新疆沙产业状况与水资源承载力研究

采用 2000、2005、2010、2015 年 4 期土地利用/土地覆盖遥感解译数据以及新疆水资源公报 和统计年鉴资料，旨在评价新疆沙产业与水资源承载力状况。通过计算未利用土地转化成农地、 林地、草地的数量，分析 16 a 来新疆沙产业发展状况，结合水足迹模型和区域水资源承载力评价指 标，计算新疆 2000—2015 年水足迹，对区域水资源承载力进行评价。结果表明：（1）2000—2015 年 间，随着新疆人口增长和经济的发展，新疆沙产业发展迅速，部分沙地、戈壁等未利用土地和草地 被开发成耕地、林地、工矿和城镇及农村居民用地。（2）新疆水足迹整体呈上升趋势，水足迹以消费 农产品水足迹占主体，且消费农产品水足迹量快速增加，主要原因是新疆地区大力发展沙产业，利 用未利用土地、草地进行植物、沙生药材种植。（3）新疆人均水足迹、水资源压力指数、水足迹效益 指标呈现增加趋势，但数值明显低于我国人均水平。新疆社会经济发展总体趋势向好，但水资源 利用方式仍然比较粗放，水资源未得到合理开发。因此，新疆应采取优化产业结构、调整农作物种 植比例和用水结构，以增大水资源所支撑的沙产业发展规模，研究可为区域产业结构及消费模式 调整提供依据。     

甘肃省水资源生态足迹和生态承载力时空特征

基于水资源生态足迹模型，核算了甘肃全省及 14 个市（州）2003—2017 年的水资源生态足 迹和生态承载力，在此基础上计算出其生态盈亏和生态足迹强度，并对其时空变化特征进行分 析。结果表明：（1）2003—2017 年甘肃省水资源生态足迹远大于生态承载力，导致水资源处于生态 赤字状态，但水资源生态足迹总体上呈缓慢下降趋势，水资源生态承载力呈波动上升态势，生态赤 字的变化趋势与生态承载力基本一致，而水资源生态足迹强度呈逐年下降趋势，说明甘肃省水资 源利用效率不断提高，供需矛盾有所缓解；（2）生产用水尤其是农业用水是最大的足迹账户，且呈 下降趋势；生态用水足迹虽然占比很低，但呈快速增长态势，用水结构趋向合理；（3）水资源生态足 迹的区域差异明显，整体上呈现从西北向东南递减的分布趋势。水资源生态足迹强度的区域差异 也较大，但呈缩小的态势；（4）水资源生态承载力的区域差异也十分显著，其高水平区和较高水平 区空间分布相对稳定，呈现出向低值区发展的趋势；（5）水土资源匹配不合理，土地资源少而分散 的甘南高原和陇南山地水资源生态盈余较大，而土地资源丰富的河西地区水资源生态赤字严重。     

黄河流域水资源利用与经济增长脱钩及影响因素分解

水资源是黄河流域生态保护和高质量发展的最大刚性约束,识别流域水资源利用变化驱动因素具有重要意义。首先从结构视角测度黄河流域水足迹变化,进而基于Tapio脱钩模型与Kaya-LMDI分解模型,解析水足迹与经济增长脱钩状态,并从技术效应、结构效应、规模效应、禀赋效应、城市化效应和人口效应识别水资源利用变化驱动因素。研究发现：(1)黄河流域水足迹总体呈现上升趋势,农业水足迹占比高达85%,用水结构与产业结构倒挂问题突出。(2)黄河流域上下游水资源量与水足迹空间分布不匹配,中下游面临更严重水资源约束。(3)水足迹与经济增长关系主要表现为弱脱钩,但2015—2019年各省区开始向强脱钩转变。(4)规模效应、城市化效应和人口效应对水足迹变化起拉动作用,技术效应、结构效应和禀赋效应对水足迹变化起抑制作用,但仍有提升潜力,各省区影响因素存在一定差异。为此,需要强化水资源利用技术研发与推广,推动农业集约式发展,提升农业用水效率,进一步优化产业结构和新型城镇化建设,缓解水资源约束困境,推动黄河流域经济高质量发展。     

