区域水—土—能—碳耦合作用机制分析

从水、土、能资源相互作用的角度，可以将区域分为三个相互联系、相互作用的子系统：水系统、土地系统和能源系统。水系统主要包括引水、储水、制水、输水、用水及污水处理等不同的环节；土地系统包括各种土地利用类型，即生产用地、生活用地和生态用地（具体地类可依据自然土地覆被类型与人类活动方式细分）；能源系统包括能源开采、能源加工、能源输送和能源消费等环节。三个子系统通过人类社会经济活动而相互联系、互为资源，共同构成了区域“水—土—能”资源系统。水系统为土地系统供应生产、生活和生态用水，为能源系统提供冷却、加工等用水；能源系统为水系统的引水、输水及水处理环节提供能源，为土地系统的人类社会经济活动提供各类能源需求；土地系统为水系统和能源系统的储存、加工和输送等环节提供土地条件和场所。因此，该系统的土地利用、能源开采与消费、水资源开发等不同环节都会产生碳排放（图2）。

图2　“水—土—能—碳”耦合作用机制分析

区域“水—土—能”系统的碳排放强度主要取决于子系统之间相互需求的类型、产业活动方式以及能源类型和结构等因素。①三个子系统之间相互需求的类型和强度有所不同，相应的碳排放强度也有所区别（表2）。比如，土地利用和水资源开发对能源的需求较大，因此也具有较高的碳排放强度。②水资源开发、土地占用和能源投入的组合关系在不同产业也具有较大的差异。比如，第一产业一般水资源和土地资源需求量大，但能源投入相对较少；第二产业能源和水资源需求量大，而对土地资源的需求相对较少。各类资源的需求及其组合在不同行业之间的差异，导致不同产业用地的直接和间接碳排放强度明显不同，这造成了区域碳排放及其效率的产业差异。③水土资源不同利用环节能源投入的类型和强度不同（如电能、煤炭、石油和天然气等的不同组合），在很大程度上影响了区域人类活动的碳排放强度。(www.xing528.com)

表2　“水—土—能”耦合作用及其与碳排放的关系