基于水资源生态足迹的西安市水资源利用与经济增长的脱钩分析

翟琴琴 张杏梅

摘    要：为定量分析西安市水资源利用与经济增长之间的关系，从水资源生态足迹视角分析了二者之间的脱钩关系。研究表明：西安市水量资源生态足迹整体呈现出缓慢上升的趋势，人均水量生态足迹则缓慢下降，水质生态足迹呈快速下降态势，水环境有所改善。水量资源生态足迹与经济增长全部处于脱钩状态，但未实现完全脱钩，水质生态足迹与经济增长处于协调发展的理想状态，综合来看，水资源短缺與经济增长的关系是目前的主要矛盾。根据研究结果，本文为西安市水资源利用与经济增长的脱钩发展提出了相关建议。

关键词：水资源生态足迹; 脱钩; 水资源利用; 经济增长; 西安市

中图分类号：X24           文献标识码：A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.02.011

Decoupling Analysis of Water Resources Utilization and Economic Growth in Xi'an City Based on Water Ecological Footprint

ZHAI Qinqin， ZHANG Xingmei

（College of Geographical Science， Shanxi Normal University， Linfen，Shanxi 041004，China）

Abstract： In order to quantitatively analyze the relationship between water resources utilization and economic growth in Xi'an， this paper analyzed the decoupling relationship between them from the perspective of water ecological footprint. The results showed that the ecological footprint of water resources in Xi'an City had shown a slow upward trend as a whole， the ecological footprint of per capita water had slowly declined， the ecological footprint of water quality had shown a rapid decline， and the water environment had been improved. The ecological footprint of water resources and economic growth were all in a state of decoupling， but not completely decoupling. The ecological footprint of water quality and economic growth were in an ideal state of coordinated development. On the whole， the relationship between water shortage and economic growth is the main main contradiction at present. Based on the research results， this article put forward relevant suggestions for the decoupling development of water resources utilization and economic growth in Xi'an.

Key words： water ecological footprint;decoupling; water use; economic growth;Xi'an City

水是生命之源，生态之基和生产之要，具有生态和经济双重价值属性，是社会经济发展必备的战略资源和经济资源，在人类的生产发展过程中起着不可替代的作用。作为省会城市、大西安规划和关中平原城市群的中心，西安市的经济增长潜力巨大，但人均水资源量少，2018年人均地表水资源量为179.83 m3·人-1，不到全省的1/5，全国的1/10，远低于国际公认的维持地区经济发展所必需的1 000 m3的临界值，处于极度缺水范围，西安市水资源与经济增长的关系已经引起了广泛关注。

目前对于水资源与经济增长的关系多是从用水量角度进行分析，缺乏从用水量和污染水综合角度的研究，而水资源生态足迹能从水量和水质综合角度对其进行分析，弥补了单一角度研究的不足[1]，脱钩分析又能判断区域水资源利用与经济增长之间是否平衡，将两种理论相结合能够较全面的分析区域发展状况。基于此，本文综合运用水资源生态足迹和脱钩评价模型探讨2004—2018年西安市水资源利用与经济增长的关系，为西安市水资源与经济增长的协调发展提供决策参考。本文数据主要来源于《西安市水资源公报》、《西安市统计年鉴》、西安市环境质量公报和统计公报。对于GDP值以2004年为基期，运用平减指数法将2004—2018年的GDP值换成可比价格。

2 研究方法与数据来源

2.1 水资源生态足迹模型

水资源生态足迹是指在特定人口和经济状况下，为了维持人们正常的生产生活、水资源消费以及消纳水污染所必须的生态生产性面积[2]。以往对水资源生态足迹的研究中，学者多趋向于水量资源生态足迹，但水资源用地除了包括人类的直接用水和水资源消耗外，还包括水域产品用水以及污染水用水。综合考虑西安省的自然地理位置以及当地人的饮食习惯，本文着重对水量资源生态足迹以及水质生态足迹进行分析。

（1）水量生态足迹模型

根据我国水资源公报数据以及人类用水的特性，本文将用水量资源生态足迹划分为农业用水生态足迹、工业用水生态足迹、生活用水生态足迹以及生态用水生态足迹四部分，其计算模型如下：

EFw=N*efw=NRwW/Pw（1）

式中，EFw代表水量资源生态足迹（hm2）;N为常住人口数（人）;efw为人均水量生态足迹（hm2·人-1）;Rw为水资源全球均衡因子（选取WWF-2002年的核算数据Rw=5.19）;W为人均用水量;Pw为水资源全球平均生产能力（m3·hm-2），Pw=31.4*104 m3·km-2。

（2）水质生态足迹模型

水质生态足迹是指消纳城市生产和生活产生的水体污染物所需要的水资源用地面积[3]。《地表水环境质量表》中认为劣于三类的水体生态服务功能会丧失[4]，因此本文以三类水质标准中的水污染总量控制指标化学需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）作为评价依据[5]，选取二者中水生态足迹的较大值作为水质生态足迹值。其计算模型如下：

EFwp=max（EFCOD，EFNP）（2）

EFCDP=CCOD/PCOD                                        （3）

EFNP=CN/PN（4）

式中，EFwp為水质生态足迹（hm2）; EFCODP和EFNP为化学需氧量生态足迹（hm2）和氨氮生态足迹（hm2）;CCOD为化学需氧量排放量（t）;PCOD为区域水吸纳化学需氧量的能力（t·hm-2）; CN为氨氮排放量（t）; PN为区域水吸纳氨氮的能力（t·hm-2）。其中，COD和NH3-N的全球平均消纳能力分别选取0.062 893 t·hm-2和0.003 145 t·hm-2。