黄河流域水资源利用与经济增长脱钩及影响因素分解

水资源是黄河流域生态保护和高质量发展的最大刚性约束,识别流域水资源利用变化驱动因素具有重要意义。首先从结构视角测度黄河流域水足迹变化,进而基于Tapio脱钩模型与Kaya-LMDI分解模型,解析水足迹与经济增长脱钩状态,并从技术效应、结构效应、规模效应、禀赋效应、城市化效应和人口效应识别水资源利用变化驱动因素。研究发现：(1)黄河流域水足迹总体呈现上升趋势,农业水足迹占比高达85%,用水结构与产业结构倒挂问题突出。(2)黄河流域上下游水资源量与水足迹空间分布不匹配,中下游面临更严重水资源约束。(3)水足迹与经济增长关系主要表现为弱脱钩,但2015—2019年各省区开始向强脱钩转变。(4)规模效应、城市化效应和人口效应对水足迹变化起拉动作用,技术效应、结构效应和禀赋效应对水足迹变化起抑制作用,但仍有提升潜力,各省区影响因素存在一定差异。为此,需要强化水资源利用技术研发与推广,推动农业集约式发展,提升农业用水效率,进一步优化产业结构和新型城镇化建设,缓解水资源约束困境,推动黄河流域经济高质量发展。     

天津市水资源足迹趋势预测与动态调节

为解决区域水资源相对不足的问题,以天津市为例,从水足迹视角,根据其实际情况,综合运用自上而下和自下而上两种算法,从生产用水(第一产业、第二产业、第三产业)、生活用水、生态用水和污水排放等方面计算了2004—2009年水资源足迹情况,并运用精度较高的拟合函数对其未来几年水资源足迹量、人口数量分别进行了趋势预测,从而得到天津市人均水资源足迹处于下降趋势的结论,并针对这种趋势(2015年将降至617m3),建议从调整产业用水结构、转变虚拟水贸易策略、优化产品消费结构、提高三大产业污水排放达标率、建立水足迹定期监控和预警机制等方面进行动态调节。     

天山北坡经济带“三生空间”发展格局 与智能水网体系建设

天山北坡经济带是新疆生产力集中度较高，现代工业、农业、交通信息、教育科技等较为发达的区域，是国家丝绸之路经济带建设的核心区，对新疆经济社会发展具有重要的带动和辐射作用，国内生产总值均占全疆 53%以上，工业增加值占全疆 67%，城镇化率 68.9%，远高于全疆 42.1%的平均水平，然而水资源却仅占11%。为破解资源性缺水困境而实施的“两河调水”工程正在陆续建成发挥效益,如何优化配置原水与客水、高水与低水、地表水与地下水等各种水源，统筹协调区域、城乡、兵地、产业、经济社会与生态环境等各种需求，已成为亟待研究决策的重大现实问题。通过分析天北带水资源可利用量、生态环境需水量、水资源开发利用现状及存在问题，结合调水工程新增水量，提出了水资源优化配置的原则、贯彻新时期“十六字”治水思路和“五大”发展理念的实践路径与综合调控措施，主要学术观点和结论为：（1）结合“两河调水”工程，在天山北坡建设东西连通的输水大通道，将由南向北流的逐条河流交叉连接起来，形成一个南北交汇，东西贯通，覆盖整个区域的“大水网”，实现全域水源优化配置。（2）按照“以水定地，以水定产，以水定城，适水发展”的原则，强化国土空间管控，按照“生产空间集约高效，生活空间宜居适度，生态空间自然和谐”为原则，优化“三生空间”发展格局。（3）打破旱区弱水资源承载力、高生态胁迫压力、低经济发展能力的桎梏，从水资源—经济社会—生态环境三个维度，科学把控“大水网”建设和水利发展定位，合理配置“三生用水”，耦合协调“三生关系”,实现生态保护和高质量发展。（4）面向未来和新基建工程的喷涌发展，建设水物理网、水信息网、水管理网“三网合一”的智能水网势在必行，代表智慧水利的发展方向，也是当代水利科技前沿。     

基于生态压力指数的新疆生态安全时空动态分析

通过计算2000-2007年新疆各地州(市)的生态足迹和生物承载力,选取生态压力指数(EPI)构建区域生态安全评价模型,对不同地区的生态安全状况进行了评价并分析其时空动态变化。结果表明:①2000-2007年新疆各地州(市)人均生态足迹均呈增长趋势,而生物承载力总体上呈减少趋势。②西部大开发战略实施以来,新疆经历了由生态安全向生态不安全演变的过程;各地州(市)生态不安全程度逐年增加,且增加幅度不等。③新疆生态安全程度的空间分布呈现一定的规律性,北部地区＞中部地区＞东、西部地区＞天山北坡地区。     

