基于水足迹理论的云南省2000～2013年水资源评价

葛孟尧，赵先贵，余册册

(陕西师范大学 旅游与环境学院，陕西 西安 710119)

基于水足迹理论的云南省2000～2013年水资源评价

葛孟尧，赵先贵，余册册

(陕西师范大学 旅游与环境学院，陕西 西安 710119)

选取了云南省作为研究区域，采用自下而上的水足迹分析法，从时间与空间的角度定量分析了云南省的水资源供需状况，并对其进行了评价，结果表明：云南省水资源总量从2000年的2447.55亿m3下降到了2013年的1707.00亿m3，下降了30.26%；人均水足迹从2000的595.05 m3减少到了2013年的590.81 m3，减少了0.71%，总体呈波动上升趋势。2000～2013年云南省降水量呈波动下降趋势，从5184.00亿m3下降到4177.00亿m3。昆明市成为人均水足迹增长最快的城市，丽江市最慢；云南省水资源总量和人均水资源量较为丰富，但水资源在时间和空间上分布极度不均衡，合理利用水资源，提高水资源的利用效率是其应关注的重点。

水足迹；云南省；水资源评价

0 引言

随着经济的发展和人口的增长，水资源需求不断增大，同时伴随着日益严峻的水体污染问题，水资源矛盾日益加剧。水足迹的概念于2002年首次被荷兰屯特大学的Hoekstra在代尔夫特举办的虚拟水贸易国际专家会议上提出[1-2]。水足迹的概念源于虚拟水，虚拟水概念由英国学者Allan在1993年提出，他认为虚拟水就是产品生产和服务过程中所使用的水量，而水足迹指一定数量的人在一定的时间段内消费产品和服务过程中所需要的真实水体数量[3-4]。在国内，龙爱华等于2003年应用水足迹理论匡算了新疆、青海、甘肃、山西4省2000年的水资源足迹[5]。纵观水足迹的10余年研究历程，水足迹从概念与原理，计算方法与评价体系以及实践应用都得到了很好的发展，但与其他足迹相比，水足迹的研究仍有很大的发展空间[6]。目前水足迹的研究仍停留在对水足迹的核算层面，其次水足迹研究的对象主要集中在农业中主要作物或某些农产品的水足迹，对工业或服务业中产品与服务的水足迹研究较少[7]。云南省水资源时空分布不均，制定科学的虚拟水贸易体系与政策，对其水资源短缺现状具有重要的现实意义。基于此，笔者研究了云南省2000～2013年的水足迹，并对其水资源状况进行了评价，以期为相关决策部门提供参考依据。

1 研究区域概况

云南省地处中华人民共和国西南边陲，位于北纬21°8′32″～29°15′8″，东经97°31′39″～106°11′47″之间。该省的东面是广西壮族自治区和贵州省，北面是四川省，西北面是西藏自治区。全省总面积约39万km2，2013年末常驻人口为4686.60万人，城镇化率为39.3%，人口自然增长率为0.617%。云南省属亚热带湿润季风气候，年温差一般为10～15 ℃，全省大部分地区年降水量在1100 mm，南部部分地区可达1600 mm以上。云南省水资源非常丰富，境内有大小河流共600多条，其中较大的有180条，多为入海河流的上游，水资源总量为1707亿m3。

2 研究方法与数据来源

2.1 水足迹计算方法

水足迹计算方法分为自上而下法和自下而上法，其中，自上而下法适用于计算国家等大尺度单元的水足迹，即一个国家水足迹等于国家内部水足迹加上虚拟水净进口量。省市等小尺度区域因进出口数据不完备，常采用自下而上的方法进行水足迹的计算[8]。自下而上法基于人类对区域产品消费的角度，该法将区域水足迹分解为直接水足迹和间接水足迹，直接水足迹是指人类使用的实体水，而间接水足迹也称虚拟水，是指人类使用的消费品所隐含的水，通过农产品消费量与单位产品的虚拟水含量的乘积得到。基于生产的虚拟水与基于消费的虚拟水算法类似，是农产品生产量与单位产品的虚拟水含量的乘积。

