吳兆丹 趙 敏 Upmanu Lall 田 澤 霍正剛，4

(1.河海大學(xué)企業(yè)管理學(xué)院，江蘇 常州213022;2.Department of Earth and Environmental Engineering，Columbia University，New York City，NY，USA 10027;3.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京211100;4.揚州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州225127)

關(guān)于中國水足跡研究綜述

吳兆丹1，2趙 敏3Upmanu Lall2田 澤1霍正剛3，4

(1.河海大學(xué)企業(yè)管理學(xué)院，江蘇 常州213022;2.Department of Earth and Environmental Engineering，Columbia University，New York City，NY，USA 10027;3.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京211100;4.揚州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州225127)

當(dāng)前中國水資源供需矛盾突出，糧食安全問題日顯重要。全面分析水足跡情況，是通過虛擬水戰(zhàn)略實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提。從研究區(qū)域、時空尺度、對象、定量研究方法、內(nèi)容等多角度比較國內(nèi)外研究，總結(jié)關(guān)于我國水足跡研究的不足。包括對南方或經(jīng)濟尚不發(fā)達地區(qū)的研究不足;缺乏較大范圍內(nèi)進行較小空間尺度的分析及科學(xué)的時間維度劃分，且對區(qū)域的分析無統(tǒng)一口徑;有關(guān)工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的研究較少;缺乏適合我國實情的先進定量研究方法;關(guān)于虛擬水流動、水足跡時空差異、“灰水”的研究以及相關(guān)評價分析方面均有待完善。在關(guān)于我國水足跡的進一步研究中，要加強對南方及落后區(qū)域、工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的水足跡研究;科學(xué)借鑒國外先進的分析方法并予以創(chuàng)新;統(tǒng)一分析口徑;加強統(tǒng)計資料管理;同時注意完善相關(guān)研究內(nèi)容，如識別虛擬水流動的起始國(或區(qū)域)和終點國(或區(qū)域)、基于水足跡分析系統(tǒng)評價水資源承載能力等。

水足跡;虛擬水;虛擬水流動;虛擬水戰(zhàn)略;綜述

目前，全球43個國家的大約7億人口正面臨著水資源短缺的壓力。中國水資源供需矛盾突出，時空分布不均。解決該問題主要有兩種方法:一是利用相關(guān)政策或水利工程來合理分配水資源，另一種是通過商品貿(mào)易。前者可以直接影響水資源在空間上的分配，但成本比較高，而且會忽略當(dāng)?shù)貙嶋H的消費需求;后者則可以彌補這種對消費需求的忽視，且一國生產(chǎn)商品或服務(wù)所需要的水資源(即“虛擬水”)被無形地轉(zhuǎn)移?？茖W(xué)建立虛擬水戰(zhàn)略，全面認識水資源的利用和消費情況，是實施虛擬水戰(zhàn)略的前提，是水資源可持續(xù)利用定量評價的基礎(chǔ)。水資源的利用和消費僅靠當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用水總量是不能全面反映的，而應(yīng)通過分析其水足跡來得到。目前對虛擬水研究的綜述較多，而對水足跡研究則主要只將其作為虛擬水研究的內(nèi)容之一進行評價，并無單獨的系統(tǒng)綜述。本文將從研究區(qū)域、空間尺度、對象、定量研究方法、內(nèi)容等多角度對國內(nèi)外水足跡的研究進行歸納比較，找出關(guān)于我國水足跡的研究的薄弱之處，并結(jié)合我國實際情況，為其發(fā)展提出建議。

1 概念框架

“虛擬水”(Virtual Water)最先由Tony Allan提出，用來說明生產(chǎn)商品或服務(wù)所需要的水資源量?；诖耍琀oekstra(UNESCO-IHE)于 2002年提出了“水足跡”(Water Footprint)概念。其思想源自于1992年加拿大經(jīng)濟學(xué)家 Wiiliam Rees提出的“生態(tài)足跡”(Ecological Footprint)理論［1］?！八阚E”是指任何已知人口(一個國家、一個地區(qū)或一個人)在一定時間內(nèi)消耗的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源的數(shù)量，可以從產(chǎn)品、消費者、消費群體、廠商、特定地理區(qū)域和人類幾大維度分別定義。水足跡研究的理論基礎(chǔ)有資源流動、資源替代、區(qū)域聯(lián)合與區(qū)際協(xié)調(diào)、比較優(yōu)勢、生態(tài)安全等理論［2］。水足跡概念可用于評價區(qū)域的水資源自承載能力以及對外依存度、全面描述水資源安全狀況。

