基于改进能值生态足迹的西安市水资源安全综合评价

doi:10.11988/ckyyb.20231310

长江科学院院报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (3): 34-41.DOI: 10.11988/ckyyb.20231310

基于改进能值生态足迹的西安市水资源安全综合评价

李治军¹^,²(), 向扬¹()

¹ 黑龙江大学水利电力学院,哈尔滨 150006
² 黑龙江大学寒区地下水研究所,哈尔滨 150006

收稿日期:2023-11-28 修回日期:2024-02-21 出版日期:2025-03-01 发布日期:2025-03-01
通信作者:
向扬(2002-),男,广东广州人,本科生,研究方向为水文与水资源。E-mail:xiangyang0204@126.com
作者简介:
李治军(1978-),男,黑龙江哈尔滨人,副教授,博士,研究方向为水文学及水资源。E-mail:lizhijun78@163.com
基金资助:
国家科技支撑计划项目(2014BAD12B01-03); 黑龙江省省属高等学校基本科研业务费项目(2022-KYYWF-1238)

Comprehensive Evaluation of Water Resources Security in Xi’an Based on Improved Emergy Ecological Footprint

LI Zhi-jun¹^,²(), XIANG Yang¹()

¹ School of Water Conservancy and Electric Power,Heilongjiang University,Harbin 150006,China
² Cold Region Groundwater Research Institute,Heilongjiang University,Harbin 150006,China

Received:2023-11-28 Revised:2024-02-21 Published:2025-03-01 Online:2025-03-01

摘要/Abstract

摘要：

区域水资源安全评价对指导水资源科学管理、促进经济社会与水资源绿色发展具有重要意义。针对传统水资源生态足迹法中缺少水资源生态与经济社会发展之间的联系,引入水资源生态效益率,通过改进的水资源能值生态足迹法,对西安市的水资源安全和可持续发展状况进行分析。结果表明,2011—2019年西安市水资源承载力随降雨量波动较大,水资源生态承载力年均值为0.160 hm²/人,水资源生态足迹年均值为1.521 hm²/人,整体处于呈减小趋势的水资源生态赤字状态;区域万元GDP水生态足迹从2011年的0.057 hm²/人下降到2019年的0.019 hm²/人,说明水资源利用效率得到提升;2011—2019年,西安市水资源生态压力指数相对较高,但从5.79下降到4.39,达到相对安全状态,且水资源压力指数和生态效益率的协调发展分布较集中,水资源生态效益随区域水资源压力的缓解而增大。总体而言,西安市水资源安全形式仍然紧张,未来可以通过经济发展方式与水资源配置的优化来促进区域高质量可持续性发展。

关键词: 水资源安全, 改进能值生态足迹, 水资源生态承载力, 水资源生态效益率, 西安市

Abstract:

The evaluation of regional water resources security plays a crucial role in guiding the scientific management of water resources and promoting the green development of the social-economy and water resources. The traditional water resources ecological footprint method lacks the connection between water resource ecology and socio-economic development. To address this, we introduce the water resources ecological benefit ratio to improve the emergy analysis method for water resource ecological footprint and then analyze the water resource security and sustainable development status of Xi’an City. Results reveal that from 2011 to 2019, the water resources carrying capacity fluctuated in line with annual rainfall. The average annual water resources ecological carrying capacity was 0.160 hm²/cap, while the average annual water resources ecological footprint was 1.521 hm²/cap. An obvious decreasing ecological deficit of water resources was observed. The regional water ecological footprint per 10 000 yuan of GDP declined from 0.057 hm²/cap in 2011 to 0.019 hm²/cap in 2019, indicating an improvement in water resources utilization efficiency. During 2011-2019, the water resources ecological tension index remained relatively high but decreased from 5.79 to 4.39, approaching a relatively safe level. Moreover, the water resources ecological benefit increased as the water resources stress alleviated. However, the water resources security situation in Xi’an remains severe. In the future, it is necessary to optimize the economic development mode and water resource allocation to promote high-quality sustainable development in Xi’an.

Key words: water resources security, improved energy ecological footprint, ecological carrying capacity of water resources, ecological benefit ratio of water resources, Xi’an city

中图分类号:

TV213.4水利资源的管理、保护与改造

李治军, 向扬. 基于改进能值生态足迹的西安市水资源安全综合评价[J]. 长江科学院院报, 2025, 42(3): 34-41.

LI Zhi-jun, XIANG Yang. Comprehensive Evaluation of Water Resources Security in Xi’an Based on Improved Emergy Ecological Footprint[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2025, 42(3): 34-41.

图/表 10

图1 西安市概况

Fig.1 Overview of Xi’an City

表1 生态足迹指标

Table 1 Ecological footprint indicators

账户	指标
耕地	小麦、豆类、稻谷、玉米、油料、棉花、麻类、蔬菜产量
草地	牛肉、羊肉、鸡蛋、猪肉、家禽产量
林地	苹果、猕猴桃、柑橘、葡萄、梨、桃产量
水域	水产品产量
化石能源和建筑用地	工业用水量

表2 水资源安全状态分级

Table 2 Classification of water resource security status

等级	水资源安全状态	WRTI	等级	水资源安全状态	WRTI
Ⅰ	安全	[0,1)	Ⅳ	较为不安全	[14,20)
Ⅱ	相对安全	[1,8)	Ⅴ	明显不安全	[20,30)
Ⅲ	轻微不安全	[8,14)	Ⅵ	非常不安全	[30,∞)

图2 2011—2019年西安市水资源能值生态承载力和年降水量的变化趋势

Fig.2 Changes in emergy ecological carrying capacity of water resources and annual precipitation in Xi’an from 2011 to 2019

表3 2011—2019年西安市WREF

Table 3 Values of WREF of Xi’an from 2011 to 2019

年份	WREF/(hm²·人^-1)
年份	耕地	草地	林地	水域	化石能源与建筑用地	合计
2011	0.224	0.426	0.240	0.017	0.497	1.404
2012	0.336	0.629	0.349	0.026	0.936	2.276
2013	0.352	0.732	0.401	0.029	0.805	2.319
2014	0.264	0.523	0.312	0.022	0.595	1.716
2015	0.269	0.551	0.324	0.022	0.614	1.780
2016	0.293	0.604	0.368	0.024	0.165	1.450
2017	0.252	0.516	0.353	0.018	0.127	1.266
2018	0.210	0.190	0.256	0.019	0.142	0.817
2019	0.169	0.154	0.229	0.016	0.082	0.650

图3 2011—2019年西安市各用水账户和人均水资源生态足迹变化

Fig.3 Changes of water resources ecological footprint of water-user accounts and per capita in Xi’an from 2011 to 2019

图4 2011—2019年西安市水资源生态盈余/赤字变化

Fig.4 Change of water resources ecological surplus/deficit in Xi’an from 2011 to 2019

图5 2011—2019年西安市万元GDP水资源承载力变化

Fig.5 Change of water resources carrying capacity per 10 000 yuan of GDP in Xi’an from 2011 to 2019

表4 2011—2019年西安市水资源安全评价结果

Table 4 Assessment results of water resource security in 2011-2019 in Xi’an

年份	水资源生态压力指数	评级	年份	水资源生态压力指数	评级
2011	5.79	Ⅱ	2016	10.50	Ⅲ
2012	14.30	Ⅳ	2017	8.52	Ⅲ
2013	17.10	Ⅳ	2018	6.59	Ⅱ
2014	9.94	Ⅲ	2019	4.39	Ⅱ
2015	10.70	Ⅲ

图6 WRTI与WEBR耦合分析

Fig.6 Aggregation analysis between WRTI and WEBR

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