基于虚拟水的江苏省2009年水足迹分析

水足迹是基于消费基础的水资源利用情况的指示器,通过虚拟水贸易获得最大利益是水足迹分析方法的重要发展方向。在基于虚拟水计算方法的基础上对江苏省2009年水足迹进行了计算和评价,结果表明：2009年江苏省水足迹为866．75×10^8m^3,人均水足迹为1829m^3／人·年,水匮乏度为217％,水资源消费自给率为86．33％,较高的水资源自给率和水足迹给江苏省生态环境造成了巨大压力。实施虚拟水战略、改变消费模式、提高水资源利用率,已经成为缓解江苏省水资源短缺现状,实现水资源可持续利用的有效途径。     

投入产出法在虚拟水消费与贸易研究中的新应用

虚拟水是缓解水资源危机的一种途径。投入产出法是研究虚拟水的主要方法之一,可分为单区域投入产出模型（SRIO）和多区域投入产出模型（MRIO）。鉴于SRIO 和MRIO单独应用时存在一定局限性,论文提出同时运用单区域投入产出表和多区域投入产出表研究虚拟水,即：利用SRIO 计算完全用水系数,并直接利用单区域投入产出表区分本地水足迹与外来水足迹,再根据多区域投入产出表分析区域间的虚拟水贸易。广东省的案例研究显示：①2007 年广东省水足迹为333.9×10⁸ m³,其中本地水足迹223.6×10⁸ m³,外来水足迹110.3×10⁸ m³;②广东省同年虚拟水输出量445.4×10⁸ m³,输入量454.1×10⁸ m³,其虚拟水的外部来源主要是湖南、广西和浙江。结果表明以上方法可全面计算完全用水系数,有效区分本地水足迹与外来水足迹,揭示区域间的虚拟水贸易关系,为水资源管理决策提供方法支持。     

基于虚拟水理论的河北省水足迹时空差异分析

在阐述虚拟水、水足迹概念,概述基于产品虚拟水含量的水足迹计算方法基础上,以河北省为例,计算了1995—2008年该省11个行政区的水足迹及其相关指数(水资源匮乏度、水资源依赖度、水资源自给率及水足迹强度),分析了水足迹和水足迹强度时间序列,并通过水足迹及其相关指数的系统聚类将河北省进行了空间分类,最后从虚拟水贸易平衡、水足迹与三次产业产值对比分析的角度,进一步探讨了各行政区水足迹的时空差异。结果表明,从时间上看,水足迹呈现增长趋势,而水足迹强度总体呈现下降趋势,从空间上看,各行政区在水资源消费类型、水资源利用效率、水资源匮乏程度、对当地水资源依赖度和水足迹外部化程度等方面存在差异。     

甘肃省2003年的水足迹评价

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一个新的方法。论文引入了水足迹的概念和计算方法及其相关评价指标,计算分析了2003年甘肃省的水足迹。结果表明,甘肃省2003年的水足迹总量为226.67×10^{8,/sup>m3,人均水足迹878m3,水足迹占总可更新水资源的26%,水资源消费自给率为99.52%,如此高的水资源消费占用比例和自给率,对甘肃省生态环境造成了巨大的压力。}     

水足迹与虚拟水

水足迹,其科学完整的概念最早由荷兰学者阿尔杰恩·胡克斯特拉提出的。它是指一个国家、一个地区或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总量,形象地说,就是水在生产和消费过程中的足迹。它包括“国家水足迹”和“个人水足迹”两部分。个人水足迹计算是一个人用于生产和消费的总量,将所有产品和服务加上虚拟水含量计算在一起,用公升来衡量。国家水足迹计算方法就复杂一些,它等于使用国内的水资源（包括使用于一、二、三产业及家庭生活的河水、湖水、地下水以及供农作物生长的雨水）减去虚拟水的出口总量,加上进口的虚拟水总量之和。     

