河西地區(qū)水資源可持續(xù)利用研究

摘要：河西地區(qū)是甘肅省的關(guān)鍵農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)之一，隨著人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和氣候變化，當(dāng)?shù)孛媾R巨大的水資源壓力。以水資源生態(tài)足跡法為手段，深入剖析河西地區(qū)水資源可持續(xù)利用現(xiàn)狀。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，2013—2022年，河西地區(qū)水資源可持續(xù)利用取得顯著成果，農(nóng)業(yè)用水效率和水資源利用效率明顯提高。但是，水資源生態(tài)承載力不足，水資源供需關(guān)系不平衡，水資源壓力指數(shù)波動大，仍面臨較大的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：水資源生態(tài)足跡；水資源生態(tài)承載力；水資源壓力指數(shù)；水資源集約利用強(qiáng)度；河西地區(qū)

中圖分類號：TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）07-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.034

Research on Sustainable Utilization of Water Resources in Hexi Region

GAO Lei， GUAN Yingbing， LI Xiaoye

（Gansu Academy of Eco-environmental Sciences， Lanzhou 730000， China）

Abstract： The Hexi region is one of the key agricultural production areas in Gansu Province， with population growth， economic development， and climate change， the local area has faced enormous water resource pressure. Taking the ecological footprint method of water resources as a means， the current situation of sustainable utilization of water resources in Hexi region is analyzed in depth. Data analysis finds that from 2013 to 2022， significant achievements had been made in the sustainable utilization of water resources in the Hexi region， with a significant improvement in agricultural water use efficiency and water resource utilization efficiency. However， the ecological carrying capacity of water resources is insufficient， the supply-demand relationship of water resources is unbalanced， and the water resource pressure index fluctuates greatly， still facing significant challenges.

Keywords： ecological footprint of water resources; ecological carrying capacity of water resources; water resource pressure index; intensity of intensive utilization of water resources; Hexi region

水資源作為維系人類生存和社會發(fā)展的基石，在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注。河西地區(qū)位于我國西北部，是甘肅省的重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)之一，獨(dú)特的地理位置和氣候條件使其對水資源的依賴程度極高。近年來，隨著人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和氣候變化，河西地區(qū)面臨日益加劇的水資源壓力，如何實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)管理和可持續(xù)利用成為急待解決的問題。

水資源生態(tài)足跡是基于生態(tài)足跡概念發(fā)展而來的非貨幣度量方法[1]，是一種綜合評估水資源利用狀況的方法，可以全面、定量地分析地區(qū)水資源。水資源生態(tài)承載力是指可以支撐區(qū)域資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的水資源能力[2]，通過水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力，人們能夠深入了解水資源的供需狀況、利用結(jié)構(gòu)及其在地區(qū)可持續(xù)發(fā)展中的角色。因此，選擇河西地區(qū)為研究區(qū)，通過水資源生態(tài)足跡法深入剖析該地區(qū)的水資源可持續(xù)利用現(xiàn)狀，為未來的水資源管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

河西地區(qū)位于黃河以西的內(nèi)陸干旱區(qū)，屬于典型的溫帶大陸性氣候區(qū)，南部、北部均為山地，中部為走廊平原，降水小，蒸發(fā)強(qiáng)烈，生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源匱乏是制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展、導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的重要原因[3]。河西地區(qū)是國家“三區(qū)四帶”和甘肅省“四屏一廊”極其重要的組成部分[4]，主要包括武威市、金昌市、張掖市、酒泉市及嘉峪關(guān)市，涉及疏勒河、黑河和石羊河3個內(nèi)陸河流域[5]。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)為包括酒泉市、嘉峪關(guān)市、張掖市、金昌市和武威市的河西地區(qū)，所有數(shù)據(jù)信息以地級行政區(qū)為單位收集和整理。采用的數(shù)據(jù)來源于2013—2022年《甘肅發(fā)展年鑒》和《甘肅省水資源公報(bào)》。

2.2 研究方法

2.2.1 水資源生態(tài)足跡與水資源承載力

采用生態(tài)足跡理論方法[6]，分別通過式（1）和式（2）計(jì)算水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。

（1）

（2）

式中：F為水資源生態(tài)足跡，hm2；N為人口數(shù)量，人；f為人均生態(tài)足跡，hm2/人；Fi為第i個部門水資源生態(tài)足跡，hm2；i為用水部門編號，取值為1、2、3和4，分別表示農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)；γ為水資源全球均衡因子，取5.19（無量綱）[6]；Ui為第i個部門用水量，m3；W為全球水資源平均生產(chǎn)能力，取值為3 140 m3/hm2[6]；C為水資源承載力，hm2；c為人均水資源承載力，hm2/人；θ為水資源產(chǎn)量因子，是區(qū)域水資源平均生產(chǎn)能力與全球水資源平均生產(chǎn)能力的比值，取值為0.09（2013—2022年，河西地區(qū)水資源平均生產(chǎn)能力為291 m3/hm2）；Q為水資源總量，m3。

2.2.2 水資源可持續(xù)利用評價(jià)指標(biāo)

