虚拟水战略在西南季节性干旱地区的应用

虚拟水战略在西南季节性干旱地区的应用

摘要：西南地区连续四年干旱，被归结为“百年一遇”的大旱，严重影响当地的生态环境和人们的生活。为缓解水资源短缺的压力，解决水资源短缺带来的问题。本文通过分析西南地区干旱的原因及作物用水现状，将虚拟水战略引入西南地区，并提出虚拟水在西南干旱地区应用的对策和建议。

关键词：虚拟水 虚拟水战略 农产品虚拟水含量 西南干旱地区

Virtual Water Strategy As A New Way Used In Arid Regions Of

Southwestern

Abstract: Four years of drought in the Southwest region of China, was attributed to "hundred years" drought which had affected the local ecological environment and people's lives seriously. To ease the pressure of water shortage, solve the problems caused by water shortage. This paper analyzes the reasons Southwest drought and crop water status of the virtual water strategy to introduce the Southwest, and made of virtual water in arid regions of southwestern apply countermeasures and suggestions. Keywords: virtual water virtual water strategy agricultural virtual water content arid regions of southwestern

0 引言

水资源短缺是我国21世纪面临的最主要的生态环境和社会经济问题之一，随着人口的增长、经济发展速度的加快和生态环境建设规模的扩大，需水量必然持续增加，缺水矛盾将更加凸显[1]。世界自然保护联盟(IUCN)水资源项目主任吉尔-博格坎普说，“目前世界最大的水危机其实不是水资源的危机，而是水管理和水利用的危机，水资源的科学管理和利用才是解决世界水危机的根本所在。[2]”西南地区连续四年干旱，被称为百年一遇的大干旱，导致数千万人受灾。面对如此严峻的的形式，解决水资源短缺是亟待解决的问题。解决水资源短缺问题，传统的方法是通过区域调水和节水措施。虚拟水战略的引入，为解决西南地区水资源问题提供一个全新的视角。

1 西南地区干旱的原因及现状

1.1 区域概况

中国的西南部主要长江中上游四川盆地的丘陵，低山以及平坝紫色土地区。包括四川省，云南省，贵州省，广西和重庆市。西南部地区的地形复杂，沟壑纵横。该区地处亚热带，属于东部季风区，主要是位于海洋性与大陆性气候的交接地带，受大气环流季节转换支配，以及季风气候的长周期变化和自然条件差异造成的降水量时空分布不均，常年易发生干旱灾害。年降水量800-1000毫米，年平均气温16℃，降水量80％集中在7-10月产生。该区气候具有冬暖，春干，夏旱，秋雨的特点，降雨分布不均，季节性强，多分布在7-10月，该区域的干旱发生频率较高。主要的河流有岷江，沱江，嘉陵江，乌江，长江干流等。人均水资源平均为1800m³，加上降雨量分布的不均匀，大量坡耕地保畜水分的能力低，还有部分水域段污染，造成水资源极为缺乏，所以该区域的有效灌溉面积仅占耕地面积的38％，尤其是坡耕地更是无灌溉保障。

1.2 西南地区干旱的原因

本次西南大干旱的原因可分为气候原因、人为原因、地理原因。气候原因：青藏高原的高原热力因素影响。西南省份受“世界屋脊”的影响较大，青藏高原去年冬季积雪偏少，高原热力条件好，导致印缅低槽弱，南亚季风弱，输送到我国西南地区上空的水汽不充沛，加之北方南下的冷空气偏东偏北，造成西南地区出现干旱；厄尔尼诺现象影响。在此影响下，赤道中东太平洋海温偏暖，副热带高压整体偏强，东亚季风携带的水汽与北方南下的冷空气相遇，导致我国东部降水较多，北方降雪频繁。相反之下，我国西南地区是下沉气流占优势，常出现晴好少雨天气；冷空气时机没有掌握好。虽然今冬有数次冷空气影响我国，但大多数冷空气在北方开始偏东移动。人为原因：砍伐原生态林，大面积种植橡胶林和桉树林，导致地下水位下降，涵水能力很差；水电站建设近年来密集上马，较大程度改变流域生态；很多水利年久失修，已失其功能；大多数水库属于病险水库。地理原因：该地区多地质灾害，板块活跃，多断层，不利于修建大型的水库，水资源的储备不足。

1.3 西南地区干旱的现状

云南、贵州、广西、重庆、四川等地的干旱，始于2009年末，至今仍在持续，云南省昆明市石林县高石哨绿塘子水库见底云南大部、贵州西部和广西西北部已达特大干旱等级，其中云南旱情尤为严重。

2 虚拟水战略理论

2.1 虚拟水的含义

虚拟水是指生产商品和服务所需要的水资源, 这个概念是英国伦敦大学非洲和东亚研究学院的托尼·艾伦教授于1993年首次创造性的提出。虚拟水也被称为“嵌入水”和“外生水”, “外生水”暗指进口虚拟水的国家或地区使用了非本国或本地区的水这一事实。虚拟水概念可以从农产品扩展到服务、加工以及材料, 也可以理解为服务过程中或材料形成过程中所消耗的水资源。

