葛孟堯，趙先貴，余冊冊

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710119)

基于水足跡理論的云南省2000～2013年水資源評價

葛孟堯，趙先貴，余冊冊

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710119)

選取了云南省作為研究區(qū)域，采用自下而上的水足跡分析法，從時間與空間的角度定量分析了云南省的水資源供需狀況，并對其進(jìn)行了評價，結(jié)果表明：云南省水資源總量從2000年的2447.55億m3下降到了2013年的1707.00億m3，下降了30.26%；人均水足跡從2000的595.05 m3減少到了2013年的590.81 m3，減少了0.71%，總體呈波動上升趨勢。2000～2013年云南省降水量呈波動下降趨勢，從5184.00億m3下降到4177.00億m3。昆明市成為人均水足跡增長最快的城市，麗江市最慢；云南省水資源總量和人均水資源量較為豐富，但水資源在時間和空間上分布極度不均衡，合理利用水資源，提高水資源的利用效率是其應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)。

水足跡；云南省；水資源評價

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，水資源需求不斷增大，同時伴隨著日益嚴(yán)峻的水體污染問題，水資源矛盾日益加劇。水足跡的概念于2002年首次被荷蘭屯特大學(xué)的Hoekstra在代爾夫特舉辦的虛擬水貿(mào)易國際專家會議上提出[1-2]。水足跡的概念源于虛擬水，虛擬水概念由英國學(xué)者Allan在1993年提出，他認(rèn)為虛擬水就是產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)過程中所使用的水量，而水足跡指一定數(shù)量的人在一定的時間段內(nèi)消費(fèi)產(chǎn)品和服務(wù)過程中所需要的真實(shí)水體數(shù)量[3-4]。在國內(nèi)，龍愛華等于2003年應(yīng)用水足跡理論匡算了新疆、青海、甘肅、山西4省2000年的水資源足跡[5]。縱觀水足跡的10余年研究歷程，水足跡從概念與原理，計算方法與評價體系以及實(shí)踐應(yīng)用都得到了很好的發(fā)展，但與其他足跡相比，水足跡的研究仍有很大的發(fā)展空間[6]。目前水足跡的研究仍停留在對水足跡的核算層面，其次水足跡研究的對象主要集中在農(nóng)業(yè)中主要作物或某些農(nóng)產(chǎn)品的水足跡，對工業(yè)或服務(wù)業(yè)中產(chǎn)品與服務(wù)的水足跡研究較少[7]。云南省水資源時空分布不均，制定科學(xué)的虛擬水貿(mào)易體系與政策，對其水資源短缺現(xiàn)狀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖耍P者研究了云南省2000～2013年的水足跡，并對其水資源狀況進(jìn)行了評價，以期為相關(guān)決策部門提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

云南省地處中華人民共和國西南邊陲，位于北緯21°8′32″～29°15′8″，東經(jīng)97°31′39″～106°11′47″之間。該省的東面是廣西壯族自治區(qū)和貴州省，北面是四川省，西北面是西藏自治區(qū)。全省總面積約39萬km2，2013年末常駐人口為4686.60萬人，城鎮(zhèn)化率為39.3%，人口自然增長率為0.617%。云南省屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年溫差一般為10～15 ℃，全省大部分地區(qū)年降水量在1100 mm，南部部分地區(qū)可達(dá)1600 mm以上。云南省水資源非常豐富，境內(nèi)有大小河流共600多條，其中較大的有180條，多為入海河流的上游，水資源總量為1707億m3。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 水足跡計算方法

水足跡計算方法分為自上而下法和自下而上法，其中，自上而下法適用于計算國家等大尺度單元的水足跡，即一個國家水足跡等于國家內(nèi)部水足跡加上虛擬水凈進(jìn)口量。省市等小尺度區(qū)域因進(jìn)出口數(shù)據(jù)不完備，常采用自下而上的方法進(jìn)行水足跡的計算[8]。自下而上法基于人類對區(qū)域產(chǎn)品消費(fèi)的角度，該法將區(qū)域水足跡分解為直接水足跡和間接水足跡，直接水足跡是指人類使用的實(shí)體水，而間接水足跡也稱虛擬水，是指人類使用的消費(fèi)品所隱含的水，通過農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)量與單位產(chǎn)品的虛擬水含量的乘積得到。基于生產(chǎn)的虛擬水與基于消費(fèi)的虛擬水算法類似，是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)量與單位產(chǎn)品的虛擬水含量的乘積。

