基于水足跡理論的新疆1995—2014年水資源評價

余冊冊+趙先貴+葛孟堯

摘要：基于水足跡理論，對新疆1995—2014年的水足跡進行研究，并對水資源狀況進行評價。結果表明：1995—2014年新疆人均水足跡呈緩慢波動上升趨勢，從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3。 2014年烏魯木齊市和克拉瑪依市的人均水足跡大于人均水資源量，其他地區(qū)（市）的人均水足跡均小于人均水資源量。新疆水資源壓力指數最大的是克拉瑪依市和烏魯木齊市，最小的是克州和阿勒泰地區(qū)。新疆1995—2014年水資源集約利用度增長明顯，2014年是1995年的6.39倍。為了實現新疆水資源的合理利用和經濟的可持續(xù)發(fā)展，應發(fā)展高效農業(yè)，控制農業(yè)用水，實現水資源利用的戰(zhàn)略轉移，同時改善和保護流域的生態(tài)環(huán)境。

關鍵詞：水足跡；新疆；水資源評價

中圖分類號：S273 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2017）08-0094-05

Abstract Based on water footprint theory， the water footprint in Xinjiang from 1995 to 2014 was studied and the water resources status was evaluated. The results showed that the per capita water footprint showed a slow upward trend with fluctuations from 1995 to 2014 in Xinjiang， which rose from 847.67 m3 in 1995 to 1 090.17 m3 in 2014. The per capita water footprint of Urumqi and Karamay was more than the per water resources in 2014， and the per capita water footprint of other districts （cities） in Xinjiang were less than the per water resources. The largest water resources pressure index in Xinjiang appeared in Karamay and Urumqi， and the smallest one appeared in Kizilsu and Altay. The intensive utilization degree of water resources in Xinjiang increased obviously from 1995 to 2014， and it in 2014 was 6.39 times of that in 1995. In order to achieve the rational utilization of water resources and economic sustainable development in Xinjiang， we should develop efficient agriculture， control agricultural water， realize the strategic shift of water resource utilization， meanwhile， improve and protect the ecological environment of the basin.

Keywords Water footprint； Xinjiang； Water resources evaluation

水資源是人類生存與發(fā)展不可取代的重要資源，尤其在經濟高速發(fā)展的今天，水資源已然成為許多國家經濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，也是我國現在亟待解決的重大問題。新疆地處西部內陸，氣候極端干旱，降水稀少，資源性缺水十分突出[1]，在過去 30 年，伴隨經濟社會的快速發(fā)展和耕地面積的不斷增加，水資源成為新疆社會經濟發(fā)展的限制性因素之一。

水足跡的概念首次被荷蘭屯特大學的教授Hoekstra在2003年代爾夫特舉辦的虛擬水貿易國際專家會議上明確提出。隨后中國學者采用改進的方法核算了國家、省、市的水足跡[4-6]，有些學者對水足跡的動態(tài)變化進行了研究，如韓舒等采用自上而下的水足跡計算方法核算了1999—2009 年新疆的水足跡[7]。目前，新疆水資源利用的研究主要集中在水資源可持續(xù)利用、優(yōu)化配置、水資源與生態(tài)環(huán)境[8-11]，水資源對氣候變化的響應[12，13]等，也有少量水資源利用與經濟方面的研究[14]，但用水足跡理論對居民水資源消費的研究較少。水足跡作為一種全面核算人類活動對水資源真實占用的綜合指標，將人類消費終端與水資源利用密切關聯，為維護流域水資源安全、提高區(qū)域水資源利用效率提供了重要的科學依據，已成為當前國際水資源管理的前沿研究領域。本文采用自下而上的水足跡計算方法對1995—2014年新疆維吾爾自治區(qū)的水資源進行分析和評價，對分析新疆和我國西北地區(qū)的水資源利用現狀提供參考依據，并對提高其水資源的利用效率提出合理化建議。

1 研究方法與數據來源

1.1 水足跡計算方法

水足跡的概念源于虛擬水。1993年英國學者Allan提出虛擬水就是產品生產和服務過程中所使用的水量[15]。水足跡是指某一區(qū)域在一定時間段內消費產品和服務過程中所需要的真實水體數量[16]，它可以表征人類對區(qū)域水資源的利用狀況。

水足跡計算方法分為自上而下法（綜合法）和自下而上法（分解法）兩種，其中，自上而下法適用于計算國家等大尺度單元的水足跡，一個國家水足跡等于國家內部水足跡加上虛擬水凈進口量。省市等小尺度區(qū)域因進出口數據不完備，常采用自下而上的方法進行水足跡的計算。自下而上法從人類對區(qū)域產品消費的角度計算區(qū)域水足跡，該法將區(qū)域水足跡分解為直接水足跡（實體水的使用）和間接水足跡（虛擬水的使用），后者是指人類使用的消費品所隱含的水，通過農產品消費量與單位產品的虛擬水含量的乘積得到。endprint