2.2 虚拟水战略

虚拟水战略是指缺水国家或地区通过贸易的方式从富水地区购买水密集型农产品，尤其是粮食，来获得水和粮食的安全。被认为是提高全球水资源利用效率，保障缺水地区水安全的有效手段。

2.3 虚拟水含量的计算方法

工业产品中的虚拟水含量计算十分复杂, 从当前的研究成果来看, 虚拟水的计算主要以农牧产品为主。

2.3.1 农产品虚拟水含量计算[3]

农产品的虚拟水只是特定地点的一种粗略估计，单一的农产品虚拟水含量可以根据式(1)计算：

Wcn Vcn （1） Ycn

式中：V cn 为区域n 作物c 单位质量的虚拟水含量，m ³／t ；W cn 为区域n 作物c 的需水量，m 3／hm 2；Y cn 为区域n 作物c 的产量，t ／hm 2。

作物需水是指作物在生长发育期间蒸腾所消耗的水资源量。通常采用联合国粮农组织推荐的标准彭曼公式计算：

ET c =Kc ×ET 0

式中：K c 为作物系数，是区分作物下垫面与参考作物下垫面之间的差异而

引入的一个系数；ET c 为实际作物的需水量；ET 0参考作物的需水量，通常参考适当的气象资料用联合国粮农组织推荐的修正后的标准彭曼公式计算：

9000. 40813∆(R -G )+Y 2e a -e d t +273 ET 0=∆+Y 1+0. 34U 2式中：△为蒸气压力曲线率，kPa ／℃；R 为作物表面的净辐射量，MJ ／(m2·d) ；G 为土壤热流量，MJ ／(m2·d) ；Y 为干湿度常数，kPa ／℃；t 为平均气温，℃；U 2以为离地面2 m 高处风速，m ／s ；e a 为饱和状态下的蒸气压力，kPa ；e d 为实际蒸气压力，kPa 。

2.3.2 动物产品的虚拟水含量计算

动物产品的虚拟水含量计算比较复杂。首先, 需要确定活动物从母体分离出来到其生命结束的时段内, 动物生存生长所消耗的水资源量, 包括饲料所含的虚拟水、饮用水、动物饲舍清洁耗水等; 然后, 再在不同动物产品之间进行分配。目前, 动物产品的虚拟水含量计算只是一种粗略估算。

2.4 虚拟水对解决我国水资源短缺问主要启示

（1）开阔了区域水资源管理和水资源配置的视野。虚拟水概念提供了新的思路，使人们注意到区域水资源短缺问题可以通过全球经济过程得到有效缓解，丰富了区域水资源管理配置的内涵，也为区域或国家水战略的制定提供了重要依据[4]。如我国西北干旱区水资源问题突出，通过虚拟水流入可以大大缓解西北干旱、半干旱区水资源的紧张局面，这对恢复干旱区的生态环境也具有积极意义。

（2）不同国家或地区间虚拟水贸易已成为影响区域水系统的主要因素，因此必须重视虚拟水及其对水系统、社会经济系统的影响。最近的研究显示，全球贸易对水系统的影响至少与全球气候变化对水系统的影响一样重要。随着全球化进程的深入，虚拟水贸易量将进一步增大，对虚拟水流入地区和流出地区的水系统（包括水资源、水环境、生态）的影响将进一步加强，因此必须重视虚拟水，认真研究其对区域的水系统、社会经济系统以及水管理系统的影响[5]。

（3）虚拟水概念有助于增强人们的节水意识。虚拟水消耗是用水消耗的重要部分。应通过不同商品虚拟水含量的计算，并加以宣传，使人们认识到日常的工作和生活中不但消耗了真实水，还包括了虚拟水。这对增强人们的节水意识会有积极的作用。

3 西南干旱地区应用虚拟水战略分析

3.1 西南地区农作物产量及用水情况

西南地区的用水情况和西南五省主要农作物产量选取《中国统计年鉴2012》中四川、重庆、贵州、广西和云南5省(区) 的数据。根据已有的研究结果，单位农产品所含虚拟水量见表1。表2是2011年西南地区的用水情况。表3是2012年西南五省主要农作物产量。

环境用水。单位，亿立方米

3.2 结果分析

从表1主要农产品的虚拟水含量中可以看出，肉类的虚拟水含量远远多于农产品的虚拟水含量。表3中列举了西南五省（区）的主要农作物产量，特别是水稻和玉米，在西南五省（区）的产量大，这也意味着消耗的水资源多。表2中，西南五省（区）用水量最大的是农业用水，远远大于其他用水，重庆除外（工业发达，耕地面积少），其次是工业用水和生活用水，生态用水所占比例最小。由此可见，消耗西南五省（区）地区水资源的主要是农业用水。

