基于水足跡理論的新疆1995—2014年水資源評價

余冊冊+趙先貴+葛孟堯

摘要：基于水足跡理論，對新疆1995—2014年的水足跡進(jìn)行研究，并對水資源狀況進(jìn)行評價。結(jié)果表明：1995—2014年新疆人均水足跡呈緩慢波動上升趨勢，從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3。 2014年烏魯木齊市和克拉瑪依市的人均水足跡大于人均水資源量，其他地區(qū)（市）的人均水足跡均小于人均水資源量。新疆水資源壓力指數(shù)最大的是克拉瑪依市和烏魯木齊市，最小的是克州和阿勒泰地區(qū)。新疆1995—2014年水資源集約利用度增長明顯，2014年是1995年的6.39倍。為了實現(xiàn)新疆水資源的合理利用和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)發(fā)展高效農(nóng)業(yè)，控制農(nóng)業(yè)用水，實現(xiàn)水資源利用的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，同時改善和保護(hù)流域的生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：水足跡；新疆；水資源評價

中圖分類號：S273 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2017）08-0094-05

Abstract Based on water footprint theory， the water footprint in Xinjiang from 1995 to 2014 was studied and the water resources status was evaluated. The results showed that the per capita water footprint showed a slow upward trend with fluctuations from 1995 to 2014 in Xinjiang， which rose from 847.67 m3 in 1995 to 1 090.17 m3 in 2014. The per capita water footprint of Urumqi and Karamay was more than the per water resources in 2014， and the per capita water footprint of other districts （cities） in Xinjiang were less than the per water resources. The largest water resources pressure index in Xinjiang appeared in Karamay and Urumqi， and the smallest one appeared in Kizilsu and Altay. The intensive utilization degree of water resources in Xinjiang increased obviously from 1995 to 2014， and it in 2014 was 6.39 times of that in 1995. In order to achieve the rational utilization of water resources and economic sustainable development in Xinjiang， we should develop efficient agriculture， control agricultural water， realize the strategic shift of water resource utilization， meanwhile， improve and protect the ecological environment of the basin.

Keywords Water footprint； Xinjiang； Water resources evaluation

水資源是人類生存與發(fā)展不可取代的重要資源，尤其在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，水資源已然成為許多國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，也是我國現(xiàn)在亟待解決的重大問題。新疆地處西部內(nèi)陸，氣候極端干旱，降水稀少，資源性缺水十分突出[1]，在過去 30 年，伴隨經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和耕地面積的不斷增加，水資源成為新疆社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制性因素之一。

水足跡的概念首次被荷蘭屯特大學(xué)的教授Hoekstra在2003年代爾夫特舉辦的虛擬水貿(mào)易國際專家會議上明確提出。隨后中國學(xué)者采用改進(jìn)的方法核算了國家、省、市的水足跡[4-6]，有些學(xué)者對水足跡的動態(tài)變化進(jìn)行了研究，如韓舒等采用自上而下的水足跡計算方法核算了1999—2009 年新疆的水足跡[7]。目前，新疆水資源利用的研究主要集中在水資源可持續(xù)利用、優(yōu)化配置、水資源與生態(tài)環(huán)境[8-11]，水資源對氣候變化的響應(yīng)[12，13]等，也有少量水資源利用與經(jīng)濟(jì)方面的研究[14]，但用水足跡理論對居民水資源消費的研究較少。水足跡作為一種全面核算人類活動對水資源真實占用的綜合指標(biāo)，將人類消費終端與水資源利用密切關(guān)聯(lián)，為維護(hù)流域水資源安全、提高區(qū)域水資源利用效率提供了重要的科學(xué)依據(jù)，已成為當(dāng)前國際水資源管理的前沿研究領(lǐng)域。本文采用自下而上的水足跡計算方法對1995—2014年新疆維吾爾自治區(qū)的水資源進(jìn)行分析和評價，對分析新疆和我國西北地區(qū)的水資源利用現(xiàn)狀提供參考依據(jù)，并對提高其水資源的利用效率提出合理化建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 水足跡計算方法

