基于LMDI法的四川省水生态足迹影响因素分析

黄绮雯

摘要：采用水生态足迹模型及LMDI分解模型对四川省2006—2015年间水生态足迹变化及影响因素进行研究。结果表明：（1）四川省水生态足迹增长缓慢，农业用水生态足迹占比最大，工业用水和生活用水生态足迹占比次之，而生态环境耗水生态足迹占比最小;在2006年，水资源生态承载力最小，在2012年出现最大值;水资源生态盈余（赤字）均为正值，2012年盈余最大，2006年盈余最小;四川省万元GDP水生态足迹呈下降趋势;（2）四川省水生态足迹变化影响因素分析结果表明，经济效应贡献份额最大（达60%），人口规模和技术条件贡献份额次之，区域结构贡献份额最小（占2%）但其涨幅最大（约6倍）。

关键词：四川省;水资源;生态足迹;LMDI分解法;影响因素

水是不可或缺的重要自然资源。然而，在伴随社会发展的同时，由于水资源相对匮乏且分布不均，许多地方已经开始出现用水困难等问题，因此，水资源的可持续发展已被高度重视。就四川省的水资源生态安全而言，其在长江流域乃至全国都具备特殊地位，因此，处理好水资源与农业活动、工业生产、人口布局和自然环境等的相互关系是非常重要的。目前，水生态足迹已经衍变成一种非常重要的评价水资源利用现状的分析方法。水生态足迹可诠释为假设水资源在区域内均匀分布，用土地面积换算所消耗的水资源，以此作为与其他账户度量相统一的基础。而如今国内关于影响水生态足迹变化因素的成果则较少，需要更多学者对其进行更深入的研究及探索。因此，本文采用水生态足迹模型分析四川省水资源的生态足迹及生态承载力变化情况，并试图构建LMDI模型拆分水生态足迹变化量并进行分析，旨在思考近年来四川省水生态足迹变化情况及探究影响水生态足迹变化的因素。四川省位处我国西南地区，地处长江上游区域，是一个极其重要的交通枢纽，对连接西南地区和西北地区起着不可估量的作用。四川省相对其他省份而言地域较为广阔，其面积约为48.6万Km²，地理坐标（N：26°03′—34°19′，E：97°21′—108°31′），地势西高东低，地貌类型多样，属于亚热带季风气候，河流、湖泊较发达，降水比较多，水资源丰富。

一、研究方法

（一）水生态足迹法

（1）水生态足迹模型

水生态足迹即用水资源用地表示水资源消耗量，其相关模型如下：

式中：为水生态足迹（hm²）;N为区域人口数;为人均生态足迹（hm²/人）;U为各子类水资源消耗量（m³）;为水资源的全球均衡因子;为水资源全球平均生产能力（m³/hm²）。

（2）水资源生态承载力模型

水资源承载力即用区域内水资源量来维持社会发展的能力来表示，其模型如下：

式中：为区域水资源承载力（hm²）;为区域人均水资源承载力（hm²/人）;为区域水资源的产量因子;为水资源总量（m³）。

（3）水资源生态盈余和生态赤字

水资源生态盈余（赤字）即表示区域水资源的可持续利用情况，表示如下：

式中：为生态盈余（赤字），若该大于零则说明水资源生态盈余，相反则水资源生态赤字。

（4）万元GDP水生态足迹

万元GDP水生态足迹是衡量区域水资源利用效率的指标，其表示如下：

式中：G_w為万元GDP水生态足迹，与水资源利用效率成反比;若该值越小说明水资源利用效率越高;相反则反应水资源利用效率更低。

（二）LMDI分解法

LMDI分解法属于迪氏指数分解法（IDA）的一种，该方法可解决在拆分时产生的“0”值、残差，因此被广泛的运用。本文利用LMDI分解法构建水生态足迹指数，相关分解模型如下：

式中：为第t时期的第i类水的生态足迹（Mhm²）;为第t时期的总水资源生态足迹（Mhm²）;为第t时期国内生产总值GDP（10⁴元）;为第t时期的常住人口数（10⁴人）;为第t时期第i类水资源贡献的生态足迹占总的水生态足迹的比重，代表结构效应;为第t时期万元GDP水生态足迹，代表技术效应;为第t时期人均GDP，代表经济效应;代表的是人口效应;为总的水生态足迹变化量（Mhm²/a）;分别代表第t年和基准年的水生态足迹（Mhm²）;分别表示水足迹结构因素、技术因素、经济因素和常住人口因素所引起的水足迹变化量（Mhm²/a）。利用LMDI分解法得到各影响因素的求法：