2.2 水资源生态足迹与经济增长的脱钩模型

脱钩理论一般被用来描述资源消耗或环境污染与经济增长之间的相互变化态势[6]，当水资源用量或污染水量随着经济增长而减小（或不变）时，二者处于绝对脱钩状态，当水资源用量或污染水量的增速低于经济增速时，处于相对脱钩状态，绝对脱钩是水资源利用与经济增长的理想状态。Tapio弹性指数法受基期影响小，而且能具体说明水资源利用与经济增长之间的脱钩程度，其计算模型如下：

式中，Ei为脱钩指数;EF和ΔEF为水资源生态足迹和水资源生态足迹增长率;G和ΔG为GDP和GDP增长率; EFt， EFt-1为研究区域第t年和第（t-1）年的水资源生态足迹值;Gt， Gt-1为研究区域第t年和第（t-1）年的GDP值。本文在贾莉[7]、杨天通[8]和王宝强[9]等人研究基础上， 确定了脱钩状态评价标准（图1）。

3 结果与分析

3.1 水资源生态足迹

3.1.1 水量生态足迹 根据2004—2018年西安市水资源公报以及公式（1），可以算出西安市水量生态足迹及各账户所占比重。由表1可知，西安市水量生态足迹由2004年的3.014 8亿hm2上升为2018年的3.254 5亿hm2，整体上呈现出缓慢上升的趋势，2004—2009年水量生态足迹波动下降，2009—2018年缓慢上升;人均水量生态足迹整体上呈缓慢下降的趋势，2004—2009年受水量生态足迹影响较大，下降较快，但随着人口增长对水资源需求的增长，人均水量生态足迹有所回升，但变化不大。

从水量生态足迹构成来看，农业水量生态足迹呈下降趋势，其水量生态足迹中的占比由47.42%下降为32.96%，但占比仍然最大，这说明西安市农业用水在总用水中占主要地位;工业水量生态足迹呈现先大幅减小后趋于平稳的趋势，占比由29.77%下降为 22.65%，这与西安市能源工业、重工业产业结构的转型有关，体现了西安市工业结构的优化过程;生活水量生态足迹占比由20.50%增加到30.32%，呈现出快速上升到缓慢上升的趋势，随着经济增长，人民生活得到了改善，用水量需求增加，但近几年西安市阶梯式水价、最严格水资源管理制度等的实施，人民节水意识不断增强，生活水量生态足迹上升速度有所缓解;生态环境水量生态足迹虽占比最小，2018年仅占14.07%，但增长迅速，反映出西安政府重视水环境治理工作，治理力度有所加大，人民对水环境的保护意识也有所提高（图2）。

3.1.2 水质生态足迹 由于西安市的COD、NH3-N排放量等指标数据2011年才被正式收录，因此本文选取2011—2017年的数据，根据公式（3）-（5）计算得出西安市2011—2017年COD生态足迹、NH3-N生态足迹，进而计算得出水质生态足迹。

从表2可以看出，2011—2017年西安市COD排放量和NH3-N排放量迅速减少，COD生态足迹、NH3-N生态足迹与其发展趋势一致，呈快速下降态势。水质生态足迹受COD和NH3-N生态足迹交替影响，除2011和2015年受COD生态足迹外，其余5年均受NH3-N生态足迹的影响，说明近年来西安市水环境污染压力主要来自于NH3-N污染。从整体则，对农业灌溉和农民生活用水实行总量控制、定额管理制度[11]，引导农民转变传统灌溉观念，对于居民生活用水，按量定价，实行阶梯式水价制度，对工业和服务业，实行超定额、累进加价管理的制度，促进工业和服务业转变用水方式，促进其节水技术的更新;第三，严格污水排放治理，防范水质型缺水问题，引进先进污染水处理技术，鼓励水污染较严重的企业进行产业转型，提高水资源利用率;最后，促进产业协同发展，利用旅游、一带一路等机遇开发区域新的经济增长点，积极寻先进生产技术的支持，合理进行水资源优化配置，大力开展节水治水工作，促进经济增长与水资源利用的完全协调发展。

参考文献：

[1] 王刚毅， 刘杰. 基于改进水生态足迹的水资源环境与经济发展协调性评价——以中原城市群为例[J]. 长江流域资源与环境， 2019， 28（1）： 80-90.

[2] 盖东海. 河北省水资源可持续利用研究[D]. 保定： 河北农业大学， 2012.

[3] 关格格. 山西省用水生态足迹和污染水生态足迹研究[D]. 临汾： 山西师范大学， 2017.

[4] 夏青， 刘和平， 刘锋， 等. 中华人民共和国国家标准GB3838-88地面水环境质量标准修订说明[J]. 环境科学研究， 1988（5）： 1-95.

[5] 黄林楠， 张伟新， 姜翠玲， 等. 水资源生态足迹计算方法[J]. 生态学报， 2008， 28（3）： 1279-1286.

[6] 杨梦杰. 基于水足迹的上海水资源与经济增长脱钩关系探讨[D]. 上海： 华东师范大学， 2019.

[7] 贾莉， 刘彦花， 沈怡静. 水资源利用与经济发展脱钩分析——以广西北部湾经济区为例[J]. 人民长江， 2018， 49（2）： 40-45.

[8] 杨天通. 长春市水资源可持续利用及其与经济发展的脱钩分析[D]. 长春： 吉林大学， 2019.

[9] 王宝强. 基于脱钩分析的中国经济增长与水资源关系利用研究[D]. 兰州： 兰州大学， 2015.

[10] 杨振华， 苏维词， 赵卫权. 岩溶地区水资源与经济发展脱钩分析[J]. 经济地理， 2016， 36（10）： 159-165.

[11] 潘安娥， 陈丽. 湖北省水资源利用与经济协调发展脱钩分析——基于水足迹视角[J]. 资源科学， 2014， 36（2）： 328-333.