基于水足迹理论的新疆1995—2014年水资源评价

余册册+赵先贵+葛孟尧

摘要：基于水足迹理论，对新疆1995—2014年的水足迹进行研究，并对水资源状况进行评价。结果表明：1995—2014年新疆人均水足迹呈缓慢波动上升趋势，从1995年的847.67 m3增长到2014年的1 090.17 m3。 2014年乌鲁木齐市和克拉玛依市的人均水足迹大于人均水资源量，其他地区（市）的人均水足迹均小于人均水资源量。新疆水资源压力指数最大的是克拉玛依市和乌鲁木齐市，最小的是克州和阿勒泰地区。新疆1995—2014年水资源集约利用度增长明显，2014年是1995年的6.39倍。为了实现新疆水资源的合理利用和经济的可持续发展，应发展高效农业，控制农业用水，实现水资源利用的战略转移，同时改善和保护流域的生态环境。

关键词：水足迹；新疆；水资源评价

中图分类号：S273 文献标识号：A 文章编号：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

水资源是人类生存与发展不可取代的重要资源，尤其在经济高速发展的今天，水资源已然成为许多国家经济可持续发展的瓶颈，也是我国现在亟待解决的重大问题。新疆地处西部内陆，气候极端干旱，降水稀少，资源性缺水十分突出[1]，在过去 30 年，伴随经济社会的快速发展和耕地面积的不断增加，水资源成为新疆社会经济发展的限制性因素之一。

水足迹的概念首次被荷蘭屯特大学的教授Hoekstra在2003年代尔夫特举办的虚拟水贸易国际专家会议上明确提出。随后中国学者采用改进的方法核算了国家、省、市的水足迹[4-6]，有些学者对水足迹的动态变化进行了研究，如韩舒等采用自上而下的水足迹计算方法核算了1999—2009 年新疆的水足迹[7]。目前，新疆水资源利用的研究主要集中在水资源可持续利用、优化配置、水资源与生态环境[8-11]，水资源对气候变化的响应[12，13]等，也有少量水资源利用与经济方面的研究[14]，但用水足迹理论对居民水资源消费的研究较少。水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标，将人类消费终端与水资源利用密切关联，为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据，已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。本文采用自下而上的水足迹计算方法对1995—2014年新疆维吾尔自治区的水资源进行分析和评价，对分析新疆和我国西北地区的水资源利用现状提供参考依据，并对提高其水资源的利用效率提出合理化建议。

1 研究方法与数据来源

1.1 水足迹计算方法

水足迹的概念源于虚拟水。1993年英国学者Allan提出虚拟水就是产品生产和服务过程中所使用的水量[15]。水足迹是指某一区域在一定时间段内消费产品和服务过程中所需要的真实水体数量[16]，它可以表征人类对区域水资源的利用状况。

水足迹计算方法分为自上而下法（综合法）和自下而上法（分解法）两种，其中，自上而下法适用于计算国家等大尺度单元的水足迹，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。自下而上法从人类对区域产品消费的角度计算区域水足迹，该法将区域水足迹分解为直接水足迹（实体水的使用）和间接水足迹（虚拟水的使用），后者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。endprint

实体水使用量包括工业、生活和生态用水量三部分，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、棉花、油料、甜菜、蔬菜、水果6种主要农作物和猪肉、牛羊肉、蛋类、鲜乳品、水产品5种动物产品需水量，各类农产品虚拟水含量参照文献中的取值，具体见表1。

1.2 基于水足迹的水资源评价指标

1.2.1 水资源压力指标 水资源压力指标（WTI）[18]：区域水足迹与该区域可用水资源量的比值，可以反映水资源压力状况。

WTI=WF/WA 。

式中，WA为区域可用水资源量。当 WTI>1 时，本地区生活生产所用水足迹大于可用水资源量，说明该地区水资源系统超载；当 WTI = 1 时，表明本地区生活生产所用水足迹与可用水资源量持平，水资源利用达到最大承载能力；当 WTI<1 时，表示本地区生活生产所用水足迹在可用水资源承载能力范围内，具有进一步开发利用空间。

