福州市水资源生态足迹与生态承载力分析

摘要 基于生态足迹模型计算2012—2020年福州市人均水资源生态足迹和生态承载力，并运用水资源可持续指数、万元GDP水资源生态足迹以及水资源负载指数分析福州市水资源的可持续利用状况。结果表明，福州市2012—2020年人均水资源生态足迹变化不大，2020年比2012年上升了1.5%，农业用水足迹和工业用水足迹是水资源生态足迹的主要类型。人均水资源承载力2020年比2012年降低了80.0%。水资源生态盈余始终存在，但明显减少。万元GDP水资源生态足迹的降低，表明福州市水资源利用率在提升。水资源负载指数增加，说明福州市水资源利用潜力在下降，某些年份甚至需要从其他流域调水。

关键词 水资源生态足迹；水资源生态承载力；水资源负载指数；福州市

中图分类号 X 24 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）15-0047-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.012

Analysis of Ecological Footprint and Ecological Carrying Capacity of Water Resources in Fuzhou City

XUE Ruo-han

（College of Geography and Oceanography， Minjiang University， Fuzhou， Fujian 350108）

Abstract Based on the ecological footprint model， the per capita water resources ecological footprint and ecological carrying capacity of Fuzhou City from 2012 to 2020 were calculated.The sustainable utilization of water resources in Fuzhou City was analyzed by using the sustainable index of water resources， the water resources ecological footprint per ten-thousand-yuan GDP and the load index of water resources.The results showed that the per capita water resources ecological footprint of Fuzhou City did not change significantly from 2012 to 2020.In 2020， it increased by 1.5% compared with 2012.Agricultural water resources ecological footprint and industrial water resources ecological footprint were the main types of water resources ecological footprint.In 2020， the per capita ecological carrying capacity of water resources decreased by 80.0% compared with 2012.The ecological surplus of water resources always existed， but it was obviously decreasing.The water resources ecological footprint per ten-thousand-yuan GDP decreased， the utilization rate of water resources in Fuzhou City was increasing.The increase of water resource load index indicates that the water resource utilization potential of Fuzhou City was decreasing， and in some years， it was even necessary to transfer water from other basins.

Key words Ecological footprint of water resources; Ecological carrying capacity of water resources; Load index of water resources; Fuzhou City

水资源是区域社会经济发展的重要资源条件，即便是在水资源较为丰富的地区，其水资源利用数量或方式不合理的问题也时有发生。水资源利用的可持续与否，会对区域经济社会发展造成不可忽视的影响，维持水资源可持续利用是推动生态文明建设、保障区域生态安全的重要环节。

生态足迹法是度量人类活动占用自然资本和地区生态系统的承载能力之间关系的定量方法［1］。水资源生态足迹能够较为直观地反映水资源的开发利用情况，因其计算简便、结果直观，被广泛应用于研究中。我国许多学者运用生态足迹法从不同方面进行水资源相关研究，如杜轶等［2］、杨晓霖等［3］、张羽等［4］分别研究了山西省、西南地区、沁蟒河流域的水资源生态足迹和承载力的变化特征；邵骏等［5］研究了长江流域水生态足迹的驱动因素；李从欣等［6］、周飞等［7］、朱彤等［8］、张义敏等［9］先后评价了北京市、上海市、呼包鄂榆城市群、广东省及珠三角九市的水资源利用的可持续性；夏军等［10］探讨了博阳湖流域水资源的生态安全；翟琴琴等［11］、谢利英等［12］、井沛然等［13］进一步将水资源状况和区域经济相联系，先后研究了西安市、甘肃省、浙江省的水资源利用与经济增长的关系。该研究基于福州市基础资料，运用生态足迹模型，计算并分析2012—2020年福州市水资源生态足迹和生态承载力，进而选用水资源可持续指数、万元GDP水资源生态足迹以及水资源负载指数等指标，评价福州市水资源的可持续利用情况，以期为推动福州市的可持续高质量发展提供参考建议。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

福州市是福建省省会，为沿海城市，全市总面积12 251 km2，海岸线长，2020年末常住人口715.41万（不含平潭），实现地区生产总值10 020.02亿元［14］。福州市年平均气温20～25 ℃，年降水量900～2 100 mm。闽江自西北向东南穿城而过，从水口镇流入福州，从长乐流入东海，在福州境内约150 km，福州市内多条内河均与闽江联通，水资源十分丰富［14］。

1.2 数据来源 该研究所涉及的基础数据中，福州市人口总数、地区GDP等数据引用自《福州统计年鉴》（2013—2021年）［14］和《福建统计年鉴》（2013—2021年）［15］，降水量、水资源总量、产水模数、总用水量等数据引用自《福州市水资源公报》（2013—2021年）［16］。

1.3 研究方法

1.3.1 水资源生态足迹模型。

水资源生态足迹表示某区域生产生活对水资源的消耗状况，其计算方法是将研究区域的水资源消费量折合成生产用地面积，再经均衡因子调整后，转成全球范围可比较的土地面积［6，8，17-20］。计算公式如下：

