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。     

新疆喀什地区农业水安全初步研究

虚拟水是指生产商品和服务过程中所使用的所有水资源水量。本文在虚拟水理论的基础上,通过查阅2003—2009年《新疆统计年鉴》中的相关数据,计算并分析了喀什地区主要农产品的虚拟水含量。结果表明：喀什地区农业生产用水远远大于区域可提供的水资源总量,农业用水和农业生产处于不安全状态。     

虚拟水研究与应用进展

虚拟水是解决水资源短缺和粮食安全问题的新途径,是目前国际新兴的研究热点。文中系统地阐述了虚拟水的概念和内涵,归纳总结了关于产品的虚拟水含量的计算方法,包括基于不同产品类型区别计算的方法和产品生产树的方法。并且介绍了虚拟水的应用情况,还对今后的研究方向进行了探讨。     

黄河上中游水资源与粮食安全耦合关系特征分析——以陕甘宁青为例

探明陕甘宁青地区水资源与粮食安全的耦合特征,不仅有助于促进区域水资源及粮食生产的可持续发展,且对于经济社会发展具有重要意义。本文应用水资源负载指数及水足迹方法,通过分析区域水资源自然属性以及配置、粮食消费对水资源的需求等维度,系统分析了该区域水资源与粮食安全的耦合特征。结果表明：（1）2000—2016年,区域水资源总量呈不显著的增加趋势,水资源负载指数由3.9增加到13.1,相应的负载等级由Ⅲ级上升到Ⅰ级,说明不具备进一步开发的潜力;（2）农业生产的水资源被挤占,农业用水比例由78.6%（2004年）减小到76.1%（2016年）,而区域粮食安全对水资源的需求数量在提高;（3）区域居民膳食结构由口粮性向动物性产品转变,进一步加剧了区域粮食和水资源的负担;区域粮食消费水足迹由2000年的79.7 Gm³增长到2016年100.1 Gm³。依据研究结果从区域种植结构优化潜力、节水灌溉技术和虚拟水贸易的层面提出提高区域蓝水、绿水利用效率,减少灰水数量的措施以便更好地缓解区域水资源压力,促进粮食生产和水资源利用的可持续发展。     

农业合作生产对华北农牧交错区水资源存量和经济效益的影响

针对华北农牧交错区错季蔬菜生产对水资源消耗的争议,通过试验和调查研究相结合的方法,研究了农业“生产－消费”合作生产背景下区域发展错季蔬菜的耗水效果及其对农民收入、水资源存量的影响。结果表明,错季蔬菜生产田间耗水量为农区粮食作物的31.3%~93.3%,而水资源价值为农区粮食作物的4.2~10.7倍;与区域内粮油作物生产相比,错季蔬菜生产少耗水330~754m³/hm²,且其水资源价值为粮油作物的4.0~13.9倍。通过实施粮－菜交换的市场农业战略,区域能用0.175~0.196m³的水交易获得外区域1 m³的水资源,并且实现了研究区用0.93hm²的菜地解决发展错季蔬菜前需要6.9~13.8hm²耕地才能解决的粮食问题。调查表明,通过高效地输出水资源,区域农民收入仅蔬菜一项比全国同期农村人均收入高出了23%。故华北农牧交错区发展错季蔬菜生产是节约和扩大本区域的水资源存量,促进农村脱贫致富、自我发展的有效途径。     

近远程耦合视角下黄河流域产业虚拟水流动与水资源短缺风险传递

为缓解水资源短缺这一黄河流域最大的矛盾,基于虚拟水维度评估其水资源流动及其影响具有重要意义。运用多区域投入产出模型、结构路径分析方法和风险传递模型,从多尺度近远程耦合视角分析黄河流域虚拟水流动和水资源短缺风险传递。结果表明：在区域层面,由黄河流域外部净调入虚拟水可以显著降低流域内部水资源短缺风险。在省际层面,内蒙古、河南在流域内部发挥了较大的虚拟水支撑作用,以四川、内蒙古为源头的省际虚拟水流动能有效缓解流域水资源短缺风险;在部门层面,经由农业部门流向工业、服务业部门,以及能源、原材料部门流向建筑业部门的虚拟水占流域产业虚拟水流动路径的比例较大,且水资源短缺风险传递价值较高。     

