基于STIRPAT模型的河池市水资源可持续利用对策

摘 要： 本文通过计算河池市2004～2012年水资源生态足迹，测试了该地区人类活动对水环境的压力状况，即以STIRPAT模型为分析工具，分析了人口、富裕程度及技术等人文因素对水环境影响的作用程度，并在此基础上提出了实现该地区水资源可持续利用的对策。

关键词： 水资源生态足迹 STIRPAT模型 水资源 可持续利用 河池市

人类实际能够利用的水资源只占地球上水资源总量的0.2%左右，资源量十分有限。随着世界人口迅猛增长和经济的快速发展，水资源短缺问题已成为全球资源环境的首要问题。目前全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。预测至2030年，全球将有47%的人口居住在用水高度紧张的地区。由于水资源的诸多问题与人类活动密不可分，因此解决水资源问题的重要工作之一就是客观衡量人类对水资源的占用状况。水资源生态足迹是对传统生态足迹模型的完善与扩充，反映的是人类在生产生活过程中对水资源的占用，已成为当前测度人类活动对水环境影响的较好指标。为理解和解决面对的复杂环境问题，需要了解每一种人文驱动因素对环境影响作用的大小。本文以STIRPAT模型为分析工具，以广西河池市2004～2012年的水资源生态足迹为水环境影响的测量指标，分析了人口、富裕程度及技术等人文因素对水环境影响的作用程度，在此基础上提出了实现该地区水资源可持续利用的对策。

1.研究方法与数据来源

1.1水资源生态足迹模型。

生态足迹模型是加拿大学者Rees和Wackernagel于20世纪90年代初提出的一种以土地为度量单位的生态可持续性评估方法。经过20年的发展，它已成为目前应用范围最广、关注程度最高的可持续发展评价方法之一。但该模型仍存在诸多不足。如它对于水域仅考虑其渔业生产功能而忽略其水资源供给功能。为解决这一问题，研究者提出水资源生态足迹模型。它是不同于传统生态足迹模型六类账户的第七类账户，反映的是人类在生产生活过程中对水资源的占用。其计算公式为：

1.2 STIRPAT模型构建。

STIRPAT模型源于IPAT等式。IPAT等式在20世纪70年代由Ehrlich和Holdren首次提出，目的是用来反映人口对环境压力的影响。IPAT模型实际上就是“I=PAT”，其中，I代表环境影响，P代表人口规模，A代表人均财富，T代表对环境破坏的技术水平。IPAT等式概念上是一个简单的框架，具有简单性、系统性和健全性等特点，在分析人口对环境影响的运用上被广泛认可，同时也被广泛应用于分析环境变化的决定因素。但是这种经典的IPAT等式却简单地认为人文驱动因素和环境影响之间只存在同比例变化，即单调关系，因此在是否适合衡量人文因素对环境的影响上有很多争论。为了尽量克服这个局限性，York等创建了STIRPAT（Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence，and Technology）模型，即人口、富裕和技术的随机回归模型，其形式通常表达为：

STIRPAT模型是定量分析人文因素对环境压力影响的一种有效方法，被广泛应用于生态足迹、水足迹、能源消费、碳排放等驱动机制研究。本文运用STIRPAT模型对河池市水资源生态足迹影响因素进行分析。式（3）中，I为水资源生态足迹，P为人口数，A为人均GDP，T为万元GDP耗水量。

1.3数据来源与参数取值。

2.模型结果与分析

对上述模型采用最小二乘进行参数估计，得到水资源生态足迹与各影响因素间的STIRPAT模型（下表）。模型拟合优度88.56%，说明选择的指标能解释河池市2004～2012年水资源生态足迹的88.56%，各系数均在0.05水平上显著不为0，方程拟合非常好。人口数量对以水资源生态足迹为指标的水系统影响成正比，系数为0.8745，说明在其他条件相同的情况下，人口数量增加1%导致总的水资源生态足迹增加0.8745%，所以人口数量的有效控制将对减轻河池市水资源系统压力十分重要。人均GDP的回归系数为0.1061，显示出水资源生态足迹与人均GDP为正相关关系，人均GDP每提高1%将使水资源生态足迹增加0.1061%。万元GDP耗水量回归系数为0.0537，表明万元GDP下降1%，就会使水资源生态足迹下降0.0837%，说明积极提高水资源的利用效率不失为缓解水环境压力的行之有效的手段。