自下而上的水足跡法計算公式如下：

WF=WU+∑Pi×VWFi

式中，WF為區(qū)域水足跡(m3)；WU為實(shí)體水使用量(m3)；Pi為第i種消費(fèi)品的消費(fèi)量(kg)；VWFi為單位產(chǎn)品的虛擬水含量(m3/kg)。

實(shí)體水使用量包括工業(yè)、生活和生態(tài)用水量3個部分，農(nóng)產(chǎn)品虛擬水消費(fèi)量主要包括農(nóng)作物和動物產(chǎn)品虛擬水消費(fèi)量。本文主要計算了糧食、油料、糖料、煙葉、蔬菜、水果、茶葉7種主要農(nóng)作物和豬肉、牛羊肉、禽肉、蛋、奶、水產(chǎn)品6種動物產(chǎn)品的需水量，各類農(nóng)產(chǎn)品虛擬水含量具體如表1所示。

2.2 水資源壓力指數(shù)計算方法及劃分標(biāo)準(zhǔn)

基于水足跡理論，本文提出了水資源壓力指數(shù)(WTI)，即區(qū)域水足跡與其可用水資源量的比值，以反應(yīng)水資源壓力情況。相應(yīng)指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.3 數(shù)據(jù)來源及處理方法

本研究所需數(shù)據(jù)主要來源于云南省及各市(州)統(tǒng)計年鑒(2000～2013)，其次是《云南調(diào)查年鑒》、《云南能源統(tǒng)計年鑒》、《云南年鑒》，另外，還有一些數(shù)據(jù)來源于省市(州)統(tǒng)計局、能源局、林業(yè)局等部門統(tǒng)計的數(shù)據(jù)及省市(州)歷年的公民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、水資源公報、各類報紙和期刊等[9-10]。

表1 主要農(nóng)產(chǎn)品虛擬水含量

m3/kg

表2 水資源壓力指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 水資源狀況分析

從圖1可以看出：2000～2013年云南省水資源總量呈現(xiàn)波動下降的趨勢，從2000年的2447.55億m3下降到2013年的1707.00億m3，下降了30.26%，2001年水資源總量最大為2561.94億m3，2011年最小為1480.20億m3。人均水資源量從2000年的5771.16 m3減小到2013年的3652.24 m3，減小了36.72%。這主要是由于全省人口增長速度快的緣故[11]。云南省總?cè)丝跀?shù)量從2000年的4241萬人，增加到2013年的4687萬人，增加了424萬人，年均增長率為0.77%。全省水資源總量的變化與降水量多少有關(guān)[12]，2000～2013年云南省降水量也呈波動下降趨勢，從5184.00億m3下降為4177.00億m3，其中2009降水量最小為3691.20億m3。

從全省水資源分布狀況來看(圖2)，2013年水資源總量最大的是普洱市(243.44億m3)、其次是怒江州(182.02億m3)、紅河州(156.87億m3)、保山市(141.79億m3)、文山州(133.70億m3)，較小的是大理州(53.86億m3)、麗江市(48.41億m3)、玉溪市(31.96億m3)、昆明市(31.66億m3)和楚雄州(29.96億m3)，水資源總量最大的普洱市是最小的楚雄州的8.13倍。而人均水資源量由大到小依次為：怒江州、迪慶州、德宏州、普洱市、西雙版納州、保山市、臨滄市、麗江市、文山州、紅河州、昭通市、大理州、曲靖市、玉溪市、楚雄州和昆明市，人均水資源量最大的怒江州(33682 m3)是最小的昆明市(582 m3)的57.87倍。

圖1 云南省2000～2013年水資源總量及人均水資源量

圖2 2013年云南省各市(州)水資源總量及人均水資源量

從以上分析可以看出，普洱市和怒江市不論水資源總量還是人均水資源量都居全省首位，水資源相當(dāng)豐富；而滇中經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的昆明市、玉溪市和楚雄市(州)水資源匱乏，人均水資源占用量很少；紅河州雖然水資源總量較大，但由于人口較多，人均水資源量占有就很少[13]；西雙版納州則呈現(xiàn)出與紅河州相反的狀況；其余市(州)水資源總量與人均占用量均居中。由此可見，普洱市和怒江州是全省水資源富集地區(qū)，而滇中地區(qū)為水資源缺乏地區(qū)。總體來看，云南省水資源在時間上和空間上分布不均。

BIM技術(shù)通過施工流程模擬、信息量統(tǒng)計，給項(xiàng)目管理提供重要的技術(shù)支持，使每個階段要做什么，工程量是多少，下一步怎么干，每一個階段的工作順序是什么？都變得顯而易見，使管理內(nèi)容變得可視化，增強(qiáng)管理者對工程內(nèi)容和質(zhì)量的管控能力（見圖1）。

