泰州市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)分析

(泰州市水資源管理處，江蘇 泰州 225300)

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，水資源的可持續(xù)利用是經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要前提。水生態(tài)足跡是指人類開發(fā)和生產(chǎn)生活所消耗水資源的過程和自然環(huán)境維持自身不斷進(jìn)化對(duì)水的需求過程，是一種衡量人類對(duì)水資源利用程度以及水資源為人類提供生命支持服務(wù)功能的方法，可操行性強(qiáng)、結(jié)果直觀、具有可比性，廣泛應(yīng)用于水資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)中[1-5]。脫鉤模型主要用于研究資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間不再互相依賴的程度和方向，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)協(xié)同推進(jìn)，通過脫鉤理論研究水資源利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)關(guān)系的案例也日益增多[6-10]。

泰州市地處江淮流域，降水年內(nèi)集中、年際變化大，當(dāng)?shù)厮Y源短缺，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源需求的不斷提高，水資源可持續(xù)利用是邁向高質(zhì)量發(fā)展之路的重要支撐。本文通過定量比較2011—2019年泰州市及市區(qū)的水生態(tài)足跡和承載力，結(jié)合水生態(tài)壓力指數(shù)、水資源負(fù)載指數(shù)、萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡以及脫鉤指數(shù)等，綜合分析水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系，以期為泰州市水資源科學(xué)管理以及高質(zhì)量發(fā)展評(píng)估提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

泰州市位于江蘇省中部，境內(nèi)以新通揚(yáng)運(yùn)河和老328國(guó)道沿線控制建筑物為界，以北屬淮河流域，以南屬長(zhǎng)江流域。下轄靖江市、泰興市、興化市3個(gè)縣級(jí)市，城區(qū)為海陵區(qū)、姜堰區(qū)和泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))。興化屬淮河流域，泰興和靖江屬長(zhǎng)江流域，城區(qū)以江淮分水線為界分屬長(zhǎng)江和淮河流域。受東亞季風(fēng)環(huán)流的影響，泰州市雨熱同期，降水主要集中在汛期，水域面積占總面積的22.15%，水資源少且時(shí)空分布不均。長(zhǎng)江橫穿全境，13座重點(diǎn)閘站可控制90%以上的引排水量。

2 研究方法

2.1 水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力

水生態(tài)足跡是指一定的人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下維持水資源消費(fèi)和消納水污染所需的生物生產(chǎn)性土地面積，包括淡水資源生態(tài)足跡、水產(chǎn)品生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡，分別反映人類在生產(chǎn)生活過程中對(duì)淡水資源的消費(fèi)、水產(chǎn)品對(duì)水資源的占用、稀釋污水對(duì)水資源的消耗。因水體同時(shí)具備水質(zhì)凈化和水產(chǎn)養(yǎng)殖兩種功能，為避免重復(fù)計(jì)算，選取水產(chǎn)品和水污染中較大值作為共同產(chǎn)生的生態(tài)足跡[1]。計(jì)算公式為

(1)

式中：F、F1、F2、F3分別為水生態(tài)足跡、淡水資源生態(tài)足跡、水產(chǎn)品生態(tài)足跡和水污染生態(tài)足跡，hm2；N為人口數(shù)，人；f1、f2、f3分別為F1、F2、F3的人均值，hm2/人；r1、r2分別為全球水資源均衡因子、中國(guó)平均水域均衡因子，分別取5.19、0.35；W1為水資源消耗量，m3；W2為水產(chǎn)品消費(fèi)量，t；W3為水污染稀釋凈化需水量，m3；W4為污染物排放量，t/a；a1、a2分別為全球水資源平均生產(chǎn)能力、全球水產(chǎn)品平均生產(chǎn)能力，分別取3140m3/hm2、0.18t/hm2；i為污染物綜合降解系數(shù)，0.25/d；j為水質(zhì)目標(biāo)濃度，mg/L。設(shè)定水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，選取水體污染物為化學(xué)需氧量COD，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的COD含量上限為20mg/L。

水生態(tài)承載力是指在維持水生態(tài)系統(tǒng)自身及其支持系統(tǒng)健康的前提下，基于一定的生態(tài)保護(hù)和承載目標(biāo)，自然水生態(tài)系統(tǒng)所能支撐的人類活動(dòng)的閾值[1]，計(jì)算公式為

(2)

