基于投入产出方法的甘肃省水足迹及虚拟水贸易研究

随着社会化进程的加快,地处西北内陆的甘肃省正面临日益严峻的水资源短缺危机,社会经济发展受到一定程度的制约,水生态环境也呈现出恶化的趋势。水足迹是近年来提出的衡量人类活动对于水生态系统影响的指标,能够帮助决策者制定水资源管理及保护的政策,从而实现地区水资源的可持续利用。运用单区域投入产出方法计算并分析了甘肃省1997、2002和2007年第一产业、第二产业和第三产业部门的虚拟水强度、水足迹以及虚拟水贸易情况。结果显示:(1)甘肃省第一产业的虚拟水强度最高,但呈现出逐年下降的趋势,水足迹也因此有所下降;(2)虚拟水贸易方面,甘肃省以虚拟水净出口为主,尤其是第一产业,每年虚拟水净出口量约全省总水资源量的10%。建议甘肃省继续巩固已有的节水成果,调整产业结构,大力发展节水型产业和高新技术产业。同时建议适当调整贸易格局,合理控制虚拟水出口,以缓解当地水资源短缺危机,保障地区水安全与生态安全。     

基于投入产出分析的中国生态足迹模型

基于投入产出分析技术的生态足迹（EF）核算模型是目前国际生态承载力研究的热点模型之一。在已有研究的基础上,引入土地利用差异转化系数（某类土地利用的产量因子与其均衡因子的乘积）改进模型,以保证投入产出表的行、列组分加和操作的有效性。研究以货币型投入产出表为基础核算中国1997年的EF,分析表明：（1）1997年中国为EF净出口国,人均EF贸易逆差0．050hm^2,占生产包含足迹的3．4％;（2）最终使用的人均EF为1．435hm^2（能源足迹占45．1％）,其中,2／3缘于居民消费,另1／3缘于资本形成;（3）第一、二、三产业包含的人均EF依次为0．499、0．721hm^2和0．183hm^2。其中,第一产业以直接占用生态空间为主,而第二、三产业以间接占用为主,如第二产业的隐藏性非能源足迹是其直接值的140余倍;（4）三大产业部门中,第三产业最终产品消费的EF最小,人均0．183hm^2,而其土地利用的经济效率最高,为0．898万元hm^-2。实践表明基于投入产出分析的EF模型不仅承袭了EF基本模型的优点,而且结构性能好,能同时识别社会各生产和消费部门的生态压力及其在不同部门之间的流转情况,并可有效避免足迹组分的重复计算。     

基于投入产出分析的北京市虚拟水核算

城市化进程的加快与工农业的迅速发展使城市水消耗量日趋增加。水资源短缺不仅会造成居民生活质量下降,还会制约社会经济的可持续发展。从贸易和消费的角度核算虚拟水可为研究城市水资源管理提供新的视角。通过投入产出分析了构建了城市系统虚拟水核算模型,利用虚拟水直接和完全用水系数、虚拟水消费量等指标分析城市虚拟水消耗和虚拟水进出口特征。以北京市为例,利用2012年北京市投入产出表和部门的水资源消耗数据核算不同部门的用水系数、最终消费虚拟水量、虚拟水进出口贸易量及部门间虚拟水流转量。结果表明:北京市为虚拟水净进口城市,净进口虚拟水量6.77×10~9m~3,相当于北京市虚拟水用水总量(8.25×10~9m~3)的82%,农业和制造业为主要虚拟水进口部门;北京市虚拟水出口结构存在不合理之处,经济投入产出表中各部门出口总额占最终消费的79.9%,但出口产品消耗的虚拟水占了最终消费隐含虚拟水的85.04%,其中农产品消耗6.7%虚拟水但经济收益仅占1%,说明北京市出口以较大的虚拟水消耗量换取了较少的经济收益,需要减少虚拟水含量较大但经济价值不高的产品出口(如农产品);识别出的主要虚拟水流出-流入关系部门包括农业-制造业,农业-服务业和制造业-建筑业等部门的关联关系,可成为减少间接水消耗的关键路径。     

大连市生态足迹与水足迹

生态足迹模型已广泛应用于可持续发展和生态承载力评估中。本文以大连市统计资料为依据,计算了大连市的人均生态足迹和人均生态承载力,用来分析大连市生态可持续发展情况;同时基于生态足迹理论,运用水足迹模型,计算了大连市2001年的水足迹。结果表明：从1991-2004年,大连市人均生态足迹整体呈上升趋势,多年人均生态足迹均在2．250hm^2·人^-1以上;2004年为3．965hm^2·人^-1,是1991年（2．250hm^2·人^-1）的1．76倍,2000-2004年大连市存在不同程度的生态赤字现象;2001年人均水足迹为748．270m^2·人^-1,低于北方人均水足迹水平,属于水资源短缺型城市。     