2 研究現(xiàn)狀

對于“虛擬水”的研究主要可歸納為虛擬水及其相關(guān)概念、虛擬水量化研究、虛擬水戰(zhàn)略、水足跡、虛擬水貿(mào)易與虛擬水流動、虛擬水分別與水資源及糧食資源的關(guān)系、虛擬水生態(tài)補償領(lǐng)域七個方面，且涉及不同產(chǎn)品范圍(如某產(chǎn)品或某產(chǎn)業(yè))、不同空間范圍(包括全球、國家和區(qū)域)、不同虛擬水種類(包括“綠水”、“藍水”和“灰水”)。水足跡研究開拓了虛擬水研究的新領(lǐng)域，是虛擬水研究的一個重要組成部分。對水足跡的研究主要是基于Hoekstra提出的水足跡理論，從人類生產(chǎn)、消費活動與水資源系統(tǒng)的相互作用關(guān)系出發(fā)，并以虛擬水的計算為基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括水足跡數(shù)量的計算、水足跡與農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)變化、水足跡的影響因素、基于水足跡的流域生態(tài)補償?shù)取Ｄ壳皣鴥?nèi)外水足跡的研究取得了一定的進展，這里將從研究區(qū)域、空間尺度、對象、定量研究方法、內(nèi)容等多個角度對其進行歸納比較，總結(jié)我國該方面研究的缺陷，并結(jié)合我國實情，對我國水足跡研究的發(fā)展提出建議。

2.1 研究區(qū)域

目前國內(nèi)外已有較多關(guān)于水足跡的研究，且多針對水資源問題較嚴重地區(qū)［3］。有關(guān)我國水足跡的研究多針對北方地區(qū)，尤其是北京市、甘肅省和遼寧?。?－5］，而關(guān)于南方區(qū)域水足跡的研究則相對較少［6－7］。此外，已有研究大多是針對經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)［6］。但是，我國南方濕潤地區(qū)“水多、水少、水臟、水渾”等水資源問題也很嚴重，經(jīng)濟落后區(qū)域的水足跡尤其是農(nóng)產(chǎn)品水足跡也不容忽視。因此，有關(guān)研究應(yīng)對我國南方及經(jīng)濟尚不發(fā)達地區(qū)的水足跡予以關(guān)注。

2.2 研究時空尺度

水足跡具有空間性，空間位置的差異和空間分布的大小都會影響人類的活動方式，從而影響區(qū)域的水足跡。國際上水足跡研究的空間尺度有全球、國家或區(qū)域等多種。且隨著國家尺度研究的日趨成熟，研究技術(shù)的日益發(fā)展，以及流域水資源管理的地位日顯重要，已有越來越多的水足跡研究在較小空間尺度內(nèi)進行［8］或采用流域尺度，如對Lake Naivasha流域、Guadiana river流域等的研究［3］。當(dāng)前已有的關(guān)于我國水足跡研究主要涉及“全國整體范圍”、“省市或區(qū)域”兩種空間尺度，其中對全國整體范圍的水足跡研究較多［9］。對“省市或區(qū)域”的研究也多只就個別省區(qū)(主要是缺水省區(qū))或流域進行，如黑河、海河、長江、黃河等［4－5，10－11］。而較少有研究對省級以下區(qū)域的水足跡進行分析，或?qū)θ珖魇∵M行整體分析［12］。但由于我國國土面積大而水資源稟賦不均，人口、經(jīng)濟發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)等因素的水平也有所不同，各省內(nèi)部或省間的水資源擁有量和水足跡均存在一定的差異。因此從較小的空間尺度來研究水足跡將更有利于準(zhǔn)確反映各具體區(qū)域的情況。同時要注意到，這些分析缺乏統(tǒng)一分析口徑，從而缺乏可比性，不利于各省充分挖掘其他省的借鑒意義以及自身的發(fā)展?jié)摿?。因此，借鑒國外在較大范圍內(nèi)進行較小空間尺度精確分析的先進方法，并加強分析口徑的統(tǒng)一，不僅可以全面反映我國各具體區(qū)域的水足跡情況，還將有利于區(qū)域間比較分析，得到更深層次的結(jié)論。