基于生命周期评价的产品水足迹计算方法及案例分析

科学评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的前提。对比目前广泛应用的以虚拟水理论为基础的水足迹计算方法,详细介绍了基于生命周期评价(LCA)的产品水足迹计算方法,并以我国小麦生产为例进行实证研究。与虚拟水方法相比,LCA方法评价结果体现了水资源利用的环境影响,便于不同产品、不同生产阶段以及不同产地产品间水足迹的比较。实例研究表明:我国黄河、海河流域小麦水足迹平均为1 262 L H₂Oe·kg^-1,而长江流域仅为31 L H₂Oe·kg^-1;小麦生产对我国极度缺水的北方造成的压力远高于水资源较为丰富的南方地区。LCA方法能科学评价农产品生产对水资源的影响,为我国保障粮食安全和水资源可持续利用提供科学依据。     

基于投入产出分析技术的中国虚拟水贸易及消费研究

虚拟水是指在产品生产过程中消费的水资源量,其贸易和消费的研究是这一概念应用的两个主要方向。在现有研究基础上,总结出基于投入产出分析技术的虚拟水贸易及消费的计算模型,并同时提出水足迹的计算模型。利用2002年中国投入产出表计算了当年中国的直接消耗系数、完全消耗系数、最终消费的虚拟水量、水足迹以及虚拟水的进出口贸易量等指标。结果显示我国农业及电力热力、燃气和水的生产供应业是虚拟水直接系数和虚拟水含量最大的两个部门,其它部门的虚拟水含量均以间接系数为主,尤以轻工业的五个部门较大;农业最终需求相对较小而虚拟水消费相对较大,服务业则相反,而工业因为最终需求较大导致虚拟水消费较大;我国城镇居民的水足迹明显高于农村,总体人均水足迹约5倍于人均生活用水量;我国是一个虚拟水的净出口国,虚拟水的净出口主要集中在轻工业和服务业上。最后针对以上结果提出了一些建议。     

基于水足迹理论的区域水资源利用评价

水资源是一个地区经济发展、社会稳定的基础。水资源利用评价研究对分析区域水资源问题、制定合理的水资源战略具有重要意义。论文引入水足迹理论,构建区域水足迹结构、效益、生态安全以及可持续性指标体系,对区域水资源的利用现状和可持续性进行评价分析,并以大连市为案例对其水资源利用情况进行评价,结果表明该评价方法简便直观、合理可行。     

北京市虚拟水消费与贸易

北京市作为水资源极度紧缺的城市,亟需提高水资源的利用效率。本文基于多尺度投入产出分析模型,对2012年北京市虚拟水消费及贸易情况进行了核算与分析,并与2007年的结果进行了比较。计算结果表明：2012年北京市消费引发的虚拟水用量高达139.5亿m³,是基于生产的直接实体用水量（35.9亿m³）的3.89倍;对比2007年,虚拟水消费增长（23.7%）远比直接用水增长（11.8%）快。北京市使用的全部水资源中仅有5%由北京本地供应,有超过3/5从国内其他省市调入,约35%从世界其他国家进口。与此相对应,这些水资源有1/5被北京本地消费使用,约3/4被调出到国内其他省市,6%被出口至其他国家。与2007年相比,2012年北京市国内虚拟水贸易由净调入转为净调出,净调出量为2007年净调入量的1.1倍;而国际虚拟水贸易由净出口转为净进口,净进口量为2007年净出口量的837.2倍。北京市2012年净输入虚拟水资源103.6亿m³（全部来源于国际贸易）,有效地避免了对本地水资源的过度开采。与此同时,北京市通过转口贸易的形式将大量进口的虚拟水调出到了中国其他省市,为缓解国内水资源紧张局面作出了贡献。未来北京市应当在考虑能源矿产供应安全及消化国内过剩产能的前提下有策略性地增加矿产、能源、建筑和交通运输设备等部门部分产品的进口,以达到节约我国水资源及全球范围内水资源高效利用的目的。     

