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资源是人类进步和发展不可或缺的必需品，在倡导可持续发展的全球化背景下，对资源利用能力的衡量已是新的热点.生态足迹是基于土地利用面积核算和计量资源可持续利用的模型[1].它于1992年由加拿大Rees等提出，并不断完善和推广，能够较为合理地揭示区域资源与经济发展的关系，评价区域可持续利用能力，它具有直观可靠的计算结果和简单的模型运算等特点.生态足迹具体是计算耕地、林地、化石能源等6类生态生产空间与维持人类资源消耗量和生态承载力的差值，得出生态盈余，继而对地区可持续发展状况进行评价的模型[2-4].水资源作为生产、生活的消耗品，在生态维持中亦发挥重要作用[5].将生态足迹模型用于水资源的评价中，很多学者进行了探索并给予认同[6].学者们在不同区域尺度上，对河南、四川、上海、重庆、安阳等进行了水资源生态足迹的计算，表明了该模型对区域水资源评价具有良好的普适性[7-11].
成都市作为“西部之心”，是重要的交通枢纽和农业生产城市[12].在不断发展中的成都市，经济指标增长的同时，水资源的消耗也在增加，区域水环境面临巨大压力，对可持续发展产生限制，缓解生态压力已成必然.本文在生态足迹理论上，利用成都市2000-2015年水资源相关数据，采用生态足迹模型计算方法对水资源生态足迹、生态承载力和生态盈亏进行分析，从时间和空间演变角度来测算和判断成都市水资源供需关系，为成都市水资源开发利用、科学管理及可持续发展给出参考及建议.
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成都市纬度在30°05′N-31°26′N，经度是102°54′E-104°54′E，处四川省中部、四川盆地西部，市内海拔最高处位于大邑县，为5 364 m，海拔最低387 m，处东南部金堂区.成都市总面积12 121 km2，辖9区6县4市(县级市).成都市地形区包括龙泉山低山深丘区和金堂区沱江以东丘陵区、成都平原、龙门山和邛崃山山区，地势走向西北高东南低.成都属亚热带湿润季风气候区，雨热同期，季节变化明显，年均温15.2-16.6 ℃，年降水873~1 265 mm，多年平均降水量为118.76×108 m3.境内河流较多，西南是岷江水系，沱江水系处东南，全市河流超过40条，水域面积700 km2有余[13].
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基于生态足迹模型建立的水资源生态足迹模型，根据用水特征和内涵，参考黄林楠[14]等研究成果，将其概括为：地区维持其人口生活与生产所消耗的全部水资源量，耗损的水资源量基本包括生活用水、生产用水和生态环境用水.计算模型如下：
式中：EEFW为水资源总生态足迹(hm2)；N为年末户籍总人口数；eefw为人均水资源生态足迹(hm2/人)；γw为水资源的全球均衡因子；W为人均消耗的水资源量(m3)；Pw为水资源全球平均生产能力(m3/hm-2).
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水资源生态承载力模型的目的是为区域发展提供支撑，当前学术界普遍认同的为：在保证人类生产生活以及生态环境质量要求的基础上，地域内水资源可以支持其人口和经济发展的作用力[15].水资源承载力是有限度的，此限度是受到人类行为活动的影响，超出限度，整个水资源环境系统中的结构和功能将会产生质变，从而对人类生产生活加以限制.当前使用频率较多的水资源承载力计算研究方法包含：向量模法、系统动力仿真模型、模糊综合评价法、多目标决策分析法、基于生态理论的区域水资源承载法等[16].本文选用基于生态理论的水资源承载法作为研究水资源承载力的模型方法.其计算模型为
式中：EECW为水资源承载力(hm2)；N为年末户籍总人口数；eecw为人均水资源承载力(hm2/人)；ψ为区域水资源的产量因子；γw为水资源的全球均衡因子；Q为水资源总量(m3)；Pw为水资源全球平均生产能力(m3/hm-2).根据相关研究结果[17]，发现有60%的水资源用于维持生态环境，所以，无论是何种空间尺度上的水资源承载力计算中，要求乘以0.4.