中国能源-粮食生产对水资源竞争的关系——基于水足迹的视角

通过对水-能源-粮食系统的定量分析,能更好的探究三者之间的协同作用,对提高区域资源综合利用效率、促进区域可持续发展具有重要意义。本文基于水足迹视角探讨了1990—2017年中国31个地区能源-粮食生产对水资源的竞争关系,并借助ESTDA模型框架对其时空动态特征进行分析。结果表明：① 中国化石能源水足迹的时间演变特征可分为缓慢下降-快速上升-平稳下降3个阶段,其中化石能源灰水足迹平均占化石能源水足迹的70%以上;电力水足迹呈持续上升态势,其中电力蓝水足迹平均占电力水足迹的70%以上;粮食蓝水足迹上升幅度明显,平均占农业用水总量的70%以上。② 能源-粮食水足迹总量空间分布格局受区域资源禀赋差异影响较大。③ 时间序列上,中国能源-粮食生产对水资源竞争指数呈逐年上升态势;空间分布上,同时兼顾能源生产与粮食生产的黄河中下游区、东北地区为竞争指数高值集聚区,其余地区竞争指数相对较小。④ LISA时间路径分析显示,中国南方地区能源-粮食水资源竞争指数的空间格局的稳定性比北方更强;各地区在不同程度上均受局部结构的时空依赖效应影响;竞争指数空间格局变化具有较强的整合性且空间凝聚性较强。⑤ 能源-粮食生产对水资源的竞争在短期内难以得到有效缓解。     

黑河流域水资源承载力分析计算与对策

根据干旱区水资源开发利用阶段可用水资源的计算方法和内陆河流域社会经济发展及其需水预测,分析计算了黑河流域中游地区的水资源承载力。结果表明,当完成水资源开发利用第二阶段,可用水资源在首先保证未来50 a内流域中游地区人口、环境和工业等部门发展的需水后,农业灌溉用水的总量将还有所增加,水资源不会成为社会经济发展的制约因素,可以使绿洲和农业走可持续发展道路。但东干流中游张掖盆地,因要在下世纪初完成分水指标,在下世纪的前20 a农业灌溉用水有缺口,但只要加大农业节水力度,在此期间提前完成农业节水目标的60%,就能顺利渡过今后20 a的社会经济快速发展时期。如果在2050年能按计划完成流域社会经济发展的预测目标,则届时流域人均国内生产总值将超过一万美元,可以达到世界中等发达国家的水平。     

黑河流域2004-2010年水足迹和水资源承载力动态特征分析

 中国是水资源短缺国家,水资源时空分布不均,水资源已成为制约中国社会经济可持续发展的重要因素。利用生态足迹法构建了黑河流域农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态环境用水5个二级水资源账户,并利用水资源负载指数,研究了黑河流域2004—2010年水资源承载力、水足迹和水资源负载动态特征。结果表明,黑河流域水资源承载力从2004年的16.36 hm2增加至2010年的24.40 hm2;总水资源生态足迹从2004年的571.81 hm2减少至2010年的486.73 hm2;而水资源生态赤字从2004年的555.45 hm2下降至2010年的462.33 hm2;黑河流域水资源负载指数高,水资源开发潜力很小;黑河流域水资源承载力增加与降水量有密切关系。     

中国省际水资源利用效率与空间溢出效应测度

基于省际水足迹和灰色水足迹等的面板数据,本文利用带有考虑和不考虑非期望产出的数据包络分析方法测度了1997-2011 年中国31 个省市区的水资源利用效率;建立基于经济—空间距离函数的空间权重矩阵,探讨水资源利用效率的空间自相关关系;利用绝对β趋同模型验证水资源利用效率增长趋势存在绝对β趋同,考虑和不考虑非期望产出情况下达到1/2 趋同程度的时间分别约为52.6 和5.6 年;运用空间Durbin 计量模型研究了中国省际水资源利用效率的空间溢出效应。研究发现：（1） 考虑和不考虑非期望产出的中国省际水资源利用效率都具有显著的空间自相关性;（2） 考虑和不考虑非期望产出的空间自回归系数ρ分别为0.278 和0.507,且都在1%的水平上显著,说明中国水资源利用效率存在空间溢出效应;（3） 考虑非期望产出情况下中国各省市的教育经费、交通基础设施、工业和农业用水比重因素正向影响水资源利用效率,外商直接投资、万元工业增加值用水量、人均用水量、降水总量因素负向影响水资源利用效率;（4） 不考虑非期望产出情况下中国各省市的劳均GDP因素较大正向显著影响,而交通基础设施和万元工业增加值用水量因素变为不显著影响;（5） 不考虑非期望产出的水资源利用效率测度对中国水资源真实利用情况出现偏差估计及对政策制定产生误导,考虑环境因素到水资源利用效率测度更为合理。     

