中国2000年水足迹的初步计算分析

文章编号:1000-0240(2005)05-0774-07

中国2000年水足迹的初步计算分析

收稿日期:2005-04-21;修订日期:2005-07-28

基金项目:国家自然科学重点基金项目(40235053);国家自然科学基金项目(40201019);多地区和部门的气候变化影响和适应性评价

(AS25)项目资助

作者简介:王新华(1975)),男,河南郑州人,2002年在宁夏大学获硕士学位,现为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所在读博士生,

主要从事水资源和生态经济方面的研究.E -m ail:w angxh@lz

王新华, 徐中民, 龙爱华

(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室,甘肃兰州 730000)

摘 要:水足迹是指在一定的物质生活水平下,维持一定人群消费所需要的总的水资源数量.由于考虑了社会经济系统中虚拟水的消费量,水足迹真实地反映了一个地区人类消费对水资源的占有情况,为水资源科学管理提供了非常有用的信息.引入水足迹的概念和计算方法,分析了中国各省2000年人均水足迹.结果表明,西北部省份水足迹较大,南部和中东部省份水足迹较小,青海省水足迹最大,其值为935175m 3#(人#a)-1,广西水足迹最小,其值为466131m 3#(人#a)-1.全国平均水足迹为601m 3#(人#a)-1.分析了几个典型省份水足迹的构成,并探讨了降低水足迹以缓解水资源压力的几条途径.

关键词:水足迹;虚拟水;虚拟水消费;消费结构中图分类号:F062.2

文献标识码:A

1 引言

水是生命之源,是人类和一切生物赖以生存和发展的物质基础,是构成生态环境的基本要素.随着人口的增加和社会的发展,全球水资源供求矛盾日渐尖锐,缺水已经成为许多国家可持续发展的重要制约因素.我国是世界上人口最多的国家,也是世界的主要贫水国之一,人均水资源量为2200m 3[1],只有世界平均水平的1/4,美国的1/5.水资源相对贫乏,加上近几十年来的快速经济发展,造成水的供求关系非常紧张.一些地区长期大量超采地下水和挤占生态用水,导致大范围地面沉降和生态环境持续退化,对社会经济的发展造成了严重的负面影响.由于水资源是许多产品生产所必需的基础性资源,人类对产品消费的需求是水资源开发利用的原动力.为了使水资源开发利用维持在可持续的范围内,有必要核算人类消费对水资源的真实需求情况.为此,本文引入水足迹的概念和计算方法,计算了全国各省2000年的人均水足迹,探讨了降低水足迹、缓解水资源短缺压力的途径.

2 水足迹的概念和计算方法

2.1 水足迹的概念

产品和服务的生产通常都需要使用一定的水量,如生产1瓶白酒需要240kg 水,1个鸡蛋需要消耗340kg 水,1kg 羊肉、猪肉、鸡肉和牛奶分别需要耗水18000kg 、3650kg 、3918kg 、2210kg [2,3]

,这些在产品和服务生产过程中使用的水量

称之为虚拟水[4]

.虚拟水以/看不见0的形式蕴藏在产品中,当人们消费这些产品的时候,实际上就是以虚拟水的形式消费了水资源.

水足迹概念的形成与发展与1990年代后半期引入的生态足迹概念相似,一定人群的生态足迹表征的是在一定物质生活标准下,生产该特定人群所利用的资源和吸收这些人群资源消费所产生的废弃物所需的生物生产性面积和水域生态系统面积[5].生态足迹的概念表征了维持人类生存所需的真实的土地面积,而水足迹的概念指的是在一定的物质生活标准下,生产一定人群(个体、城市或国家)消费的产品和服务所需要的水资源数量.它表征的是维持人类消费所需要的真实的水资源数量.在人类对水资

第27卷 第5期2005年10月

冰 川 冻 土

JOU R NA L OF GL A CI OL OG Y A N D GEO CR YO LO GY

Vo l.27 No.5Oct.2005

源的消耗量中,实际生活用水通常是很小的,大部分的消耗都是以虚拟水的形式表现出来的,因此虚拟水消费量是水足迹的最主要组成部分.2.2 水足迹的计算方法

一个国家或地区的水足迹等于生产该国家或地区居民消费的产品或服务所直接或间接利用的水资源总量.一般可以通过两种方法进行计算:一种是自上而下的方法,在经济全球化浪潮中,由于贸易的影响,一个国家或者地区所消费的商品并不都是由该国家所生产,可能有很大一部分是从外部购买的,本地区的产品也有可能销往外部地区.在这种情况下,水足迹就等于总的区域内水资源利用量加上流入该区域的虚拟水流量,再减去流出该区域的虚拟水流量.一个国家或地区的水足迹可以表示为:

WF =W U -VWE +V WI (1)

式中:WF 为一个国家或地区的水足迹;W U 为国内产品生产的总用水量,包括绿水和蓝水;VWE 为产品虚拟水出口量;VWI 为产品虚拟水进口量.另一种方法是采用自下而上的方法.它将该国家居民所消费的商品、服务数量与各自的单位产品虚拟水含量相乘求和得到,这里需要注意的是商品虚拟水含量会随地域和生产条件而变化.用公式表示为:

WF =DU +

E n

1

P

i

@V WP i (2)

式中:D U 为生活用水量;P i 为第i 种产品消费量;VWC i 为第i 种产品的单位产品的虚拟水量.

两种方法各有特色,第一种方法,可以将水足迹进一步分解成内部水足迹和外部水足迹,来分析本国居民对外部水资源的依赖程度.但应用第一种方法需要有较详细的流入和流出研究区域的产品数据记录,而我国当前省与省之间的地区贸易数据不易获得,限制了该方法在省级尺度上的使用.而第二种方法相对简单,所需的消费量资料可以从统计年鉴上获得,但存在数据不全的缺陷.作为初步研究,本文采用自下而上的方法.

3 计算内容和数据来源

计算单位产品的虚拟水含量是衡量水足迹的关键.从当前的研究看,由于工业产品种类繁多,计算其虚拟水含量非常复杂,而且在生产中用水量不多,所以常常被忽略.农业是最大的用水大户,其用水量占全球总用水量的80%以上,因此农产品携

带着大量的虚拟水.单位农作物产品的虚拟水含量由统计的产量数据除以作物生育期需水量获得,作物生育期需水量是根据标准彭曼公式和当地的气象资料计算得到.加工产品和动物产品的虚拟水含量根据产品生产树的方法获得,具体计算方法可参考文献[6~8].

由于各省大小不同,人口相差悬殊,计算总的水足迹不便比较,所以本文计算的是人均水足迹.水足迹主要从两个方面衡量:1)居民消费的主要产品虚拟水含量;2)居民生活实体水消耗量.计算数据来源包括:1)联合国粮农组织的CLIM ATE 数据库中有关中国部分的数据以及CROPWAT 需水量计算软件;2)国际虚拟水研究成果中的中国动物产品虚拟水含量计算成果;3)中国各省2000年的统计年鉴.

4 各省的水足迹

4.1 各省份居民人均虚拟水消费

首先根据各省区内几个气象站的气象资料和计算作物需水量的软件CROPWAT 以及产量情况,计算出各站的某种特定作物需水量和单位产品虚拟水含量,再根据种植面积加权平均得到该省农作物的虚拟水含量.不同作物换算成粮食参考了我国统计部门的折算方法[9]

.

根据单位农产品虚拟水量和统计的产品消费量数据,可以计算出农产品消费的虚拟水量,再根据动物产品消费量的统计数据和有关动物产品虚拟水含量的研究成果,可以计算出动物产品的虚拟水消费量.其它产品消费指的是油料作物、鲜蛋、奶制品、酒精、饮料、瓜果、糕点和烟草等的虚拟水消费.简单计算结果见表1和图1.

由图1可以看出西北地区和北方地区粮食虚拟水含量普遍较高,大多都在115m 3#kg -1以上,如陕西、甘肃、宁夏、青海、山西、内蒙古等省区的虚拟水含量分别为1172、1184、118、1175、11817、

21065m 3#kg -1

,也就是说这些省份生产1kg 粮食分别需要耗水1720、1840、1800、1750、1817kg.2000年全国粮食平均产量425918kg #hm -2,粮食平均生育期需水量47415m 3#hm -2,而陕西、甘肃、宁夏、青海、山西和内蒙古的粮食产量分别为284917、254917、313018、256216、2678、2799kg #hm -2,远远低于全国平均水平,而这些省份粮食生育期需水量又都比全国平均水平高,导致水分生产率低,单位粮食产品虚拟水含量

7755期王新华等:中国2000年水足迹的初步计算分析