河南省水足迹计算与特征分析

□王玉霞（商丘市水利建筑勘测设计院）

0 引言

水资源是一个城市赖以生存和发展的基础，是维持生态平衡、城市居民安居乐业的基本保障，水资源的合理利用对于一个城市的可持续发展具有至关重要的战略意义。虚拟水及水足迹是国内外反映地区水资源状况的重要指标。对于虚拟水的研究主要围绕虚拟水及其相关概念、虚拟水战略[3]、产品虚拟水的量化研究、虚拟水贸易与虚拟水流动、水足迹研究等五个方面，并且还包括了不同产品范围（产品、产业）、不同空间尺度（全球、国家、区域）、不同虚拟水种类（绿水、蓝水、灰水）。对于水足迹的研究，主要是基于水足迹理论，从人类生产消费活动与水资源系统相互作用关系出发，并以虚拟水的计算为基础，主要内容包括：水足迹数量的计算、水足迹与农业用水结构的变化、水足迹的影响因素和基于水足迹的流域生态补偿等。水足迹与人们生活实际密切相关，真实地反应了人们对水资源的占有状况，反映了用水需求量对水资源造成的压力大小，为维持区域水资源的平衡研究提供了全新的视角。本文对河南省水足迹及相关指标进行计算，分析其主要特征，以期为分析河南省水资源供需状况及保障区域水资源安全提供理论依据。

1 水足迹的概念及计算方法

1.1 基本概念和理论

1.1.1 虚拟水

虚拟水是英国学者托尼·艾伦于1993年首次提出的，其概念为在生产产品和服务中所需要的水资源数量，被称为凝结在产品和服务中的虚拟水量。虚拟水不是真正意义的水，而是以“虚拟”的形式包含在产品中的看不见的水，也被称为“嵌入水”和“外生水”。

1.1.2 水足迹

水足迹是由荷兰学者阿尔杰恩·胡克斯特拉在虚拟水概念的基础上提出的，指的是一个国家、一个地区或一个人，在一定时间内消费的所有产品和服务所需要的水资源数量，形象地说就是水在生产和消费过程中踏过的脚印。“水足迹”这个概念包括国家水足迹和个人水足迹两部分。从定义来看，从水足迹的计算来看，水足迹等于本地虚拟水量、实体水量与进口产品或服务的虚拟水含量的总和。水足迹强度是用来衡量水资源利用效率的重要指标，水足迹强度越大表明生产单位GDP耗水越多，即水资源利用效率越低。水足迹压力指数又称为水匮乏度，若压力指数>100%则表示本地可更新水资源不能满足本地消费需求，压力指数越大，表明地区水资源越匮乏。

1.2 计算方法

1.2.1 虚拟水

一是农作物虚拟水含量的计算：农业在三大产业（农业、工业、服务业）划分中，是水资源消耗量最大，也是刚性需求最大的产业。因此，对于农产品中虚拟水的测定，是虚拟水计算的主要部分。其主要方法是计算单位面积农作物产品在生产过程中总的需水量，除以单位面积上农作物的产量，即得到单位质量农作物产品的虚拟水含量。二是动物产品虚拟水含量的计算：动物产品的虚拟水含量为动物在生长过程中所消耗的水资源的数量，主要包含三个部分：动物食用饲料所含虚拟水、直接饮用水和为动物服务所消耗的虚拟水。三是工业产品虚拟水含量的计算为产品在生产和加工过程中消耗的水资源数量。

1.2.2 水足迹

1.2.2.1 自上而下的计算方法

随着全球贸易的不断发展，商品流动日渐频繁，即虚拟水流动频繁；所以一个国家或地区水足迹的计算应该包括两个方面：内部水足迹和外部水足迹。其中，内部水足迹指的是该国家或地区居民所消耗的商品或服务所需水资源的总量，即：