干旱绿洲农业区水资源优化利用研究

针对干旱绿洲农业区水资源利用中存在的问题,采用多目标模型方法建立数学模型,并以张掖绿洲为研究背景,结合经济目标、生态环境目标和社会目标,进行水资源优化利用实例研究。结论表明,采用多目标模型方法研究干旱绿洲农业水资源优化利用可以促进该地区经济、环境和社会的协调发展,以经济发展为主,进一步加强环境的保护,提高生态环境效益在整个国民生产总值中的比例,在发展经济的同时,取得较好的生态环境和社会效益。     

2003~2014年中国种植业产值增长及贡献因素分析

基于统计数据,采用对数平均迪氏分解模型,从全国和省域2个尺度研究农作物播种面积、单位面积产值、增加值率、价格变化等因素对2003~2014年中国种植业增加值的影响方向与程度,以期为农业政策调整和差别化的种植业生产策略制定提供依据。结果表明：① 12 a间种植业增加值增加了25 608.4亿元;农产品生产价格指数的提升、单位面积产值的快速增加叠加上农作物播种面积的稳定增长,导致研究期间种植业增加值的明显上升;种植业增加值呈现“北进中移”的发展趋势,长江中下游区、黄淮海区、西南区等省域的种植业增加值明显增加。② 各因素对各省域种植业增加值的作用方向和作用强度呈现出一定的差异性,农产品价格指数的明显提升和单位面积产值的快速增加是大部分省域种植业增加值快速增长的主要推动力,而农作物播种面积的稳定增加也起到比较明显的正向促进作用;新疆和内蒙古农作物播种面积的正向效应明显,北京、上海和浙江农作物播种面积的负向效应明显;东部沿海省域和直辖市增加值率的负向效应比较明显。     

新疆1999-2009年水足迹计算与分析

利用统计资料,结合水足迹模型和区域水足迹评价方法,对新疆1999-2009年的水足迹及相关指标进行了计算和分析。研究表明：（1）新疆1999-2004年总水足迹呈上升趋势,2004- 2009年略有下降趋势。水资源集约利用度呈增长趋势,说明新疆水资源利用效率有所提高;（2）新疆居民对粮食、肉类等虚拟水含量较大的农产品需求较大,适当减少虚拟水含量较高的产品消费,提倡虚拟水含量较低的产品消费,可减少虚拟水量的消耗;（3）新疆在虚拟水贸易中是水资源输出地,且输出量在不断增大,给新疆本地的水资源利用带来巨大的压力;（4）新疆水资源压力逐年增加,解决水资源短缺问题不能局限于本地实体水资源的高效利用,还可通过虚拟水贸易从水源丰富地区购买高耗水的本地发展所需的相关消费品,实现水资源总体可持续利用。改变消费模式,调整虚拟水战略结构成为缓解新疆水资源短缺的一种可能途径,由于数据限制,水足迹研究有待进一步细化,但是一种可用于探讨干旱区水资源可持续利用的方法。     

新疆2012年水足迹计算与分析

运用投入产出分析法计算并分析新疆2012年的水足迹,结果表明：新疆2012年总水足迹为292.52×10⁸m³,人均水足迹为1283.94m³。总水足迹中虚拟水消费量为279.68×10⁸m³,其中72.20%用于居民和政府消费,27.80%用于资本形成。水足迹自给率为80.56%,对内部水足迹依赖度较高;水资源经济效益值为25.66元·5m^-3,水足迹价值兑换比例为3.31,水资源经济效益值较低;水资源压力指数为0.68,60%以上的水资源压力来源于虚拟水流出。实现新疆水资源可持续利用可通过优化产业结构、调整居民虚拟水消费结构以降低水足迹,优化贸易结构以发挥虚拟水贸易对平衡水资源供需矛盾、提高水资源利用效率的调节功能。     

新疆宏观经济布局与水战略

21世纪新疆在国家宏观经济发展布局中,将会发挥越来越重要的作用。从国家层面,把新疆定位为“东联西出,向西开放的物流大通道和国家能源、资源陆上安全大通道”;从区内自身发展的层面,把宏观经济布局积极调整到“走适合区情的新型工业化道路,充分发挥资源优势,并努力将资源优势转化为经济优势。大力推进棉花、粮食、特色林果和畜产品四大基地建设。通过新型工业化带动农业产业化,推进城镇化,以城带乡,富裕农民”。本文围绕新疆宏观经济布局及其对水资源支撑保障要求,分析了水资源的分布特征,以及存在的主要水问题,从宏观、中观和微观三个层次,提出了基于可持续利用的水资源合理配置方略,同时,系统地提出了生态环境需水量以及重点流域和区域的生态环境保护目标。