CN110298575A - 一种水足迹可持续性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水足迹可持续性评价方法，包括步骤：计算区域可持续水资源量与区域生产水足迹之差，获取区域水资源超载；计算区域消费水足迹与区域生产水足迹之差，获取区域水资源贸易赤字；计算区域可持续水资源量与区域消费水足迹之差，获取区域水资源赤字；根据区域水资源超载、区域水资源贸易赤字、区域水资源赤字评价区域水足迹可持续性。本发明通过比较研究区域水足迹与区域可持续的水资源量，反映了生产、消费和贸易与水资源禀赋的关系，将贸易影响纳入水足迹评价的方法体系中，使水足迹评价更加科学、合理，对我国统筹实体水‑虚拟水以实现国家水安全具有一定的技术指导意义。

Description

一种水足迹可持续性评价方法

技术领域

本发明属于可持续性评价方法技术领域，尤其涉及一种水足迹可持续性评价方法。

背景技术

越来越多的研究表明，区域水资源短缺并不总是由本地社会经济发展带来的用水量增加而引起，外部区域的消费需求通过贸易同样可以影响本地水资源可持续性。消费和贸易对水资源、水环境的影响可以通过水足迹这一概念进行表征。水足迹是指国家、区域或个人，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，一个区域的水足迹是指该区域边界内总淡水消耗量和污染量(Hoekstra et al.,2011)。水足迹可持续性评价是指将水足迹与区域水资源禀赋进行比较，是评估人类消费和生产活动是否超出当地水资源承载能力的一种评价体系(Hoekstra,2009)。作为一个单一指标，水足迹需要与其它指标相结合开展水足迹可持续性评价。已有的水足迹可持续性评价，多是将水足迹与区域水资源禀赋相比较，如水足迹超出区域水资源禀赋一定程度，则认为区域水足迹已超出可持续的范围。但以上方法忽略了水足迹及其可持续性受到区域消费、生产以及贸易的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水足迹可持续性评价方法，用于解决可持续性受到区域消费、生产以及贸易的影响变化，更加准确。

为了解决上述问题，本发明提出一种水足迹可持续性评价方法，包括如下步骤：

计算区域可持续水资源量与区域生产水足迹之差，获取区域水资源超载；

计算区域消费水足迹与区域生产水足迹之差，获取区域水资源贸易赤字；

计算区域可持续水资源量与区域消费水足迹之差，获取区域水资源赤字；

根据区域水资源超载、区域水资源贸易赤字、区域水资源赤字评价区域水足迹可持续性。

进一步的，所述区域可持续水资源量采用公式(1)计算获取：

WRC＝Q*WTA (1)

式中：WRC为区域可持续的水资源量；Q为区域水资源总量；WTA为水压力指数阈值。

更进一步的，采用水资源脆弱性指数计算水压力指数，计算公式如下：

WTA'＝WU/Q (2)

其中：WU为区域用水量；Q为区域水资源总量；WTA'>0.4时，表示该区域水资源短缺，因此水压力指数WTA阈值取值0.4。

进一步的，所述区域生产水足迹包括：生产本地消费产品所消耗的本地用水量、生产出口产品所需的用水量和本地生活用水量；所述区域消费水足迹，是指为满足本地消费需求产生的用水，包括内部水足迹、生产进口产品的所需的用水量和本地生活用水量。

由此，评价区域水足迹可持续性的方法包括：

WRD>0，WRTD>0，WRO>0，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易赤字又给区域内部带来了大量的“隐含水”，水资源蓄存量增加；

WRD<0，WRTD<0，WRO<0，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易盈余加重了水资源超载；

WRD<0，WRTD>0，WRO<0，|WRD|>|WRTD|，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易赤字给区域内部带来了“隐含水”但是小于水资源赤字量的绝对值，总体呈现水资源超载；

WRD<0，WRTD>0，WRO>0，|WRD|<|WRTD|，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易赤字给区域内部带来“隐含水”弥补了水资源赤字量，从而总体呈现水资源蓄存；