水足跡的概念源于虛擬水。1993年英國學(xué)者Allan提出虛擬水就是產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)過程中所使用的水量[15]。水足跡是指某一區(qū)域在一定時間段內(nèi)消費產(chǎn)品和服務(wù)過程中所需要的真實水體數(shù)量[16]，它可以表征人類對區(qū)域水資源的利用狀況。

水足跡計算方法分為自上而下法（綜合法）和自下而上法（分解法）兩種，其中，自上而下法適用于計算國家等大尺度單元的水足跡，一個國家水足跡等于國家內(nèi)部水足跡加上虛擬水凈進(jìn)口量。省市等小尺度區(qū)域因進(jìn)出口數(shù)據(jù)不完備，常采用自下而上的方法進(jìn)行水足跡的計算。自下而上法從人類對區(qū)域產(chǎn)品消費的角度計算區(qū)域水足跡，該法將區(qū)域水足跡分解為直接水足跡（實體水的使用）和間接水足跡（虛擬水的使用），后者是指人類使用的消費品所隱含的水，通過農(nóng)產(chǎn)品消費量與單位產(chǎn)品的虛擬水含量的乘積得到。endprint

實體水使用量包括工業(yè)、生活和生態(tài)用水量三部分，農(nóng)產(chǎn)品虛擬水消費量主要包括農(nóng)作物和動物產(chǎn)品虛擬水消費量。本文主要計算了糧食、棉花、油料、甜菜、蔬菜、水果6種主要農(nóng)作物和豬肉、牛羊肉、蛋類、鮮乳品、水產(chǎn)品5種動物產(chǎn)品需水量，各類農(nóng)產(chǎn)品虛擬水含量參照文獻(xiàn)中的取值，具體見表1。

1.2 基于水足跡的水資源評價指標(biāo)

1.2.1 水資源壓力指標(biāo) 水資源壓力指標(biāo)（WTI）[18]：區(qū)域水足跡與該區(qū)域可用水資源量的比值，可以反映水資源壓力狀況。

WTI=WF/WA 。

式中，WA為區(qū)域可用水資源量。當(dāng) WTI>1 時，本地區(qū)生活生產(chǎn)所用水足跡大于可用水資源量，說明該地區(qū)水資源系統(tǒng)超載；當(dāng) WTI = 1 時，表明本地區(qū)生活生產(chǎn)所用水足跡與可用水資源量持平，水資源利用達(dá)到最大承載能力；當(dāng) WTI<1 時，表示本地區(qū)生活生產(chǎn)所用水足跡在可用水資源承載能力范圍內(nèi)，具有進(jìn)一步開發(fā)利用空間。

對水資源壓力指數(shù)（WTI）用極值法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后將各個負(fù)指標(biāo)正向化，當(dāng)WTI的計算結(jié)果大于1時，取值為1。相應(yīng)指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.2.2 水足跡效益指標(biāo) 水資源集約利用度（WIUD）[17]：區(qū)域年 GDP 與水足跡的比值，即：

WUID=GDP/WF 。

該指標(biāo)用來衡量地區(qū)水資源利用的程度和效率，水資源集約利用度越大，說明該地區(qū)的水資源利用效率高，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高；反之，表明該地區(qū)的水資源利用效率低，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益低。

1.3 數(shù)據(jù)來源及處理方法

根據(jù)新疆實際情況及資料的可獲得性，數(shù)據(jù)來源包括：①國際上有關(guān)虛擬水研究的中國動物產(chǎn)品虛擬水含量計算成果[3]及中國單位產(chǎn)品虛擬水含量數(shù)據(jù)和計算方法[19]；②1996—2015年新疆統(tǒng)計年鑒、中國城市（鎮(zhèn)）生活與價格年鑒、中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒、中國糧食年鑒、中國畜牧業(yè)年鑒、新疆水資源公報和環(huán)境年鑒等，以及各市（州、地區(qū)）統(tǒng)計年鑒，還有一些來自相關(guān)報紙和期刊。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆水足跡動態(tài)變化分析