同時，關(guān)于我國水足跡的研究對時間維度的劃分仍不夠科學(xué)。時間上，目前對我國水足跡的研究多基于年平均水平，而實際上我國水資源在時間上分布不均，且不同月份的農(nóng)作物需水量也會存在較大差異。因此，在有關(guān)分析中應(yīng)注意科學(xué)劃分時間段，并根據(jù)需要采取多段的平均值提高研究的實際意義。

2.3 研究對象

國際上對農(nóng)作物產(chǎn)品、動物產(chǎn)品水足跡的測算較為普遍，并對工業(yè)和第三行業(yè)的水足跡也有一定研究。其中農(nóng)作物產(chǎn)品虛擬水含量的計算主要有兩種:一種是Chapagain等［13］的研究不同產(chǎn)品生產(chǎn)樹的方法;另一種是Zimmer等的基于不同產(chǎn)品類型區(qū)分的計算方法［14］且后者應(yīng)用比較廣泛。動物虛擬水含量計算目前普遍采用的是Chapagain和 Hoekstra提出生產(chǎn)樹的方法［2］。同時也有較多對工業(yè)行業(yè)的水足跡分析，如水電行業(yè)、飲料行業(yè)、甜味劑和生物乙醇、基于生物燃料的運輸?shù)龋?5，16－17］。也有研究將水足跡與價值鏈相結(jié)合進行了分析［18］。

有關(guān)我國水足跡的研究仍主要針對主要農(nóng)作物產(chǎn)品或動物產(chǎn)品，而較少涉及工業(yè)用水或第三產(chǎn)業(yè)用水，尤其是生態(tài)環(huán)境用水。對工業(yè)產(chǎn)品水足跡的計算多為估計或忽略不計［12，19］，原因可以歸納為以下三點:工業(yè)產(chǎn)品的種類繁多，其虛擬水計算的復(fù)雜性較高;工業(yè)產(chǎn)品一般屬于耐用產(chǎn)品;工業(yè)產(chǎn)品中的虛擬水含量相對農(nóng)產(chǎn)品而言數(shù)量較小。同時，由于第三產(chǎn)業(yè)用水量相對較小，且獲取數(shù)據(jù)尤其是生態(tài)環(huán)境用水量的數(shù)據(jù)較為困難，目前有關(guān)我國第三產(chǎn)業(yè)水足跡的研究相對較少，且多數(shù)研究中并沒有考慮生態(tài)環(huán)境用水［20－22］。已有關(guān)于工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)水足跡的研究，多是在采用自上而下或投入產(chǎn)出法分析中，著眼于產(chǎn)業(yè)整體的情況，而對具體產(chǎn)品、具體產(chǎn)業(yè)下各部門，尤其是第三產(chǎn)業(yè)下的各部門的水足跡則缺乏深入分析。

其中工業(yè)用水量數(shù)據(jù)來源有水資源公報、環(huán)境年鑒、工業(yè)用水定額資料等［2］，或基于某些數(shù)據(jù)估計得到。如以工業(yè)用水量為基礎(chǔ)，考慮工業(yè)產(chǎn)品進出口平衡進行計算［10］;取當(dāng)年居民農(nóng)產(chǎn)品虛擬水消費量的一定比例作為居民工業(yè)品使用所消費的虛擬水量［5，23］;將工業(yè)耗水量按照當(dāng)年各地區(qū)的GDP比例，對各地區(qū)進行分配，將各地區(qū)所得配額作為其居民消費工業(yè)產(chǎn)品耗水量真實值，再將該值乘以當(dāng)年的工業(yè)消費系數(shù)得到工業(yè)產(chǎn)品水足跡［24］。

第三產(chǎn)業(yè)用水量數(shù)據(jù)多來自水資源公報、行業(yè)資料，或經(jīng)估算得到。如取第三產(chǎn)業(yè)用水為城市生活用水減去城市居民家庭用水得到第三產(chǎn)業(yè)用水量［25］;在研究中通過換算全國第三產(chǎn)業(yè)各行業(yè)的直接消耗新鮮水量的數(shù)據(jù)得到北京市第三產(chǎn)業(yè)各行業(yè)的直接消耗新鮮水量，并采用北京市生活用水減去北京市居民家庭用水得到第三產(chǎn)業(yè)消耗的新鮮水總量［4］。