實體水使用量包括工業(yè)、生活和生態(tài)用水量三部分，農產品虛擬水消費量主要包括農作物和動物產品虛擬水消費量。本文主要計算了糧食、棉花、油料、甜菜、蔬菜、水果6種主要農作物和豬肉、牛羊肉、蛋類、鮮乳品、水產品5種動物產品需水量，各類農產品虛擬水含量參照文獻中的取值，具體見表1。

1.2 基于水足跡的水資源評價指標

1.2.1 水資源壓力指標 水資源壓力指標（WTI）[18]：區(qū)域水足跡與該區(qū)域可用水資源量的比值，可以反映水資源壓力狀況。

WTI=WF/WA 。

式中，WA為區(qū)域可用水資源量。當 WTI>1 時，本地區(qū)生活生產所用水足跡大于可用水資源量，說明該地區(qū)水資源系統(tǒng)超載；當 WTI = 1 時，表明本地區(qū)生活生產所用水足跡與可用水資源量持平，水資源利用達到最大承載能力；當 WTI<1 時，表示本地區(qū)生活生產所用水足跡在可用水資源承載能力范圍內，具有進一步開發(fā)利用空間。

對水資源壓力指數（WTI）用極值法進行標準化處理，然后將各個負指標正向化，當WTI的計算結果大于1時，取值為1。相應指數的等級劃分標準見表2。

1.2.2 水足跡效益指標 水資源集約利用度（WIUD）[17]：區(qū)域年 GDP 與水足跡的比值，即：

WUID=GDP/WF 。

該指標用來衡量地區(qū)水資源利用的程度和效率，水資源集約利用度越大，說明該地區(qū)的水資源利用效率高，產生的經濟效益高；反之，表明該地區(qū)的水資源利用效率低，產生的經濟效益低。

1.3 數據來源及處理方法

根據新疆實際情況及資料的可獲得性，數據來源包括：①國際上有關虛擬水研究的中國動物產品虛擬水含量計算成果[3]及中國單位產品虛擬水含量數據和計算方法[19]；②1996—2015年新疆統(tǒng)計年鑒、中國城市（鎮(zhèn)）生活與價格年鑒、中國農村統(tǒng)計年鑒、中國糧食年鑒、中國畜牧業(yè)年鑒、新疆水資源公報和環(huán)境年鑒等，以及各市（州、地區(qū)）統(tǒng)計年鑒，還有一些來自相關報紙和期刊。

2 結果與分析

2.1 新疆水足跡動態(tài)變化分析

2.1.1 新疆人均水足跡動態(tài)變化分析 1995—2014年新疆人均水足跡呈緩慢波動上升的趨勢（圖1）。從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3，增長了28.61%。從圖中可以看出，2005年新疆人均水足跡最大，為1 121.36 m3，主要是因為該年新疆居民對糧食的消費量很大，此外，城鎮(zhèn)居民對羊肉、蔬菜和水果的消費量也較大。從水足跡構成來看，1995—2014年新疆人均實體水足跡呈現出緩慢波動變化，但整體無增長的趨勢，從1995年的150.00 m3增長到2005年的219.46 m3，又降低到2014年的134.03 m3。人均虛擬水足跡呈現出緩慢增長的趨勢，從1995年的697.67 m3，增長到2014年的956.14 m3，增長了37.05%。從兩者構成比例來看，人均水足跡占比例較大的是虛擬水足跡，1995—2014年人均虛擬水足跡與總水足跡的比值均在80%以上。

2.1.2 新疆水足跡和水資源量的對比分析 1995—2014年新疆人均水資源量遠大于人均水足跡（圖2），由此知道新疆的水資源并未得到合理的開發(fā)和利用，且還有開發(fā)空間。新疆的水資源總量和人均水資源量具有一致的變化趨勢，均呈現出明顯的波動變化，整體呈下降趨勢，分別從1995年的899.44×108 m3下降到2014年的726.90×108 m3，和從1995年的5 413.93 m3下降到2014年的3 163.19 m3。新疆的總水足跡和人均水足跡具有一致的變化趨勢，均呈現出緩慢增長的趨勢，分別從1995年的140.83×108 m3增長到2014年的250.52×108 m3，和從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3。由于新疆總人口數量呈現持續(xù)增加的趨勢，新疆的總水資源量和總水足跡的變化趨勢比人均水資源量和人均水足跡的變化趨勢波動明顯。

2.1.3 新疆各市（州）人均水資源量與人均水足跡對比分析 2014年新疆烏魯木齊市和克拉瑪依市的人均水足跡大于人均水資源量，其他地區(qū)（市）的人均水足跡均小于人均水資源量（圖3）。烏魯木齊市的人均水足跡比人均水資源量多了573.28 m3，克拉瑪依市的人均水足跡比人均水資源量多了917.28 m3，由此可知烏魯木齊市和克拉瑪依市的水資源極度缺乏，需要從其他地區(qū)引水以滿足當地的正常生產生活。新疆其他地區(qū)（市）中，人均水資源量比人均水足跡高出最多的是阿勒泰地區(qū)（19 878.10 m3），其次是克州（13 329.86 m3），由此可知阿勒泰地區(qū)和克州的水資源最為豐富，還有很高的可開發(fā)性。

