河南省水足跡計(jì)算與特征分析

□王玉霞（商丘市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

0 引言

水資源是一個(gè)城市賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是維持生態(tài)平衡、城市居民安居樂(lè)業(yè)的基本保障，水資源的合理利用對(duì)于一個(gè)城市的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略意義。虛擬水及水足跡是國(guó)內(nèi)外反映地區(qū)水資源狀況的重要指標(biāo)。對(duì)于虛擬水的研究主要圍繞虛擬水及其相關(guān)概念、虛擬水戰(zhàn)略[3]、產(chǎn)品虛擬水的量化研究、虛擬水貿(mào)易與虛擬水流動(dòng)、水足跡研究等五個(gè)方面，并且還包括了不同產(chǎn)品范圍（產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)）、不同空間尺度（全球、國(guó)家、區(qū)域）、不同虛擬水種類(lèi)（綠水、藍(lán)水、灰水）。對(duì)于水足跡的研究，主要是基于水足跡理論，從人類(lèi)生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)與水資源系統(tǒng)相互作用關(guān)系出發(fā)，并以虛擬水的計(jì)算為基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括：水足跡數(shù)量的計(jì)算、水足跡與農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)的變化、水足跡的影響因素和基于水足跡的流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)?。水足跡與人們生活實(shí)際密切相關(guān)，真實(shí)地反應(yīng)了人們對(duì)水資源的占有狀況，反映了用水需求量對(duì)水資源造成的壓力大小，為維持區(qū)域水資源的平衡研究提供了全新的視角。本文對(duì)河南省水足跡及相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，分析其主要特征，以期為分析河南省水資源供需狀況及保障區(qū)域水資源安全提供理論依據(jù)。

1 水足跡的概念及計(jì)算方法

1.1 基本概念和理論

1.1.1 虛擬水

虛擬水是英國(guó)學(xué)者托尼·艾倫于1993年首次提出的，其概念為在生產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)中所需要的水資源數(shù)量，被稱(chēng)為凝結(jié)在產(chǎn)品和服務(wù)中的虛擬水量。虛擬水不是真正意義的水，而是以“虛擬”的形式包含在產(chǎn)品中的看不見(jiàn)的水，也被稱(chēng)為“嵌入水”和“外生水”。

1.1.2 水足跡

水足跡是由荷蘭學(xué)者阿爾杰恩·胡克斯特拉在虛擬水概念的基礎(chǔ)上提出的，指的是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)或一個(gè)人，在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量，形象地說(shuō)就是水在生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中踏過(guò)的腳印?！八阚E”這個(gè)概念包括國(guó)家水足跡和個(gè)人水足跡兩部分。從定義來(lái)看，從水足跡的計(jì)算來(lái)看，水足跡等于本地虛擬水量、實(shí)體水量與進(jìn)口產(chǎn)品或服務(wù)的虛擬水含量的總和。水足跡強(qiáng)度是用來(lái)衡量水資源利用效率的重要指標(biāo)，水足跡強(qiáng)度越大表明生產(chǎn)單位GDP耗水越多，即水資源利用效率越低。水足跡壓力指數(shù)又稱(chēng)為水匱乏度，若壓力指數(shù)>100%則表示本地可更新水資源不能滿(mǎn)足本地消費(fèi)需求，壓力指數(shù)越大，表明地區(qū)水資源越匱乏。

1.2 計(jì)算方法

1.2.1 虛擬水

一是農(nóng)作物虛擬水含量的計(jì)算：農(nóng)業(yè)在三大產(chǎn)業(yè)（農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)）劃分中，是水資源消耗量最大，也是剛性需求最大的產(chǎn)業(yè)。因此，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品中虛擬水的測(cè)定，是虛擬水計(jì)算的主要部分。其主要方法是計(jì)算單位面積農(nóng)作物產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中總的需水量，除以單位面積上農(nóng)作物的產(chǎn)量，即得到單位質(zhì)量農(nóng)作物產(chǎn)品的虛擬水含量。二是動(dòng)物產(chǎn)品虛擬水含量的計(jì)算：動(dòng)物產(chǎn)品的虛擬水含量為動(dòng)物在生長(zhǎng)過(guò)程中所消耗的水資源的數(shù)量，主要包含三個(gè)部分：動(dòng)物食用飼料所含虛擬水、直接飲用水和為動(dòng)物服務(wù)所消耗的虛擬水。三是工業(yè)產(chǎn)品虛擬水含量的計(jì)算為產(chǎn)品在生產(chǎn)和加工過(guò)程中消耗的水資源數(shù)量。

1.2.2 水足跡

1.2.2.1 自上而下的計(jì)算方法

隨著全球貿(mào)易的不斷發(fā)展，商品流動(dòng)日漸頻繁，即虛擬水流動(dòng)頻繁；所以一個(gè)國(guó)家或地區(qū)水足跡的計(jì)算應(yīng)該包括兩個(gè)方面：內(nèi)部水足跡和外部水足跡。其中，內(nèi)部水足跡指的是該國(guó)家或地區(qū)居民所消耗的商品或服務(wù)所需水資源的總量，即：

外部水足跡是指本國(guó)居民所消耗的在其他國(guó)家生產(chǎn)的商品或服務(wù)所需要的水資源總量，即：

要指明的是無(wú)論是內(nèi)部水足跡還是外部水足跡，都既包含藍(lán)水（地表水和地下水）又包含綠水（降雨形成，包含在土壤中能被植物利用吸收的水）。進(jìn)出口虛擬水量的差額反應(yīng)了區(qū)域虛擬水流動(dòng)的平衡。