3.2 水足跡動態(tài)變化分析

從圖3可以看出：2000～2013年云南省人均水足跡呈緩慢波動上升趨勢，云南省人均水足跡從2000年的595.05 m3減少到2013年的590.81 m3，減少了0.71%。2001年全省人均水足跡最大為597.00 m3，主要是由于該年全省居民對糧食的消費(fèi)量很大，此外，城鎮(zhèn)居民對豬肉和牛羊肉的消費(fèi)量也較大[14-15]。

從水足跡構(gòu)成來看，2000～2013年云南省人均實(shí)體水足跡與人均虛擬水足跡都呈現(xiàn)出緩慢波動增長的趨勢，其中，人均實(shí)體水足跡增長較快，2000年為84.72 m3，2010年增長到最大為113.55 m3，增長了34.03%，2010年之后又緩慢下降，到2013年下降到100.84 m3。人均虛擬水足跡波動大、減緩慢，2000年為510.34 m3，2013年波動減緩到489.96 m3，減緩了3.99%。從兩者的構(gòu)成比例來看，人均水足跡最大的是虛擬水足跡，2000～2013年人均虛擬水足跡與總水足跡的比值均在80%以上，雖然其比重從2000年的85.76%下降到2013年的82.93%，但仍處于優(yōu)勢地位。與此同時，人均實(shí)體水足跡所占比重從14.24%上升到17.07%。

圖3 云南省2000～2013年人均水足跡動態(tài)變化趨勢

3.3 水足跡空間差異分析

2007年云南省人均水足跡可歸為3類(圖4)，較高的一類有昆明市、玉溪市、保山市、楚雄州和德宏州(>600 m3)；較低的一類有昭通市、紅河州和怒江州(<500 m3)；其余地區(qū)處于中等水平(位于500～600 m3)。

與2007年相比，2013年除玉溪市、昭通市、楚雄州和德宏州外，其余市(州)人均水足跡均有所增加，年均增長率由大到小依次為：昆明市(3.93%)、迪慶州(3.85%)、怒江州(3.62%)、大理市(3.13%)、西雙版納州(2.69%)、文山州(2.04%)、曲靖市(1.91%)、保山市(1.46%)、臨滄市(1.45%)、普洱市(1.43%)、紅河州(1.32%)和麗江市(1.12%)。

3.4 水資源壓力指數(shù)及等級空間差異分析

3.4.1 水資源壓力指數(shù)空間差異對比分析 2005年水資源壓力指數(shù)中，最大的是昆明市(0.60)，其次是玉溪(0.33)、楚雄(0.26)、曲靖(0.25)和紅河(0.17)，較小的是德宏州(0.06)、普洱市(0.04)、西雙版納州(0.04)、迪慶州(0.02)和怒江州(0.01)。水資源壓力指數(shù)最大的昆明市是最小的怒江州的54.82倍。

與2007年相比，2013年除紅河州外，其余市(州)水資源壓力指數(shù)均升高，增加幅度由大到小依次為：昆明市(0.84)、楚雄州(0.31)、大理州(0.25)、曲靖市(0.15)、玉溪市(0.13)、麗江市(0.06)、文山州(0.06)、臨滄市(0.04)、西雙版納州(0.03)、昭通市(0.02)、普洱市(0.02)、保山市(0.02)、迪慶州(0.01)、怒江州(0.00)和德宏州(0.00)。

總體來看，云南省16個市(州)中，昆明市水資源壓力指數(shù)最大，且與其他市(州)的差距越來越大，2007年為0.60，是位居第二的玉溪市(0.33)的1.82倍，2013年增長到1.44，是位居第二的楚雄州(0.56)的2.56倍，這主要是由于昆明市水資源總量減少速度很快，尤其是2008年之后。2008年該市水資源總量為69.53億m3，2009年下降為38.58億m3，下降了44.51%，2011年水資源總量最少，為22.86億m3，這與全省2010年遭遇特大干旱有關(guān)；其次是楚雄州、玉溪市和曲靖市，水資源壓力指數(shù)均大于0.25，且一直位于前5位，楚雄州從2007年的0.26上升到2013年的0.56，玉溪市和曲靖市則分別從0.33、0.25上升到0.46、0.40；水資源壓力指數(shù)最小的怒江州，從2007年的0.01上升到2013年的0.02，主要是由于該州水資源總量較多，2013年為182.02億m3，是昆明市的5.69倍；迪慶州、西雙版納州、普洱市和德宏州水資源壓力指數(shù)也較小，2年均位于后5位，且指數(shù)都小于0.10。