生態(tài)環(huán)境用水計算方法主要有以下幾種:①包含在第三產(chǎn)業(yè)用水量中。2003年我國重新劃分了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，第三產(chǎn)業(yè)包括“水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)”，涉及生態(tài)用水。故采用2003年后的投入產(chǎn)出表計算水足跡時，一般均已將生態(tài)用水計算在內(nèi)［25］。②包含在服務(wù)業(yè)用水中。龍愛華等認為服務(wù)業(yè)用水主要是第三產(chǎn)業(yè)用水和城鎮(zhèn)公共用水，因此包括生態(tài)用水［5］。③適當(dāng)處理區(qū)域水資源公報的統(tǒng)計數(shù)據(jù)而得［7］。④用部分生態(tài)用水代替生態(tài)環(huán)境需水量，如鄧曉軍等用城鎮(zhèn)公共綠地用水量代替生態(tài)環(huán)境需水量［6］。⑤用區(qū)域內(nèi)主要水域的蓄水量代表該區(qū)域的生態(tài)用水，如莫明浩以洪湖的蓄水量代表洪湖市的生態(tài)用水［26］。

盡管工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的用水量在總用水量中占比較低，但我國這兩種用水量不斷增加，且水資源再利用、污水處理問題等愈顯重要。因此，創(chuàng)新研究方法，加強統(tǒng)計資料管理，深入研究我國工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)水足跡很有必要。

2.4 定量研究方法

目前國際上定量研究水足跡的方法主要有“自下而上”法(Bottom-up Approaches)和“自上而下”法(Top-down Approaches)［2］。“自下而上”法計算結(jié)果能體現(xiàn)居民消費結(jié)構(gòu)對水足跡的影響;大多采用“生產(chǎn)樹”法計算農(nóng)產(chǎn)品的虛擬水含量，但該“生產(chǎn)樹”法并不適用于工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品;需要詳細的居民消費產(chǎn)品和服務(wù)的數(shù)量，存在數(shù)據(jù)不全的缺陷;往往忽略生態(tài)環(huán)境用水量;忽視了各經(jīng)濟部門之間依賴關(guān)系。“自上而下”法基于消費平衡理論，計算結(jié)果能體現(xiàn)研究區(qū)域?qū)ν獠克Y源的依賴程度，但需要詳細貿(mào)易數(shù)據(jù)。目前由于我國缺乏各地區(qū)不同產(chǎn)品的長時間序列的居民消費和貿(mào)易數(shù)據(jù)，兩種方法在應(yīng)用上都受到了一定程度的制約。已有研究更多采用的是“自下而上”法，但往往忽視工業(yè)水足跡，農(nóng)業(yè)用水計算精度也不高，故結(jié)果的可信度較低［19，22，27］。采用“自上而下”法的研究大多通過對本地實體水和虛擬水的消費量、虛擬水的凈進口量與生態(tài)環(huán)境求和得到區(qū)域水足跡［11，23，28］。

“自上而下”法中的投入產(chǎn)出模型屬于環(huán)境投入產(chǎn)出模型，有利于區(qū)分直接虛擬水消費和間接虛擬水消費，并考慮產(chǎn)品的中間投入從而避免重復(fù)計算，在水足跡和虛擬水貿(mào)易的計算和評價中應(yīng)用較廣［29］。主要有兩種表現(xiàn)形式，一種是建立擴展水資源投入產(chǎn)出表(Extended Water IO table)，即在投入產(chǎn)出表上添加幾行有關(guān)各生產(chǎn)部門水使用量的數(shù)據(jù)［30］;另一種則未將水使用量添加到投入產(chǎn)出表中［25］。但兩種形式的實質(zhì)相同，均通過將水資源利用量作為最終消費，計算最終消費中的直接用水量和間接用水量［9，30－31］。

