東北亞寒區生產水足跡比較分析

李新建，戴長雷，李夢宇，張一丁

（1.黑龍江大學寒區地下水研究所,黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江大學水利電力學院,黑龍江 哈爾濱150080；3.中國水利水電科學研究院,北京 100038）

在我國現代化進程不斷推進的今天,水資源越來越受到人們的重視。水足跡是國家（地區）提供當地產品和服務時所需的水資源用水量[1-3]。人類已經開始從全局的角度來看待水資源,從而為水資源的利用、配置和管理提出了新的觀點。東北亞寒區是東北亞陸海地區共同構成的一個重要地區,受到各國專家和學者的廣泛重視[4]。當前,全球水資源嚴重短缺,生產用水與地區水資源緊張關系十分緊密。通過對東北亞寒區空間差異的研究,討論了其計算方法,并進行對比分析,為東北亞寒區不同區域的水資源利用提供依據,從而有針對性地降低水資源不足地區的生產水足跡。

1 研究區概況

東北亞是指亞洲的東北地區,地理緯度在10°N～40°N之間,經度在0°～30°W 之間[5]。區域范圍根據目前全球公認的行政區域確定,包含了俄羅斯部分、蒙古國部分、中國部分、朝鮮部分、韓國部分、日本部分共六個國家。在本文中,東北亞地區的海域包含與北冰洋相鄰的三個陸緣海,自東到西依次是拉普捷夫海、東西伯利亞斯海和楚科奇海,另外還有連接太平洋的二個陸緣海,從東向西依次是日本海、鄂霍次克海[6-7]。

2 計算分區

2.1 行政分區

行政分區是指以國家為等級管理而實施的行政區劃[8-9]。東北亞的行政區劃是建立在各國現行的行政區劃之上的。中國是省區,俄羅斯是聯邦政府,其他是國家。以區域為參量,同一國家的色彩必須統一,同一國家各行政區劃的分界線用阿拉伯數字標出[10],例如1、2、3……投影坐標系是WGS 1984 World Mercator。表1 顯示了每個行政區劃的名稱、人口和面積。俄羅斯、蒙古、日本、中國、韓國等國在2020年的人口普查中,朝鮮人口統計資料來源于2018年的統計。根據每個行政區的人口增長率,可以計算出2022年東北亞六國人口數目,并以此來計算人口與面積比率。由此可以得出：在人口上,中國人口最多,其次是日本；在國土面積上,俄羅斯的國土最大,其次是中國。

表1 東北亞地區的行政區劃名稱和人口、面積概況

2.2 流域分區

東北亞流域以地表水系為基礎,由此可以得到16 個流域,其中東北亞流域中的主要流域包含葉尼塞河流域、勒拿河流域、黑龍江（阿穆爾河）流域。

葉尼塞河的發源地在蒙古,流經多個地方最終流入喀拉海。該流域分布著眾多的河流。每年春季和夏季都是河流泛濫的時期,持續時間2～3 個月。葉尼塞河的兩岸風景秀麗,有很好的旅游資源[11-12]。

俄羅斯的一條內河——勒拿河,最后匯入拉普捷夫海。夏短冬長,夏熱冬冷。勒拿河流域有大量的森林和礦物,主要有煤炭、天然氣、鉆石、黃金、鐵、巖鹽等[13]。

中俄邊境的黑龍江（阿穆爾河）流域,最后匯入太平洋的鄂霍茨克海。黑龍江（阿穆爾河）流域的淡水資源十分豐富,如大馬哈魚和青魚等[14-15]。

地表水研究對象是流域邊界。流域邊界的劃分以流域范圍為依據,包括河流、水質、地理位置等。選取三大分區,以相同的色彩標示相同的流域分區[16]。如圖1 所示,I 代表葉尼塞河流域, II 代表勒拿河流域,Ⅲ代表黑龍江（阿穆爾河）流域。

圖1 東北亞寒區地表水系分區

圖2 東北亞寒區各行政分區生產水足跡

圖3 為東北亞地區不同行政分區的不同參數的特征曲線

3 計算方法

東北亞流域的生產水足跡研究是以主要流域為研究對象進行研究[17-18]。通過對water footprint network 的查詢,獲得東北亞各國的人均生產水足跡（見表2）。

表2 東北亞寒區六國生產水足跡統計

表2 人均生產水足跡與表1 所示的各行政區人口相結合,由此得到了東北亞23 個行政分區的水足跡（表3）。東北亞流域的生產水足跡計算,必須以東北亞流域流經行政區劃面積與東北亞行政分區面積的比值,從而得到流域的生產水足跡。東北亞流域分區生產水足跡系數是根據流域生產水足跡與流域流經行政區劃的區域比值。

表3 東北亞區域各流域生產水足跡

4 比較分析

1）比較東北亞六個國家的水足跡,得出蒙古國在東北亞各國中最高,朝鮮在東北亞各國中最低。根據人均生產水足跡數據,對東北亞各行政區劃進行了對比,發現日本行政分區最高,為4901×108L/d,占所有行政分區的39%；楚科奇自治區行政分區最低,為2.5×108L/d,占所有行政分區0.02%。由此可發現,東北亞23 個政區的單位人口數與其水足跡之間存在著密切的關系[19]。

2）對東北亞三大主要流域分區生產水足跡分析研究。首先,將三個主要流域的生產水足跡進行比較,結果表明：黑龍江（阿穆爾河）流域為最大,勒拿河流域為最低。并在此基礎上,對東北亞三大主要流域內的生產水足跡進行對比分析。在勒拿河流域內,伊爾庫茨克州以42%比例為最高,而克拉斯諾亞爾斯克邊疆區則以1.2%的比例最低；在葉尼塞河流域內,克拉斯諾亞爾斯克邊疆區以39%比例為最高,薩哈（雅庫特）共和國以0.2%比例為最低。

黑龍江（阿穆爾河）流域,黑龍江省以42%的比例最高,猶太自治州以0.07%的比例最低。圖4～圖6 為三個主要流域的人口及生產水足跡折線圖。由此得出,東北亞各個流域的生產水足跡與人口的數量有著密切的聯系[20]。

圖4 葉尼塞河流域

圖5 勒拿河流域

圖6 黑龍江（阿穆爾河）流域

5 結論

選取參照人口、面積為指標,計算了行政分區和流域分區的生產水足跡,并在此基礎上對東北亞區域的水資源利用進行了空間差異分析。結論如下：

1）通過對東北亞寒區行政區劃的分析,南部地區的生產水足跡要比北部地區高。

2）東北亞行政區劃內,單位面積人口數量與各區域的生產水足跡有很大的相關性。

3）在東北亞流域分區中,各流域分區的生產水足跡與其人口數的多少密切相關。

該結論對東北亞地區的寒區生產水足跡的深入研究具有重要意義。