WRD>0，WRTD<0，WRO<0，|WRD|<|WRTD|，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易盈余向区域外部输出了“隐含水”并且超出区域水资源盈余量，从而导致总体水资源超载；

WRD>0，WRTD<0，WRO>0，|WRD|>|WRTD|，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易盈余向区域外部输出了“隐含水”但是小于区域水资源盈余量，总体上呈现水资源蓄存；

其中：WRD表示区域水资源赤字；WRTD表示区域水资源贸易赤字；WRO表示区域水资源超载。

与现有技术相比，本发明所述的水足迹可持续性评价方法所达到的有益效果包括：本发明通过比较研究区域水足迹与区域可持续的水资源量，反映了生产、消费和贸易与水资源禀赋的关系，将贸易影响纳入水足迹评价的方法体系中，使水足迹评价更加科学、合理，对我国统筹实体水-虚拟水以实现国家水安全具有一定的技术指导意义；本发明数据获取简单，通过计算能够明确知晓研究区域内社会经济用水对自然环境的影响，以来评价水足迹的可持续性，具有推广使用的价值。

附图说明

图1是我国部分典型省市的区域水资源超载WRO、区域水资源贸易赤字WRTD、区域水资源赤字WRD评价显示。

具体实施方式

本发明提供的水足迹可持续性评价方法，包括如下步骤：

(1)计算区域水资源超载

区域水资源超载是指区域可持续的水资源量与生产水足迹之差，表示生产引起的水资源短缺。数值为正代表区域水资源蓄存，为负代表水资源超载。

WRO＝WRC-WFP＝Q*0.4-WFP (1)

式中：WRO为区域水资源超载；WRC为区域可持续的水资源量，是区域水资源总量(Q)与水压力指数阈值(WTA＝0.4)的乘积；Q为区域水资源总量，指当地降水形成的地表和地下产水总量，即地表产流量与降水入渗补给地下水量之和；WTA为水压力指数，采用水资源脆弱性指数(Water Resources Vulnerability Indices,Brown and Malock,2011)计算公式如下：

WTA＝WU/Q (2)

其中WU为区域用水量，Q为区域水资源总量。WTA>0.4时表示该区域水资源短缺，因而此处选择WTA＝0.4为水压力指数阈值计算区域可持续的水资源量。

WFP为区域生产水足迹，包括内部水足迹(生产本地消费产品所消耗的本地用水量)、生产出口产品所需的用水量和本地生活用水量。水足迹核算可以选择两种用水指标：用水量和耗水量，用水量是指：各类用水户取用的包括输水损失在内的毛水量之和，耗水量是指：在输水、用水过程中，通过蒸腾蒸发、土壤吸收、产品吸附、居民和牲畜饮用等多种途径消耗掉，而不能回归到地表水体和地下含水层的水量。因为WRC是选择用水量进行计算，为了与WRC进行比较，此处水足迹选择用水量进行计算。具体水足迹核算方法可以参考Chapagain and Hoekstra(2004)的“自下而上”法或基于投入产出模型的“自上而下”法(Zhao et al.,2015)。

(2)计算区域水资源贸易赤字

区域水资源贸易赤字是指区域消费水足迹与生产水足迹之差，即进口“隐含水”量与出口“隐含水”量之差，表示区域通过贸易“使用”或“供应”外部水资源的情况。与经济中的贸易赤字(进口大于出口)类似，数值为正代表区域水资源贸易赤字，为负代表水资源贸易盈余。

WRTD＝WFC-WFP (3)

式中：WRTD为区域水资源贸易赤字；WFC为区域消费水足迹，是指为满足本地消费需求产生的用水，包括内部水足迹、生产进口产品的所需的用水量和本地生活用水量。

(3)计算区域水资源赤字

区域水资源赤字结合了区域水资源贸易赤字与区域水资源超载，为区域可持续的水资源量与消费水足迹之差，表示区域消费对区域水资源短缺或盈余的潜在影响。数值为正代表区域水资源盈余，为负代表水资源赤字。

