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随着城市化、工业化的高速发展以及人口的持续增长,水资源需求不断增加,不合理的开发利用造成水污染问题加剧,水资源供需矛盾日益突出。传统的水资源短缺评价方法主要侧重水量评价,不能反映水质变化。水足迹概念的提出,实现了水消耗和水污染的综合评价,其评价范围超越了传统评价的唯一对象—蓝水,它将居民消费产品、服务隐含的绿水、灰水纳入评价范围,衡量地区水资源真实消费量,为研究和分析水资源问题提供了全新的视角。 北京市是我国的政治、文化、国际交流中心,近年来随着城市高速发展、人口不断膨胀,环境压力进一步增加,水资源短缺和水污染问题日渐突出。针对人口、资源、环境的不协调发展,需要创新水资源管理思路,在调水等工程措施以外通过水足迹理论研究寻求保障水资源安全的新途径。 研究实地调研北京市动物养殖用水情况,结合气象资料计算得到主要农产品虚拟水含量;根据居民消费情况,综合农业、工业、生态、生活四个部门计算得到北京市水足迹及灰水足迹多年变化,综合蓝、绿、灰水三方面进行广义水资源开发利用评价;从社会、经济、政策、自然影响出发,研究水足迹关键影响因素,并基于关键影响因素对水足迹未来变化进行情景分析。主要结论如下: 1)北京市农产品虚拟水含量在全国范围内处于较低水平,农业生产用水效率及绿水利用率较高。动物产品虚拟水含量较大,农作物较小。其中,牛肉虚拟水含量最大,多年均值11.01m3/kg,其次是猪肉3.24m3/kg、鸡肉1.88m3/kg、蛋类2.29m3/kg;农作物中大豆虚拟水含量最高1.84m3/kg,小麦0.65m3/kg、玉米0.59m3/kg,蔬菜水果的虚拟水含量最低。 2)北京市水足迹由1990年的49.97亿m3增加到2010年的96.99亿m3。其中,农业水足迹在北京市水足迹中占比66%,生活17%,工业15%,生态2%。2000-2012年灰水足迹由89.3亿m3减少至51.0亿m3,多年均值61.4亿m3,生活部门灰水足迹最大。构建指标对北京市广义水资源开发利用及可持续性进行评价发现,2000-2012年北京市水资源自给率由80%降至61%,水足迹强度由253.4m3/万元减小到50.1m3/万元,广义水资源人口承载密度由17.0万人/亿m3增至23.1万人/亿m3,水足迹产值呈现持续增加趋势。生活部门灰水足迹降比多年均值3.9%,污水处理能力平均增幅10.1%。北京市水资源利用效率增加,发展具有可持续性。 3)基于社会、经济、政策、自然四方面关键影响因素对北京市2020、2030年水足迹进行情景分析,研究显示,在RCP4.5排放情景下,人口增长速度得以控制,产品消费不过度依赖外部,化石燃料利用率提高,开发利用清洁能源,居民膳食结构健康合理化的情景下,2020年北京市水足迹115.88亿m3,2030年水足迹123.33亿m3,是未来水资源开发利用的理想状态。 论文通过水足迹研究衡量了北京市水资源的真实占用情况,并从水量角度评价了水污染状况。研究认为:为保障北京市水资源安全及生态环境健康发展,应控制人口增长速度,提高能源使用效率,推广合理健康的膳食结构,调整种植养殖结构,增加高虚拟水含量产品的进口比例,促进经济、社会、环境的可持续性发展。