自下而上的水足迹法计算公式如下：

WF=WU+∑Pi×VWFi

式中，WF为区域水足迹(m3)；WU为实体水使用量(m3)；Pi为第i种消费品的消费量(kg)；VWFi为单位产品的虚拟水含量(m3/kg)。

实体水使用量包括工业、生活和生态用水量3个部分，农产品虚拟水消费量主要包括农作物和动物产品虚拟水消费量。本文主要计算了粮食、油料、糖料、烟叶、蔬菜、水果、茶叶7种主要农作物和猪肉、牛羊肉、禽肉、蛋、奶、水产品6种动物产品的需水量，各类农产品虚拟水含量具体如表1所示。

2.2 水资源压力指数计算方法及划分标准

基于水足迹理论，本文提出了水资源压力指数(WTI)，即区域水足迹与其可用水资源量的比值，以反应水资源压力情况。相应指数的等级划分标准见表2。

2.3 数据来源及处理方法

本研究所需数据主要来源于云南省及各市(州)统计年鉴(2000～2013)，其次是《云南调查年鉴》、《云南能源统计年鉴》、《云南年鉴》，另外，还有一些数据来源于省市(州)统计局、能源局、林业局等部门统计的数据及省市(州)历年的公民经济和社会发展统计公报、水资源公报、各类报纸和期刊等[9-10]。

表1 主要农产品虚拟水含量

m3/kg

表2 水资源压力指数等级划分标准

3 结果与分析

3.1 水资源状况分析

从图1可以看出：2000～2013年云南省水资源总量呈现波动下降的趋势，从2000年的2447.55亿m3下降到2013年的1707.00亿m3，下降了30.26%，2001年水资源总量最大为2561.94亿m3，2011年最小为1480.20亿m3。人均水资源量从2000年的5771.16 m3减小到2013年的3652.24 m3，减小了36.72%。这主要是由于全省人口增长速度快的缘故[11]。云南省总人口数量从2000年的4241万人，增加到2013年的4687万人，增加了424万人，年均增长率为0.77%。全省水资源总量的变化与降水量多少有关[12]，2000～2013年云南省降水量也呈波动下降趋势，从5184.00亿m3下降为4177.00亿m3，其中2009降水量最小为3691.20亿m3。

从全省水资源分布状况来看(图2)，2013年水资源总量最大的是普洱市(243.44亿m3)、其次是怒江州(182.02亿m3)、红河州(156.87亿m3)、保山市(141.79亿m3)、文山州(133.70亿m3)，较小的是大理州(53.86亿m3)、丽江市(48.41亿m3)、玉溪市(31.96亿m3)、昆明市(31.66亿m3)和楚雄州(29.96亿m3)，水资源总量最大的普洱市是最小的楚雄州的8.13倍。而人均水资源量由大到小依次为：怒江州、迪庆州、德宏州、普洱市、西双版纳州、保山市、临沧市、丽江市、文山州、红河州、昭通市、大理州、曲靖市、玉溪市、楚雄州和昆明市，人均水资源量最大的怒江州(33682 m3)是最小的昆明市(582 m3)的57.87倍。

图1 云南省2000～2013年水资源总量及人均水资源量

图2 2013年云南省各市(州)水资源总量及人均水资源量

从以上分析可以看出，普洱市和怒江市不论水资源总量还是人均水资源量都居全省首位，水资源相当丰富；而滇中经济较发达的昆明市、玉溪市和楚雄市(州)水资源匮乏，人均水资源占用量很少；红河州虽然水资源总量较大，但由于人口较多，人均水资源量占有就很少[13]；西双版纳州则呈现出与红河州相反的状况；其余市(州)水资源总量与人均占用量均居中。由此可见，普洱市和怒江州是全省水资源富集地区，而滇中地区为水资源缺乏地区。总体来看，云南省水资源在时间上和空间上分布不均。