式中：C為水生態(tài)承載力，hm2；c為人均水生態(tài)承載力，hm2/人；0.4指扣除60%用于維持生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)健康的水資源量后剩余40%的水資源量；y為水資源產(chǎn)量因子；Q為水資源總量，m3；z為多年平均單位面積產(chǎn)水量，m3/hm2。

2.2 可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)

水生態(tài)壓力指數(shù)可衡量社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域水資源壓力強(qiáng)度的相對(duì)大小[1]，計(jì)算公式為

(3)

式中：B為水生態(tài)壓力指數(shù)，B=1，水資源供需平衡；B<1，水資源開發(fā)利用可持續(xù)；B>1，水資源開發(fā)利用不可持續(xù);f為F的人均值,hm2/人。

水資源負(fù)載指數(shù)可反映水資源的時(shí)空分布、利用程度及水資源開發(fā)利用的難易程度[2]，計(jì)算公式為

(4)

(5)

式中：u為水資源負(fù)載指數(shù)，分級(jí)指標(biāo)見表1；k為與降水有關(guān)的系數(shù)；R為降水量，mm；G為地區(qū)生產(chǎn)總值GDP，億元。

表1 水資源負(fù)載指數(shù)分級(jí)指標(biāo)

2.3 水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤關(guān)系

萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡可反映水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系[1]，計(jì)算公式為

(6)

式中：D為萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡，hm2/萬(wàn)元。

脫鉤指數(shù)可刻畫脫鉤程度和方向，選取水生態(tài)足跡和GDP作為衡量水資源利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指標(biāo)，利用Tapio模型計(jì)算水生態(tài)足跡對(duì)GDP的脫鉤指數(shù)，脫鉤程度可有效反映水資源利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系[11]。計(jì)算公式為

(6)

式中：v為水生態(tài)足跡對(duì)GDP的脫鉤指數(shù)，分級(jí)指標(biāo)見表2；ΔF為水生態(tài)足跡增長(zhǎng)率；ΔG為GDP增長(zhǎng)率。

強(qiáng)脫鉤狀態(tài)是最優(yōu)狀態(tài)，指在一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平條件下，可用最小的水資源代價(jià)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)發(fā)展；強(qiáng)負(fù)脫鉤狀態(tài)是最不利狀態(tài)，指水資源保障和經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時(shí)惡化，經(jīng)濟(jì)萎縮時(shí)水資源消耗量卻增加；其他狀態(tài)處于強(qiáng)脫鉤和強(qiáng)負(fù)脫鉤之間，表示水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于不充分協(xié)調(diào)狀態(tài)。

表2 水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤界定

3 結(jié)果與分析

本文研究數(shù)據(jù)中水資源消耗量、水資源總量、降水量等來(lái)自2011—2019年《泰州市水資源公報(bào)》，多年平均單位面積產(chǎn)水量來(lái)自《泰州市水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》，水產(chǎn)品消費(fèi)量、GDP、人口等來(lái)自2011—2019年《泰州統(tǒng)計(jì)年鑒》，COD排放量來(lái)自2011—2019年《泰州市環(huán)境狀況公報(bào)》。

3.1 水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力分析

根據(jù)水資源消耗量、水產(chǎn)品消費(fèi)量、COD排放量、人口等，通過式(1)計(jì)算人均水生態(tài)足跡，結(jié)果見表3和圖1。由表3和圖1可知，泰州市人均水生態(tài)足跡呈下降趨勢(shì)，2019年比2011年下降了12.0%，人均水生態(tài)足跡均值為1.10hm2/人。各市區(qū)人均水生態(tài)足跡由大到小依次為興化、泰興、城區(qū)、靖江；除靖江外，各市區(qū)均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，下降率由大到小依次為泰興、興化、城區(qū)。泰州市淡水資源生態(tài)足跡是水生態(tài)足跡的主體部分；淡水資源生態(tài)足跡呈下降趨勢(shì)，與近年來(lái)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度、推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)有關(guān)；水污染生態(tài)足跡在水生態(tài)足跡中占比最小，呈下降趨勢(shì)，與近年來(lái)打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、實(shí)施水污染行動(dòng)計(jì)劃、限制污水排放總量、治理黑臭水體等有關(guān)；水產(chǎn)品生態(tài)足跡呈上升趨勢(shì)，與水產(chǎn)品產(chǎn)量逐漸增加有關(guān)。靖江人均淡水資源生態(tài)足跡呈緩慢上升趨勢(shì)，主要是因?yàn)閲?guó)信靖江發(fā)電有限公司2014年建成投產(chǎn)后發(fā)電量和用水量逐年增加。各市區(qū)中城區(qū)人均水污染生態(tài)足跡最大，主要是因?yàn)槿丝诿芗⒐I(yè)企業(yè)相對(duì)較多；興化人均淡水資源生態(tài)足跡和人均水產(chǎn)品生態(tài)足跡最大、人均水污染生態(tài)足跡最小，主要是因?yàn)榕d化為重要的農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖區(qū)，水資源利用方式相對(duì)粗放。

