水足迹研究述评

全面真实反映人类活动占用水资源数量是实现水资源优化管理的前提。水足迹是本世纪初出现的一种衡量水资源利用的新指标,自问世以来就迅速成为研究与应用的热点。在综述了水足迹的理论、方法与应用的研究现状的基础上,认为水足迹的优点在于能真实反映产品与服务所消耗的水资源数量,但是也存在不能反映对环境的影响程度、虚拟水核算不精确、国家间灰水足迹难以比较和忽视污染物特征与自然生态系统自净能力等问题。     

基于水足迹的云南省楚雄州水资源利用评价

传统用水量指标仅仅考虑了地表水和地下水使用量(蓝水),忽略了对人类生产贡献巨大的绿水,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,包含蓝水和绿水,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一个新的方法。引入了水足迹的概念和计算方法和相关评价指标,计算分析了2005年云南楚雄州生产用水量和水足迹。结果表明,楚雄州2005年的总的生产系统耗水量26.2亿m3,远远高于水资源公报中统计的蓝水消耗量,全州总的水足迹为13.257亿m3,人均水足迹516.52 m3,水足迹占生产系统耗水量的50.6%,其余49.4%的生产耗水以虚拟的形式流往其他地区。     

基于水足迹理论的连云港市水资源安全评价

基于水足迹理论,建立了区域水资源安全评价指标体系,将其应用于区域水资源安全评价的研究中。以连云港市为例,计算了连云港市2008年的人均水足迹、水资源匮乏度、水资源压力、虚拟水赤字等评价指标,真实客观地分析了连云港市的水资源安全现状,从降低水足迹角度提出了应对水紧缺状态的建议。     

基于水足迹理论的县域农业用水评价及影响因素分析——以甘肃景泰县为例

水资源是一个地区发展的基础和重要保障,对区域水资源进行评价与分析研究,对于制定合理的水资源战略有重要的意义。利用水足迹理论,对景泰县的农业水足迹进行结构分析、时空变化分析和水足迹综合影响因子分析和评价。结果显示：(1)水足迹结构变化分析显示,景泰县农业水足迹整体上从2010年到2019年间总量呈现不断增长的变化趋势,其中经济作物水足迹最高,畜产品水足迹次之,粮食作物水足迹最低;从2010年到2019年农业水足迹增长变化来看,粮食作物水足迹增加了102％,畜产品水足迹增加了38％,经济作物水足迹增加了22％。(2)农业水足迹空间变化分析结果显示,在2010年到2019年间,景泰县农业水足迹呈现从东向西转移,农业水资源消耗重心由东向西转移;各乡镇农业水迹增长型主要为景泰县西部区域,下降型为中东部地区,以东北部及波动型区域。(3)主成分影响因素分析结果显示,第一主成分影响贡献率为高达64.997％,第二主成分和第三主成分分别为11.333％、10.504％。说明经济因素和农业生产因素对于景泰县的农业水足迹影响最大,而气候因素和人口因素,影响相对较低。未来景泰县需从调整农业结构出发,发展高水效农业,促进区域农业水资源可持续利用。     

虚拟水引出缓解水资源短缺问题的

虚拟水是水资源管理领域提出的新概念,水足迹是继生态足迹以后的又一衡量资源占有量的新方法,这两个概念深刻的揭示了生产产品和居民生活消费所需要的水资源量。根据虚拟水与水足迹的计算方法对2000年江西省主要农产品虚拟水含量和城乡居民生活消费虚拟水含量进行计算,然后与陕西、甘肃两省城乡居民生活消费虚拟水含量进行比较分析,得出了调整区域生产与消费结构,增加虚拟水贸易,是缓解我国缺水地区水资源短缺与社会、经济发展矛盾的新途径的结论。     