2.1.1 新疆人均水足跡動態(tài)變化分析 1995—2014年新疆人均水足跡呈緩慢波動上升的趨勢（圖1）。從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3，增長了28.61%。從圖中可以看出，2005年新疆人均水足跡最大，為1 121.36 m3，主要是因為該年新疆居民對糧食的消費量很大，此外，城鎮(zhèn)居民對羊肉、蔬菜和水果的消費量也較大。從水足跡構(gòu)成來看，1995—2014年新疆人均實體水足跡呈現(xiàn)出緩慢波動變化，但整體無增長的趨勢，從1995年的150.00 m3增長到2005年的219.46 m3，又降低到2014年的134.03 m3。人均虛擬水足跡呈現(xiàn)出緩慢增長的趨勢，從1995年的697.67 m3，增長到2014年的956.14 m3，增長了37.05%。從兩者構(gòu)成比例來看，人均水足跡占比例較大的是虛擬水足跡，1995—2014年人均虛擬水足跡與總水足跡的比值均在80%以上。

2.1.2 新疆水足跡和水資源量的對比分析 1995—2014年新疆人均水資源量遠(yuǎn)大于人均水足跡（圖2），由此知道新疆的水資源并未得到合理的開發(fā)和利用，且還有開發(fā)空間。新疆的水資源總量和人均水資源量具有一致的變化趨勢，均呈現(xiàn)出明顯的波動變化，整體呈下降趨勢，分別從1995年的899.44×108 m3下降到2014年的726.90×108 m3，和從1995年的5 413.93 m3下降到2014年的3 163.19 m3。新疆的總水足跡和人均水足跡具有一致的變化趨勢，均呈現(xiàn)出緩慢增長的趨勢，分別從1995年的140.83×108 m3增長到2014年的250.52×108 m3，和從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3。由于新疆總?cè)丝跀?shù)量呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，新疆的總水資源量和總水足跡的變化趨勢比人均水資源量和人均水足跡的變化趨勢波動明顯。

2.1.3 新疆各市（州）人均水資源量與人均水足跡對比分析 2014年新疆烏魯木齊市和克拉瑪依市的人均水足跡大于人均水資源量，其他地區(qū)（市）的人均水足跡均小于人均水資源量（圖3）。烏魯木齊市的人均水足跡比人均水資源量多了573.28 m3，克拉瑪依市的人均水足跡比人均水資源量多了917.28 m3，由此可知烏魯木齊市和克拉瑪依市的水資源極度缺乏，需要從其他地區(qū)引水以滿足當(dāng)?shù)氐恼Ｉa(chǎn)生活。新疆其他地區(qū)（市）中，人均水資源量比人均水足跡高出最多的是阿勒泰地區(qū)（19 878.10 m3），其次是克州（13 329.86 m3），由此可知阿勒泰地區(qū)和克州的水資源最為豐富，還有很高的可開發(fā)性。

2.2 新疆水足跡評價指標(biāo)分析

根據(jù)區(qū)域水足跡評價指標(biāo)的計算方法，結(jié)合新疆統(tǒng)計資料，計算新疆1995—2014年各項水足跡評價指標(biāo)，結(jié)果見表3。