1.2.2.2 自下而上的計(jì)算方法

自下而上的計(jì)算方法是從消費(fèi)者的角度出發(fā)，計(jì)算消費(fèi)者所消耗產(chǎn)品的虛擬水量。它從該國(guó)家或地區(qū)消費(fèi)者所消耗的商品、服務(wù)數(shù)量出發(fā)，計(jì)算地區(qū)水足跡，公式如下：

其中：Σ 所消耗的產(chǎn)品或服務(wù)數(shù)量×相應(yīng)單位產(chǎn)品或服務(wù)虛擬水量=地區(qū)虛擬水總量

此方法從消費(fèi)者的角度出發(fā)，將水資源與人們?nèi)粘Ｉ盥?lián)系起來(lái)，真實(shí)地反映了人們對(duì)于水資源的實(shí)際占有及消費(fèi)。

兩種方法對(duì)比來(lái)看，自下而上的計(jì)算方法較為簡(jiǎn)單、系統(tǒng)和成熟，且數(shù)據(jù)易得，同時(shí)也能夠合理地反映出區(qū)域水足跡。

1.2.3 相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算

人均水足跡

水足跡強(qiáng)度，表示單位國(guó)民生產(chǎn)總值所消耗的水足跡。水足跡強(qiáng)度越大表示單位水足跡GDP產(chǎn)出越低，水資源利用效率低下，反之亦然。

水資源壓力指數(shù)，又稱(chēng)水匱乏度。若一個(gè)國(guó)家或地區(qū)滿(mǎn)足其需求的所需水資源量大于區(qū)域可利用水資源量，則區(qū)域水資源壓力指數(shù)會(huì)>1，水資源壓力指數(shù)越大，說(shuō)明該地區(qū)水資源越短缺。

2 河南省水足跡計(jì)算

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

選取近5 a的資料（2008-2012年）進(jìn)行計(jì)算，以反映河南省水足跡變化趨勢(shì),省內(nèi)居民食品消費(fèi)量數(shù)據(jù)來(lái)源于《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》（2009-2013）；動(dòng)物產(chǎn)品虛擬水含量較高，其相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于ChapagainA.K.關(guān)于世界各國(guó)動(dòng)物產(chǎn)品虛擬水的研究數(shù)據(jù);生活用水及生態(tài)用水量相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于河南省水資源公報(bào)（2008-2012）。

2.2 河南省居民虛擬水消費(fèi)量的計(jì)算

根據(jù)虛擬水的計(jì)算方法可知，河南省居民虛擬水總消費(fèi)量等于各類(lèi)產(chǎn)品人均消費(fèi)量乘以單位質(zhì)量產(chǎn)品虛擬水含量再乘以區(qū)域人口總數(shù)最終求和得到。根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒記載資料，河南省總虛擬水量可分為城鎮(zhèn)居民消費(fèi)虛擬水量和鄉(xiāng)村居民消費(fèi)虛擬水量。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 河南省2008-2012年虛擬水消費(fèi)情況表

2.3 河南省水足跡的計(jì)算

采用自下而上的水足跡計(jì)算方法，從消費(fèi)者角度計(jì)算水足跡，即河南省水足跡等于河南省居民消費(fèi)虛擬水量加上河南省居民生活及生態(tài)環(huán)境用水量。依照相關(guān)公式4、5、6，依次計(jì)算河南省人均虛擬水消費(fèi)量、人均水足跡、水足跡強(qiáng)度、水足跡壓力指數(shù)等指標(biāo)。結(jié)果如表2所示。

表2 河南省2008-2012年水足跡計(jì)算表

3 河南省水足跡變化特征及原因分析

3.1 水足跡變化分析

從表2中可知，河南省2008-2012年總的水足跡整體呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)；另外隨著五年間河南省人口逐漸上升（由9918萬(wàn)升至10543萬(wàn)），人均水足跡也呈現(xiàn)出了較大的下降幅度。主要有以下三方面原因：首先，農(nóng)林漁業(yè)方面采用新技術(shù)、新方法，行業(yè)結(jié)構(gòu)相應(yīng)調(diào)整，如耗水量更少的蔬菜種植比重增加，相應(yīng)的糧食種植面積有所減少等，促使水足跡減少；其次，工業(yè)方面響應(yīng)國(guó)家政策，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型工業(yè)結(jié)構(gòu)，降低能耗減少污染，減少了水資源的消耗；最后，服務(wù)業(yè)高速發(fā)展，勢(shì)頭強(qiáng)勁，但其耗水量較小，所以也從側(cè)面減小了河南省水足跡。

3.2 水足跡強(qiáng)度和水壓力指數(shù)變化分析

由表2可知，河南省2008-2012年水足跡強(qiáng)度呈現(xiàn)出逐年下降的一個(gè)趨勢(shì)，且下降趨勢(shì)明顯，降幅達(dá)43%。這表明河南省水資源利用率顯著提高，一方面是由于總水足跡的下降，另一方面是由于GDP的不斷增高，其根本原因在于河南省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策的及時(shí)性和有效性。河南省2008-2012年水資源壓力指數(shù)均>200%，且也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。這說(shuō)明河南省水資源匱乏，用水形勢(shì)十分嚴(yán)峻，未來(lái)必須尋求高效的水資源利用方式或?qū)ふ倚碌乃础?/p>