水足迹（Water footprint）显示了与人们消费相关的用水程度。 个人，社区或企业的水足迹定义为用于生产个人或社区消费或由企业生产的商品和服务的淡水总量。 用水量是指每单位时间消耗（蒸发）和/或污染的水量。可以为任何明确定义的消费者群体（例如，个人，家庭，村庄，城市，省，州或国家）或生产者（例如，公共组织，私营企业或经济部门）计算水足迹。单一过程（如种植水稻）或任何产品或服务。
传统上，通过量化以下三个用水列：家庭，农业和工业部门的取水量，从生产方面接近用水。 虽然这确实提供了有价值的数据，但它是一种在全球化世界中观察用水的有限方式，其中产品并非总是在其原产国消费。 农业和工业产品的国际贸易实际上创造了虚拟水的全球流动，或体现水（类似于体现能量的概念）。
2002年，引入了水足迹概念，以便建立一个基于消费的用水指标，除了传统的以生产部门为基础的用水指标外，还可以提供有用的信息。 它类似于20世纪90年代引入的生态足迹概念。 水足迹是一个地理上明确的指标，不仅显示了水的使用和污染量，而且还显示了位置。 因此，它掌握了经济选择和过程如何影响全球充足水资源和其他生态现实的可用性（反之亦然）。
水供应
在全球范围内，每年降落在陆地上的降水量约为4％（约117,000立方米（28,000立方英里）），雨水灌溉农业使用这些降水，其中约一半在森林和其他自然或准自然景观中受到蒸发和蒸腾作用。 。 其余部分用于地下水补给和地表径流，有时被称为“实际可再生淡水资源总量”。 其规模在2012年估计为52,579平方公里（12,614立方英里）/年。 它代表可以在河流中或从地表和地下水源撤出后使用的水。其余的约为3,918平方公里（940立方英里），2007年撤出，其中2,722平方公里（653立方英里），或69％，农业使用，734公里3 （176立方英里），或19其他行业的百分比。 大多数农业用水都用于灌溉，其用水占实际可再生淡水资源总量的5.1％。 在过去的一百年里，世界用水量迅速增长。
定义和措施
蓝色的水足迹
蓝色水足迹是源自地表水或地下水资源（湖泊，河流，湿地和含水层）的水量，并且已蒸发（例如在灌溉作物时），并入产品或从一个水体中取出并返回另一个，或在不同的时间返回。 灌溉农业，工业和生活用水都可以拥有蓝色水足迹。
绿水足迹
绿色水足迹是来自降水的水量，在储存在土壤的根区（绿水）之后，通过蒸发蒸发损失或由植物结合。 它尤其适用于农业，园艺和林业产品。
灰色的水足迹
灰水足迹是稀释污染物所需的水量（工业排放，采矿作业中尾矿池的渗漏，未经处理的城市废水，或农业径流或城市径流等非点源污染），其质量达到质量水平。水符合商定的水质标准。 计算方法如下：
其中L是污染物负荷（质量流量），cmax是最大允许浓度，cnat是接收水体中污染物的自然浓度（均以质量/体积表示）。
计算不同的演员
过程的水足迹表示为水的体积流速。 产品的是整个供应链中流程的总体（总和）除以产品单元的数量。 对于消费者，企业和地理区域，水足迹表示为每次水量，特别是：
消费者的是所有消费产品的足迹总和。
社区或国家的是所有成员的总和。 居民。
企业的业务是所有生产商品的足迹。
地理划分区域的区域是该区域所有进程的足迹。 一个区域的虚拟水平衡是虚拟水净的净输入，净值，定义为虚拟水的总进口量Vi与其总出口量Ve的差值。 国家消费WFarea，nat的水足迹由此得出，作为国家区域水足迹与其虚拟水平衡的总和。
历史
2002年由荷兰特温特大学水资源管理教授Arjen Hoekstra以及水足迹网络的联合创始人兼科学主任创建水足迹的概念，同时在UNESCO-IHE水资源研究所工作教育，作为衡量在整个供应链中生产商品和服务所消耗和污染的水量的指标。 水足迹是一系列生态足迹指标之一，其中还包括碳足迹和土地足迹。 水足迹概念进一步与20世纪90年代早期John Allan教授（2008年斯德哥尔摩水奖获得者）引入的虚拟水贸易理念相关。 关于如何估算水足迹的最详尽的出版物是2004年关于教科文组织 – 国际基础结构，水利和环境工程学院水资源足迹的报告，2008年“水资源全球化”和2011年手册“水足迹评估手册：制定全球标准”。 该领域全球领先机构之间的合作促成了2008年水足迹网络的建立。