式中：EFW为区域水资源总生态足迹（hm2）；N为区域人口数；efW为区域人均水资源生态足迹（hm2）；γW为水资源全球均衡因子；W为区域消耗的水资源量（m3）；PW为全球多年平均产水模数（m3/hm2）。其中，参考相关研究文献［6，8，17-20］，γW采用世界自然基金会建议的参数值5.19，而PW取值为3 140 m3/hm2。

1.3.2 水资源生态承载力模型。

水资源生态承载力是指某区域在某段时间内可持续提供的水资源的最高值，在计算时，通常仅将区域水资源总量的40%用于满足人口经济社会发展消费，60%是用于维持区域生态的可持续性［6，8，17-20］。计算公式如下：

式中：ECW为区域水资源总生态承载力（hm2）；ecW为区域人均水资源生态承载力（hm2）；Q为区域水资源总量（m3）；Ψ为区域水资源产量因子，用区域产水模数与全球产水模数相比可得［6，8，17-20］。

1.3.3 水资源生态盈亏。

水资源生态盈亏（EDW）计算公式如下：

若EDW>0，则区域水资源存在生态盈余；若EDW=0，则水资源的消耗和承载力达到平衡的临界状态；若EDW<0，则存在生态赤字［6，8，17-20］。

1.3.4 水资源可持续指数。

水资源可持续指数（SIW）计算公式如下：

依照相关研究文献可知，若SIW≥0.80，表示区域水资源利用状态呈现强可持续性；0.65≤SIW＜0.80，表示呈现中可持续性；0.50≤SIW＜0.65，表示呈现弱可持续性；0.35≤SIW＜0.50，表示呈现出弱不可持续性；0.20≤SIW＜0.35，表示呈现出中不可持续性；0＜SIW＜0.20，则表示呈现出强不可持续性［17，20-21］。

1.3.5 万元GDP水资源生态足迹。

万元GDP水资源生态足迹（GW）计算公式如下：

GW越大，表示水资源利用效率越低；反之，则水资源利用效率高［6，8，19-21］。

1.3.6 水资源负载指数。

水资源负载指数（c）兼顾考虑地区年降水量、人口总数、生产总值和水资源总体规模各项指标的共同作用，用以评价地区水资源利用程度和后续开发条件，进而评估地区水资源生态安全［6，8，22］。计算公式如下：

式中：k是降水系数；G′是研究区域GDP（亿元）；R是降水量（mm）；N为区域人口数（万人）；Q为水资源总量（亿m3）。水资源负载指数参照表1进行分级。

2 结果与分析

2.1 水资源产量因子

经计算，2012—2020年福州市水资源产量因子分别为3.264、2.325、2.666、2.962、4.694、2.573、1.968、2.532、1.551。

2.2 水资源生态足迹分析

用基础数据和产量因子计算出2012—2020年福州市人均水资源生态足迹、生态承载力和生态盈余，见表2。福州市人均水资源生态足迹可以按照用水类型分为农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态用水足迹，这5类用水足迹分别占水资源生态足迹的比例见图1。将各年的降水量和人均水资源生态承载力进行比较，见图2。

从表2可以看出，2012—2020年福州市人均水资源生态足迹总体呈现先降后升的趋势，均值为0.650 hm2，各年的升降幅度均不大。其中，2013和2012年基本持平，2013—2016年逐渐下降，研究期间最低值出现在2016年，为0.607 hm2；之后至2020年，除了2019年较上年有所下降之外，其余各年都逐渐上升，2020年达到研究期间最高值（0.683 hm2），相比于2012年上升了1.5%。由表2和图1可知，2012—2020年福州市人均水资源生态足迹各部分的构成比例有所变化，但各组分的占比从大到小排序始终为工业用水、农业用水、生活用水、城镇公共用水、生态用水足迹，其中，人均工业用水和农业用水足迹之和一直占人均水资源生态足迹的70%以上。人均工业用水足迹在2012—2016年逐渐下降，后振荡上升，但总体降低，2020年比2012年减少了0.025 hm2，下降幅度为8.1%。人均农业用水足迹始终小幅度上下波动，最高值是2013年的0.246 hm2，最低值是2019年的0.196 hm2，也是总体降低，2020年比2012年减少了0.013 hm2，下降幅度为5.6%。人均生活用水足迹在2012—2019年始终保持平稳，2020年上升较多，2020年比2012年增加了0.021 hm2，上升幅度为29.6%。人均城镇公共用水足迹逐年增加，2020年比2012年增加了0.025 hm2，增长幅度达到了78.1%，虽然增长的数值不多，但是变动幅度为5个组分中最大的。人均生态用水足迹先下降后上升，2020年比2012年增加了0.001 hm2，增加幅度仅为3.6%，是研究期间5个组分中总体变动幅度最小的。