根據(jù)所涉及區(qū)域內(nèi)容，可將投入產(chǎn)出模型區(qū)分為區(qū)域投入產(chǎn)出模型、多個區(qū)域之間的投入產(chǎn)出模型。前者針對某單一區(qū)域，且在水足跡研究中的應(yīng)用較為普遍［31］。但目前在我國水足跡研究上的應(yīng)用大多針對北部、南部等較大區(qū)域，或局部區(qū)域內(nèi)部如黃河流域內(nèi)部［32］，且主要集中在國家與地區(qū)層面，而對于省級及以下尺度上的研究還相對較少;大多均對投入產(chǎn)出表中的行業(yè)部門進行了合并，導(dǎo)致直接消耗系數(shù)的改變而影響最終結(jié)果，且研究結(jié)果也不能詳細反映各個部門產(chǎn)品的虛擬水情況。結(jié)合區(qū)域投入產(chǎn)出模型進行水足跡研究，并不能反映虛擬水流動的來源和去向，且區(qū)域(或國家)外的技術(shù)往往被假設(shè)與區(qū)域(或國家)內(nèi)相同。因此研究界建立了關(guān)于多個區(qū)域之間的投入產(chǎn)出模型，包括區(qū)域間投入產(chǎn)出模型(IRIO)、多區(qū)域投入產(chǎn)出模型(MRIO)、區(qū)域間引力模型等。多數(shù)水足跡分析中采用的是MRIO或區(qū)域間引力模型［33］，但這些在我國仍較少應(yīng)用，且已有的應(yīng)用多針對較粗或較小區(qū)域［32，34］。同時，目前結(jié)合我國具體情況的建模研究還相對較少［35］。而國外的區(qū)域間投入產(chǎn)出模型往往是基于該國具體的區(qū)域結(jié)構(gòu)、貿(mào)易形式及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的，故不一定適應(yīng)我國的實情。另外，投入產(chǎn)出模型在水足跡研究中的應(yīng)用具有一些來自模型自身的缺陷，具體如下:采用該模型不能對各種農(nóng)產(chǎn)品的水足跡進行具體研究;無法對個別月份的農(nóng)產(chǎn)品虛擬水進行研究;沒有區(qū)別農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中綠水資源消耗和藍水資源消耗。另外，目前國內(nèi)外很少有對投入產(chǎn)出模型誤差情況的實證研究，劉強和岡本信廣的有關(guān)誤差分析也相對簡單［35］。

因此，在接下來的我國水足跡研究中，需要結(jié)合國外先進的技術(shù)，研究出適合我國實情的定量研究方法，如建立適合我國的區(qū)域間投入產(chǎn)出模型，將投入產(chǎn)出模型與其他模型相結(jié)合來彌補該模型自身的缺陷，并對誤差及模型實證效果進行分析。

2.5 研究內(nèi)容

2.5.1 產(chǎn)品虛擬水流動量

研究產(chǎn)品虛擬水流動量的方法有多種，這些方法也被廣泛應(yīng)用于我國的相關(guān)研究中，具體方法可歸納如圖1所示。圖中“貿(mào)易價值量與單位價值用水量相乘”中的“非投入產(chǎn)出法”多是采用單位農(nóng)業(yè)(或工業(yè))產(chǎn)值用水量乘以貿(mào)易價值進行估算［6，36］，有些研究則按貿(mào)易價值乘以工業(yè)用水定額來計算工業(yè)產(chǎn)品虛擬水流動量［21］。通過基于“對比生產(chǎn)數(shù)據(jù)和消費數(shù)據(jù)”假設(shè)得到貿(mào)易量的研究中，有的考慮貯存［7，37］，有的則未考慮［11，28］。對比產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和消費數(shù)據(jù)，假設(shè)某種產(chǎn)品消費大于產(chǎn)品生產(chǎn)時，其差額值為進口貿(mào)易量;反之，多余的產(chǎn)品一部分用于貯存，一部分用于出口貿(mào)易。具體貯存量可借鑒聯(lián)合國糧農(nóng)組織的糧食安全標(biāo)準(zhǔn)糧食儲存量占年糧食消費的比例，并結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種子儲備等有關(guān)情況，對糧食儲備率進行估計［30］。工業(yè)產(chǎn)品水足跡中的虛擬水流動除了按“貿(mào)易價值量與單位價值用水量相乘”估計外還有其他計算方法。有些研究中工業(yè)產(chǎn)品的虛擬水流動并未單獨計算，而是包含在所直接估計的工業(yè)品所消費的虛擬水量中。可以按居民農(nóng)產(chǎn)品虛擬水消費量的一定比例估計居民使用工業(yè)品所消費的虛擬水量［5，23］。有的研究則不涉及工業(yè)產(chǎn)品虛擬水流動量的計算［36］。