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3.2 水足迹动态变化分析

从图3可以看出：2000～2013年云南省人均水足迹呈缓慢波动上升趋势，云南省人均水足迹从2000年的595.05 m3减少到2013年的590.81 m3，减少了0.71%。2001年全省人均水足迹最大为597.00 m3，主要是由于该年全省居民对粮食的消费量很大，此外，城镇居民对猪肉和牛羊肉的消费量也较大[14-15]。

从水足迹构成来看，2000～2013年云南省人均实体水足迹与人均虚拟水足迹都呈现出缓慢波动增长的趋势，其中，人均实体水足迹增长较快，2000年为84.72 m3，2010年增长到最大为113.55 m3，增长了34.03%，2010年之后又缓慢下降，到2013年下降到100.84 m3。人均虚拟水足迹波动大、减缓慢，2000年为510.34 m3，2013年波动减缓到489.96 m3，减缓了3.99%。从两者的构成比例来看，人均水足迹最大的是虚拟水足迹，2000～2013年人均虚拟水足迹与总水足迹的比值均在80%以上，虽然其比重从2000年的85.76%下降到2013年的82.93%，但仍处于优势地位。与此同时，人均实体水足迹所占比重从14.24%上升到17.07%。

图3 云南省2000～2013年人均水足迹动态变化趋势

3.3 水足迹空间差异分析

2007年云南省人均水足迹可归为3类(图4)，较高的一类有昆明市、玉溪市、保山市、楚雄州和德宏州(>600 m3)；较低的一类有昭通市、红河州和怒江州(<500 m3)；其余地区处于中等水平(位于500～600 m3)。

与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)人均水足迹均有所增加，年均增长率由大到小依次为：昆明市(3.93%)、迪庆州(3.85%)、怒江州(3.62%)、大理市(3.13%)、西双版纳州(2.69%)、文山州(2.04%)、曲靖市(1.91%)、保山市(1.46%)、临沧市(1.45%)、普洱市(1.43%)、红河州(1.32%)和丽江市(1.12%)。

3.4 水资源压力指数及等级空间差异分析

3.4.1 水资源压力指数空间差异对比分析 2005年水资源压力指数中，最大的是昆明市(0.60)，其次是玉溪(0.33)、楚雄(0.26)、曲靖(0.25)和红河(0.17)，较小的是德宏州(0.06)、普洱市(0.04)、西双版纳州(0.04)、迪庆州(0.02)和怒江州(0.01)。水资源压力指数最大的昆明市是最小的怒江州的54.82倍。

与2007年相比，2013年除红河州外，其余市(州)水资源压力指数均升高，增加幅度由大到小依次为：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)、丽江市(0.06)、文山州(0.06)、临沧市(0.04)、西双版纳州(0.03)、昭通市(0.02)、普洱市(0.02)、保山市(0.02)、迪庆州(0.01)、怒江州(0.00)和德宏州(0.00)。

总体来看，云南省16个市(州)中，昆明市水资源压力指数最大，且与其他市(州)的差距越来越大，2007年为0.60，是位居第二的玉溪市(0.33)的1.82倍，2013年增长到1.44，是位居第二的楚雄州(0.56)的2.56倍，这主要是由于昆明市水资源总量减少速度很快，尤其是2008年之后。2008年该市水资源总量为69.53亿m3，2009年下降为38.58亿m3，下降了44.51%，2011年水资源总量最少，为22.86亿m3，这与全省2010年遭遇特大干旱有关；其次是楚雄州、玉溪市和曲靖市，水资源压力指数均大于0.25，且一直位于前5位，楚雄州从2007年的0.26上升到2013年的0.56，玉溪市和曲靖市则分别从0.33、0.25上升到0.46、0.40；水资源压力指数最小的怒江州，从2007年的0.01上升到2013年的0.02，主要是由于该州水资源总量较多，2013年为182.02亿m3，是昆明市的5.69倍；迪庆州、西双版纳州、普洱市和德宏州水资源压力指数也较小，2年均位于后5位，且指数都小于0.10。

