虛擬水在我國水資源管理領域的應用和探討

李想 ，張興華

（1.中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038；2.中冶建筑研究總院有限公司，北京 100088）

虛擬水在我國水資源管理領域的應用和探討

李想1，張興華2

（1.中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038；2.中冶建筑研究總院有限公司，北京 100088）

虛擬水以其形象的表達和豐富的內(nèi)涵，成為2000年以后全球水科學研究領域的熱點，被廣泛認為是深入研究水資源管理的重要概念，也是衡量人類對水資源系統(tǒng)真實占有量的有效工具。文章系統(tǒng)介紹了虛擬水的基本概念，并對其目前在我國水資源管理領域的應用做了系統(tǒng)性的闡述和探討。

虛擬水;水足跡;水資源管理

目前，水資源商品化與資源配置全球化已是不可逆轉的潮流，因而迫切需要一個適當?shù)母拍罨蛘吖ぞ邅矸从乘Y源的經(jīng)濟學意義。1993 年，Tony Allan首次提出了虛擬水（Virtual Water）的概念，并將其定義為生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品所需要的水資源量。事實上在虛擬水概念之前， Tony Allan 就曾經(jīng)使用過“嵌入水”（Embedded Water） 等概念 ， Haddadin 和McCalla 也曾分別提出過“外來水”（ Exogenous Water）以及“水、糧食和貿(mào)易的結合體”（Water Food and Trade Nexus）等概念來表達類似意思，但均未引起學術界足夠的重視。現(xiàn)在， 如果在Google 搜索中輸入“Virtual Water”，可顯現(xiàn)出一億八千萬條結果，可見，虛擬水（Virtual Water） 已成為一個廣泛使用并已引人關注的概念。

1 虛擬水和水足跡的概念

虛擬水是指生產(chǎn)商品和服務所需要的水資源數(shù)量。虛擬水不是真實意義上的水，而是以“虛擬”的形式包含在產(chǎn)品中的“看不見”的水。例如在產(chǎn)品的整個制造周期中，生產(chǎn)1瓶白酒需要消耗240g水，生產(chǎn)1kg羊肉需要消耗18,000kg水，生產(chǎn)1kg牛奶需要消耗2210kg水，這些在產(chǎn)品服務生產(chǎn)過程中使用的水量就稱之為虛擬水。虛擬水以“看不見”的形式蘊藏在產(chǎn)品中，當人們消費這些產(chǎn)品的時候，實際上就是以虛擬水的形式使用了這些水資源。

在虛擬水理論的基礎上，Hoekstra于2002年進一步提出了“水足跡”（Water Footprint）的概念，用以描述人類消費對水資源系統(tǒng)的影響，其思想源自于生態(tài)足跡理論。生態(tài)足跡理論依據(jù)人類對土地的依賴性將人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響歸結為對土地面積的占用，而水足跡則是通過虛擬水概念的介入來描述人類消費對水資源系統(tǒng)的影響。

項目來源：水體污染控制與治理國家科技重大專項（2013ZX07209001）。

2 虛擬水概念在水資源消耗量化中的應用

評價一個國家和地區(qū)對水資源的消費利用狀況時，通常以生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水之和作為主要的表征指標。但這種方法忽視了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對土壤水的利用以及區(qū)域間虛擬水貿(mào)易的影響。相比之下，虛擬水或水足跡概念更能真實地用以評價對水資源的需求和占有狀況。例如Chapagain和Hoekstra計算得到的全球水足跡約為7.45×1012m3/年，人均水足跡為1240m3/年。印度是世界上水足跡最大的國家，總水足跡達到9.870×1011m3/年。但從個人水足跡來看，美國以人均水足跡2480m3/年位居第一，其次是南歐的一些國家（如希臘、意大利、西班牙等），人均水足跡在2300～2400m3/年。中國人均水足跡相對較小，僅為700m3/年。除氣候、水資源利用水平等因素外，不同消費模式對水足跡大小也具有重要的影響。如美國人均水足跡高的部分原因就在于其較高的肉類消費和工業(yè)產(chǎn)品消費。Chapagain和Hoekstra對飲茶和喝咖啡兩種不同的生活習慣的水足跡進行了對比，一杯咖啡的虛擬水含量約為140L，而一杯茶的虛擬水含量僅為34L。也就是說，選擇喝咖啡產(chǎn)生的水足跡是選擇喝茶的4倍之多?？梢娙藗兩罘绞降倪x擇，對潛在耗水量產(chǎn)生著巨大的影響。因而合理地利用虛擬水概念來看全社會的水資源的分配和流動，可以站在全局層面上對水資源形成合理的調(diào)度和管理。

3 虛擬水概念在水資源管理中的地位

從當前國內(nèi)外的研究和實際應用來看，水資源的管理階段可分為四個層次：

（1）供應端管理

例如開辟新水源、大規(guī)模遠距離調(diào)水等，其目標就是提供更多的水資源，但通常成本巨大，南水北調(diào)就是典型的例子。

（2）技術性節(jié)水管理

這是水資源需求管理中的第一步，利用技術手段提高水資源的利用效益是其根本的目標，但通常技術性節(jié)水所產(chǎn)生的節(jié)水效果十分有限。

（3）內(nèi)部結構性管理

實質(zhì)上是需求管理的更高層次，涉及到區(qū)域內(nèi)部社會結構變化等問題，如結構性節(jié)水等措施。

（4）社會化管理

這是水資源需求管理的最高層次，需要充分認識到水資源的社會屬性，以水資源的社會屬性為主線，充分利用各種外部資源來緩解局地水資源的緊缺。在社會化管理階段，關鍵的任務是辨明采用新的水資源管理適應性對策的社會瓶頸，采用的工具主要是利用制度變化、經(jīng)濟激勵和社會結構變化。