有關(guān)我國虛擬水流動的研究已取得一定的進展，通過引入并合理運用國外一些完善的模型和方法，實現(xiàn)了對全國或區(qū)域的水足跡分析，但應(yīng)用的廣度和深度仍有待改進。如應(yīng)加強對工業(yè)產(chǎn)品虛擬水流動的研究，采用適合當(dāng)?shù)貙嶋H情況的估算方法，以增強研究的準(zhǔn)確性和實用性。同時，國外水足跡研究中所采用的先進技術(shù)如遙感技術(shù)等也值得借鑒［38］。我國相關(guān)數(shù)據(jù)較低的可得性在一定程度上限制了研究的發(fā)展，有的對局部區(qū)域水足跡的研究甚至只能以已有的有關(guān)全國平均水平的研究結(jié)果來代替，從而影響了研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和實用性。目前對于我國省或區(qū)域虛擬水流動的研究大多未將省際與國際虛擬水流量分開;對虛擬水流動的起始國(或區(qū)域)和終點國(或區(qū)域)也無詳細分析。而區(qū)分起始國(或區(qū)域)和終點國(或區(qū)域)將有利于全面認識該區(qū)域虛擬水的流入和流出，識別出分別對流入和流出產(chǎn)生較大影響的國家或區(qū)域，幫助準(zhǔn)確分析貿(mào)易對水資源及其利用的影響，提高通過適度調(diào)整貿(mào)易結(jié)構(gòu)來引導(dǎo)當(dāng)?shù)乜茖W(xué)用水的效率。此外，已有研究往往將進口產(chǎn)品再出口的虛擬水量同時計入虛擬水進口和出口中，從而高估了外部水足跡;水價對貿(mào)易的影響也是已有水足跡研究的薄弱環(huán)節(jié);我國北方地區(qū)水資源并不豐富，卻生產(chǎn)并輸出高耗水及高污水排放的商品，這一現(xiàn)象也值得進一步分析。

2.5.2 時空差異

國際上已有多項研究分析了水足跡的時間差異［39］和空間差異［31］。關(guān)于我國水足跡研究中，也有一些對水足跡隨時間的演變情況進行比較，得到其變化趨勢;有的對水足跡的空間差異進行了比較，并結(jié)合聚類分析等其他方法，得到區(qū)域間差別程度［11］;有的則同時進行了時空差異比較［24，28］，結(jié)合對相關(guān)差異原因的分析，幫助提高水資源管理效率。但總的來說，目前關(guān)于我國水足跡的研究在時空差異分析中，對技術(shù)進步、水資源配置效率等方面水平的考慮尚不深入［37］。有關(guān)隨時間演變的趨勢分析相對較少，有關(guān)空間差異的分析也較為粗略。在進一步的研究中有必要完善時空差異分析，以提高預(yù)測能力以及對我國水資源管理的實用性?？梢詫⒛壳皩ξ覈阚E所進行的存量水平分析與出入系統(tǒng)的資本流、引導(dǎo)資源消費的內(nèi)在動力以及空間信息相結(jié)合，用以反映區(qū)域的復(fù)雜動態(tài)性及內(nèi)部各要素之間的內(nèi)在相互作用機制，展現(xiàn)區(qū)域與其他區(qū)域的時空聯(lián)系以及不同空間尺度的相互作用機制，監(jiān)測水足跡變化的過程并進行趨勢分析，追蹤水資源消費和污水消納的空間分布、軌跡、強度變化，以及水資源的變遷等，提高分析的合理性。

圖1 關(guān)于我國產(chǎn)品虛擬水流動量的計算方法Fig.1 Methods of calculating the virtual water flow of Chinese products

2.5.3 “綠水”、“藍水”和“灰水”