水足迹网络（WFN）
水足迹网络是一个国际学习社区（荷兰法律下的非营利性基金会），作为一个平台，在政府，企业和社区之间分享关注日益严重的水资源短缺和水污染水平及其水污染的知识，工具和创新。对人与自然的影响。 该网络由来自各个部门的约100个合作伙伴组成 – 生产者，投资者，供应商和监管机构 – 以及非政府组织和学术界。 它描述了它的使命如下：
提供基于科学的实用解决方案和战略见解，使公司，政府，个人和小规模生产者能够改变我们在地球范围内使用和分享淡水的方式。
国际标准
2011年2月，水足迹网络在环境组织，公司，研究机构和联合国的全球合作努力下，推出了全球水足迹标准。 2014年7月，国际标准化组织颁布了ISO 14046：2014，环境管理 – 水足迹 – 原则，要求和指南，为不同背景的从业人员提供实用指导，如大公司，公共机构，非政府组织，学术和研究团体以及中小型企业进行水足迹评估。 ISO标准基于生命周期评估（LCA）原则，可应用于产品和公司的不同类型的评估。
用水的生命周期评估
生命周期评估（LCA）是一种系统的分阶段方法，用于评估与产品，过程或服务相关的环境因素和潜在影响。 “生命周期”是指与产品的生命周期相关的主要活动，从生产，使用和维护到最终处置，还包括获取生产产品所需的原材料。 因此，开发了一种评估淡水消耗对环境影响的方法。 它特别关注三个保护领域的损害：人类健康，生态系统质量和资源。 在需要对水密集型产品（例如农产品）进行生命周期评估的情况下，考虑用水量至关重要。 此外，区域评估同样必要，因为用水的影响取决于其所在地。 简而言之，LCA很重要，因为它确定了某些产品，消费者，公司，国家等用水的影响，这有助于减少用水量。
产品的水足迹
产品的水足迹是用于生产产品的淡水总量，总结了生产链的各个步骤。 产品的水足迹不仅指水的总用水量; 它也指水的使用地点和时间。 水足迹网络维护着一个关于产品水足迹的全球数据库：WaterStat。
各种饮食中涉及的水足迹差别很大，而且大部分变化往往与肉类消费水平有关。 下表给出了一些农产品估计全球平均水足迹的一些例子。
| 产品 | 全球平均水足迹，L / kg |
|---|---|
| 杏仁，去壳 | 16194 |
| 牛肉 | 15415 |
| 巧克力 | 17196 |
| 棉绒 | 9114 |
| 生菜 | 238 |
| 牛奶 | 1021 |
| 橄榄油 | 14430 |
| 西红柿，新鲜 | 214 |
| 西红柿，干 | 4,275 |
| 香草豆 | 126505 |
| 小麦面包 | 1608 |
公司的水足迹
企业的水足迹，即“企业水足迹”，定义为直接或间接用于运营和支持企业的淡水总量。 这是与使用业务产出相关的总用水量。 企业的水足迹包括用于生产/制造或支持活动的水以及生产者供应链中的间接用水。
Carbon Trust认为，更加强大的方法是让企业超越简单的体积测量，以评估所有场地的全方位水影响。 它与全球领先的制药公司GlaxoSmithKline（GSK）合作分析了四个关键类别：水的可用性，水质，健康影响和运营许可（包括声誉和监管风险），以使GSK能够定量测量并可信地减少其同比水影响。
可口可乐公司在约200个国家经营着一千多家制造工厂。 制作饮料需要大量的水。 批评人士说，它的水足迹很大。 可口可乐已开始关注其水资源可持续性。 它现在已经制定了减少水足迹的目标，例如处理它所使用的水，以便在干净的状态下回到环境中。 另一个目标是找到其饮料中使用的原材料的可持续来源，如甘蔗，橙子和玉米。 通过改善水足迹，公司可以降低成本，改善环境，并使其经营所在的社区受益。