对水资源压力指数（WTI）用极值法进行标准化处理，然后将各个负指标正向化，当WTI的计算结果大于1时，取值为1。相应指数的等级划分标准见表2。

1.2.2 水足迹效益指标 水资源集约利用度（WIUD）[17]：区域年 GDP 与水足迹的比值，即：

WUID=GDP/WF 。

该指标用来衡量地区水资源利用的程度和效率，水资源集约利用度越大，说明该地区的水资源利用效率高，产生的经济效益高；反之，表明该地区的水资源利用效率低，产生的经济效益低。

1.3 数据来源及处理方法

根据新疆实际情况及资料的可获得性，数据来源包括：①国际上有关虚拟水研究的中国动物产品虚拟水含量计算成果[3]及中国单位产品虚拟水含量数据和计算方法[19]；②1996—2015年新疆统计年鉴、中国城市（镇）生活与价格年鉴、中国农村统计年鉴、中国粮食年鉴、中国畜牧业年鉴、新疆水资源公报和环境年鉴等，以及各市（州、地区）统计年鉴，还有一些来自相关报纸和期刊。

2 结果与分析

2.1 新疆水足迹动态变化分析

2.1.1 新疆人均水足迹动态变化分析 1995—2014年新疆人均水足迹呈缓慢波动上升的趋势（图1）。从1995年的847.67 m3增长到2014年的1 090.17 m3，增长了28.61%。从图中可以看出，2005年新疆人均水足迹最大，为1 121.36 m3，主要是因为该年新疆居民对粮食的消费量很大，此外，城镇居民对羊肉、蔬菜和水果的消费量也较大。从水足迹构成来看，1995—2014年新疆人均实体水足迹呈现出缓慢波动变化，但整体无增长的趋势，从1995年的150.00 m3增长到2005年的219.46 m3，又降低到2014年的134.03 m3。人均虚拟水足迹呈现出缓慢增长的趋势，从1995年的697.67 m3，增长到2014年的956.14 m3，增长了37.05%。从两者构成比例来看，人均水足迹占比例较大的是虚拟水足迹，1995—2014年人均虚拟水足迹与总水足迹的比值均在80%以上。

2.1.2 新疆水足迹和水资源量的对比分析 1995—2014年新疆人均水资源量远大于人均水足迹（图2），由此知道新疆的水资源并未得到合理的开发和利用，且还有开发空间。新疆的水资源总量和人均水资源量具有一致的变化趋势，均呈现出明显的波动变化，整体呈下降趋势，分别从1995年的899.44×108 m3下降到2014年的726.90×108 m3，和从1995年的5 413.93 m3下降到2014年的3 163.19 m3。新疆的总水足迹和人均水足迹具有一致的变化趋势，均呈现出缓慢增长的趋势，分别从1995年的140.83×108 m3增长到2014年的250.52×108 m3，和从1995年的847.67 m3增长到2014年的1 090.17 m3。由于新疆总人口数量呈现持续增加的趋势，新疆的总水资源量和总水足迹的变化趋势比人均水资源量和人均水足跡的变化趋势波动明显。

2.1.3 新疆各市（州）人均水资源量与人均水足迹对比分析 2014年新疆乌鲁木齐市和克拉玛依市的人均水足迹大于人均水资源量，其他地区（市）的人均水足迹均小于人均水资源量（图3）。乌鲁木齐市的人均水足迹比人均水资源量多了573.28 m3，克拉玛依市的人均水足迹比人均水资源量多了917.28 m3，由此可知乌鲁木齐市和克拉玛依市的水资源极度缺乏，需要从其他地区引水以满足当地的正常生产生活。新疆其他地区（市）中，人均水资源量比人均水足迹高出最多的是阿勒泰地区（19 878.10 m3），其次是克州（13 329.86 m3），由此可知阿勒泰地区和克州的水资源最为丰富，还有很高的可开发性。

