用。2007年武汉城市圈"两型社会"的建设要求提出后,武汉城市圈水资源利用无论从整体还是各市均呈现良好的发展趋势。随着经济的快速发展,对水资源的需求量会越来越大。继续加强对水资源的合理利用,才可以使水资源长期处于可持续发展状态。

本文采用水资源生态足迹模型对武汉城市圈水资源利用状况进行分析,基本符合武汉城市圈的发展规律,说明该模型用于研究区域水资源利用状况是可行的;数据选取的年份仅有6年,还不能更好地反映武汉城市圈长期以来水资源的发展趋势。

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