北京市水足迹

水资源短缺、水质污染等已成为北京可持续发展的制约因素,水资源利用问题愈发受到关注。水足迹的研究将人们的生产、消费与水资源的消耗联系起来,全面真实地揭示水资源利用情况。本文基于水足迹理论评价了北京水资源利用情况,结果表明:(1)2012年,北京市水足迹为352.6亿m3,人均水足迹为1704 m3,远超统计数据中总供水量35.9亿m3和人均用水量193.3 m3,水资源面临巨大压力。(2)北京市城镇和农村居民对虚拟水的消耗存在差异性,除动物产品外,农村居民对于粮食虚拟水的消耗相对较高,人均每年103.5 m3,而城镇人均每年72.5 m3,次于干鲜瓜果92.4 m3。(3)动物产品在虚拟水消耗中占据了最大的比重,说明了北京市居民对动物产品消耗量相对较高,也反映出动物产品单位产品虚拟水含量较高。为此,在虚拟水贸易中,可适当增加动物产品进口代替本地动物产品的养殖生产,降低水资源的消耗。     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;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。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。     

旅游水足迹评价初探

对旅游活动过程的水资源综合影响进行科学评估是制定旅游业水资源管理和保护措施、提升旅游水资源利用效率的重要前提和基础。为丰富和发展旅游业水资源影响的评价方法, 提出了旅游水足迹的概念, 即在一定区域范围内, 旅游活动中食、住、行、游、娱、购各环节消费的产品和服务的生产过程所消耗的水资源量。旅游水足迹评价则是对旅游水足迹各环节进行量化和分析的过程。进而分析了旅游水足迹的内涵, 确立了旅游水足迹评价的系统边界是以旅游六大要素直接相关的旅游活动过程产生的水足迹。在边界范围内从交通、住宿、餐饮、游览、购物五个方面构建了核算框架和核算方法。最后, 从旅游产品、企业、行业和区域四个层面分析了旅游水足迹评价的应用, 并对今后的研究重点进行了分析。     

基于CiteSpace的水足迹文献计量分析

以WEB OF SCIENCE数据库和中国知网学术期刊网络出版总库中1993—2016年期刊论文作为数据源,以"water footprint(水足迹)"OR(或)"virtual water(虚拟水)"为关键词进行文献检索,利用CiteSpace可视化文献分析工具,对检索出的文献分别进行关键词、作者、发文机构和载文期刊分析,并绘制出相关知识图谱,以此来探讨水足迹研究领域的发展现状以及未来的相关研究热点。结果表明:(1)水足迹领域相关研究文献数量不断增长,水足迹越来越受到中外学者的关注;(2)国外水足迹研究主要围绕虚拟水和水足迹展开,且对于水权问题的关注度较高,国内水足迹研究主要着眼于虚拟水贸易和虚拟水消费,应用型研究成为水足迹研究的热点,未来水足迹研究热点可能会围绕"水-粮食-能源"三者的耦合展开,对于水足迹与社会经济问题相结合的研究力度会逐渐增大;(3)水足迹领域中外文文献的发文作者都集中于少数研究人员,主要发文作者的研究奠定了水足迹研究的基础;(4)主要的发文机构有Univ Twente、中国科学院等,主要的载文期刊有ECOL ECON、HYDROL EARTH SYST SC、WATER RESOUR MANAG以及《资源科学》《中国人口·资源与环境》《生态学报》等。根据水足迹研究现状,给出了关于水足迹领域未来发展的建议。     

工业水足迹评价与应用

大规模的工业生产不但消耗了大量的水资源,同时产生了大量的工业废水,这是造成和加剧全球或区域水资源危机和水环境问题最重要的原因之一。对工业生产过程的水资源综合影响进行科学有效评估是目前资源环境管理领域研究的重要问题之一,是采取有效措施、提升工业生产的水资源利用效率和管理水平的重要前提和基础。以发展和完善工业生产过程的水资源综合影响的评价系统和方法体系为目标,基于水足迹理论,提出了工业水足迹的概念,即用以测量由某一产品、工业企业、行业或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维指标。以此概念为理论基础,进而首先分析了工业水足迹的内涵,包括直接工业水足迹与间接工业水足迹两部分。另外,区别于全生命周期的水足迹,工业水足迹评价是针对工业生产过程中由于工业原料、辅料、能源和水的输入,以及废水、废物与产品的输出产生的水足迹,其系统边界不包括分销零售、消费使用与废物处理等环节。其次,在确定的系统边界内构建了工业水足迹的核算框架和基础方法体系,即从生产、公共及运输3个方面收集数据、处理并核算。最后,从产品、企业、行业和区域4个层面对工业水足迹的应用及其意义进行了展望。     