基于水稻生产水足迹的盘锦市水资源利用效率评价及水土资源测算与评价

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法。为缓解盘锦市水资源问题，结合水稻生产水足迹评估水资源利用效率，探究水稻生产中水土资源配置及短缺压力。结果表明：(1)2009-2021年，盘锦市水稻生产单位质量水足迹年均值为1.26 m³/kg。从用水来源来看，绿水足迹和蓝水足迹占水足迹总量的比重较大。(2)盘锦市水资源利用程度较高，表现为大多数年份基本不存在水资源压力；水资源开发程度较高；消耗等量水资源所带来的经济价值逐渐增加。(3)考虑资源数量的水土资源匹配系数均值为0.375万m³/hm²，考虑资源质量的匹配系数均值为0.273万m³/hm²，盘锦农业生产所产生的资源数量影响大于质量产生的影响。(4)整体上，水资源短缺压力高于土地资源短缺压力，基于生产视角的水资源短缺压力受社会、经济、生产环境发展因素的影响较小，经济环境因素对土地资源短缺压力影响显著。研究结果可在推动农业用水的高效利用、提高水资源利用率、促进农业水土资源合理配置方面，实现区域水资源的可持续利用。     

基于水足迹理论的县域农业用水评价及影响因素分析

水资源是一个地区发展的基础和重要保障,对区域水资源进行评价与分析研究,对于制定合理的水资源战略有重要的意义。利用水足迹理论,对甘肃省景泰县的农业水足迹进行了结构分析、时空变化分析和水足迹综合影响因子分析和评价。水足迹结构变化分析显示,景泰县农业水足迹2010—2019年整体上总量呈现不断增长的变化趋势,其中经济作物水足迹最高,畜产品水足迹次之,粮食作物水足迹最低;从2010—2019年农业水足迹增长变化来看,粮食作物水足迹增加了102％,畜产品水足迹增加了38％,经济作物水足迹增加了22％。农业水足迹空间变化分析结果显示,2010—2019年景泰县农业水足迹从东向西转移,农业水资源消耗重心由东向西转移;各乡镇农业水足迹增长型主要为景泰县西部区域,下降型为中东部地区,波动型区域为东北部地区。主成分影响因素分析结果显示,第1主成分影响贡献率高达64.997％,第2主成分和第3主成分分别为11.333％、10.504％,说明经济因素和农业生产因素对于景泰县的农业水足迹影响最大,而气候因素和人口因素影响相对较低。未来景泰县需从调整农业结构出发,发展高水效农业,促进区域农业水资源可持续利用。      

中国农作物水足迹时空分布与影响因素分析

为全面评价中国农作物对水资源真实消耗,计算并分析了31个省区1996—2015年农作物水足迹,并借助通径分析方法分别对影响农作物生产水足迹(单位耕地面积水足迹)时间变化和空间分布的影响因素进行了揭示。结果显示:全国年均农作物水足迹为1 421.07 Gm3,蓝水、绿水和灰水足迹分别占10.05%、66.79%及23.16%;粮食和水果类作物水足迹占总量的85%以上,二者很大程度上决定着中国农作物水足迹的变化。中国农作物生产水足迹为1 156.90 mm,时间上呈先下降后缓慢上升态势,空间上为从东南向西北逐渐递减的格局。人口密度、人均纯收入和化肥施用量是农作物生产水足迹时间变化的主要驱动因子,而降雨量、人均GDP及人均纯收入对其空间分布有重要影响。经济发展是降低农作物水足迹的原动力,可以促进化肥施用量降低、灌溉用水效率提高以及增强绿水资源调控能力。     

基于水足迹理论的山西省水资源利用与经济发展脱钩状况分析

为充分了解山西省水资源利用现状及变化趋势。基于水足迹理论分析了山西省及其各行政区2007-2016年的水资源利用状况,探讨了水资源配置和利用的时空变化特征,并结合协调发展脱钩评价模型对山西省水资源利用与经济增长协调发展进行评价。结果表明:①近十年来山西省水足迹总体呈现上升趋势,各行政区之间差异显著,其中运城市水足迹值最高,阳泉市最低。全省多年人均水足迹平均值为731.22 m~3/人。②水足迹结构在研究时限内基本稳定,农业水足迹占比一直保持在90%左右,工业用水小幅下降,生活、生态用水小幅上升。③山西省水资源自给率水平非常高,平均值为98.97%。除太原市外,其他地区水资源自给率均保持在97%以上。④山西省水足迹经济效益由2007年的28.13元/m~3上升到2016年的43.23元/m~3,各行政区10年间水足迹经济效益均有不同程度的提高。⑤10年间山西省各行政区的水资源压力指数均大于1,整体水资源压力指数由2007年的1.96上升到2016年的2.24,说明山西省水资源利用长期处于不安全状态,且地区差异明显。⑥山西省经济增长与水资源利用之间除2013年、2014年外均表现为协调关系。     