WRD＝WRO-WRTD＝WRC-WFC＝Q*0.4-WFC (4)

(4)评价区域水足迹可持续性

针对上述步骤计算出的区域水资源贸易赤字、水资源超载和水资源赤字进行水足迹可持续性评价，可生成六种情况：

WRD>0，WRTD>0，WRO>0，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易赤字又给区域内部带来了大量的“隐含水”，水资源蓄存量增加。说明在区域水资源可以支持消费模式的情况下，贸易净进口可以进一步提升当地水资源可持续性。

WRD<0，WRTD<0，WRO<0，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易盈余加重了水资源超载。说明在区域水资源短缺的情况下，产品净出口加重了区域水资源短缺。

WRD<0，WRTD>0，WRO<0，|WRD|>|WRTD|，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易赤字给区域内部带来了一定的“隐含水”但是小于水资源赤字量的绝对值，总体呈现水资源超载。说明在区域水资源短缺的情况下，贸易净进口不足以补偿消费引起的区域水资源短缺。

WRD<0，WRTD>0，WRO>0，|WRD|<|WRTD|，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易赤字给区域内部带来大量的“隐含水”弥补了水资源赤字量，从而总体呈现水资源蓄存。说明在区域水资源短缺的情况下，贸易净进口可以补偿消费产生的负面影响。

WRD>0，WRTD<0，WRO<0，|WRD|<|WRTD|，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易盈余向区域外部输出了大量的“隐含水”并且超出区域水资源盈余量，从而导致总体水资源超载。说明在区域水资源可以支持当地消费模式的情况下，贸易净出口超出水资源盈余，最终导致了区域水资源短缺。

WRD>0，WRTD<0，WRO>0，|WRD|>|WRTD|，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易盈余向区域外部输出了一定的“隐含水”但是小于区域水资源盈余量，总体上呈现水资源蓄存。说明在区域水资源可以支持当地消费模式的情况下，贸易净出口小于水资源盈余，总体上不会对当地水资源造成负面影响。

下面结合实施例及说明书附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，基于Zhao et al.,(2015)获取2007年中国30个省级行政区域的生产水足迹，包括：北京市，天津市，上海市，重庆市，河北省，山西省，辽宁省，吉林省，黑龙江省，江苏省，浙江省，安徽省，福建省，江西省，山东省，河南省，湖北省，湖南省，广东省，海南省，四川省，贵州省，云南省，陕西省，甘肃省，青海省，内蒙古自治区，广西壮族自治区，宁夏回族自治区，新疆维吾尔自治区。根据《中国水资源公报》获取2007年中国30个省级行政区域水资源总量。计算区域可持续水资源量与区域生产水足迹之差，获取区域水资源超载：WRO＝WRC-WFP，(WRC＝Q*WTA，WTA'＝WU/Q)

式中：WRC为区域可持续的水资源量；Q为区域水资源总量；WFP为区域生产水足迹；WU为区域用水量；WTA'>0.4时，表示该区域水资源短缺，因此水压力指数WTA阈值取值0.4。

基于Zhao et al.,(2015)获取2007年中国30个省级行政区域的消费水足迹。计算区域消费水足迹与区域生产水足迹之差，获取区域水资源贸易赤字：WRTD＝WFC-WFP

式中，区域生产水足迹WFP包括生产本地消费产品所消耗的本地用水量、生产出口产品所需的用水量和本地生活用水量。

计算区域可持续水资源量与区域消费水足迹之差，获取区域水资源赤字：WRD＝WRC-WFC

式中，区域消费水足迹WFC包括生产本地消费产品所消耗的本地用水量、生产进口产品的所需的用水量和本地生活用水量。

到此计算得到中国30个省级行政区域水资源超载WRO、区域水资源贸易赤字WRTD、区域水资源赤字WRD，如图所示，分析各省水足迹可持续性可得五种情况：

(1)在区域水资源盈余WRD>0情况下，区域水资源贸易赤字WRTD>0又给区域内部带来了大量的“隐含水”，区域水资源蓄存量增加WRO>0，如浙江省。

(2)在区域水资源赤字WRD<0情况下，区域水资源贸易盈余WRTD<0加重了区域水资源超载WRO<0，如江苏省。

(3)在区域水资源赤字WRD<0情况下，区域水资源贸易赤字WRTD>0给区域内部带来了一定的“隐含水”但小于区域水资源赤字量，即|WRD|>|WRTD|，总体呈现区域水资源超载WRO<0，如上海市。