外部水足迹是指本国居民所消耗的在其他国家生产的商品或服务所需要的水资源总量，即：

要指明的是无论是内部水足迹还是外部水足迹，都既包含蓝水（地表水和地下水）又包含绿水（降雨形成，包含在土壤中能被植物利用吸收的水）。进出口虚拟水量的差额反应了区域虚拟水流动的平衡。

1.2.2.2 自下而上的计算方法

自下而上的计算方法是从消费者的角度出发，计算消费者所消耗产品的虚拟水量。它从该国家或地区消费者所消耗的商品、服务数量出发，计算地区水足迹，公式如下：

其中：Σ 所消耗的产品或服务数量×相应单位产品或服务虚拟水量=地区虚拟水总量

此方法从消费者的角度出发，将水资源与人们日常生活联系起来，真实地反映了人们对于水资源的实际占有及消费。

两种方法对比来看，自下而上的计算方法较为简单、系统和成熟，且数据易得，同时也能够合理地反映出区域水足迹。

1.2.3 相关指标的计算

人均水足迹

水足迹强度，表示单位国民生产总值所消耗的水足迹。水足迹强度越大表示单位水足迹GDP产出越低，水资源利用效率低下，反之亦然。

水资源压力指数，又称水匮乏度。若一个国家或地区满足其需求的所需水资源量大于区域可利用水资源量，则区域水资源压力指数会>1，水资源压力指数越大，说明该地区水资源越短缺。

2 河南省水足迹计算

2.1 数据来源

选取近5 a的资料（2008-2012年）进行计算，以反映河南省水足迹变化趋势,省内居民食品消费量数据来源于《河南省统计年鉴》（2009-2013）；动物产品虚拟水含量较高，其相关数据来源于ChapagainA.K.关于世界各国动物产品虚拟水的研究数据;生活用水及生态用水量相关数据来源于河南省水资源公报（2008-2012）。

2.2 河南省居民虚拟水消费量的计算

根据虚拟水的计算方法可知，河南省居民虚拟水总消费量等于各类产品人均消费量乘以单位质量产品虚拟水含量再乘以区域人口总数最终求和得到。根据统计年鉴记载资料，河南省总虚拟水量可分为城镇居民消费虚拟水量和乡村居民消费虚拟水量。计算结果如表1所示。

表1 河南省2008-2012年虚拟水消费情况表

2.3 河南省水足迹的计算

采用自下而上的水足迹计算方法，从消费者角度计算水足迹，即河南省水足迹等于河南省居民消费虚拟水量加上河南省居民生活及生态环境用水量。依照相关公式4、5、6，依次计算河南省人均虚拟水消费量、人均水足迹、水足迹强度、水足迹压力指数等指标。结果如表2所示。

表2 河南省2008-2012年水足迹计算表

3 河南省水足迹变化特征及原因分析

3.1 水足迹变化分析

从表2中可知，河南省2008-2012年总的水足迹整体呈现出下降的趋势；另外随着五年间河南省人口逐渐上升（由9918万升至10543万），人均水足迹也呈现出了较大的下降幅度。主要有以下三方面原因：首先，农林渔业方面采用新技术、新方法，行业结构相应调整，如耗水量更少的蔬菜种植比重增加，相应的粮食种植面积有所减少等，促使水足迹减少；其次，工业方面响应国家政策，建设资源节约型、环境友好型工业结构，降低能耗减少污染，减少了水资源的消耗；最后，服务业高速发展，势头强劲，但其耗水量较小，所以也从侧面减小了河南省水足迹。

3.2 水足迹强度和水压力指数变化分析

由表2可知，河南省2008-2012年水足迹强度呈现出逐年下降的一个趋势，且下降趋势明显，降幅达43%。这表明河南省水资源利用率显著提高，一方面是由于总水足迹的下降，另一方面是由于GDP的不断增高，其根本原因在于河南省产业结构调整政策的及时性和有效性。河南省2008-2012年水资源压力指数均>200%，且也呈现逐渐下降的趋势。这说明河南省水资源匮乏，用水形势十分严峻，未来必须寻求高效的水资源利用方式或寻找新的水源。