黄河流域粮食与能源水足迹压力与绿色发展脱钩关系研究

黄河流域作为我国粮食与能源的主要产出地区,水资源的缺乏对其可持续发展构成了巨大威胁.为探究黄河流域水资源与绿色发展的关系,通过测算2011-2016年黄河流域粮食与能源水足迹,揭示虚拟水流动对水资源压力影响,并根据"五大发展理念"构建绿色发展指数,最后通过Tapio脱钩模型探究水资源压力与绿色发展的关系.结果表明:①黄河流域粮食和能源水足迹的空间差异性较大,山东和四川粮食和能源水足迹最高;②黄河流域多数省份存在缺水压力,宁夏达到极端缺水程度;③全流域绿色发展指数基本呈现逐年上升的趋势,且与水足迹压力指数的脱钩状态随时间变化有所改善.研究结果对黄河流域生态保护和高质量发展具有一定的理论意义.     

准确量水在高扬程提灌区的重要意义

灌溉水利用率（渠系水利用率）是衡量灌区灌溉管理水平的一个重要的综合性指标,它不仅反映了灌区工程建设与管理、用水计划与调度的总体水平,还反映了田间管理和农业技术水平的高低。而这一重要指标真实、准确的反映,需要通过准确量水来实现。高扬程提灌区的高成本特点决定了它更需要准确量水,准确反映渠系水的利用率。通过采取多种措施,在多方面加强管理,不断提高灌溉水的利用率（渠系水的利用率）。通过精确量水在景电灌区逐步应用的事例,说明其在灌区灌溉管理中的重要地位,尤其是促进渠系水利用率提高和促进节约用水、减少水资源浪费方面所起到的作用。     

河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出时空演变

为了正确评价灌区内水资源使用对改善现有水资源管理的影响,文中引入水足迹与虚拟水概念,同时考虑降雨和灌溉用水,计算了1960—2008年内蒙古河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出量的时空变化,进一步评价了灌区水资源在区域内和区域间的分配.结果表明：1960—2008年河套灌区粮食水足迹由3.534×109m3减小为1.634×109m3,自2000年灌区粮食虚拟水净输出量呈下降态势,两者构成均以蓝水为主（90%）;空间分布上,河套灌区中部地区（杭后、临河和五原）的粮食水足迹和虚拟水净输出量较大,而其他地区（磴口和前旗）较小;1960—2008年,粮食生产用水在灌区用水总量中所占比例呈显著下降趋势,年均下降1.07%.粮食生产用水的大部分以虚拟形式输送到灌区外部,该比例近年有所降低,但2008年仍高达76.22%.未来河套灌区应注重绿水和蓝水资源利用效率的提高.该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定和可持续发展的实现提供理论依据.     

济南市1997-2014年农业水足迹及结构变化特征分析

为了研究地区农业用水总量与用水结构动态变化响应关系,深化调控农业产业结构与农业用水结构,基于水足迹理论,采用VAR(2)模型建立了脉冲响应函数以及方差分解,研究了济南市1997-2014年农业水足迹变化情况以及农业水足迹构成之间的响应关系.结果表明,济南市农业绿水、蓝水、灰水足迹呈现逐年递增趋势,其中1997-2009年为快速上升阶段,2009-2014年为平稳上升阶段;种植业水足迹与农业水足迹之间不存在黏滞性,渔业水足迹与农业水足迹之间存在负响应关系;影响济南市农业水足迹的重要因素依次为种植业水足迹、畜牧业水足迹、林业水足迹、渔业水足迹.总之,通过适当减少高耗水种植业和畜牧业生产、增加渔业产品产量、制定长期的农业用水规划,并进一步优化农业用水结构,方可实现农业水资源的可持续利用与发展.     