(4)在区域水资源盈余WRD>0情况下，区域水资源贸易盈余WRTD<0向区域外部输出了大量的“隐含水”并且超出区域水资源盈余量，即|WRD|<|WRTD|，从而导致总体上区域水资源超载WRO<0，如新疆地区。

(5)在区域水资源盈余WRD>0情况下，区域水资源贸易盈余WRTD<0向区域外部输出了一定的“隐含水”但是小于区域水资源盈余量，即|WRD|>|WRTD|，总体上呈现区域水资源蓄存WRO>0，如广西地区。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水足迹可持续性评价方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

计算区域可持续水资源量与区域生产水足迹之差，获取区域水资源超载；

计算区域消费水足迹与区域生产水足迹之差，获取区域水资源贸易赤字；

计算区域可持续水资源量与区域消费水足迹之差，获取区域水资源赤字；

根据区域水资源超载、区域水资源贸易赤字、区域水资源赤字评价区域水足迹可持续性。

2.根据权利要求1所述的水足迹可持续性评价方法，其特征在于，所述区域可持续水资源量采用公式(1)计算获取：

WRC＝Q*WTA (1)

式中：WRC为区域可持续的水资源量；Q为区域水资源总量；WTA为水压力指数阈值。

3.根据权利要求2所述的水足迹可持续性评价方法，其特征在于，采用水资源脆弱性指数计算水压力指数，计算公式如下：

WTA'＝WU/Q (2)

其中：WU为区域用水量；Q为区域水资源总量；WTA'>0.4时，表示该区域水资源短缺。

4.根据权利要求3所述的水足迹可持续性评价方法，其特征在于，所述水压力指数阈值取值0.4。

5.根据权利要求1所述的水足迹可持续性评价方法，其特征在于，所述区域生产水足迹包括：生产本地消费产品所消耗的本地用水量、生产出口产品所需的用水量和本地生活用水量。

6.根据权利要求1所述的水足迹可持续性评价方法，其特征在于，所述区域消费水足迹，是指为满足本地消费需求产生的用水，包括内部水足迹、生产进口产品的所需的用水量和本地生活用水量。

7.根据权利要求1所述的水足迹可持续性评价方法，其特征在于，评价区域水足迹可持续性的方法包括：

WRD>0，WRTD>0，WRO>0，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易赤字又给区域内部带来了大量的“隐含水”，水资源蓄存量增加；

WRD<0，WRTD<0，WRO<0，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易盈余加重了水资源超载；

WRD<0，WRTD>0，WRO<0，|WRD|>|WRTD|，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易赤字给区域内部带来了“隐含水”但是小于水资源赤字量的绝对值，总体呈现水资源超载；

WRD<0，WRTD>0，WRO>0，|WRD|<|WRTD|，即在区域水资源赤字的情况下，水资源贸易赤字给区域内部带来“隐含水”弥补了水资源赤字量，从而总体呈现水资源蓄存；

WRD>0，WRTD<0，WRO<0，|WRD|<|WRTD|，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易盈余向区域外部输出了“隐含水”并且超出区域水资源盈余量，从而导致总体水资源超载；

WRD>0，WRTD<0，WRO>0，|WRD|>|WRTD|，即在区域水资源盈余的情况下，水资源贸易盈余向区域外部输出了“隐含水”但是小于区域水资源盈余量，总体上呈现水资源蓄存；

其中：WRD表示区域水资源赤字；WRTD表示区域水资源贸易赤字；WRO表示区域水资源超载。