城市生态系统污染氮足迹与灰水足迹综合评价

水足迹和氮足迹指标的运用可定量分析人类水资源与氮元素消费对环境造成的影响,但联合双足迹指标评价城市发展对环境造成的多重负效应的研究尚缺.基于污染氮足迹及灰水足迹理论与内涵,以城市化程度较高的深圳市为例,分别对其城市污染氮足迹及灰水足迹进行核算与评价,综合评估城市快速发展导致的氮污染与水污染潜在风险的耦合关系.结果表明:2005—2015年深圳城市污染氮足迹呈波动下降趋势,年均约3万t.水体活性氮流失为主要的城市污染氮足迹来源.同时,深圳城市灰水足迹却呈波动上升趋势,年均约15亿m~3,生活灰水足迹为城市灰水足迹主要构成部分,也是城市剩余灰水足迹的主要来源.研究期间,城市污染氮足迹与灰水足迹呈协同变化趋势,但2012年后两者出现"脱耦"情况.城市污水处理能力与再生水利用率为影响未来深圳城市灰水足迹增加的主要因素,优先快速提高城市生活污水再生利用率和全面提高城市污水脱氮率,可应对城市发展过程水资源与氮元素利用带来的环境风险.     

中国畜产品的虚拟水含量

阐述了畜产品虚拟水含量概念及我国开展畜产品虚拟水贸易研究的意义,归纳了畜产品虚拟水及贸易的计算方法.在此基础上对中国畜产品虚拟水含量分省市进行了分析和研究,计算出中国各省市畜产品虚拟水含量历年的变化情况及各类畜产品现状分布情况,并与各地的水资源总量进行对比分析.结果表明:①近年来,我国畜产品虚拟水含量呈现快速增长趋势,尤以禽蛋和猪肉为甚;②畜产品虚拟水总量分布不均,畜产品虚拟水总量较大的省市分布在山东、河北、河南和东北3省等,而我国的南部、甘肃和宁夏等畜产品虚拟水总量相对较小;③北京、天津、河北、内蒙古、辽宁、吉林、山东、河南和宁夏等省市和自治区畜牧业的快速发展会给当地日益紧缺的水资源带来更大的压力.     

产品生命周期可得性水足迹计算方法

水足迹方法试图量化评价人类活动对水资源可得性的影响,从而为水资源可持续利用提供科学的依据.水足迹的评价方法尚未统一,目前全球应用最为广泛的是WFN（water footprint network,水足迹协作网络）水足迹计算方法.基于LCA（life cycle assessment,生命周期评价）方法的基本框架,围绕水资源可得性的水量、水质和空间分布3个因素,在分析现有水足迹计算公式的基础上,指出了WFN水足迹计算方法的不足.根据国际水足迹标准（ISO 14046）的原则和要求,改进了WFN的水足迹计算公式,提出了产品生命周期WAF（water availability footprint,可得性水足迹）定义和评价方法,其中包括单元过程数据计算、背景过程数据处理和生命周期汇总.通过方法对比和案例研究得到:WAF方法统一了水消耗量与水污染量定义中的水质基准,可以明确区分水污染和水净化两类过程,还可以反映区域水资源稀缺程度的影响;采用WAF方法,在现有LCA数据库和软件的支持下可以更为规范地完成生命周期水足迹建模与计算但目前单元过程数据计算中各种污染物的基准浓度选取有不可避免的主观性,将直接影响到水足迹计算结果及其客观性,有待进一步研究.      

中国产业部门水足迹演变及其影响因素分析

水资源是中国实现绿色可持续发展的基础,基于投入产出分析法对中国产业部门水足迹及其强度进行定量核算,分析其演变趋势,从技术进步、经济发展及政策完善三个角度剖析中国水足迹变迁的影响因素。结果表明:1997-2007 年间中国各行业完全水足迹强度的年均下降率约为9.1%,而大部分行业的水足迹却呈增长趋势,年均增长率约为14.2%。1997、2002、2007 年中国以贸易形势输出的虚拟水总量占完全水足迹量的比例分别为12.0%、14.6%、22.5%,呈递增趋势且均高于输入总量。中国各部门水足迹强度降低的主要影响因素包括:节水技术的发展、节水管理政策的完善、产业间的经济联系。中国经济飞速发展是导致水足迹上升的决定性因素。在进出口贸易方面,中国不合理的贸易结构和贸易总量的扩大化是导致虚拟水呈现输出状态的主要影响因素。最后提出:探寻节水技术的新方向,利用部门间经济联系转移部分行业节水压力,完善发展中产业的节水措施,调整进出口产业结构,实施地区性虚拟水贸易战略是中国节水政策的优先发展方向。     