乐山市动物类产品水足迹测算分析

产品水足迹能反映人类活动在产品全生命周期中对水资源的消耗情况, 为水资源的合理分配和利用提供科学依据。以乐山市为例, 运用水足迹的理论和方法, 测算了动物从出生到出栏过程中的虚拟水量以及出栏后加工成肉类产品期间的生产用水量。结果显示: 乐山市动物产品总水足迹在2000-2011 年呈上升趋势, 2011 年较2000 年总水足迹增加了22.23 亿立方米。比较不同种类动物产品水足迹, 由大到小为牛肉>羊肉>猪肉>其它禽肉>兔肉>水产品>禽蛋>奶类。从水足迹构成看, 年虚拟水量占总水足迹的比重在56.03-60.70%之间。动物产品的耗水环节主要为饲料用水以及出栏后动物产品的加工过程, 建议采取改善饲料成分、改变养殖模式以及加强虚拟水贸易等措施, 从而有效降低动物产品的水足迹。     

水资源投入产出方法研究进展

从扩展建模技术、系数调整2条线索回顾国内外的水资源投入产出研究进展, 并讨论水资源的投入产出研究的不足和发展趋势。因为水资源投入产出表反映的是水资源与经济结构的关系,如果研究人员自己编制一张水资源投入产出表是不容易的事情。通常情况下都是以研究地域的投入产出表为基础,与其他模型相结合来研究水资源投入产出,但是水资源投入产出建模技术因为数据的限制而只能建立年度模型,具有很强的前提假定,使得投入产出建模技术缺乏灵活性,因而在运用中有对模型改进的必要。水资源投入产出扩展建模技术在这些方面就分别形成了与地区投入产出表结合的投入产出建模技术、与水资源供给相结合的投入产出扩展建模技术、与延长表结合的投入产出扩展建模技术。时效性缺乏一直就成为影响IO模型研究的最主要的瓶颈之一,为此,对各种用于建立新的 IO 表技术的研究一直受到普遍的重视。目前, IO 表系数调整方法已从消耗系数不变的系数调整方法、以RAS为代表的比例法, 发展到多种手段相结合的优化法。算法的改进和求解非线性规划问题的大量计算机软件的出现使得非线性优化模型得到了广泛的应用。     

基于多区域投入产出分析的京津冀地区虚拟水核算

通过贸易与消费调控实现区域水资源优化配置已成为缓解地区水资源压力的途径之一。跨区域投入产出分析可为地区间虚拟水贸易战略提供依据。基于2012年京津冀地区投入产出表与生产用水量构建了跨地区虚拟水核算模型,计算了隐含在经济贸易中的虚拟水总量及各地区各部门的直接用水系数、完全用水系数和拉动系数,分析了各部门虚拟水进出口情况,识别了重点耗水部门。结果表明:京津冀地区呈现虚拟水净出口状态,其中净出口部门主要为北京的服务与交通业,河北的农业和制造业。京津冀的农业、矿业和水供应业在生产过程中直接消耗水量大,应注重提升用水效率及节水技术的开发;三地制造业、建筑业和服务与交通业的平均拉动系数较大,这说明其他部门生产活动对该部门依赖性较大,其单位产出的提高将带动整个地区更多虚拟水量的投入。此外,河北的农业和制造业为京津冀各部门输送了大量虚拟水,为各部门生产提供了支撑,是节水的重点部门,应着重调整其产业结构,并从直接和间接用水两方面入手减少水资源消耗。计算了京津冀地区不同部门的直接、间接水资源消耗、水资源消耗拉动系数,以及部门间的虚拟水贸易情况,结果可为该地区部门间水资源配置和虚拟水战略的制定提供基础。     

我国水资源生态足迹分析与预测

生态足迹模型的提出为水资源可持续利用的定量评价提供了新思路.通过构建水资源生态足迹和水资源生态承载力的计算模型,对我国1949～2007年水资源的可持续利用状况作出了客观的评价,并运用ARIMA模型对我国水资源生态足迹变动趋势作出深入的研究.结果表明,1949～2007年,我国人均水资源生态承载力总体上呈下降态势,而人均水资源生态足迹则逐年上升,从而造成人均水资源生态赤字逐渐增大,我国水资源处于一种不安全状态.运用ARIMA(2,1,3)模型的预测结果表明,2008～2012年,我国人均水资源生态足迹将继续呈上升态势,水危机形势将日益严峻.在此基础上,针对我国水资源的可持续利用问题提出了一组政策建议.     

