基于LMDI法的四川省水生態(tài)足跡影響因素分析

黃綺雯

摘要：采用水生態(tài)足跡模型及LMDI分解模型對(duì)四川省2006—2015年間水生態(tài)足跡變化及影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明：（1）四川省水生態(tài)足跡增長(zhǎng)緩慢，農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡占比最大，工業(yè)用水和生活用水生態(tài)足跡占比次之，而生態(tài)環(huán)境耗水生態(tài)足跡占比最小;在2006年，水資源生態(tài)承載力最小，在2012年出現(xiàn)最大值;水資源生態(tài)盈余（赤字）均為正值，2012年盈余最大，2006年盈余最小;四川省萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡呈下降趨勢(shì);（2）四川省水生態(tài)足跡變化影響因素分析結(jié)果表明，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)貢獻(xiàn)份額最大（達(dá)60%），人口規(guī)模和技術(shù)條件貢獻(xiàn)份額次之，區(qū)域結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)份額最?。ㄕ?%）但其漲幅最大（約6倍）。

關(guān)鍵詞：四川省;水資源;生態(tài)足跡;LMDI分解法;影響因素

水是不可或缺的重要自然資源。然而，在伴隨社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，由于水資源相對(duì)匱乏且分布不均，許多地方已經(jīng)開始出現(xiàn)用水困難等問題，因此，水資源的可持續(xù)發(fā)展已被高度重視。就四川省的水資源生態(tài)安全而言，其在長(zhǎng)江流域乃至全國(guó)都具備特殊地位，因此，處理好水資源與農(nóng)業(yè)活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)、人口布局和自然環(huán)境等的相互關(guān)系是非常重要的。目前，水生態(tài)足跡已經(jīng)衍變成一種非常重要的評(píng)價(jià)水資源利用現(xiàn)狀的分析方法。水生態(tài)足跡可詮釋為假設(shè)水資源在區(qū)域內(nèi)均勻分布，用土地面積換算所消耗的水資源，以此作為與其他賬戶度量相統(tǒng)一的基礎(chǔ)。而如今國(guó)內(nèi)關(guān)于影響水生態(tài)足跡變化因素的成果則較少，需要更多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行更深入的研究及探索。因此，本文采用水生態(tài)足跡模型分析四川省水資源的生態(tài)足跡及生態(tài)承載力變化情況，并試圖構(gòu)建LMDI模型拆分水生態(tài)足跡變化量并進(jìn)行分析，旨在思考近年來(lái)四川省水生態(tài)足跡變化情況及探究影響水生態(tài)足跡變化的因素。四川省位處我國(guó)西南地區(qū)，地處長(zhǎng)江上游區(qū)域，是一個(gè)極其重要的交通樞紐，對(duì)連接西南地區(qū)和西北地區(qū)起著不可估量的作用。四川省相對(duì)其他省份而言地域較為廣闊，其面積約為48.6萬(wàn)Km²，地理坐標(biāo)（N：26°03′—34°19′，E：97°21′—108°31′），地勢(shì)西高東低，地貌類型多樣，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，河流、湖泊較發(fā)達(dá)，降水比較多，水資源豐富。

一、研究方法

（一）水生態(tài)足跡法

（1）水生態(tài)足跡模型

水生態(tài)足跡即用水資源用地表示水資源消耗量，其相關(guān)模型如下：

式中：為水生態(tài)足跡（hm²）;N為區(qū)域人口數(shù);為人均生態(tài)足跡（hm²/人）;U為各子類水資源消耗量（m³）;為水資源的全球均衡因子;為水資源全球平均生產(chǎn)能力（m³/hm²）。

（2）水資源生態(tài)承載力模型

水資源承載力即用區(qū)域內(nèi)水資源量來(lái)維持社會(huì)發(fā)展的能力來(lái)表示，其模型如下：

式中：為區(qū)域水資源承載力（hm²）;為區(qū)域人均水資源承載力（hm²/人）;為區(qū)域水資源的產(chǎn)量因子;為水資源總量（m³）。

（3）水資源生態(tài)盈余和生態(tài)赤字

水資源生態(tài)盈余（赤字）即表示區(qū)域水資源的可持續(xù)利用情況，表示如下：

式中：為生態(tài)盈余（赤字），若該大于零則說(shuō)明水資源生態(tài)盈余，相反則水資源生態(tài)赤字。

（4）萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡

萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡是衡量區(qū)域水資源利用效率的指標(biāo)，其表示如下：