通常在水資源出現(xiàn)短缺的初始階段，供給管理（南水北調(diào)等大的工程措施）可以滿足人口增長和福利增加對水資源的需求，但是針對超過水資源可持續(xù)利用狀態(tài)的水資源需求，需求管理就變得相當必要，首先是進行技術性節(jié)水，然后是內(nèi)部結構性調(diào)整，最后是采用社會化管理來達到緩解缺水地區(qū)水資源短缺的矛盾。顯然，應用虛擬水概念并上升到戰(zhàn)略高度擴展了水資源研究的問題的范圍，屬于水資源社會化管理層次的高階范疇。

相對于國家甚至世界范圍而言，水資源的短缺通常只是局部現(xiàn)象。傳統(tǒng)上，人們對水和糧食安全都習慣于在問題發(fā)生的區(qū)域范圍內(nèi)尋求解決方案。虛擬水戰(zhàn)略則從系統(tǒng)的角度出發(fā)，運用系統(tǒng)思考的方法找尋與問題相關的不同影響因素，從問題范圍之外找尋解決內(nèi)部問題的應對策略，提倡出口高效益水資源商品，進口本地沒有足夠水資源生產(chǎn)的糧食產(chǎn)品，通過貿(mào)易的形式最終解決水資源短缺和糧食安全問題。由于人口增長是水資源短缺的最原始驅(qū)動力，糧食作為人類的生活必需品攜帶大量的虛擬水，是當前世界貿(mào)易中數(shù)量最大的商品，人口—糧食—貿(mào)易之間的連接關系就成為虛擬水戰(zhàn)略分析的主線，也就是抓住了水的社會屬性這條主線來進行水資源管理。

4 探討

（1）虛擬水是一種新的水資源觀

國內(nèi)關于虛擬水的研究剛剛興起，在理論和方法上尚不成熟，目前關于虛擬水的研究尚未涵蓋虛擬水概念的全部內(nèi)涵。虛擬水概念從水資源利用的過程和機理入手，建立了產(chǎn)品與水資源的直接的數(shù)量聯(lián)系，使我們可以直接透過產(chǎn)品或服務看到其背后蘊含的水資源量。虛擬水概念的提出，突破了水資源研究必須圍繞“實體水”本身展開的觀念束縛，拓寬了水資源研究的領域，改變了過去一直將水資源供需平衡研究置于宏觀層面的狀況，從靜態(tài)的類型和結構研究轉向動態(tài)的過程和機制研究，為從深層次上探討水資源問題提供了新的思路，將成為相關水問題研究的一個重要的創(chuàng)新領域。

（2） 虛擬水概念對于水資源承載力研究具有重要意義

水資源承載力的研究經(jīng)過十多年的發(fā)展，仍未在理論和方法上形成一個成熟的框架。虛擬水概念為水資源承載力研究提供了很好的思路，即按照賬戶的方式，從消費模式入手，通過虛擬水實現(xiàn)消費項與水資源量之間的轉換，最終用一定消費模式下可承載的人口數(shù)量作為衡量水資源承載力的指標，有助于解決長期存在于水資源承載能力研究中的表征指標。

（3）有關虛擬水的研究方興未艾

為使虛擬水研究獲得更加科學、實用的研究成果，促進虛擬水這個無形工具在完善我國水資源管理、保障國家和區(qū)域水資源安全方面發(fā)揮實際作用，迫切需要從以下幾個方面開展我國的虛擬水研究工作：

1）產(chǎn)品虛擬水量化研究—確定不同產(chǎn)品在不同地區(qū)的虛擬水含量，揭示不同地區(qū)、不同產(chǎn)品或服務虛擬水的區(qū)域差異；

2）虛擬水平衡研究—通過研究區(qū)域虛擬水平衡狀態(tài)，描述中國不同地區(qū)間虛擬水流動格局，提出水資源優(yōu)化配置模式；

3）區(qū)域水足跡研究從區(qū)域消費模式入手，通過水足跡評價，揭示不同地區(qū)的水資源承載力，定量反映不同地區(qū)的水資源供求平衡狀況；

4）虛擬水戰(zhàn)略研究在以上研究的基礎上，將虛擬水理論與比較優(yōu)勢理論相結合，增強虛擬水的經(jīng)濟、政策關聯(lián)性，為不同地區(qū)制定科學合理的虛擬水戰(zhàn)略，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用提供科學依據(jù)和決策支持。

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聲 明

為適應我國信息化建設需要，擴大作者學術交流渠道，本刊已加入“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫”、“中國學術期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫”、“中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”和“中國核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫”。作者著作權使用費與本刊稿酬一次性給付。如作者不同意將文章編入以上數(shù)據(jù)庫，請在來稿時聲明，本刊將做適當處理。

《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》編輯部

Application and Discussion of Virtual Water in China Water Resource Management Area

LI Xiang1, ZHANG Xing-hua2
(1.China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038; 2.Central Research Institute of Building and Construction Co., Ltd, Beijing 100088, China)

The virtual water, therew ith its visual expression and abundant connotation, has become the hotspot of water sciences research area in the world since 2000, and is believed that it is an important concept in the research of water resource management and is an effective tool in weighing human true possession of water resource system. The paper presents the basic concept of the virtual water, expatiates and discusses system atically the app lication of water resource management area in our country.

virtual water; water footprint; water resource management

X52

A

1006-5377（2014）03-0048-03