“綠水”足跡指的是農(nóng)作物在生長過程中所蒸發(fā)的儲存在土壤中雨水的水資源量?！八{水”足跡是消耗使用淡水水體的水資源量，如農(nóng)田灌溉用水的蒸發(fā)?！盎宜弊阚E指以現(xiàn)有水環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，消納產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物負荷所需要的淡水水量［32］。盡管“綠水”的機會成本低于“藍水”，但“綠水”空間異質(zhì)性非常大，受氣候、土壤、植被和土地管理等多種因素影響，且其儲存能力與土壤的物理性質(zhì)密切相關(guān)，忽略“綠水”會夸大水資源短缺程度。因此，目前國際上的研究多將這三種水加以區(qū)分［8］。有關(guān)我國的水足跡研究也多涉及“綠水”，并將其與“藍水”加以區(qū)分［19］。但生產(chǎn)所排污水的內(nèi)容物及其濃度復(fù)雜，難以達成統(tǒng)一的量化手段或標(biāo)準(zhǔn);各地對污染物的處理方法會直接影響到污染物的污染程度，而只有未被利用的部分才會流失進入水體形成。由于這些復(fù)雜性，目前將水資源污染問題納入我國水足跡分析、單獨計算“灰水”的研究仍較少［24］，從而對那些污染問題較嚴重行業(yè)的水足跡計算結(jié)果則有較大偏差。同時，某區(qū)域的“灰水”量可以用來反映該區(qū)域生產(chǎn)生活中對環(huán)境的影響程度。因此有必要加強有關(guān)我國“灰水”的研究，通過對其進行科學(xué)估算評價，更為全面準(zhǔn)確地展現(xiàn)區(qū)域或行業(yè)的水足跡，并幫助促進環(huán)境保護工作的開展。

2.5.4 相關(guān)評價分析

圖2 評價我國水足跡的指標(biāo)體系Fig.2 Index system of evaluating Chinese water footprint

基于水足跡計算，有關(guān)研究對不同地區(qū)水資源承載力及利用效率作出了指示性判斷，幫助解決水資源短缺與安全、糧食安全及生態(tài)環(huán)境壓力等問題［3］。有些研究將碳、土地、生物能源等資源要素與水足跡相結(jié)合進行分析，并建立了水足跡預(yù)測方法［40］。我國也已建立相關(guān)指標(biāo)［4，10，20］，歸納如圖 2。其他分析包括基于水足跡建立了流域生態(tài)補償模型等［28］，其中關(guān)于影響水足跡大小因素的研究較多，得出影響因素主要有消費結(jié)構(gòu)(主要是膳食結(jié)構(gòu))［23］、人口數(shù)量、富裕程度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、氣候因素和區(qū)位條件等［22］。但目前基于水足跡分析對我國水資源承載能力的評價多僅將水資源量與水足跡相結(jié)合，而水資源承載能力、水資源消費情況均與社會、經(jīng)濟、環(huán)境等有關(guān)。因此有必要結(jié)合這些因素來系統(tǒng)分析，如深入探討水資源優(yōu)勢對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響等，從而得到從社會、經(jīng)濟、環(huán)境等多方面共同實現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展的方法，提高研究的戰(zhàn)略運用意義?？山梃b國外將水資源與其他資源相結(jié)合、水足跡預(yù)測等方法，并結(jié)合區(qū)域具體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、消費模式等情況，基于更為科學(xué)的水足跡分析，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提出切實可行的政策建議。此外，對水足跡大小的影響因素分析仍有待完善，如可對流動人口對流入地區(qū)水足跡的影響予以充分考慮。由于流動人口對水資源的消費將直接影響到流入地區(qū)的水足跡情況，而該影響的程度及持續(xù)時間又與該部分流動人口的流動特點有關(guān)。因此有必要區(qū)別該區(qū)域常住居民與流動人口對水足跡的影響。

3總結(jié)

總的來說，水足跡研究在國內(nèi)外水資源短缺、糧食安全及生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域已得到較多應(yīng)用，并為我國水資源可持續(xù)利用的定量評價奠定了較好基礎(chǔ)。但結(jié)合我國實際情況，并與國外已有研究相比，關(guān)于我國水足跡的研究仍具有一定程度的不準(zhǔn)確和不完整性，在深度和廣度上有待發(fā)展。這些研究多針對我國北方或較發(fā)達地區(qū)，而對南方以及落后區(qū)域的水足跡研究也很有必要;對“全國整體范圍”研究較多，而對“省市或區(qū)域”研究較少，其中對全國各省的整體分析比較則尤為薄弱，對時間維度的劃分不夠科學(xué)，且對區(qū)域的分析無統(tǒng)一分析口徑;研究對象大多是主要農(nóng)作物產(chǎn)品或動物產(chǎn)品，對工業(yè)或第三產(chǎn)業(yè)水足跡的研究雖很有必要但仍較少;“自下而上”法和“自上而下”法在應(yīng)用上都受到了一定程度的制約，部分較為先進的定量研究方法尚未得以合理借鑒，且結(jié)合我國實情的建模研究還相對較少;虛擬水流量的研究取得了一定的進展，但應(yīng)用的廣度和深度仍有待改進，數(shù)據(jù)較低的可得性對研究造成限制，對國外有關(guān)先進處理技術(shù)尚未充分借鑒，已有研究存在未將省際與國際虛擬水流量分開、未識別起始國(或區(qū)域)和終點國(或區(qū)域)等薄弱之處;有研究對水足跡的時空差異進行了比較，但分析仍不夠周全，且其中關(guān)于隨時間演變的趨勢分析相對較少，空間差異分析也較為粗略;“綠水”與“藍水”被區(qū)分開來，但有關(guān)“灰水”的研究較少;已建立了多種與水足跡有關(guān)的指標(biāo)分析我國水資源利用情況，且對影響水足跡大小因素的分析較多，但戰(zhàn)略運用研究的層次仍然較低，流動人口對流入地區(qū)水足跡的影響尚未被充分考慮。