3.3 虚拟水战略在西南干旱地区应用的对策与建议

3.3.1调整产业结构

对于西南地区近年来遭遇特大干旱区来说，大量农业用水加剧了这些地区的水资源短缺的矛盾，使得社会经济可持续发展受到制约, 生态环境恶化。所以, 在该区域水资源总量不变甚至日趋减少的情况下, 调整产业结构不失为缓解西南干旱地区水资源短缺压力的有效途径[6]。一方面要调整区域产业结构, 工业和第三产业单位产值需水量大大低于农业, 所以应依据西南地区丰富的自然资源和旅游资源，大力发展工业, 积极促进区域第三产业的发展。另一方面, 调整农业内部产业结构，通过比较机会成本，选择耗水量相对较低但产出效益高的农作物, 逐步加快农业内部结构向低耗水型转变, 并发挥市场经济在资源配置中的基础作用。

3.3.2寻求区域发展最佳战略

解决干旱区水资源短缺的传统做法是从节水措施、调水工程、区域水资源的综合管理等方面入手。但是, 仅从区域内部出发显然不能完全解决问题, 应该从大范围全局性的系统角度考虑, 在产业结构调整的基础上应用虚拟水战略十分可取。在产业结构调整下, 生产者生产低耗水低虚拟水含量而高经济效益的农产品, 可增强他们的购买能力和消费能力, 而在土地面积一定和比较利益的驱动下, 生产者会自动选择高经济效益的产业来发展[7]。因此, 干旱地区不但要压缩高耗水含量的农产品的生产出售, 而且对高虚拟水含量农产品的需求也应当考虑部分从区域外部来解决, 从而应用虚拟水战略改变整个区域社会经济发展的模式。

3.3.3加快区域生态区划工作

近年来西南地区降水稀少、气候干旱，但局部地区可以利用便利的灌溉条件发展农业，因此, 要全面实施虚拟水战略既不科学也不现实, 应当因地制宜地地根据实际情况进行生态区划。然后，选择相对较优的农业区，重点为干旱区域生产粮食，在宏观上为区域水资源的合理分配提供最大的可能，这样在无形中应用虚拟水的战略理论, 保证了西南干旱区域的健康持续发展[8]。

3.3.4 政府制定支持、鼓励政策

虚拟水战略的实施需要一个过程，不能只寄希望于区域的生产者，它的实施需要政府制定切实可行的政策作为保证。政府要及时提供信息指导生产，以确保生产者的生产积极性[9]。市场经济在虚拟水战略的实施中扮演着十分重要的角色， 因此政府应加强对市场的监管，防止因市场因素所引起的不利影响。政府还要在技术和资金上做好相关的支持准备，鼓励生产者种植高效益、低耗水的作物，以保证虚拟水战略的实施效果。

3.3.5退耕还林

历史证明，退耕还林工程不仅没有影响到区域的粮食生产，反而缓解了人地关系的矛盾。在不适合农业发展的地区减少或限制农业生产，既可以减轻生态环境的压力，同时又可以使少粮缺粮地区用前期国家的财政补贴从外地购进粮食。因此，从虚拟水战略的高度继续推进退耕还林工程，保证必要的生态环境用水，协调区域农业发展和生态发展，是当前解决人地关系矛盾紧张的有效措施。 4 结论

虚拟水战略为解决西南地区水资源短缺问题提供了一种新的思路，即贫水区通过购买购买水密集型产品来减少水的使用量。作为缓解水资源短缺的一种有效措施，在实施过程中，需要综合考虑当地的人文地理条件，一切从实际出发。

参考文献

【1】程国栋．虚拟水：中国水资源安全战略的新思路[J]．中国科学院院刊，2003(4)：260-265．

【2】刘坤喆．“水管理”才是解决世界水危机的根本所在——专访世界自然保护

联盟水资源项目主任吉尔·博格坎普[J]．世界环境，2006，(5)：30—31．

【3】柳文华，赵景柱，邓红兵，等．水一粮食贸易：虚拟水研究进展[J]．中国人口·资源与环境，2005，15(3)：129—134．

【4】龙爱华，徐中民，张志强．虚拟水理论方法与西北4省(区) 虚拟水实证研究[J]．地球科学进展，2004，19(4)：577—583．

【5】柯兵，柳文华，段光明，等．虚拟水在解决农业生产和粮食安全问题中的作用研究[J】．环境科学，2004，25(2)：32—36．

【6】钟华平。耿雷华．虚拟水与水安全[J]．中国水利，2004(5)：22—23．

[6]马静，汪党献，Hoekatra A Y．虚拟水贸易与跨流域调水[J]．中国水利，2004(13)：37—39．

【7】马惠兰．区域农产品比较优势理论分析[J]．农业现代化研究，2004，25(4)：246—250．

【8】李群，赵嵩正．资源流动机制与区域经济发展探析[J]，财贸经济，2005(6)：63—67．

【9】张艳红，苗慧英，高巍，等，虚拟水理论指导下的农业用水安全建议[J]．南水北调与水利科技，2010．8(4)：122—125．