式中：G_w為萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡，與水資源利用效率成反比;若該值越小說(shuō)明水資源利用效率越高;相反則反應(yīng)水資源利用效率更低。

（二）LMDI分解法

LMDI分解法屬于迪氏指數(shù)分解法（IDA）的一種，該方法可解決在拆分時(shí)產(chǎn)生的“0”值、殘差，因此被廣泛的運(yùn)用。本文利用LMDI分解法構(gòu)建水生態(tài)足跡指數(shù)，相關(guān)分解模型如下：

式中：為第t時(shí)期的第i類水的生態(tài)足跡（Mhm²）;為第t時(shí)期的總水資源生態(tài)足跡（Mhm²）;為第t時(shí)期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值GDP（10⁴元）;為第t時(shí)期的常住人口數(shù)（10⁴人）;為第t時(shí)期第i類水資源貢獻(xiàn)的生態(tài)足跡占總的水生態(tài)足跡的比重，代表結(jié)構(gòu)效應(yīng);為第t時(shí)期萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡，代表技術(shù)效應(yīng);為第t時(shí)期人均GDP，代表經(jīng)濟(jì)效應(yīng);代表的是人口效應(yīng);為總的水生態(tài)足跡變化量（Mhm²/a）;分別代表第t年和基準(zhǔn)年的水生態(tài)足跡（Mhm²）;分別表示水足跡結(jié)構(gòu)因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素和常住人口因素所引起的水足跡變化量（Mhm²/a）。利用LMDI分解法得到各影響因素的求法：

（三）模型中相關(guān)參數(shù)的確定及數(shù)據(jù)來(lái)源

文文中所涉及的主要參數(shù)有：水資源全球均衡因子γ、區(qū)域水資源產(chǎn)量因子ψ及水資源全球平均生產(chǎn)能力。在已有研究基礎(chǔ)上，水資源全球均衡因子取5.19，區(qū)域水資源產(chǎn)量因子取0.78，全球水資源平均生產(chǎn)能力為3140m³/hm²。文中所涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)均來(lái)于2006—2015年期間的《四川省水資源公報(bào)》和《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

二、結(jié)果與分析

（一）基于水生態(tài)足跡

統(tǒng)計(jì)及分析四川省自2006到2015年期間的水生態(tài)足跡變化情況，相關(guān)整理結(jié)果如表1、圖1所示。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在研究期間四類水生態(tài)足跡測(cè)算結(jié)果中，農(nóng)業(yè)用水所貢獻(xiàn)的水生態(tài)足跡平均擁有量比重最大;工業(yè)用水、生活用水貢獻(xiàn)的水生態(tài)足跡值次之;生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水生態(tài)足跡貢獻(xiàn)量最小。四川省總的水生態(tài)足跡呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的變化特點(diǎn)。其中農(nóng)業(yè)用水生態(tài)足跡變化特點(diǎn)相似于總水生態(tài)足跡的變化規(guī)律;工業(yè)用水生態(tài)足跡具有先增加后減少的特點(diǎn)，增長(zhǎng)峰值出現(xiàn)在2010年，之后逐年減少;生活用水生態(tài)足跡10年來(lái)增長(zhǎng)趨勢(shì)為緩慢增長(zhǎng);生態(tài)環(huán)境用水生態(tài)足跡則上升速度較為迅速，翻了近兩倍。由于全國(guó)性的環(huán)境污染問題變得越來(lái)越嚴(yán)重，危害也變得越來(lái)越大，因此，四川省也必須開始重視加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水。

在2006～2015年，四川省水資源生態(tài)承載力與降雨量成線性關(guān)系，且系數(shù)高達(dá)0.8609，說(shuō)明降雨量能嚴(yán)重影響水資源承載力。水資源生態(tài)承載力總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，在2006最小，在2012年最大，研究期間水資源生態(tài)承載力總體上升了18.29Mhm²。

四川省水資源生態(tài)盈余（赤字）在2006至2015年期間均為表現(xiàn)為正值，該類結(jié)果可表明四川省現(xiàn)有的水資源有利于維持可持續(xù)發(fā)展利用。此外，水資源盈余表現(xiàn)出了與水資源生態(tài)承載力相似的波動(dòng)上升的規(guī)律，其在2006年盈余最小，在2012年盈余出現(xiàn)最大值，之后出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，至2015年水資源盈余下降至70.62Mhm²，研究期間水資源生態(tài)盈余總體上升了9.96Mhm²。