2.2 新疆水足跡評價指標分析

根據區(qū)域水足跡評價指標的計算方法，結合新疆統(tǒng)計資料，計算新疆1995—2014年各項水足跡評價指標，結果見表3。

2.2.1 水資源壓力指標分析 新疆1995—2014年的水資源壓力指數從Ⅰa增大到Ⅰc，表明整體上新疆的水資源壓力是低的。但從總的變化趨勢來看，新疆的水資源壓力在逐年增加，所以新疆應該提升水的利用效率和合理的開發(fā)利用度，同時也控制水的污染和循環(huán)利用，以保持新疆的水資源壓力不再增加。2014年新疆的水資源壓力指數中（圖4），最大的是克拉瑪依市（4.79），其次是烏魯木齊市（2.50）和吐魯番地區(qū)（0.95），最小的是克州（0.03），其次是阿勒泰地區(qū)（0.05）、和田地區(qū)（0.07）和巴州（0.09）。從以上分析可以看出，克拉瑪依市水資源壓力是新疆最大的，其次是烏魯木齊市；克州的水資源壓力最小，其次是阿勒泰地區(qū)。因此，可通過跨區(qū)域調水的方式將克州和阿勒泰地區(qū)豐富的水資源調到這些地區(qū)，也可以利用本地區(qū)的高科技，發(fā)展節(jié)水型產業(yè)，推行節(jié)水技術，提高水資源的利用效率。endprint

2.2.2 水足跡效益指標分析 新疆1995—2014年水資源集約利用度增長明顯，2014年是1995年的6.39倍，年均增長率為31.97%。這說明隨著科學技術的進步和生產效率的提高，新疆單位水足跡創(chuàng)造的社會財富在不斷提高。但是，新疆的水資源集約利用度仍然低于沿海等發(fā)達地區(qū)。這說明新疆的水資源利用方式仍然比較粗放，水資源利用效率低，因此今后應注意水資源的利用效率和轉化效率的提高。

3 結論與討論

3.1 結論

通過對新疆1995—2014年水足跡的計算和分析，并在此基礎上對新疆的各項水足跡評價指標進行評價，得到以下主要結論：

（1）1995—2014年新疆人均水足跡呈緩慢波動上升趨勢，從1995年的847.67 m3增長到2014年的1 090.17 m3。人均實體水足跡呈現出緩慢波動變化，人均虛擬水足跡呈現出緩慢增長的趨勢，且人均虛擬水足跡占人均水足跡的80%以上。

（2）1995—2014年整體上新疆人均水資源量遠大于人均水足跡，水資源總量和人均水資源量均呈現出明顯的波動變化，整體呈下降趨勢，總水足跡和人均水足跡均呈現出緩慢增長趨勢。

（3）2014年新疆烏魯木齊市和克拉瑪依市的人均水足跡大于人均水資源量，其他地區(qū)（市）的人均水足跡均小于人均水資源量。由此可知烏魯木齊市和克拉瑪依市的水資源極度缺乏，阿勒泰地區(qū)和克州的水資源最為豐富，還有很高的可開發(fā)性。

（4）1995—2014年新疆水資源壓力指數從Ⅰa增大到Ⅰc，從總的變化趨勢來看，新疆的水資源壓力在逐年增加。2014年水資源壓力最大的是克拉瑪依市（4.79），其次是烏魯木齊市（2.50）和吐魯番地區(qū)（0.95），最小的是克州（0.03），其次是阿勒泰地區(qū)（0.05）、和田地區(qū)（0.07）和巴州（0.09）。

（5）1995—2014年新疆水資源集約利用度增長明顯，2014年是1995年的6.39倍，說明隨著科學技術的進步和生產效率的提高，新疆單位水足跡創(chuàng)造的社會財富在不斷提高。

3.2 討論

長期以來，新疆存在水資源短缺與低效利用的矛盾，水資源不合理開發(fā)利用、污染現象日益嚴重。因新疆農業(yè)用水的滲透率較高，因此應發(fā)展高效的現代農業(yè)，從而減少農業(yè)用水。依靠先進技術、優(yōu)良的經濟和行政措施，減少用水中各環(huán)節(jié)的損失和浪費，降低產品的水資源消耗量，提高水資源的利用效率。在加快工業(yè)化、城市化進程中實現水資源利用的戰(zhàn)略轉移，對河流、湖泊、濕地生態(tài)系統(tǒng)進行修復與保護，從而實現該區(qū)域水資源和社會經濟的協(xié)調發(fā)展。

新疆不同地區(qū)的水資源分布極不均勻，因此應把水資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置、高效利用放在突出的位置，高度重視優(yōu)先發(fā)展節(jié)水產業(yè)。目前新疆大多數流域存在過度開發(fā)的狀態(tài)，開展流域治理工程后，流域生態(tài)環(huán)境有了一定改善，但整體卻不斷惡化。因此應促進流域資源開發(fā)、經濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調可持續(xù)發(fā)展，加強對全流域水資源的優(yōu)化配置，從而實現新疆水資源和社會經濟的協(xié)調發(fā)展。

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