基于虚拟水视角的四川省农业水资源压力时空演化

【目的】探明四川省作物虚拟水流动对农业水资源压力产生的间接影响及其时空演化格局。【方法】以四川省内种植的16种作物为研究对象,基于AquaCrop模型模拟2000—2018年四川省各市（州）作物生产水足迹,基于每年作物产品供需平衡和最优运输成本法量化省际间作物贸易格局,分析各市（州）主要作物虚拟水流动平衡格局,解析作物虚拟水流动对四川省农业水资源压力的影响。【结果】2000—2018年,四川省多年平均作物生产水足迹为284亿m3/a,各市（州）作物生产总水足迹呈波动上升趋势,其中乐山市作物生产总水足迹变化幅度最大。四川省为作物虚拟水净输入地区,虚拟水净输入量整体呈上升趋势,西部作物虚拟水净输入量高于东部。作物虚拟水流动缓解了各市（州）农业水资源压力,因虚拟水输出导致水资源压力小幅度增加的地区由2000年的4个市（德阳市、资阳市、遂宁市和绵阳市）减少至2018年的1个市（资阳市）。【结论】根据各市（州）水资源分布现状与作物耗水规律进行种植结构调整、田间管理优化和虚拟水贸易调控,综合考虑实体水配置和虚拟水贸易可有效缓解四川省农业水资源压力。     

黑龙江省粮食水足迹时空分布规律与影响因素分析

为分析黑龙江省粮食水足迹的变化规律,根据水足迹理论,选取2008—2018年黑龙江省11个地区进行粮食水足迹评价,并对其时空分布规律及影响因素进行研究。结果表明:黑龙江省粮食蓝水足迹、绿水足迹的空间分布差异显著,呈现南北高、东西低的分布趋势。通过斯皮尔曼相关系数分析可知,东、西横向地区人口密度大,可用于粮食生产的灌溉水资源消耗少,粮食蓝水足迹较低;南、北部致力于农业生产,农业灌溉用水消耗较大,粮食蓝水足迹较高。南、北部降水储蓄率高,因而南、北部粮食绿水足迹较高;东、西部横向地区地势较为平坦,植被少,降水不易蓄积,所以东、西部绿水足迹相对较低。利用时间序列模型对黑龙江省粮食水足迹进行预测得出,2021—2025年黑龙江省粮食总水足迹平均值为2 050 m~3/t。本研究可为黑龙江省农业水资源的合理分配和利用提供参考。     

基于水足迹理念的水资源短缺评价—以2022年冬奥会雪上项目举办地为例

2022年北京冬奥会雪上项目将在崇礼区举行,随着旅游业的发展使得当地面临一定的水资源压力和风险,这对崇礼区水资源及水环境的治理和改善提出了更高的要求.以冬奥会主要雪上项目举办地崇礼区为研究区,基于水足迹理论,核算了2006―2015年崇礼区水资源消耗情况,并结合水量、水质评价崇礼区水资源压力.结果表明,崇礼区2006―2015年平均水足迹为6232.2万m3;蓝水足迹为3389.7万m3,其中种植业消耗蓝水足迹最多;多年平均绿水足迹为2842.4万m3,全部来自种植业;平均灰水足迹为2686.3万m3,其中畜牧业灰水足迹为1524.9万m3,占比达到57％,为主要的污染来源.多年平均水量性缺水指标(Iblue)为2.19,属于重度缺水;水质性缺水指标(Igrey)均值小于1,不存在水质性缺水问题.月尺度的水短缺研究表明,崇礼区水量性水资源短缺集中在5―7月,其中5月份最大,Iblue达5.86.总体而言,崇礼区水环境状况较好,但仍存在水量性水资源短缺的情况,因此需要加强水资源管理,实现水资源的可持续利用.     