滇池流域主要农业产品水足迹空间格局及其环境影响测度

科学合理的评估农业产品水资源消耗及其环境影响对保护区域农业生产安全和水资源合理配置具有重要意义.本文以滇池流域为例,耦合水足迹和生命周期评价方法,对流域内2005—2011年主要农业产品水足迹空间格局进行分析,并对其环境影响进行测度.结果显示:滇池流域主要农作物和动物产品年平均水足迹分别为4.88×108m3·a-1和8.97×108m3·a-1,动物产品总水资源消耗大于农作物产品.动物产品水足迹的人类健康和生态系统质量总环境影响高于农作物,但资源消耗总环境影响要低于农作物,各区县产品水足迹环境影响值最大的为猪肉、水稻和玉米.各区县主要产品水足迹及其环境影响空间差异显著,嵩明县和晋宁县的产品水足迹环境影响最高,城区则较低.本文最后提出:评价一种产品对区域水资源的可持续性影响时,不仅要考虑产品耗水量也应考虑产品对水资源产生的潜在环境影响大小,应从水资源管理和生命周期角度综合考虑.水资源量少的地区,应侧重选择水资源消耗量小的产品,水量充沛地区则应选择对人类和生态产生影响小的产品.     

北京市农作物虚拟水含量分布

采用灌溉定额法对北京市各区县粮食虚拟水含量和蔬菜虚拟水含量历年的分布进行了计算和分析,并将其与北京市地下水资源分布和开采状况进行了现状对比.结果表明:①各区县粮食虚拟水含量总体上均呈下降趋势,但延庆县的粮食生产会给当地地下水资源带来较大的压力;②顺义区、大兴区,平谷区蔬菜历年的虚拟水含量总体呈增长趋势,在全市蔬菜虚拟水总量中所占的比例依次逐渐增大,而海淀区、丰台区、朝阳区蔬菜历年的虚拟水含量在全市所占的比例呈逐渐减小趋势;③北京地区历年的粮食虚拟水含量总和整体呈现下降趋势,蔬菜虚拟水含量总和略呈增长趋势,但是二者虚拟水含量的总和呈现下降趋势,这与北京市近年来的农业种植结构调整政策是相符合的.     

基于农作物虚拟水的云南省水资源战略研究

在深入研究虚拟水及虚拟水贸易的基础上,结合云南省2011年统计年鉴数据,建立了虚拟水账户并计算了2010年该区各种农作物虚拟水含量,发现粮食作物和糖料作物消耗水资源最多,并且糖料作物携带大量虚拟水出口。因此,进一步从优化农作物种植结构、利用市场经济推动、调整产业结构3方面提出保障云南省水资源战略安全的对策。     

基于虚拟水的济南市水资源可持续利用研究

水资源问题已成为世界普遍关注的问题,其根本原因就在于它不仅影响、制约现代社会的可持续发展,而且成为本世纪全球资源环境的首要问题,直接威胁人类的生存和发展,水资源可持续利用是当前世界上研究的热门课题之一。济南市是北方严重缺水城市之一,近几年来,随着社会经济的发展,严重影响着城市的发展和人民生活质量的提高。文章将国际上前沿的水资源足迹的计算方法引入到济南市的水资源系统中,利用CROPWAT软件定量测度了济南市主要农贸产品的虚拟水含量。通过济南市水足迹的计算及分析,得出济南市为虚拟水净出口地区,直接危及济南市的水资源安全,建议在济南市水资源有限的情况下,必须在节约用水,提高水资源利用的基础上创新水资源管理思路,实施虚拟水战略,充分利用虚拟水贸易解决水资源短缺问题。     

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。     

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。     

基于循环耦合视角的区域水资源资产核算

为实现区域水资源平衡与社会经济高质量协同发展,提高水资源资产化管理水平,在系统分析多元水循环模式下水资源系统演变规律与水资源要素近远程耦合的基础上,提出水资源资产核算边界的多种分类方法;从循环耦合视角出发,利用水足迹分析方法,构建考虑实体水与虚拟水相结合的水资源资产核算模型,核算并分析中国各省（市、自治区）水资源资产情况。研究结果有助于厘清双循环新格局下水资源资产动态耦合的内在机理,拓展水资源核算的理论体系,为国家和区域开展水资源资产核算提供有益的科学参考。     