深圳东部引水水源工程水量水质统一管理的可靠性分析

深圳市东部引水工程，是一项缓解深圳市水资源短缺、促进经济稳定发展、重要跨流域调水工程。工程的管理必须考虑水量、水质、社会经济等多方面的因素，基于水量，水质统一管理的可靠性计算，对工程的可持续发展决策与管理是必需的和有实际意义的，分析传统水资源系统可靠性准则的不足之处，结合工程实际，提出了基于水量、水质统一的水资源系统多准则可靠性评价准则，通过可靠性分析，为深圳东部引水水源工程提供了科学合理的运行管     

虚拟水社会循环视域下的水资源承载力评价

中国水资源短缺且分布不均,水资源利用的矛盾已从供给不足转为承载过度。以“可持续利用”概念为框架,在生态完整、水资源持续有效供给的基础上结合虚拟水社会循环过程,完善水资源承载力评价体系,并对西北地区进行分析评价。结果表明：（1）陕西总体较好,但近十年间呈现不断下降趋势,其中环境压力承压最大;甘肃总体上呈下降趋势,在环境和社会压力方面变化尤为明显;宁夏一直处于濒临或轻度超载状态,通过虚拟水贸易有所缓解;新疆受虚拟水流出影响较大,一直处于濒临或轻度超载状态;青海基本处于承载富余状态。（2）虚拟水贸易对水资源承载力综合压力指数影响较大,结合虚拟水社会循环过程的水资源承载力评价更具有现实指导意义。（3）面对不同水资源禀赋及用水效率的地区,其发展模式可以适当不同,用水效率高的地区可偏发展激进型一些,用水效率低的地区建议更靠近环保激进型一些。     

区域水资源压力分析评价方法综述

区域水资源压力分析是区域水资源评价的重要环节和内容。明确水资源压力的概念、梳理水资源压力评价方法,是水资源压力研究及可持续水资源管理的重要前提。论文基于国内外水资源压力理论研究与实践进展,分析了水资源压力的内涵,介绍了水资源压力评价的常用方法,从计算原理、过程以及应用等方面对水资源压力评价方法进行了概述和对比分析。同时,基于国内外相关研究和应用需求,展望了未来水资源压力研究的方向和重点问题,提出应当增加对地表水与地下水耦合、水质与水量耦合以及季节性因素的衡量等。     

基于改进水资源生态足迹模型的中国水资源可持续利用仿真及调控

针对现有水资源生态足迹模型复杂程度高、适用性不强、系统性和动态性不足的问题,在模型中引入灰水足迹量化消污用水,并在水资源生态足迹指标计算中考虑非常规水源,然后结合系统动力学仿真技术,开展中国水资源可持续利用调控研究.结果表明,2000～2017年中国对水资源的开发利用程度整体保持在生态承载力以内,水资源开发仍有潜力,但水资源的供需却存在不平衡的情况.鉴于此,从节流、开源和污染治理角度出发,设置了6种中国水资源可持续利用调控方案.其中,2018～2050年综合协调方案能在满足水资源生态可持续和水资源负载合理的条件下,妥善解决水资源供需问题,是实现中国水资源可持续利用的最佳调控方案.目前中国水资源开发速度滞后,与社会经济发展对水资源消耗的增长速度不匹配,需在原有政策的基础上进一步加强开源、节水和治污力度,从而缓解水资源的生态胁迫压力.     

自然·水·人

人类社会向前发展,人向自然界的索取不断增加,对自然的干扰也逐步加剧,致使自然界的承受能力受到影响,人与自然的关系出现紧张。为此,人必须处理好与自然的关系,以免人的生存环境受到威胁。水是自然界的重要因素,和人的生存与人类社会的发展关系密切。由于用水量不断增加和用水不当,一些地区出现水资源危机,人在和水旱灾害进行抗争中,也出现了由于措施不当带来的人为加大灾害的问题。因此,人必须在处理好与自然关系的框架中,认真处理好与水的关系,以保障水资源的永续利用和人类社会的可持续发展。