乌鲁木齐市水足迹和水资源承载力动态特征分析

为了分析研究乌鲁木齐市水足迹和水资源承载力的动态特征,根据生态足迹法构建了乌鲁木齐市生活耗水、农业耗水、工业耗水、城镇公共耗水和生态环境耗水5个水资源指标,并利用水资源负载指数,研究了乌鲁木齐市2004-2011年水资源承载力、水足迹和水资源负载的动态特征。结果表明,2004-2011年乌鲁木齐市水资源承载力在波动中整体呈下降趋势,从2004年的1 767hm2下降到2011年的1 640hm2;总的水足迹从2004年的14 598hm2上升到2011年的18 988hm2;水资源赤字从2004年的12 831hm2上升到2011年的17 348hm2;水资源负载指数非常高,2011年达到63.22,远远超过了其Ⅰ级标准。表明乌鲁木齐市的水资源利用程度非常高,必须从外界引水才能满足其发展的需要。最后根据以上结论提出一些建议。     

“以水四定”背景下县域水资源承载力定量评价

区域水资源承载力的衡定和底线约束是生态安全、区域和谐发展的前提和基础，是影响地区经济发展的主要因素，对于国土空间规划的完善具有至关重要的作用。人类生活的各方面生产需要皆依赖于水条件的控制，水资源面临的形式愈发严峻。传统的水资源承载力评价多基于静态描述并划分等级，对水资源承载能力大小的认识还有欠缺。以秦岭山区某县为研究区，在阅读文献、收集数据和实地调查的基础上，运用能值生态足迹理论，借助“以水四定”原则对水资源承载力做出评价，计算和分析了该县区2017-2020年的水生态足迹、水生态承载力和生态盈亏状况，以及水资源影响下的地区发展指标容量，并使用ArcGIS对生态足迹数据空间分布进行可视化表达，选用障碍度模型对影响水资源承载力的障碍因子进行了识别，最后对水资源合理布局方向做出科学优化。研究表明，该地区水资源供给略大于需求；水资源生态足迹空间分布高值区多在中心区域；人均水资源生态足迹、污水生态足迹和生态用水生态足迹是影响水资源承载力提升的主要障碍因子；优化方向上应根据水资源分布调整产业结构以发展特色产业。科学利用水资源对保证经济发展至关重要，只有合理调度水资源利用导向，明确水资源承载力，提...     

基于水足迹的区域水资源定量测度与特性分析

水资源定量测度是对区域水资源的开发利用方式、用水结构与合理配置重要的认知定位途径。基于水足迹理论与方法,将用水情况分为实体水资源消费、产品水资源消费和生态水资源需求三种类型,通过水资源利用情况、水资源缺乏度和万元GDP用水量等指标来定量分析水资源利用特性。将水足迹应用于郑州市区域水资源利用的定量测度与演变特性分析中,结果表明:郑州市水足迹呈上升趋势,水足迹利用效益高,但水足迹供需缺口较大,承载力属于重度超载状态。     

基于田间实际耗水的作物生产水足迹

为了衡量田间尺度粮食生产对资源的真实利用,基于水足迹及作物耗水理论,提出基于作物实际耗水的农作物生产水足迹计算方法,并以陕西关中的小麦、玉米为研究对象,对1998,2005及2010年的生产水足迹进行了计算.结果显示：同一年份同一作物不同地区间耗水量具有较大差异,同时,关中地区3个代表年份平均小麦、玉米耗水量分别比需水量小16.2%和12.4%;小麦、玉米生产水足迹有减小趋势,代表年平均值分别为0.96,0.77 m^3/kg;各地区小麦虚拟水中蓝水比例在10%-40%,玉米则在20%-50%范围内变化,且年际、地区间的蓝水占有比例均无明显变化趋势;3个代表年小麦、玉米的总水足迹之和分别为70.1,59.8及60.7亿m3,均大于当地的水资源总量,其中蓝水所占比例均值为29.1%.基于作物实际耗水的作物生产水足迹的计算对基于水足迹和虚拟水贸易的科学研究及政策制定均有重要意义.