3.4.2 水资源压力等级空间差异对比分析 2007年16个市(州)水资源压力占2个等级4个亚级(图5)，昆明市水资源压力等级最高，为中上(Ⅱc)；其余市(州)水资源压力均为低等级(Ⅰ)，玉溪市为较低等级(Ⅰc)，曲靖市和楚雄州为很低等级(Ⅰb)，保山、丽江、昭通、怒江和迪庆等12个市(州)为极低等级(Ⅰa)。

2013年与2007年相比，云南省有11个市(州)等级未变化，其余都有所增长，其中增长幅度最大的是昆明市、楚雄州和大理州，上升了3个亚级，曲靖市上升2个亚级，玉溪市上升1个亚级。

总体来看，昆明市水资源压力等级最高，增长幅度最大，从2007年的中上(Ⅱc)上升到2013年的极高(Ⅲc)，水资源的可持续发展面临严峻考验[16]；其次是楚雄州、玉溪市、大理州和曲靖市，该4市(州)等级呈上升趋势，水资源压力增大，用水紧张状况加剧；其余市(州)水资源压力均为极低等级(Ⅰa)。

4 讨论

从云南省水足迹构成来看，虚拟水足迹约占总水足迹的80%，可见，凝结在农作物中的虚拟水是云南省的主要水足迹[17-18]。从生产和消费角度来分析全省虚拟水状况(图6)可知，2000～2013年全省主要农产品生产虚拟水总量呈逐年上升趋势，2000年生产主要农产品消耗的虚拟水量为634.58亿m3，2013年为995.52亿m3，增长了0.57倍。这与成润禾在2015年发表的《西部大开发10年云南省水足迹账户核算与动态评估》相一致，“农业水足迹强度远大于总水足迹和工业水足迹强度，下降速度较慢，年均约5.5%。”居民消费虚拟水总量和增长幅度均较小，由2000年的209.16亿m3波动增长到2013年的224.46亿m3，增长了7.31%。由图6可知，云南省农产品生产虚拟水量远大于消费虚拟水量，其中，2013年全省农产品生产虚拟水量是居民消费虚拟水总量的4.44倍，这是由于云南省生产的农产品，除了满足自己省居民的消费外，大部分以贸易的形式供给其他地区的居民消费或者是被储存下来[19]。可见，云南省将本地的水资源通过农产品贸易流通的形式输出省外，缓解了其他区域水资源短缺问题却加重了本省水资源的压力[11,20]。

图5 云南省各市(州)2007年与2013年水资源压力等级对比

图6 云南省2000～2013年生产和消费虚拟水总量

5 结论

本文详细分析了云南省水资源状况和水足迹动态变化，并对全省水足迹空间差异特征进行了分析，得出以下结论。

(1)2000～2013年云南省水资源总量从2447.55亿m3下降到1707.00亿m3，下降了30.26%；人均水资源量从2000年的5771.16 m3减小到2013年的3652.24 m3，减小了36.72%。从空间上看，2013年水资源总量最大的是普洱市，其次是怒江、红河和保山等市(州)，最小的是楚雄州；而人均水资源量最大的是怒江州，其次是迪庆、德宏和普洱等市(州)，最小的是昆明市。

(2)云南省人均水足迹从2000年的541.23 m3波动下降到了2013年的590.81 m3，减少了0.71%。从构成类型看，人均虚拟水足迹占总水足迹的80%以上，并从1990年的473.01 m3增长到2013年的489.96 m3，增加了3.58%；实体水足迹较小，从68.21 m3波动上升到100.84 m3，上升了47.84%。

(3)云南省16个市(州)中，2007年人均水足迹最大的是楚雄州，其次是昆明、保山和玉溪等市(州)，大理、昭通和怒江等地区水足迹较小。与2005年相比，2013年有12个市(州)人均水足迹增加，其中增长最快的是大理州，最慢的是红河州；德宏州、玉溪市、昭通市和楚雄州人均水足迹呈下降趋势，楚雄州下降速度最快，德宏州最慢。

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(责任编辑：管珊红)

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

国家社会科学基金项目(14XKS019)。

葛孟尧(1990—)，陕西兴平人，硕士研究生，研究方向：生态环境评价与GIS。

F323.213

A

1001-8581(2017)04-0101-05