四川省萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡在2006～2015年間表現(xiàn)為下降的特點(diǎn)。在2006年，四川省萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡最大，而在2014年呈現(xiàn)出最小值。因此，該結(jié)果也間接證明了四川省水資源利用效率在這十年內(nèi)處于上升狀態(tài)。

（二）基于LMDI分解法

運(yùn)用LMDI分解法對(duì)四川省水生態(tài)足跡變化的潛在因素進(jìn)行分析。由圖2可知，技術(shù)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)以及人口效應(yīng)均為正值，說(shuō)明該三種因素對(duì)水生態(tài)足跡的增長(zhǎng)均起促進(jìn)作用;因各產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速且其耗水量的顯著性差異，結(jié)構(gòu)效應(yīng)為四川省水生態(tài)足跡增長(zhǎng)的過程起到的促進(jìn)作用在逐漸加大。在2006年到2008年，結(jié)構(gòu)效應(yīng)整體呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的特征，并達(dá)到了﹣1.24Mhm²，2009年開始轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出逐年正增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從1.38Mhm²上升至8.33Mhm²。結(jié)構(gòu)因素所帶來(lái)的水生態(tài)足跡平均增長(zhǎng)貢獻(xiàn)度為2.91Mhm²，約占總量的2%，對(duì)四川省水生態(tài)足跡的增長(zhǎng)起到了正效應(yīng)。經(jīng)濟(jì)效應(yīng)對(duì)水資源生態(tài)足跡的增長(zhǎng)促進(jìn)作用最大。因?yàn)榻?jīng)濟(jì)快速發(fā)展，同樣對(duì)水資源需求增加，在2006至2015年的十年內(nèi)，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)表現(xiàn)為快速上升的特征，其平均貢獻(xiàn)度高達(dá)80.78Mhm²，約占總量的60%，其影響方式為正向驅(qū)動(dòng)。人口效應(yīng)對(duì)水資源生態(tài)足跡的增長(zhǎng)促進(jìn)作用相對(duì)較小，但作為人口大省，人口效應(yīng)也需重視，研究期間其平均貢獻(xiàn)度達(dá)33.19Mhm²，約占總量的25%，影響方式為正向驅(qū)動(dòng)。總的來(lái)說(shuō)，四川省人口效應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。2006—2015年期間技術(shù)效應(yīng)對(duì)四川省水生態(tài)足跡產(chǎn)生了一定的促進(jìn)作用，但是其促進(jìn)強(qiáng)度在逐年下降。由2007年的29.02Mhm²下降至2014年的12.47Mhm²，但影響方式為仍為正向驅(qū)動(dòng)。雖然技術(shù)效應(yīng)對(duì)四川省水生態(tài)足跡發(fā)揮著正效應(yīng)，但這種推動(dòng)在逐漸減弱，將來(lái)有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)效應(yīng)在一定程度上抑制四川省水生態(tài)足跡的增長(zhǎng)。

三、結(jié)論

水資源的可持續(xù)發(fā)展是不可忽視的重要問題。利用水生態(tài)足跡模型的簡(jiǎn)單易操作性能很好的實(shí)現(xiàn)定量研究四川省的水生態(tài)足跡變化情況，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用LMDI分解法深入分析水生態(tài)足跡的主要影響因素。通過研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，四川省在提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平時(shí)，必須采用可持續(xù)發(fā)展模式。一方面，普及先進(jìn)的節(jié)能意識(shí)和理念，提升人口素質(zhì)，倡導(dǎo)環(huán)保低碳的生活模式，實(shí)現(xiàn)人口-資源-環(huán)境可持續(xù)發(fā)展;另一方面，通過技術(shù)創(chuàng)新、開發(fā)節(jié)能減排的產(chǎn)品和新能源以減緩水生態(tài)足跡的增長(zhǎng);在區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整層面，政府也應(yīng)采取措施優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以達(dá)到水資源的科學(xué)管理和有效利用的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]方偉成，孫成訪，郭文顯.基于LMDI法東莞市水資源生態(tài)足跡影響因素分析[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2015，26（03）：115-117+123.