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。     

辽宁沿海经济带水资源边际效益测度及影响因素分析

水资源边际效益的研究对于辽宁沿海经济带可持续发展具有重要意义.基于边际效益的理论,将水资源作为生产要素,利用柯布-道格拉斯生产函数对辽宁沿海经济带2002—2011年的水资源利用边际效益进行了测算及时空差异分析,结果显示三次产业水资源利用边际效益逐年提高,农业、工业、第三产业用水边际效益多年平均值分别为4.11、82.30、154.93 元/m³,农业用水的边际效益明显低于工业和第三产业用水.在此基础上构建多元线性回归模型,探求水资源利用边际效益的关键性影响因素,得到农业用水边际效益影响因素:农业万元产值用水量、政府影响力、单位面积产量、化肥使用量,其中农业万元产值用水量对于农业用水边际效益的影响程度最强且为负向作用;工业用水边际效益影响因素:工业万元产值用水量、政府影响力、市场需求程度、工业废水排放达标量,且工业万元产值用水量对于工业用水边际效益的影响最大且为负向作用;第三产业用水边际效益影响因素:第三产业万元产值用水量、政府影响力、城市化水平、人均公园绿地面积,第三产业万元产值用水量和人均公园绿地面积对于第三产业用水边际效益影响程度较高,第三产业万元产值用水量为负向作用,人均公园绿地面积作用为正向作用.     

北京市食物消费虚拟水含量研究

虚拟水是指在生产商品和服务过程中消耗的水资源数量。人们在消费商品或服务的过程中,即在消费隐含其中的虚拟水。我国是水资源比较匮乏的国家,且水资源在时间和空间上分布不均匀。随着人口和经济的不断增长,我国对水资源的需求也逐渐增加,缺水问题日益严重。水资源短缺已经成为制约我国社会经济发展的关键因素。虚拟水理论为解决水资源危机提供了新的思路。在居民的虚拟水消费中,食物消费中隐含的虚拟水占很大比例,且食物消费与居民生活息息相关。本文以北京市为例,计算了2009年北京市居民食物消费中隐含的虚拟水含量,并对城乡居民和不同收阶层居民的食物虚拟水消费总量及结构进行了对比分析。结果显示,北京市居民食物消费的虚拟水含量在城乡间及城乡各收入阶层间都存在差异,且城乡间及农村各收入阶层间虚拟水消费结构也存在差异。造成这种差异的原因是消费水平及消费结构的不同。     

中国农产品贸易虚拟水转移及其影响因素研究

挑选与中国农产品贸易额较大且具有代表性的10个国家,构建包含资源环境要素的虚拟水投入产出模型,计算农产品贸易隐含虚拟水的转移情况.进而以国际贸易理论为基础构建了以虚拟水净进口量为被解释变量的贸易引力模型,重点探究了包括自由贸易协定和关税在内的各因素对虚拟水转移的影响.结果表明,中国的农业用水效率虽然在逐年提高,但与农业发达国家相比仍有较大差距;中国通过农产品国际贸易实现了对大部分国家虚拟水的贸易逆差;土地资源、劳动力数量、农业生产效率等方面的比较优势以及是否签订自由贸易协定、关税水平等变量是农产品贸易虚拟水流动的显著影响因素.中国通过进一步发展和壮大农产品国际贸易可以有效缓解国内水资源压力,因此应当在提高自身农业比较优势的同时,加快发展对外贸易关系,并充分发挥自由贸易协定在农产品国际贸易中的关键作用.     

近20年我国虚拟水、能消耗及耦合和需求预测

基于我国1997~2018年投入产出表及水资源和能源消耗数据,运用投入-产出模型计算了三大产业虚拟水、能的消耗量.在此基础上,通过构建虚拟水-虚拟能系统综合评价指标体系,对虚拟水、能系统发展状况进行了综合评价.与此同时,运用耦合协调度模型,测算了虚拟水、能系统的耦合协调水平.最后,利用指数平滑模型,预测了我国2022~2032年虚拟水、能消耗总量.结果表明：（1）近20年来,三大产业虚拟水、能消耗量均呈上升趋势,但第一、二产业的虚拟水、能消耗占比呈波动下降趋势,而第三产业的呈上升趋势,其中,GDP和第三产业完全用水（能耗）系数是影响我国虚拟水（能）消耗量的重要因素;（2）三大产业直接用水（能耗）系数、完全用水（能耗）系数呈下降趋势,水资源和能源利用效率不断提高;（3）通过间接消耗大量水资源和能源,第二、三产业的用水和能耗乘数较高,是“隐形”的高耗水、高耗能产业;（4）虚拟水-虚拟能系统处于高水平耦合,但仅达到初级协调发展阶段;（5）未来10年,我国虚拟水、能及实体能消耗量仍呈上升趋势,但实体水消耗量呈下降趋势.为此,应通过优化产业结构,提高产业链各环节水、能资源利用效率,改善消费结构,提升虚拟水-虚拟能系统耦合协调度,以缓解我国水资源和能源危机.     

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。