2.2.1 水資源壓力指標(biāo)分析 新疆1995—2014年的水資源壓力指數(shù)從Ⅰa增大到Ⅰc，表明整體上新疆的水資源壓力是低的。但從總的變化趨勢來看，新疆的水資源壓力在逐年增加，所以新疆應(yīng)該提升水的利用效率和合理的開發(fā)利用度，同時也控制水的污染和循環(huán)利用，以保持新疆的水資源壓力不再增加。2014年新疆的水資源壓力指數(shù)中（圖4），最大的是克拉瑪依市（4.79），其次是烏魯木齊市（2.50）和吐魯番地區(qū)（0.95），最小的是克州（0.03），其次是阿勒泰地區(qū)（0.05）、和田地區(qū)（0.07）和巴州（0.09）。從以上分析可以看出，克拉瑪依市水資源壓力是新疆最大的，其次是烏魯木齊市；克州的水資源壓力最小，其次是阿勒泰地區(qū)。因此，可通過跨區(qū)域調(diào)水的方式將克州和阿勒泰地區(qū)豐富的水資源調(diào)到這些地區(qū)，也可以利用本地區(qū)的高科技，發(fā)展節(jié)水型產(chǎn)業(yè)，推行節(jié)水技術(shù)，提高水資源的利用效率。endprint

2.2.2 水足跡效益指標(biāo)分析 新疆1995—2014年水資源集約利用度增長明顯，2014年是1995年的6.39倍，年均增長率為31.97%。這說明隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)效率的提高，新疆單位水足跡創(chuàng)造的社會財富在不斷提高。但是，新疆的水資源集約利用度仍然低于沿海等發(fā)達(dá)地區(qū)。這說明新疆的水資源利用方式仍然比較粗放，水資源利用效率低，因此今后應(yīng)注意水資源的利用效率和轉(zhuǎn)化效率的提高。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

通過對新疆1995—2014年水足跡的計算和分析，并在此基礎(chǔ)上對新疆的各項水足跡評價指標(biāo)進(jìn)行評價，得到以下主要結(jié)論：

（1）1995—2014年新疆人均水足跡呈緩慢波動上升趨勢，從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3。人均實體水足跡呈現(xiàn)出緩慢波動變化，人均虛擬水足跡呈現(xiàn)出緩慢增長的趨勢，且人均虛擬水足跡占人均水足跡的80%以上。

（2）1995—2014年整體上新疆人均水資源量遠(yuǎn)大于人均水足跡，水資源總量和人均水資源量均呈現(xiàn)出明顯的波動變化，整體呈下降趨勢，總水足跡和人均水足跡均呈現(xiàn)出緩慢增長趨勢。

（3）2014年新疆烏魯木齊市和克拉瑪依市的人均水足跡大于人均水資源量，其他地區(qū)（市）的人均水足跡均小于人均水資源量。由此可知烏魯木齊市和克拉瑪依市的水資源極度缺乏，阿勒泰地區(qū)和克州的水資源最為豐富，還有很高的可開發(fā)性。

（4）1995—2014年新疆水資源壓力指數(shù)從Ⅰa增大到Ⅰc，從總的變化趨勢來看，新疆的水資源壓力在逐年增加。2014年水資源壓力最大的是克拉瑪依市（4.79），其次是烏魯木齊市（2.50）和吐魯番地區(qū)（0.95），最小的是克州（0.03），其次是阿勒泰地區(qū)（0.05）、和田地區(qū)（0.07）和巴州（0.09）。

（5）1995—2014年新疆水資源集約利用度增長明顯，2014年是1995年的6.39倍，說明隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)效率的提高，新疆單位水足跡創(chuàng)造的社會財富在不斷提高。

3.2 討論

長期以來，新疆存在水資源短缺與低效利用的矛盾，水資源不合理開發(fā)利用、污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因新疆農(nóng)業(yè)用水的滲透率較高，因此應(yīng)發(fā)展高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，從而減少農(nóng)業(yè)用水。依靠先進(jìn)技術(shù)、優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)和行政措施，減少用水中各環(huán)節(jié)的損失和浪費，降低產(chǎn)品的水資源消耗量，提高水資源的利用效率。在加快工業(yè)化、城市化進(jìn)程中實現(xiàn)水資源利用的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對河流、湖泊、濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)與保護(hù)，從而實現(xiàn)該區(qū)域水資源和社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

新疆不同地區(qū)的水資源分布極不均勻，因此應(yīng)把水資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置、高效利用放在突出的位置，高度重視優(yōu)先發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)。目前新疆大多數(shù)流域存在過度開發(fā)的狀態(tài)，開展流域治理工程后，流域生態(tài)環(huán)境有了一定改善，但整體卻不斷惡化。因此應(yīng)促進(jìn)流域資源開發(fā)、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)對全流域水資源的優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)新疆水資源和社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳亞寧. 西北干旱區(qū)水資源研究[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2004.