基于投入产出技术的区域生态足迹调整分析——以2002年江苏为例

目前国际学界有两类生态足迹模型,即以Wackernagel为代表的经典模型和Bicknell为代表的投入产出模型.研究以2002年江苏经济为例,依照Bicknell的投入产出模型思路,采取Ferng的改良计算方法,对江苏经济的需求、进口、出口以及积累各项的生态性土地占用及化石能源地占用做出一一估算.综合两种模型的优缺点,调整了足迹结果,转换成以全球标杆衡量的虚拟土地,以评估江苏这样的开放型经济区域的可持续发展能力.结果显示：（1）江苏人均地区生态足迹实际高达2.33hm^2,真实生态赤字率高达58.8%,可持续能力堪忧;（2）江苏通过国内外贸易实现了0.009hm^2的生产性土地顺差和0.068hm^2的化石能源地逆差,贸易方式总体属于生态逆差型.最后,引入足迹影响力与足迹感应力的概念,研究生态足迹的产业波及效果,结果显示江苏二产部门的足迹感应力系数最强,其未来发展也将面临较大的生态瓶颈.     

北京市水足迹及农业用水结构变化特征

运用水足迹的理论和方法计算评价了1990—2005年北京市水足迹及水资源利用的可持续性,在此基础上进一步分析了北京市农业用水结构的变化特征。结果表明:(1)北京市水足迹从1990年的81.5亿m3上升至2005年的168.6亿m3,人均水足迹由750.1m3上升为1096.0m3;(2)北京市水资源匮乏度不断升高,1995年以来水资源自给率呈下降趋势,与之相对应的水资源依赖度越来越高;(3)农业部门用水量在本地用水量中的比例平均每年为55.1%,虚拟水净输入量在虚拟水净输入总量中的比例平均每年达到89.1%;(4)高耗水型作物产品生产用水比例升高加大了农业用水压力,动物产品生产用水量呈增加趋势,2001—2005年动物产品生产引入的虚拟水占到其虚拟水总量的81.3%。北京市水资源利用呈不可持续状态,通过农业系统内部结构的优化调整,实现农业部门水资源的高效利用是缓解北京市水资源紧缺问题的关键。     

基于投入产出的中国省际农业水-土-碳足迹流动分析

水-土-碳多要素耦合研究是近年来资源环境领域的热点之一。开展农业水-土-碳足迹流动分析有助于揭示农业生产和贸易带来的跨区域环境影响,对不同区域资源可持续管理和协同减排具有重要意义。以中国30个省级行政区为研究对象,基于投入产出方法科学识别不同省区农业水、土、碳足迹的空间格局、流动特征及关联状况。主要结论如下：（1）省域尺度农业水、土、碳足迹具有较大的空间差异,这归因于自然条件、社会经济、产业结构、耕作方式及种植结构等的区域差异;（2）农业水、土、碳足迹流动主要从西部和北部流向东部和东南部地区,这与农产品市场供需关系密切相关,表明东部和东南部地区农产品消费导致了西部和北部地区资源的虚拟占用和隐含碳排放;（3）农业水、土、碳足迹及其强度之间存在一定程度的关联关系,经济发展状况、地区产业结构、自然条件状况等因素均会影响某一要素或几种要素的消耗强度,进而影响其关联作用;农业水、土、碳足迹流动表现出明显的关联性特征,空间关联网络存在不均衡性,关联渠道有待丰富;（4）建议未来加强农业技术革新,提高机械化、智能化生产水平;通过土地规模化经营实现水土资源的节约集约利用;开展基于水-土-碳跨区域影响的横向农业生态补偿,实现中国省际协同减排和资源优化。     

我国几种典型棉纺织产品的工业水足迹评价

产品水足迹评价能够揭示人类活动在产品全生命周期中的水资源综合影响,可以为提高水资源利用与管理水平和引导绿色消费提供重要的科学依据和技术手段,是当前水资源评价与管理领域的热点研究方向。纺织品是日常生活最主要的消费品之一,其工业生产过程需要利用大量的水资源,同时排放出的工业废水还会对周围水环境造成严重影响。为了揭示纺织品生产过程的水资源综合影响,运用工业水足迹的概念与原理,探讨和明确了纺织品工业水足迹评价的系统边界与内容,建立了相应的核算方法,并选择了花灰布、漂白布、染色布、色织布等四种典型棉纺织产品进行了工业水足迹评价。结果显示,漂白布的工业水足迹较小为36.51L/lb,花灰布次之为37.84L/lb,染色布的平均工业水足迹为61.52L/lb,色织布水足迹最大,平均值为81.51L/lb。比较同种类型、不同颜色纺织品的工业水足迹,由大到小依次为深色中色浅色,即颜色越深对水资源的影响程度最大。从水足迹构成来看,棉纺织产品的工业水足迹主要来自于直接工业水足迹,间接工业水足迹占比较小;在直接工业水足迹的构成中,蓝水足迹的贡献较大。