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生态盈余是水资源生态承载力与水资源生态足迹的差值，是对区域内水资源消耗是否在承载范围内的衡量，可用于评判区域内水资源的可持续利用状况[18].其计算公式如下：
式中：若EECW＞EEFW时，代表地区内水资源充足，为水资源生态盈余状态，水资源可持续利用状况良好；EECW=EEFW时，为水资源平衡状态；EECW＜EEFW时，表明区域水资源亏欠，不足以支持耗损需求，其水资源出现生态赤字，生态和经济发展已受到制约，水资源不可持续.
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万元GDP是水资源生态足迹与GDP的比值，可依据其大小权衡区域内水资源的利用效率，若值越小，则区域水资源的利用效率越高，反之不然[18].其计算公式如下：
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研究中涉及的参数确定主要有：全球均衡因子γw、水资源全球平均生产能力Pw、区域水资源产量因子ψ.其中全球均衡因子是为了将不同土地类型的单位生态生产能力转化成一个可比较的标准[19]，本文采用基于世界自然基金会(WWF)2000年合算的均衡因子计算出的水资源的全球均衡因子5.19.参考相关研究成果[20]，水资源全球平均生产能力被定义为全球多年平均产水模数，取值3 140 m3/hm-2.区域水资源产量因子是地区内水资源平均生产能力与全球的水资源平均生产能力之比，而地区内水资源平均生产能力，即：区域单位面积产水模数[21]，计算公式如下：
因此，根据计算，成都市水资源多年平均生产能力为6 239.75万m3/km2，求得成都市的水资源产量因子约为1.99，各区县产量因子也同理可得出：2013年约为2.42，2014年约为1.93，2015年约为1.61.
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成都市年末户籍总人口数(N)、成都市GDP数据来源于《2000-2015年四川省统计年鉴》与《中国统计年鉴》；人均消耗水资源量(W)、水资源总量(Q)、流域面积、水资源生产账户等数据来源于《2000-2015年成都市水资源公报》；成都市各区县人口数与GDP数据等来源于《2013-2015年成都市统计年鉴》.
2.1. 水资源生态足迹模型
2.2. 水资源生态承载力模型
2.3. 水资源生态盈余/赤字
2.4. 万元GDP水资源生态足迹
2.5. 模型中参数的确定
2.6. 数据来源
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从时间角度收集、整理和计算了2000-2015年成都市水资源的各项指标，根据计算模型得出成都市水资源生态足迹和生态承载力、二者的差值生态盈余、万元GDP生态足迹和各生产账户在人均水资源生态足迹以及万元GDP中的历年变化.以空间角度，利用ArcGIS技术对各区县的2013-2015年生态足迹及生态盈亏进行图像呈现和分析.
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如图 1所示，成都市生态足迹在2000-2012年总体上呈上升趋势，但在2013年有较小的回落，回落数值是1.71×106/hm2，之后2014年和2015年处于平缓阶段，其中2002年是最低值，2012年为最高值，最高值与最低值之间相差3.79×106/hm2.其中2013年水资源生态足迹回落，主要是因为成都市响应号召于2012年开始实施严格的水资源管理制度，全面推进节水型社会建设，所以人均消耗水资源降低，用水效率得到提升，导致生态足迹有所降低.
成都市水资源生态承载力历年年份之间波动变化较大，最低值是2006年8.03×108 hm2，最高值为2011年13.77×108 hm2，且其他年份也呈高低不均分布.但从图 2和图 3以及分析的结果表明：成都市各年的水资源生态承载力与降水量存在显著正相关关系，相关系数达0.952. 2006年和2009年成都市遭受严重干旱，春季中度干旱、夏季重旱，而后又遇上建国以来最严重特大伏旱，整个汛期没有出现大范围强降水，全市主要河流水位普遍较低，没有达到多年平均值，超警戒水位洪水未发生. 2012年以及2015年降水较多年以来偏少，冬干春旱，但由于水利设施保障，没有出现严重旱情.所以降水量较少的年份，成都市生态承载力也处于低水平.
