城市能源—水足迹的互动关系与协同管理研究

Nowadays, energy and water are inextricably intertwined. However, the traditional isolated managements often lead to resource burden transfer (such as biofuels production, desalination, long-distance water delivery, etc.), as well as other environmental changes. So this relationship has become a new problem and a new hot spot. Most of the current urban studies on energy-water nexus only focus on direct relationships, and there are more evaluation researches than simulation. This study will use multi-regional input-output analysis to assess urban energy and water footprints and track their sources and destinations. A hybrid approach will then be use to unearth connection points between energy and water footprints in urban industrial sectors, then to reveal the direct and indirect urban energy-water nexus. Based on above analysis, an urban energy and water coupling model will be established to simulate interaction mechanisms and changing trends of energy and water footprints. Different scenarios, including development modes, energy and water conservation, and climate change, will be developed to assess urban energy and water footprints’ consumption, as well as different environmental footprints (including carbon footprint, traditional pollution gas footprints and gray water footprint). Finally,the explicit and potential trade-offs and synergies in energy-water nexus under different scenarios will be explored, as well as the trade-offs and synergies in corresponding environmental impact. Countermeasures on co-management of urban energy and water footprints will be proposed for decision support in China's new urbanization and ecological civilization construction.

如今能源与水资源紧密关联，传统分离式管理常导致资源负担的转移（如生物燃料生产、海水淡化、长距离调水等）以及其他环境影响变化，其已成为新问题和新热点。现有城市相关研究大多仅关注直接关系且评估多模拟少，本研究拟运用多区域投入产出法，评估分析城市能源与水足迹及其来源去向；进而运用混合方法深入挖掘城市各部门能源与水足迹的连接点，揭示城市各部门能源与水资源的直接和间接互动关系；在此基础上，建立城市能源和水资源耦合模型，模拟城市能源和水足迹的互动机制和变化趋势；拟定不同的发展模式、节能节水、气候变化等情景，系统评估城市能源和水足迹消耗情况以及其导致的不同环境足迹变化（包括碳排放、传统污染气体和废水排放的足迹族）；最后，权衡不同情景下的能源和水资源的显性和潜在冲突或协调，及其与相应环境影响的冲突或协调，提出城市能源和水足迹协同管理的对策建议，为我国新型城镇化和生态文明建设提供决策支持。

本项目在执行期间顺利完成项目主要研究内容。以厦门市为研究案例，解析了城市能源和水足迹互动关系，完成基于耦合模型的城市能源和水足迹模拟研究，提出城市能源与水足迹协同管理对策建议，完成《城市能源—水足迹的互动关系与协同管理研究》研究报告。发表相关学术论15篇（其中SCI论文10篇，中文5篇，包括环境领域顶级期刊ES&T论文1篇），超过项目完成指标——发表论文发表6-8篇论文（其中SCI3-4篇），另其他研究成果将撰写论文后续发表；通过基金项目支持培养博士研究生1名，硕士研究生4名。项目经费支出与预算基本相符，结余小部分经费将用于研究的深化和完善。主要研究成果及结论如下：.（1）城市能源和水足迹互动关系解析.厦门市基准年水资源关联用能（WRE）为208.24万吨标准煤，能源关联用水（ERW）为2.14亿立方米；WRE占能源利用总量的18.79%，ERW占水资源利用总量的29.81%，可见相比水资源系统对能源系统的依赖性，能源系统更加依赖于水系统。.（2）基于耦合模型的城市能源和水足迹模拟研究.运用LEAP和WEAP耦合模型，通过情景分析方法，模拟分析厦门市能源与水资源关系。研究发现，除需求管理情景外，大多数WRE和ERW节省都在供应环节；由于城市大量能源和水的输入，大多数情景跨界影响大于边界内影响。产业结构调整（节能导向与节水导向）和节能措施在节能和节水方面具有较好的协调效应。推广电动汽车将增加电力输入及其相应的跨境ERW。发展高科技产业可能增加能源或水的负担。.（3）城市能源与水足迹协同管理对策建议.基于以上研究分析，建议未来应基于城市水-能源互动关系的内在规律，建立多部门协调管理机制；供水配置兼顾用能与碳排放；优化制造业产业结构，并加强需求端管理，以达到节约能源和水资源的协同效益。关注电动车发展、高科技产业发展对能源和水资源的影响。.