3.4.2 水資源壓力等級空間差異對比分析 2007年16個市(州)水資源壓力占2個等級4個亞級(圖5)，昆明市水資源壓力等級最高，為中上(Ⅱc)；其余市(州)水資源壓力均為低等級(Ⅰ)，玉溪市為較低等級(Ⅰc)，曲靖市和楚雄州為很低等級(Ⅰb)，保山、麗江、昭通、怒江和迪慶等12個市(州)為極低等級(Ⅰa)。

2013年與2007年相比，云南省有11個市(州)等級未變化，其余都有所增長，其中增長幅度最大的是昆明市、楚雄州和大理州，上升了3個亞級，曲靖市上升2個亞級，玉溪市上升1個亞級。

總體來看，昆明市水資源壓力等級最高，增長幅度最大，從2007年的中上(Ⅱc)上升到2013年的極高(Ⅲc)，水資源的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)[16]；其次是楚雄州、玉溪市、大理州和曲靖市，該4市(州)等級呈上升趨勢，水資源壓力增大，用水緊張狀況加?。黄溆嗍?州)水資源壓力均為極低等級(Ⅰa)。

4 討論

從云南省水足跡構(gòu)成來看，虛擬水足跡約占總水足跡的80%，可見，凝結(jié)在農(nóng)作物中的虛擬水是云南省的主要水足跡[17-18]。從生產(chǎn)和消費(fèi)角度來分析全省虛擬水狀況(圖6)可知，2000～2013年全省主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)虛擬水總量呈逐年上升趨勢，2000年生產(chǎn)主要農(nóng)產(chǎn)品消耗的虛擬水量為634.58億m3，2013年為995.52億m3，增長了0.57倍。這與成潤禾在2015年發(fā)表的《西部大開發(fā)10年云南省水足跡賬戶核算與動態(tài)評估》相一致，“農(nóng)業(yè)水足跡強(qiáng)度遠(yuǎn)大于總水足跡和工業(yè)水足跡強(qiáng)度，下降速度較慢，年均約5.5%?！本用裣M(fèi)虛擬水總量和增長幅度均較小，由2000年的209.16億m3波動增長到2013年的224.46億m3，增長了7.31%。由圖6可知，云南省農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)虛擬水量遠(yuǎn)大于消費(fèi)虛擬水量，其中，2013年全省農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)虛擬水量是居民消費(fèi)虛擬水總量的4.44倍，這是由于云南省生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品，除了滿足自己省居民的消費(fèi)外，大部分以貿(mào)易的形式供給其他地區(qū)的居民消費(fèi)或者是被儲存下來[19]?？梢姡颇鲜⒈镜氐乃Y源通過農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易流通的形式輸出省外，緩解了其他區(qū)域水資源短缺問題卻加重了本省水資源的壓力[11,20]。

圖5 云南省各市(州)2007年與2013年水資源壓力等級對比

圖6 云南省2000～2013年生產(chǎn)和消費(fèi)虛擬水總量

5 結(jié)論

本文詳細(xì)分析了云南省水資源狀況和水足跡動態(tài)變化，并對全省水足跡空間差異特征進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論。

(1)2000～2013年云南省水資源總量從2447.55億m3下降到1707.00億m3，下降了30.26%；人均水資源量從2000年的5771.16 m3減小到2013年的3652.24 m3，減小了36.72%。從空間上看，2013年水資源總量最大的是普洱市，其次是怒江、紅河和保山等市(州)，最小的是楚雄州；而人均水資源量最大的是怒江州，其次是迪慶、德宏和普洱等市(州)，最小的是昆明市。

(2)云南省人均水足跡從2000年的541.23 m3波動下降到了2013年的590.81 m3，減少了0.71%。從構(gòu)成類型看，人均虛擬水足跡占總水足跡的80%以上，并從1990年的473.01 m3增長到2013年的489.96 m3，增加了3.58%；實(shí)體水足跡較小，從68.21 m3波動上升到100.84 m3，上升了47.84%。

(3)云南省16個市(州)中，2007年人均水足跡最大的是楚雄州，其次是昆明、保山和玉溪等市(州)，大理、昭通和怒江等地區(qū)水足跡較小。與2005年相比，2013年有12個市(州)人均水足跡增加，其中增長最快的是大理州，最慢的是紅河州；德宏州、玉溪市、昭通市和楚雄州人均水足跡呈下降趨勢，楚雄州下降速度最快，德宏州最慢。

[1] Hoekstra A Y. Virtual water trade: Proceedings of the international expert meeting on virtual water trade[R]. Delft, The Netherlands: IHE, 2003: 13-23.