2000-2015年成都市历年水资源万元GDP逐年降低(图 4)，从2000年的0.54 hm2降低到2015年0.08 hm2，足足接近6.8倍，成都市水资源开发利用程度和利用效率在不断提高，并且抬升的程度较大，这与成都市认真践行全国水生态文明城市建设试点相关要求有密切关联，在提高水资源生态环境的同时，对水资源利用效率进行严格管理.
从表 1能够看出，成都市16年的人均水资源生态足迹变化幅度平缓，最高值出现在2012年为0.91×108 hm2/人，最低值出现在2014年和2015年为0.59×108 hm2/人；而人均水资源生态承载力历年的变化幅度较大，起伏不定，最高值是2011年的1.18×108 hm2/人，最低值为2015年0.71×108 hm2/人，其中2006年、2009年也处于低值阶段只有0.73×108 hm2/人，主要受降水量减少影响，存在冬干春旱现象.成都市人均水资源生态足迹和生态承载力变化趋向与水资源总生态足迹和生态承载力相同.人均水资源生态盈亏除2006年、2009年外，均为正值，平均为0.2×108 hm2/人，最高值是2013年0.5×108 hm2/人，最低值为2009年0.1×108 hm2/人.综上所述，人均水资源生态足迹、生态承载力以及生态盈余历年的变化，与成都市当年水情和管理措施决策关联度较高，其中低值出现的年份包括2006年、2009年、2014年与2015年均降水较多年平均偏少，有冬干春旱现象发生，但随着成都市水资源管理水平逐年提高，2014年与2015年依托水利工程、抗旱措施得当才未造成生态赤字出现；2013年发生“7.9”特大暴雨洪涝灾害.总体上成都市水资源处于生态盈余状况，其水资源可开发利用的空间仍具有.
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成都市的生态足迹各账户中，由于2000-2007年生态用水比例数据缺失，现取2008-2015年数据说明.如表 2可得出，人均水资源生产性账户生态足迹用水一直占据多数，历年平均占有55%以上，2008-2012年生产性用水比例波动不大，2013年生产性用水比例降至历年最低；人均生活用水账户多年保持稳定比例之间，历年平均值为0.1，最大比例0.11，最低比例为0.09；人均生态用水基本稳定，所占比例最小.
图 5表明，在生产账户组成中，第二产业的人均水资源生态足迹一直高于第一产业及第三产业，平均所占比例为0.44；第一产业平均所占比例0.29；第三产业历年平均占比为0.021.此外，第一产业与第二产业人均水资源生态足迹的计算值总体呈下降趋势，最高值与最低值都出现于2009年与2013年，2013年大幅度下降，第一产业降低了72%，第二产业降低了64%，第三产业占比较小且历年稳定，波动不大.
从图 6来看，三次产业的万元GDP生态足迹都呈下落趋势，足以见得成都市生产用水的利用效率在不断提高.第一产业计算值较二、三产业大，其值下降幅度也最大，从2008年的0.15到2015年的0.026，表明第一产业水资源利用效率在生产账户中最低，其利用率提升最大；第二产业万元GDP生态足迹值从2008年到2015年下降了67%，利用率提升速率不及第一产业；第三产业计算值期间变化不大，平均维持在0.005左右.成都市的经济发展结构以第一产业为基础，农业用水需求较第二、第三产业大，但第三产业对GDP贡献率最大，对水资源需求较少.所以，整体总结得出：三次产业中第三产业水资源的利用效率最高，水资源不足的地区应大力发展第三产业，因地制宜提高水资源利用效率来促进经济发展.
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本文利用ArcGIS对2013-2015年成都市各区县的水资源生态足迹与生态盈亏状况采取图像方式呈现，能够直观从图像中得出：
2013-2015年成都市各区县的人均水资源生态足迹变化较为明显，其中都江堰区、大邑县、金堂区、崇州区、邛崃区、新津区、成都市中心城区和青白江区在3年中较稳定，没有大的数值波动；新都区、蒲江区、郫县和温江区人均水资源生态足迹值降低；龙泉驿区和彭州区的值相对上升. 3年中，青白江区的人均水资源生态足迹一直处于成都市最高值，均大于1×108 hm2/人，青白江区是西南地区重要的工业区与物流枢纽地，是成都市第二产业基地，其第二产业发展需水较多；而人均水资源生态足迹值下降的区域处于区域经济结构更新，逐渐向如电子信息等领域的第三产业方向发展，作为成都市新型工业区的彭州区数值处于小幅度上升.