選取水資源生態(tài)盈虧[7]、水資源生態(tài)壓力指數(shù)[8]和水資源集約利用強(qiáng)度[9]等指標(biāo)，從不同的角度對河西地區(qū)水資源可持續(xù)利用進(jìn)行綜合評價(jià)。水資源生態(tài)盈虧采用式（3）進(jìn)行計(jì)算，水資源生態(tài)壓力指數(shù)采用式（4）進(jìn)行計(jì)算，水資源集約利用強(qiáng)度采用式（5）進(jìn)行計(jì)算。

D=C-F（3）

（4）

（5）

式中：D為水資源生態(tài)盈虧，hm2，正值和負(fù)值分別代表水資源生態(tài)盈余、虧損，數(shù)值絕對值越大，表明水資源生態(tài)盈余或虧損越大；P為水資源生態(tài)壓力指數(shù)，表征水資源承受壓力大小；I為水資源集約利用強(qiáng)度，hm2/萬元，用來衡量區(qū)域水資源利用效率，數(shù)值越小表示用水效率越高；G為地區(qū)生產(chǎn)總值，萬元。

3 數(shù)據(jù)結(jié)果與分析

3.1 水資源生態(tài)足跡分析

2013—2022年，河西地區(qū)水資源生態(tài)足跡略有下降，降幅為4.53%，如圖1（a）所示。農(nóng)業(yè)用水足跡占比最大，超過81%。值得注意的是，農(nóng)業(yè)用水足跡呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，反映農(nóng)業(yè)用水效率的提高。相比之下，工業(yè)用水足跡略有下降，而生活用水足跡略有上升。農(nóng)業(yè)水足跡下降得益于管理和灌溉技術(shù)改進(jìn)，促進(jìn)水資源可持續(xù)利用。如圖1（b）所示，河西地區(qū)5個地級市的水資源生態(tài)足跡中，酒泉市的總水足跡最大，嘉峪關(guān)市最小。其中，酒泉市、張掖市、武威市和金昌市的水足跡主要受農(nóng)業(yè)用水支配，尤其是張掖市的農(nóng)業(yè)用水足跡占比高達(dá)95.22%，武威市也達(dá)到86.07%，這與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、灌溉方式和水資源管理等有關(guān)。這一情況預(yù)示這5個城市在農(nóng)業(yè)水資源管理方面面臨巨大的壓力，需要深入研究并制定可持續(xù)發(fā)展策略。

3.2 水資源可持續(xù)利用分析

2013—2022年，河西地區(qū)的人均水資源生態(tài)足跡約為2.12 hm2/人，而人均水資源承載力僅為0.15 hm2/人，如圖1（c）所示。這表明河西地區(qū)水資源供需極不平衡，人均水資源承載力顯著不足。如圖1（d）所示，水資源壓力指數(shù)持續(xù)維持在11以上，表明河西地區(qū)長期面臨嚴(yán)重的水資源供需不平衡壓力。與此同時，水資源集約利用強(qiáng)度逐年下降，由2013年的0.79 hm2/萬元降至2022年的0.40 hm2/萬元，降低比例為48.81%。這反映單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值所需的水資源逐年減少，水資源利用更加高效。

如圖2所示，河西地區(qū)5個地級市普遍面臨巨大的水資源壓力，尤以嘉峪關(guān)市最為顯著，2022年水資源壓力指數(shù)高達(dá)631，金昌市次之，張掖市相對最低。2013—2018年，5個城市的水資源壓力呈下降趨勢，其中金昌市降幅達(dá)61.52%。然而，2018—2022年，水資源壓力指數(shù)呈回升態(tài)勢，嘉峪關(guān)市升幅達(dá)91.15%。

這一動態(tài)變化或許受氣候波動、人口增長、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及水資源管理策略調(diào)整等因素影響。

2013—2022年，河西地區(qū)5個地級市的水資源集約利用強(qiáng)度持續(xù)下降，如圖3所示。嘉峪關(guān)市集約利用強(qiáng)度最低，其次為金昌市，而張掖市則表現(xiàn)最出色。具體而言，金昌市降幅最大，從2013年的0.31 hm2/萬元降至0.14 hm2/萬元，降幅達(dá)54.33%；張掖市從2013年的0.79 hm2/萬元降至0.40 hm2/萬元，降幅為48.81%。

這表明河西地區(qū)通過工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)水農(nóng)業(yè)推廣、技術(shù)創(chuàng)新和水資源管理政策等手段顯著提升水資源利用率，為未來可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

2013—2022年，河西地區(qū)通過工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)水農(nóng)業(yè)推廣、技術(shù)創(chuàng)新和水資源管理政策等手段，成功提升水資源利用率。水資源生態(tài)足跡略有下降，尤其是農(nóng)業(yè)用水效率顯著提高，農(nóng)業(yè)用水足跡逐年減少。水資源集約利用強(qiáng)度顯著下降，水資源利用更加高效。值得注意的是，水資源生態(tài)承載力不足，水資源供需關(guān)系嚴(yán)重不平衡。水資源壓力指數(shù)波動較大，部分地級市的水資源壓力上升，未來還需要加強(qiáng)對水資源的可持續(xù)供給，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化水資源利用方式?？傮w而言，河西地區(qū)在水資源管理上取得一定成就，未來仍需要深化改革，加強(qiáng)綜合治理，以實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)、可持續(xù)的水資源管理，以滿足不斷增長的需求。這對于地區(qū)自身和甘肅省水資源管理都具有重要意義。

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