[2] Chapagain A K, Hoekstra A Y. Water footprints of nations: Value of water research report series No.16[R]. Delft, The Netherlands: UNESCO-IHE, 2004: 34-35.

[3] Ridout B G, Eady S J, Sellahewa J, et al. Water footprint at the produce brand level: case study and future challenge[J]. Journal of Cleaner Production, 2009, 17(13): 1228-1235.

[4] Allan J A. Overall perspectives on countries and regions[M]// Rogers P, Lydon P. Water in the Arab World: Perspectives and Prognosis. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1994: 65-100.

[5] 龍愛華，徐忠民，張志強(qiáng).虛擬水的理論方法與西北四省虛擬水證實(shí)研究[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2004,19(4)：577-584.

[6] 牛樹海，金鳳君，劉毅.虛擬水計算方法及應(yīng)用[J].華北工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2004,25(6)：478-481.

[7] 李亞娟，趙軍.農(nóng)畜產(chǎn)品虛擬水計算與虛擬水戰(zhàn)略研究[J].人民黃河，2012,34(12)：59-62.

[8] 黃少良，杜沖，李偉群，等.工業(yè)水足跡理論與方法淺析[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2013(1)：28-31.

[9] 中國統(tǒng)計局.云南省統(tǒng)計年鑒2001～2010[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2001～2010.

[10] 軼名.云南省2000～2010年水資源公報[EB/OL].[2012-12-10]http://www.ynswj.gov.cn/index.php?m=Show&a=index&cid=56&id=394.

[11] 王新華，徐中民，李應(yīng)海.甘肅省2003年的水足跡評價[J].自然資源學(xué)報，2005,20(6)：909-915.

[12] 鄧曉軍，謝世友，秦婷，等.基于水足跡分析法的四川省水資源利用評價[J].人民長江，2007,38(2)：61-63.

[13] 肖玲，任桂鎮(zhèn)，趙先貴，等.陜西省農(nóng)產(chǎn)品虛擬水的時空變異分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007,21(10)：104-108.

[14] 韓舒，師慶東，于洋，等.新疆1999～2009年水足跡計算與分析[J].干旱區(qū)地理，2013,36(2)：364-370.

[15] 王新華.中部四省虛擬水貿(mào)易的初步研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2004(9)：30-33.

[16] 夏軍，朱一中.水資源安全的度量：水資源承載力的研究與挑戰(zhàn)[J].自然資源學(xué)報，2002,17(3)：262-269.

[17] 馬晶，彭建.水足跡研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報，2013,33(18)：5458-5466.

[18] 程國棟.虛擬水—中國水資源安全戰(zhàn)略的新思路[J].中國科學(xué)院院刊，2003(4)：260-265.

[19] 戚瑞，耿涌，朱慶華，等.基于水足跡理論的區(qū)域水資源利用評價[J].自然科學(xué)學(xué)報，2011,26(3)：486-495.

[20] 王紅瑞，董艷艷，王紅軍，等.北京市農(nóng)作物虛擬水含量分布[J].環(huán)境科學(xué)，2007,28(11)：2432-2437.

(責(zé)任編輯：管珊紅)

Evaluation of Water Resources in Yunnan Province from2000 to 2013 Based on Water Footprint Theory

GE Meng-yao, ZHAO Xian-gui, YU Ce-ce

(School of Tourism and Environment, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China)

Through adopting the from-bottom-to-top water footprint analysis method, we quantitatively analyzed and evaluated the water supply-demand situation of Yunnan province from the view point of time and space. The results showed that: the total water resources of Yunnan province decreased from 244755 million m3in 2000 to 170700 million m3in 2013, and the reduction rate was 30.26%; the per-capita water footprint decreased from 595.05 m3in 2000 to 590.81 m3in 2013, and the reduction rate was 0.71%. The precipitation in Yunnan province during 2000～2013 showed a fluctuating downward trend, and it decreased from 518400 million m3to 417700 million m3. The per-capita water footprint increased fastest in Kunming city and slowest in Lijiang city. The total water resources and per-capita water resources of Yunnan province were relatively abundant, but the temporal distribution and spatial distribution of water resources in this province were very uneven, thus the reasonable utilization of water resources and the improvement of water use efficiency should be paid more attentions in the future.

Water footprint; Yunnan; Water resources evaluation

2016-10-26

國家社會科學(xué)基金項(xiàng)目(14XKS019)。

葛孟堯(1990—)，陜西興平人，碩士研究生，研究方向：生態(tài)環(huán)境評價與GIS。

F323.213

A

1001-8581(2017)04-0101-05