河南省水足跡計算與特征分析

□王玉霞（商丘市水利建筑勘測設計院）

0 引言

水資源是一個城市賴以生存和發展的基礎，是維持生態平衡、城市居民安居樂業的基本保障，水資源的合理利用對于一個城市的可持續發展具有至關重要的戰略意義。虛擬水及水足跡是國內外反映地區水資源狀況的重要指標。對于虛擬水的研究主要圍繞虛擬水及其相關概念、虛擬水戰略[3]、產品虛擬水的量化研究、虛擬水貿易與虛擬水流動、水足跡研究等五個方面，并且還包括了不同產品范圍（產品、產業）、不同空間尺度（全球、國家、區域）、不同虛擬水種類（綠水、藍水、灰水）。對于水足跡的研究，主要是基于水足跡理論，從人類生產消費活動與水資源系統相互作用關系出發，并以虛擬水的計算為基礎，主要內容包括：水足跡數量的計算、水足跡與農業用水結構的變化、水足跡的影響因素和基于水足跡的流域生態補償等。水足跡與人們生活實際密切相關，真實地反應了人們對水資源的占有狀況，反映了用水需求量對水資源造成的壓力大小，為維持區域水資源的平衡研究提供了全新的視角。本文對河南省水足跡及相關指標進行計算，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域水資源安全提供理論依據。

1 水足跡的概念及計算方法

1.1 基本概念和理論

1.1.1 虛擬水

虛擬水是英國學者托尼·艾倫于1993年首次提出的，其概念為在生產產品和服務中所需要的水資源數量，被稱為凝結在產品和服務中的虛擬水量。虛擬水不是真正意義的水，而是以“虛擬”的形式包含在產品中的看不見的水，也被稱為“嵌入水”和“外生水”。

1.1.2 水足跡

水足跡是由荷蘭學者阿爾杰恩·胡克斯特拉在虛擬水概念的基礎上提出的，指的是一個國家、一個地區或一個人，在一定時間內消費的所有產品和服務所需要的水資源數量，形象地說就是水在生產和消費過程中踏過的腳印。“水足跡”這個概念包括國家水足跡和個人水足跡兩部分。從定義來看，從水足跡的計算來看，水足跡等于本地虛擬水量、實體水量與進口產品或服務的虛擬水含量的總和。水足跡強度是用來衡量水資源利用效率的重要指標，水足跡強度越大表明生產單位GDP耗水越多，即水資源利用效率越低。水足跡壓力指數又稱為水匱乏度，若壓力指數>100%則表示本地可更新水資源不能滿足本地消費需求，壓力指數越大，表明地區水資源越匱乏。

1.2 計算方法

1.2.1 虛擬水

一是農作物虛擬水含量的計算：農業在三大產業（農業、工業、服務業）劃分中，是水資源消耗量最大，也是剛性需求最大的產業。因此，對于農產品中虛擬水的測定，是虛擬水計算的主要部分。其主要方法是計算單位面積農作物產品在生產過程中總的需水量，除以單位面積上農作物的產量，即得到單位質量農作物產品的虛擬水含量。二是動物產品虛擬水含量的計算：動物產品的虛擬水含量為動物在生長過程中所消耗的水資源的數量，主要包含三個部分：動物食用飼料所含虛擬水、直接飲用水和為動物服務所消耗的虛擬水。三是工業產品虛擬水含量的計算為產品在生產和加工過程中消耗的水資源數量。

1.2.2 水足跡

1.2.2.1 自上而下的計算方法

隨著全球貿易的不斷發展，商品流動日漸頻繁，即虛擬水流動頻繁；所以一個國家或地區水足跡的計算應該包括兩個方面：內部水足跡和外部水足跡。其中，內部水足跡指的是該國家或地區居民所消耗的商品或服務所需水資源的總量，即：

外部水足跡是指本國居民所消耗的在其他國家生產的商品或服務所需要的水資源總量，即：

要指明的是無論是內部水足跡還是外部水足跡，都既包含藍水（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）。進出口虛擬水量的差額反應了區域虛擬水流動的平衡。

1.2.2.2 自下而上的計算方法

自下而上的計算方法是從消費者的角度出發，計算消費者所消耗產品的虛擬水量。它從該國家或地區消費者所消耗的商品、服務數量出發，計算地區水足跡，公式如下：

其中：Σ 所消耗的產品或服務數量×相應單位產品或服務虛擬水量=地區虛擬水總量

此方法從消費者的角度出發，將水資源與人們日常生活聯系起來，真實地反映了人們對于水資源的實際占有及消費。

兩種方法對比來看，自下而上的計算方法較為簡單、系統和成熟，且數據易得，同時也能夠合理地反映出區域水足跡。

1.2.3 相關指標的計算

人均水足跡

水足跡強度，表示單位國民生產總值所消耗的水足跡。水足跡強度越大表示單位水足跡GDP產出越低，水資源利用效率低下，反之亦然。

水資源壓力指數，又稱水匱乏度。若一個國家或地區滿足其需求的所需水資源量大于區域可利用水資源量，則區域水資源壓力指數會>1，水資源壓力指數越大，說明該地區水資源越短缺。

2 河南省水足跡計算

2.1 數據來源

選取近5 a的資料（2008-2012年）進行計算，以反映河南省水足跡變化趨勢,省內居民食品消費量數據來源于《河南省統計年鑒》（2009-2013）；動物產品虛擬水含量較高，其相關數據來源于ChapagainA.K.關于世界各國動物產品虛擬水的研究數據;生活用水及生態用水量相關數據來源于河南省水資源公報（2008-2012）。

2.2 河南省居民虛擬水消費量的計算

根據虛擬水的計算方法可知，河南省居民虛擬水總消費量等于各類產品人均消費量乘以單位質量產品虛擬水含量再乘以區域人口總數最終求和得到。根據統計年鑒記載資料，河南省總虛擬水量可分為城鎮居民消費虛擬水量和鄉村居民消費虛擬水量。計算結果如表1所示。

表1 河南省2008-2012年虛擬水消費情況表

2.3 河南省水足跡的計算

采用自下而上的水足跡計算方法，從消費者角度計算水足跡，即河南省水足跡等于河南省居民消費虛擬水量加上河南省居民生活及生態環境用水量。依照相關公式4、5、6，依次計算河南省人均虛擬水消費量、人均水足跡、水足跡強度、水足跡壓力指數等指標。結果如表2所示。

表2 河南省2008-2012年水足跡計算表

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出下降的趨勢；另外隨著五年間河南省人口逐漸上升（由9918萬升至10543萬），人均水足跡也呈現出了較大的下降幅度。主要有以下三方面原因：首先，農林漁業方面采用新技術、新方法，行業結構相應調整，如耗水量更少的蔬菜種植比重增加，相應的糧食種植面積有所減少等，促使水足跡減少；其次，工業方面響應國家政策，建設資源節約型、環境友好型工業結構，降低能耗減少污染，減少了水資源的消耗；最后，服務業高速發展，勢頭強勁，但其耗水量較小，所以也從側面減小了河南省水足跡。

3.2 水足跡強度和水壓力指數變化分析

由表2可知，河南省2008-2012年水足跡強度呈現出逐年下降的一個趨勢，且下降趨勢明顯，降幅達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業結構調整政策的及時性和有效性。河南省2008-2012年水資源壓力指數均>200%，且也呈現逐漸下降的趨勢。這說明河南省水資源匱乏，用水形勢十分嚴峻，未來必須尋求高效的水資源利用方式或尋找新的水源。