综上所述，人口对水资源系统影响作用最大，人均GDP次之，万元GDP耗水量最小。

3.河池市水资源开发利用对策

3.1严格控制人口数量。

STIRPAT模型分析结果表明，导致河池市水资源压力的最主要的影响因子是人口数量。因此当前及未来缓解该地区水资源紧张的首要着力点在于严格控制当地人口数量。

3.2增强节水意识，建立合理水价机制。

本文模型揭示了河池市水资源压力会随着富裕度同步增加。而当前该地区人均GDP较低，经济发展仍是河池市现在及未来的首要任务，因此对水资源的消费量需求将会有较大增加。在此背景下，节约用水是减轻该地区水资源压力的重要途径。可以通过以下方法实现节水目标：其一是对公众开展环境教育。应充分利用电视、网络、广播、挂图、标语、宣传墙报、警示牌、宣传小册子、环境科普读物、幻灯、电影、文艺表演及环保咨询、环保知识有奖问答、环保项目等多种公众喜闻乐见的形式开展生动活泼的水环境教育，从而让人人认识到水资源的现状，人人自觉节水。其二是建立合理水价机制。当前相对偏低的水价在一定程度上使得部分居民习惯大手大脚用水，更使得一些利润偏高的企业，宁可多用水多交水费，也不愿意在污水处理设备上投资，当然无从谈到采用节水技术。因此，实行定量供水超量加价这一经济手段在一定程度上可以对节水产生积极的作用。在这种价格体制下，有些企业会探寻经济合理的途径，不断提高其对水资源的重复利用率，从而节约大量的水资源；同时提高水价，部分市民为了减少水费，会自觉地一水多用，从而减少用水量。

3.3提高技术水平，高效利用水资源。

STIRPAT模型分析结果显示，万元GDP耗水量下降使得河池市水资源生态足迹降低。而前者的下降主要来自技术水平的提高，因此，积极发展各种技术，提高水资源的利用效率，对缓解该地区水资源压力非常重要。可以通过以下方面实施：一是大力推行清洁生产技术。在企业内部推行清洁生产，可以使企业改进工艺和流程，使水的重复循环次数和用水效率得到进一步的提高，促进废物的减量化、资源化、无害化；清洁生产可以使城市污水得到回用。二是调整产业结构。要严格控制高耗水量、重污染企业的新建与发展，鼓励发展低水耗、轻污染的新型工业；农业上因地制宜，合理调整农作物的种植结构，扩大生长期与降水时间匹配较好的作物种植比例。同时在畜牧业上也可做一定的调整，如可以消减一些需水量较大的畜种，多发展经济高效的畜种。三是提高水资源利用率。河池市农业用水占总用水量的70%以上，但其有效利用系数较低，可通过以下途径实现农业节水：采取先进的灌溉方式，改漫灌、渠灌为滴灌、喷灌和渗灌；采用渠道衬砌或低压软管输水以减少田间输水损耗。生活节水方面，除了通过环境教育和经济手段外，积极推广各种生活节水器具和减少输（用）水环节的跑冒滴漏也很重要。

参考文献：

[1]龙爱华，徐中民，王新华，等.人口、富裕及技术对2000年中国水足迹的影响[J].生态学报，2006，10.

[2]黄林楠，张伟新，姜翠玲，等.水资源生态足迹计算方法[J].生态学报，2008，3.

[3]张义.基于生态足迹模型的河池市水资源可持续利用评价[J].南水北调与水利科技，2013，4.

[4]York R，Rosa E A，Dietz T.STIRPAT，IPAT and ImPACT：analytic tools for unpacking the driving forces of environmental impacts.Ecological Economics[J].2003，23.

[5]徐中民，程国栋.中国人口和富裕对环境的影响[J].冰川冻土，2005，27.

[6]李艳娟.济南市水资源生态足迹计算与水环境压力分析[D].济南：山东师范大学，2010.

[7]张乐勤，陈素平，王文琴，等.安徽省近15年建设用地变化对碳排放效应测度及趋势预测――基于STIRPAT模型[J].2013，3.