[2]Hoekstra A Y， Hung P Q. Globalization of water resources： international virtual water flows in relation to crop trade[J]. Global Environmental Chang，2005， 15（1）： 45-56.

[3]Hoekstra A Y， Chapagain A K. Water footprints of nations： water use by people as a function of their consumption pattern[J]. Water Resources Management， 2007， 21： 35-48.

[4]鄧曉軍， 謝世友， 王李云， 等. 城市水足跡計算與分析——以上海市為例[J]. 亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報， 2008， 3（1）： 62-68.

[5]王艷陽， 王會肖， 蔡燕. 北京市水足跡計算與分析[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2011， 19（4）： 955-960.

[6]邰姍姍， 張偉東， 胡遠(yuǎn)滿， 等. 大連市生態(tài)足跡與水足跡[J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 2008， 27（9）： 1596-1600.

[7]韓舒， 師慶東， 于洋， 等. 新疆1999-2009年水足跡計算與分析[J]. 干旱區(qū)地理， 2013， 36（2）： 364-370.

[8]鄧銘江. 新疆水資源問題研究與思考[J]. 第四紀(jì)研究， 2010， 30（1）： 107-114.

[9]鄧銘江， 李湘權(quán)， 龍愛華， 等. 支撐新疆經(jīng)濟(jì)社會跨越式發(fā)展的水資源供需結(jié)構(gòu)調(diào)控分析[J]. 干旱區(qū)地理， 2011， 34（3）： 379-390.

[10]鄧銘江. 新疆地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及潛力分析[J]. 干旱區(qū)地理， 2009， 32（5）： 647-654.

[11]姜逢清， 張延偉， 胡汝驥， 等. 新疆年降水不規(guī)則性空間差異與長期演變[J]. 干旱區(qū)地理， 2010， 33（6）： 853-860.

[12]吳素芬， 王志杰， 吳超存， 等. 新疆主要河流水文極值變化趨勢[J]. 干旱區(qū)地理， 2010， 33（1）： 1-7.

[13]陳亞寧， 徐長春， 楊余輝， 等. 新疆水文水資源變化及對區(qū)域氣候變化的響應(yīng)[J]. 地理學(xué)報， 2009， 64（11）：1331-1341.

[14]羅光明， 侍克斌， 張宏俊. 新疆水資源利用和經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系[J]. 干旱區(qū)地理， 2009， 32（4）： 566-570.

[15]Allan J A. Virtual water： a strategic resource global solutions to regional deficits[J]. Groundwater， 1998， 36（4）： 545-546.

[16]Hoekstra A Y. Virtual water trade[C]//Proceedings of the International Expert Meeting on Virtual Water Trade. Delft， Netherlands： IHE， 2003： 13-23.

[17]蘇芮， 陳亞寧， 張燕， 等. 新疆城鄉(xiāng)居民虛擬水消費結(jié)構(gòu)及其用水效率評價[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2011，19（1）：181-186.

[18]戚瑞， 耿涌， 朱慶華. 基于水足跡理論的區(qū)域水資源利用評價[J]. 自然資源學(xué)報， 2011， 26（3）： 486-495.

[19]孫才志， 劉玉玉， 陳麗新， 等. 基于基尼系數(shù)和錫爾指數(shù)的中國水足跡強(qiáng)度時空差異變化格局[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2010， 30（5）： 1312-1321.endprint