各区县人均水资源生态盈亏在2013-2015年间呈下降趋势，但总体上均处于生态盈余状况.成都市北部和西部各县区生态盈余较中部、东部和南部高，都江堰区水资源最为丰富其波动值也最高，达69%，成都市中心城区人均盈余最低，平均值小于1，已处于生态盈余边缘.人均水资源生态是否盈余是对地区内水资源可持续利用状态的反应，逐年降低的人均生态盈余是水资源生态环境逐渐衰弱的警示，成都市水资源持续利用安全已受到威胁.
成都市各区县万元GDP水资源生态足迹空间差距较大，成都市中心城区在3年里均为最低，平均为0.04 hm2，其经济最为发达，水资源利用效率高；邛崃区水资源利用效率最低，邛崃区水资源较为丰富，但经济效益较低，所以主要是其经济结构影响区域的水资源利用效率；成都市东部和南部区县的水资源利用率较北、西部高，总体上各区县万元GDP处于下降趋势，利用效率不断提高，邛崃区水资源利用效率提高幅度最大，龙泉驿区与温江区数值在2015年有较小回升，但数值差只有0.01 hm2，可忽略不计.
3.1. 成都市水资源生态足迹和生态承载力
3.2. 成都市三次产业水资源生态足迹变化
3.3. 成都市2013-2015年各区县水资源生态足迹与生态盈亏
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基于生态足迹模型对成都市2000-2015年水资源生态足迹与生态承载力进行了研究，结果表明：
1) 成都市总生态足迹在2000-2012年处于上升趋势，2013年有回落并逐渐稳定，人均生态足迹同总生态足迹涨落同步，平均水平达0.73×108 hm2/人.成都市作为中国西南地区规划发展战略的中心城市，随着经济发展力度强化，人均水资源生态足迹在2012年比以往年份上升，2013年后成都市调整经济发展结构，加快建设水生态文明城市，对水资源消耗略有减少，从而逐渐趋于稳定.人口数增长与城市化进程的不断加快，使生活用水比例增加，产业用水比例相对减少，生态环境用水比例较稳定，比例最低.三次产业人均水资源生态足迹中，一、二产业处于下滑趋向，特别是在2012年和2013年之间的下降幅度最大. 2013年成都市被列为全国水生态文明城市建设试点城市，且受到“7·9”特大暴雨洪涝灾害影响，产业用水效率提升，消耗量减少.成都市万元GDP生态足迹历年来一直处于下降趋势，水资源利用率在16年间提升了6.8倍，综合开发能力提高.
2) 成都市历年人均生态承载力达0.9×108 hm2/人，与其他地区相比相对较高，水资源生态承载力与区域降水量之间呈正相关关系，相关系数达0.952，水资源生态承载力在旱情较严重的年度降低.成都市2006年与2009年的旱情使水资源生态承载力降低，从而出现生态赤字，其他年份均是正值，但生态盈余值历年来逐渐减少，成都市的水资源生态环境不安全性加大.
3) 成都市各区县2013-2015年人均生态足迹空间分布不均且变化明显，高值出现在成都市规划发展的工业城市中，低值在中心城区和龙泉驿区，区县间的产业结构影响水资源消耗，从而导致人均水资源生态足迹空间分布的差异，高耗水工业和农业提高生态足迹值，生态盈余相应减少.人均生态盈亏体现了各区县的水资源可持续利用安全状况，总体来说，成都市各区县都是生态盈余，水资源还能维持生产生活需求，但是整体人均生态盈余值下降，成都市东部和南部区县已处于生态盈余边缘，各区县人均水资源万元GDP都是下降趋势，水资源利用率不断提高，第三产业水资源利用率最高.
加强水利设施的建设，提高蓄、提、引水能力，增强对旱情的管理应对能力是缓解成都市水资源生态赤字的重要措施.成都市各区县应推进建设节水型农业和低耗水工业，调整产业结构，结合区域发展优势推进区域产业转型，提高水资源利用效率，促进水生态环境建设.