2.2 新疆水足迹评价指标分析

根据区域水足迹评价指标的计算方法，结合新疆统计资料，计算新疆1995—2014年各项水足迹评价指标，结果见表3。

2.2.1 水资源压力指标分析 新疆1995—2014年的水资源压力指数从Ⅰa增大到Ⅰc，表明整体上新疆的水资源压力是低的。但从总的变化趋势来看，新疆的水资源压力在逐年增加，所以新疆应该提升水的利用效率和合理的开发利用度，同时也控制水的污染和循环利用，以保持新疆的水资源压力不再增加。2014年新疆的水资源压力指数中（图4），最大的是克拉玛依市（4.79），其次是乌鲁木齐市（2.50）和吐鲁番地区（0.95），最小的是克州（0.03），其次是阿勒泰地区（0.05）、和田地区（0.07）和巴州（0.09）。从以上分析可以看出，克拉玛依市水资源压力是新疆最大的，其次是乌鲁木齐市；克州的水资源压力最小，其次是阿勒泰地区。因此，可通过跨区域调水的方式将克州和阿勒泰地区丰富的水资源调到这些地区，也可以利用本地区的高科技，发展节水型产业，推行节水技术，提高水资源的利用效率。endprint

2.2.2 水足迹效益指标分析 新疆1995—2014年水资源集约利用度增长明显，2014年是1995年的6.39倍，年均增长率为31.97%。这说明随着科学技术的进步和生产效率的提高，新疆单位水足迹创造的社会财富在不断提高。但是，新疆的水资源集约利用度仍然低于沿海等发达地区。这说明新疆的水资源利用方式仍然比较粗放，水资源利用效率低，因此今后应注意水资源的利用效率和转化效率的提高。

3 结论与讨论

3.1 结论

通过对新疆1995—2014年水足迹的计算和分析，并在此基础上对新疆的各项水足迹评价指标进行评价，得到以下主要结论：

（1）1995—2014年新疆人均水足迹呈缓慢波动上升趋势，从1995年的847.67 m3增长到2014年的1 090.17 m3。人均实体水足迹呈现出缓慢波动变化，人均虚拟水足迹呈现出缓慢增长的趋势，且人均虚拟水足迹占人均水足迹的80%以上。

（2）1995—2014年整体上新疆人均水资源量远大于人均水足迹，水资源总量和人均水资源量均呈现出明显的波动变化，整体呈下降趋势，总水足迹和人均水足迹均呈现出缓慢增长趋势。

（3）2014年新疆乌鲁木齐市和克拉玛依市的人均水足迹大于人均水资源量，其他地区（市）的人均水足迹均小于人均水资源量。由此可知乌鲁木齐市和克拉玛依市的水资源极度缺乏，阿勒泰地区和克州的水资源最为丰富，还有很高的可开发性。

（4）1995—2014年新疆水资源压力指数从Ⅰa增大到Ⅰc，从总的变化趋势来看，新疆的水资源压力在逐年增加。2014年水资源压力最大的是克拉玛依市（4.79），其次是乌鲁木齐市（2.50）和吐鲁番地区（0.95），最小的是克州（0.03），其次是阿勒泰地区（0.05）、和田地区（0.07）和巴州（0.09）。

（5）1995—2014年新疆水资源集约利用度增长明显，2014年是1995年的6.39倍，说明随着科学技术的进步和生产效率的提高，新疆单位水足迹创造的社会财富在不断提高。

3.2 讨论

长期以来，新疆存在水资源短缺与低效利用的矛盾，水资源不合理开发利用、污染现象日益严重。因新疆农业用水的渗透率较高，因此应发展高效的现代农业，从而减少农业用水。依靠先进技术、优良的經济和行政措施，减少用水中各环节的损失和浪费，降低产品的水资源消耗量，提高水资源的利用效率。在加快工业化、城市化进程中实现水资源利用的战略转移，对河流、湖泊、湿地生态系统进行修复与保护，从而实现该区域水资源和社会经济的协调发展。

新疆不同地区的水资源分布极不均匀，因此应把水资源的合理开发、优化配置、高效利用放在突出的位置，高度重视优先发展节水产业。目前新疆大多数流域存在过度开发的状态，开展流域治理工程后，流域生态环境有了一定改善，但整体却不断恶化。因此应促进流域资源开发、经济社会发展和生态环境保护协调可持续发展，加强对全流域水资源的优化配置，从而实现新疆水资源和社会经济的协调发展。

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