圖1 泰州市人均水資源生態(tài)足跡

表3 泰州市人均水生態(tài)足跡和人均水生態(tài)承載力均值 單位：hm2

根據(jù)水資源總量、多年平均單位面積產(chǎn)水量、人口等，通過式(2)計(jì)算人均水生態(tài)承載力，結(jié)果見表3和圖2。由表3和圖2可知，泰州市人均水生態(tài)承載力較低，年際波動(dòng)，均值為0.344hm2。各市區(qū)人均水生態(tài)承載力由大到小依次為興化、靖江、泰興、城區(qū)。興化人均水生態(tài)承載力最高，主要是因?yàn)榕d化為淮河流域“鍋底洼”地區(qū)，水域面積占41.8%，水資源稟賦條件好；靖江、泰興和城區(qū)，人均水生態(tài)承載力相差不大。

圖2 泰州市人均水生態(tài)承載力

3.2 水資源可持續(xù)利用分析

根據(jù)水生態(tài)足跡和水生態(tài)承載力，通過式(3)計(jì)算水生態(tài)壓力指數(shù)，結(jié)果見表4和圖3。由表4和圖3可知，泰州市水生態(tài)壓力指數(shù)很高，年際波動(dòng)，均值為4.4，說(shuō)明泰州市的本地水資源不能滿足當(dāng)?shù)赜盟枨蟆⒗貌豢沙掷m(xù)，受到威脅較大；各市區(qū)水生態(tài)壓力指數(shù)由大到小依次為興化、泰興、城區(qū)、靖江。泰州市本地水資源稟賦與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖突形勢(shì)嚴(yán)峻，本地水資源不足且時(shí)空分布不均，水資源消耗量大于供給量，本地水供應(yīng)再生能力難以支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需，用水需要依靠過境水，符合目前泰州飲用水水源地為長(zhǎng)江的實(shí)際。

表4 泰州市可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)均值

圖3 泰州市水生態(tài)壓力指數(shù)

圖4 泰州市水資源負(fù)載指數(shù)

根據(jù)降水量、人口、GDP、水資源總量等，通過式(4)、式(5)計(jì)算水資源負(fù)載指數(shù)，結(jié)果見表4和圖4。由表4和圖4可知，泰州市水資源負(fù)載指數(shù)很高，年際波動(dòng)，均值為52，說(shuō)明泰州市本地水資源利用程度很高，以后的開發(fā)潛力不大；各市區(qū)水資源負(fù)載指數(shù)由大到小依次為城區(qū)、靖江、泰興、興化。泰州市水資源開發(fā)利用率較高，本地水資源利用不容樂觀，以后的開發(fā)潛力不大，為保證生產(chǎn)生活正常運(yùn)行，對(duì)引用及利用長(zhǎng)江水有較高要求。

3.3 水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)分析

根據(jù)GDP和水生態(tài)足跡等，通過式(6)計(jì)算萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡，結(jié)果見表5和圖5。由表5、圖5可知，泰州市萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡呈逐年下降趨勢(shì)，2019年下降到2011年的58%，均值為0.144hm2，水資源利用率逐步提升。各市區(qū)萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡由大到小依次為興化、泰興、城區(qū)、靖江，各市區(qū)下降率由大到小依次為泰興、城區(qū)、興化、靖江。興化歷年值最大，用水效率最低，下降幅度較??；泰興歷年值較大，下降幅度最大，用水效率提高最快；靖江歷年值最小，用水效率最高，下降幅度最小。