因此，為了實現(xiàn)通過虛擬水戰(zhàn)略促進我國的可持續(xù)發(fā)展，仍有必要彌補這些已有研究的不足之處，對我國水足跡的深層次含義做進一步探討。要加強對我國南方及落后區(qū)域、工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的水足跡研究;科學(xué)借鑒國外先進的分析方法并結(jié)合我國實際情況予以創(chuàng)新，如合理應(yīng)用在較大范圍內(nèi)進行較小空間尺度分析、結(jié)合多資源分析水足跡，以及水足跡預(yù)測等方法，建立適用于我國的區(qū)域間投入產(chǎn)出模型;統(tǒng)一分析口徑;加強統(tǒng)計資料管理，合理提高其可得性以增強研究的準(zhǔn)確性和實用性;同時注意完善相關(guān)研究內(nèi)容，如識別虛擬水流動的起始國(或區(qū)域)和終點國(或區(qū)域)，加強有關(guān)水足跡時空差異和“灰水”的研究，并基于水足跡分析來系統(tǒng)評價水資源承載能力，完善對水足跡大小影響因素的分析。

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A Review of Researches on Chinese Water Footprint

WU Zhao-dan1，2 ZHAO Min3 Upmanu LALL2 TIAN Ze1 HUO Zheng-gang3，4
(1.School of Business Administration，Hohai University，Changzhou Jiangsu 213022，China;2.Department of Earth and Environmental Engineering，Columbia University，New York City New York 10027，USA;3.School of Business，Hohai University，Nanjing Jiangsu 211100，China;4.Hydraulic Science and Engineering College，Yangzhou University，Yangzhou Jiangsu 225127，China)

Currently there is significant contradiction between water supply and demand in China，as well as an increasing importance in the food safety.Comprehensive water footprint analysis is a prerequisite for achieving sustainable development through virtual water strategy.Relevant defects of the existing researches on Chinese water footprint were elaborated through the comparison of domestic and foreign analysis，from multiple angles including the related area，time and spatial scale，object，quantitative method，and content.Analysis on the south or economically backward areas is relatively not enough.Current researches lack the high-resolution assessment for large area，some scientific time-dimension division，as well as comparable calibers for the regional analysis.They sometimes refer to neither industrial nor tertiary industrial water use.Some advanced quantitative research methods，which are also suitable for our situations，need developing.Several weaknesses are showed in researches on the virtual water flow，referring to the spatial and temporal differences of the water footprint，as well as the“gray water”.Some related evaluation and analysis also need to be improved.In the further research on Chinese water footprint，the analysis should be enhanced on south or economically backward areas，together with industry and tertiary industry.Scientifical learn from foreign advanced analytical methods with the innovation is necessary.The analysis caliber can be unified.Also the management of statistic data should be strengthened.Some relevant content of researches needs improving，like identifying the start country(or region)and the destination country(or region)，and systematically assessing the water resource carrying capacity based on the water footprint analysis.

water footprint;virtual water;virtual water flow;virtual water strategy;review

F062.1

A

1002－2104(2013)11－0073－08

10.3969/j.issn.1002－2104.2013.11.011

2013－05－11

吳兆丹，博士，主要研究方向為水資源管理。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目“水利資源綜合開發(fā)經(jīng)營管理范式研究”(編號:2012B10514)。

(編輯:王愛萍)