个人消费者的水足迹
个人的水足迹是指其直接和间接淡水使用的总和。 直接用水是在家中使用的水，而间接用水则与用于生产所消费的商品和服务的淡水总量有关。
一个人的平均全球水足迹为每年1,385立方米。 一些示例国家的居民有水足迹，如下表所示：
| 国家 | 年度水足迹 |
|---|---|
| 中国 | 1,071立方米 |
| 芬兰 | 1,733立方米 |
| 印度 | 1,089米3 |
| 英国 | 1,695立方米 |
| 美国 | 2,842立方米 |
各国的水足迹
一个国家的水足迹是用于生产该国居民消费的商品和服务的水量。 对各国水足迹的分析说明了水消耗和污染的全球层面，表明几个国家严重依赖外国水资源，许多国家（消费模式）显着地以各种方式影响水的方式和数量被地球上其他地方消耗和污染。 随着全球贸易自由化的持续发展，国际水资源依赖程度很高，而且可能会增加。 各国之间虚拟水流量的最大份额（76％）与作物和衍生作物产品的国际贸易有关。 动物产品和工业产品贸易对全球虚拟水流量的贡献均为12％。 决定一个国家水足迹的四个主要直接因素是：消费量（与国民总收入有关）; 消费模式（例如高肉消费与低肉消费）; 气候（生长条件）; 和农业实践（用水效率）。
生产或消费
可以从供应链的两端来评估与消费相关的总用水量。 生产水足迹估计使用或污染当地水源的水量，以提供该国生产的产品和服务。 一国的消费水足迹与该国居民消费的所有商品和服务相关的用水量（在当地，或在其他国家的进口货物）中使用。 生产和消费的水足迹也可以估算为任何行政单位，如城市，省，流域或整个世界。
绝对或人均
绝对水足迹是所有人的水足迹的总和。 一个国家的人均水足迹（该国家的水足迹除以其居民数量）可用于比较其水足迹与其他国家的水足迹。
1996 – 2005年期间的全球水足迹为9.087 Gm3 / yr（每年十亿立方米，或9.087.000.000.000.000升/年），其中74％为绿色，11％为蓝色，15％为灰色。 这是人均用量为1.385 Gm3 / yr。，或每人每天3.800升。 平均92％的农业产品被消费，工业产品消费占4.4％，家庭用水占3.6％。 与出口产品相关的全球水足迹为1.762 Gm3 / y。
从绝对意义上讲，印度是世界上水足迹最大的国家，总量为987 Gm3 /年。 相对而言（即考虑到人口规模），美国人口拥有最大的水足迹，人均2480立方米/年，其次是希腊，意大利和西班牙等南欧国家的人口（2300-2400） m3 /年人均）。 在马来西亚和泰国也可以找到高水足迹。 相比之下，中国人的人均水足迹相对较低，平均每年700立方米。 （这些数字也来自1996 – 2005年）
内部或外部
内部水足迹是家庭水资源使用的水量; 外部水足迹是其他国家用于生产该国居民进口和消费的商品和服务的水量。 在评估一个国家的水足迹时，至关重要的是要考虑到离开和进入该国的虚拟水（也称为固体水，即与所有农业和工业商品有关的用水或污染水）的国际流量。 在利用国内水资源作为计算国家水足迹的起点时，应该减去离开该国的虚拟水流量并增加进入该国的虚拟水流量。
一个国家的水足迹的外部部分因国家而异。 一些非洲国家，如苏丹，马里，尼日利亚，埃塞俄比亚，马拉维和乍得几乎没有任何外部水足迹，仅仅因为它们几乎没有进口。 另一方面，一些欧洲国家，例如意大利，德国，英国和荷兰，其外部水足迹占其总水足迹的50-80％。 平均对国家外部水足迹贡献最大的农产品有：牛肉，大豆，小麦，可可，大米，棉花和玉米。
排名前10位的虚拟水出口总额占全球虚拟水出口的一半以上，分别是美国（314 Gm3 /年），中国（143 Gm3 /年），印度（125 Gm3 /年），巴西（112 Gm3 /年），阿根廷（98 Gm3 /年），加拿大（91 Gm3 /年），澳大利亚（89 Gm3 /年），印度尼西亚（72 Gm3 /年），法国（65 Gm3 /年）和德国（64 Gm3 /年）。