根據(jù)GDP和水生態(tài)足跡等，通過式(7)計(jì)算脫鉤指數(shù)，結(jié)果見表6。由表6可知，泰州市水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)基本處于強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨于協(xié)調(diào)狀態(tài)。各市區(qū)水資源利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)均處于脫鉤狀態(tài)，但協(xié)調(diào)關(guān)系差異明顯，由好到差依次為泰興、城區(qū)、興化、靖江。泰興基本為強(qiáng)脫鉤，水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系趨于協(xié)調(diào)；城區(qū)和興化為強(qiáng)脫鉤和弱脫鉤交替出現(xiàn)，水資源利用與經(jīng)濟(jì)關(guān)系協(xié)調(diào)關(guān)系改善明顯；靖江基本為弱脫鉤，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源有所依賴。2014年靖江出現(xiàn)強(qiáng)負(fù)脫鉤，主要是因?yàn)閲?guó)信靖江發(fā)電有限公司建成后用水量增加，且2014年GDP較2013年略有下降；2019年興化和靖江出現(xiàn)弱負(fù)脫鉤，主要是因?yàn)樘┲菔幸鬁p少煤炭消費(fèi)總量和落后化工產(chǎn)能，鋼鐵、建材、化工等行業(yè)的部分企業(yè)限產(chǎn)停產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度放緩，GDP增長(zhǎng)率平緩降低。

泰州市萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡逐年下降、水資源利用率越來(lái)越高，主要是因?yàn)榻陙?lái)走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新道路：?積極落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度并將其列入政府目標(biāo)績(jī)效考評(píng)體系，將用水總量、用水效率、水功能區(qū)限制納污等控制指標(biāo)作為考核獎(jiǎng)懲和責(zé)任追究的依據(jù)；?支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，原有化工、鋼鐵、印染等高水耗、高污染產(chǎn)業(yè)向大健康產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等聚力轉(zhuǎn)型，改變粗放用水方式，開展節(jié)水型載體和節(jié)水型工業(yè)園區(qū)創(chuàng)建，以水生態(tài)足跡的負(fù)增長(zhǎng)保障了GDP的正增長(zhǎng)；?推行國(guó)家節(jié)水行動(dòng)，如泰州市2014年創(chuàng)成全國(guó)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)示范區(qū)、2019年創(chuàng)成全國(guó)水生態(tài)文明建設(shè)試點(diǎn)、2020年創(chuàng)成國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)示范市，姜堰、靖江、泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))、泰興、興化均創(chuàng)成江蘇省節(jié)水型社會(huì)示范區(qū)，興化、泰興、姜堰、泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))先后創(chuàng)成國(guó)家級(jí)節(jié)水達(dá)標(biāo)縣，城區(qū)創(chuàng)成國(guó)家級(jí)節(jié)水型城市，進(jìn)一步提高了水資源利用效率、推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展。泰州市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步趨向于強(qiáng)脫鉤、協(xié)調(diào)關(guān)系趨向于良好狀態(tài)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的依賴程度不斷降低。但仍存在水資源地區(qū)分布與人口、經(jīng)濟(jì)等社會(huì)條件不相匹配，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的靖江水資源狀況較差，水資源條件優(yōu)越的興化經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后等問題。

表5 泰州市萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡均值

圖5 泰州市萬(wàn)元GDP水生態(tài)足跡

表6 泰州市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤關(guān)系

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于水生態(tài)足跡理論和脫鉤指數(shù)，分析了2011—2019年泰州市及市區(qū)的水資源可持續(xù)利用、水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)關(guān)系等，研究成果可為泰州市高質(zhì)量發(fā)展提供決策依據(jù)，也可為長(zhǎng)江、淮河流域及其他地區(qū)的水資源可持續(xù)利用與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和參考。

為實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，泰州市要通過開源節(jié)流做好區(qū)域水資源統(tǒng)籌調(diào)配，優(yōu)化水資源利用模式，實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展規(guī)模、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局等經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要素與水資源承載能力相協(xié)調(diào)。在保障供水需求方面，需加大水利設(shè)施建設(shè)和維護(hù)力度，緩解極端天氣造成的水資源生態(tài)承載壓力，在利用好本地水資源的基礎(chǔ)上，合理引用和利用過境長(zhǎng)江水，逐步降低本地水資源的開發(fā)利用強(qiáng)度。在控制水資源消耗總量和強(qiáng)度方面，要對(duì)長(zhǎng)江流域和淮河流域建立不同的節(jié)水模式，長(zhǎng)江流域地區(qū)要加強(qiáng)技術(shù)交流與合作，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)有序轉(zhuǎn)移，打造核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，淘汰污染嚴(yán)重企業(yè)；淮河流域地區(qū)要加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)作物和漁業(yè)養(yǎng)殖的規(guī)模和結(jié)構(gòu)，推廣智慧灌溉技術(shù)、發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，減少淡水資源消耗。