（三）模型中相关参数的确定及数据来源

文文中所涉及的主要参数有：水资源全球均衡因子γ、区域水资源产量因子ψ及水资源全球平均生产能力。在已有研究基础上，水资源全球均衡因子取5.19，区域水资源产量因子取0.78，全球水资源平均生产能力为3140m³/hm²。文中所涉及的相关数据均来于2006—2015年期间的《四川省水资源公报》和《四川省统计年鉴》。

二、结果与分析

（一）基于水生态足迹

统计及分析四川省自2006到2015年期间的水生态足迹变化情况，相关整理结果如表1、图1所示。经过研究发现，在研究期间四类水生态足迹测算结果中，农业用水所贡献的水生态足迹平均拥有量比重最大;工业用水、生活用水贡献的水生态足迹值次之;生态环境补水生态足迹贡献量最小。四川省总的水生态足迹呈现出波动上升的变化特点。其中农业用水生态足迹变化特点相似于总水生态足迹的变化规律;工业用水生态足迹具有先增加后减少的特点，增长峰值出现在2010年，之后逐年减少;生活用水生态足迹10年来增长趋势为缓慢增长;生态环境用水生态足迹则上升速度较为迅速，翻了近两倍。由于全国性的环境污染问题变得越来越严重，危害也变得越来越大，因此，四川省也必须开始重视加强生态环境补水。

在2006～2015年，四川省水资源生态承载力与降雨量成线性关系，且系数高达0.8609，说明降雨量能严重影响水资源承载力。水资源生态承载力总体呈现波动上升的趋势，在2006最小，在2012年最大，研究期间水资源生态承载力总体上升了18.29Mhm²。

四川省水资源生态盈余（赤字）在2006至2015年期间均为表现为正值，该类结果可表明四川省现有的水资源有利于维持可持续发展利用。此外，水资源盈余表现出了与水资源生态承载力相似的波动上升的规律，其在2006年盈余最小，在2012年盈余出现最大值，之后出现明显的下降趋势，至2015年水资源盈余下降至70.62Mhm²，研究期間水资源生态盈余总体上升了9.96Mhm²。

四川省万元GDP水生态足迹在2006～2015年间表现为下降的特点。在2006年，四川省万元GDP水生态足迹最大，而在2014年呈现出最小值。因此，该结果也间接证明了四川省水资源利用效率在这十年内处于上升状态。

（二）基于LMDI分解法

运用LMDI分解法对四川省水生态足迹变化的潜在因素进行分析。由图2可知，技术效应、经济效应以及人口效应均为正值，说明该三种因素对水生态足迹的增长均起促进作用;因各产业发展迅速且其耗水量的显著性差异，结构效应为四川省水生态足迹增长的过程起到的促进作用在逐渐加大。在2006年到2008年，结构效应整体呈现负增长的特征，并达到了﹣1.24Mhm²，2009年开始转变，呈现出逐年正增长的趋势，从1.38Mhm²上升至8.33Mhm²。结构因素所带来的水生态足迹平均增长贡献度为2.91Mhm²，约占总量的2%，对四川省水生态足迹的增长起到了正效应。经济效应对水资源生态足迹的增长促进作用最大。因为经济快速发展，同样对水资源需求增加，在2006至2015年的十年内，经济效应表现为快速上升的特征，其平均贡献度高达80.78Mhm²，约占总量的60%，其影响方式为正向驱动。人口效应对水资源生态足迹的增长促进作用相对较小，但作为人口大省，人口效应也需重视，研究期间其平均贡献度达33.19Mhm²，约占总量的25%，影响方式为正向驱动。总的来说，四川省人口效应相对稳定。2006—2015年期间技术效应对四川省水生态足迹产生了一定的促进作用，但是其促进强度在逐年下降。由2007年的29.02Mhm²下降至2014年的12.47Mhm²，但影響方式为仍为正向驱动。虽然技术效应对四川省水生态足迹发挥着正效应，但这种推动在逐渐减弱，将来有望实现技术效应在一定程度上抑制四川省水生态足迹的增长。

三、结论

水资源的可持续发展是不可忽视的重要问题。利用水生态足迹模型的简单易操作性能很好的实现定量研究四川省的水生态足迹变化情况，并在此基础上进一步采用LMDI分解法深入分析水生态足迹的主要影响因素。通过研究结果发现，四川省在提升经济发展水平时，必须采用可持续发展模式。一方面，普及先进的节能意识和理念，提升人口素质，倡导环保低碳的生活模式，实现人口-资源-环境可持续发展;另一方面，通过技术创新、开发节能减排的产品和新能源以减缓水生态足迹的增长;在区域经济结构的调整层面，政府也应采取措施优化产业结构以达到水资源的科学管理和有效利用的目的。

参考文献：

[1]方伟成，孙成访，郭文显.基于LMDI法东莞市水资源生态足迹影响因素分析[J].水资源与水工程学报，2015，26（03）：115-117+123.