前十大虚拟水进口国是美国（234 Gm3 /年），日本（127 Gm3 /年），德国（125 Gm3 /年），中国（121 Gm3 /年），意大利（101 Gm3 /年） ，墨西哥（92 Gm3 /年），法国（78 Gm3 /年），英国（77 Gm3 /年）和荷兰（71 Gm3 /年）。
欧洲
每个欧盟公民平均每天消耗4,815升水; 44％用于发电，主要用于冷却热电厂或核电厂。 2011年欧盟能源生产年度用水量为27亿立方米：燃气0.53，煤炭1.54和核能2.44。 风能在2012年避免使用3.87亿立方米（mnm³）的水，避免了7.43亿欧元的成本。
环境用水
虽然农业用水包括提供重要的陆地环境价值（如上文“产品水足迹”部分所述），并且许多“绿水”用于维护森林和野生土地，但也有直接的环境用途（例如地表水）可由政府分配。 例如，在加利福尼亚州，由于干旱，水资源利用问题有时很严重，平均水年中“专用水资源使用”的约48％用于环境（略高于农业用水）。 这种环境用水用于保持溪流畅通，保持水生和河岸栖息地，保持湿地湿润等。
对水足迹和虚拟水的批评
没有充分考虑拟议的节水政策对农户的影响
根据国际水资源管理研究所的Dennis Wichelns的说法：“虽然虚拟水分析的一个目标是描述改善水安全的机会，但几乎没有提到该分析对工业化或农业家庭的处方产生的潜在影响。发展中国家。必须更加谨慎地考虑虚拟水和水足迹方面的固有缺陷，特别是在寻求有关政策决策的指导时。“
在解释水足迹时应考虑到区域缺水问题
水足迹的应用和解释有时可用于促进导致对某些产品的轻微批评的工业活动。 例如，如果一个杯子的咖啡生产所需的140升可能对水资源没有害处，如果它的种植主要发生在潮湿的地区，但在更干旱的地区可能会造成损害。 还应考虑其他因素，如水文，气候，地质，地形，人口和人口统计数据。 然而，高水足迹计算确实表明环境问题可能是适当的。
足迹这一术语的使用也会使熟悉碳足迹概念的人感到困惑，因为水足迹概念包括水量的总和，而不必评估相关影响。 这与碳足迹形成对比，碳足迹不是简单地总结碳排放，而是通过全球相同的二氧化碳排放标准化，以解释环境危害。 不同之处在于水的性质稍微复杂一些; 在参与全球水文循环的过程中，它通过河流流域，流域，地下水（作为较大含水层系统的一部分）等各种形式在地方和区域条件下表达。
可持续用水
可持续用水涉及对所有清洁水源的严格评估，以确定当前和未来的使用率，在下游和可能使用水的更广泛区域以及受污染的水流对水的影响。该地区的环境和经济福祉。 它还涉及实施水价等社会政策，以管理用水需求。 在一些地方，水也可能具有精神意义，使用这些水可能需要考虑到这些兴趣。 例如，毛利人认为水是所有生命的源泉和基础，并且与水和与水有关的地方有许多精神联系。 在国家和全球范围内，水资源可持续性需要进行战略性和长期规划，以确保确定适当的清洁水源，并理解和接受这些选择的环境和经济影响。 水的再利用和再生也是可持续性的一部分，包括对地表水和地下水的下游影响。
撤回用水的部门分布
一些国家估计从地表水和地下水源中抽取水的使用的部门分布。 例如，在加拿大，2005年，使用了420亿立方米的抽取水，其中约380亿立方米是淡水。 这些用途的部门分布为：热电发电66.2％，制造业13.6％，住宅9.0％，农业4.7％，商业和机构2.7％，水处理和分配系统2.3％，采矿1.1％，石油和天然气开采0.5 ％。 当年取出的380亿立方米淡水可以与全国每年淡水产量（估计为流量）34.72亿立方米进行比较。 在美国，部门分布在许多方面都不同，其中农业占淡水取水量的39％，热电发电占38％，工业占4％，住宅占1％，采矿业（包括石油和天然气）占1％。
在农业部门，取水用于灌溉和牲畜。 虽然美国的所有灌溉（包括输送灌溉水的损失）估计约占美国取水淡水使用量的38％，但用于生产牲畜饲料和饲料的灌溉用水估计约占9％，其他用于畜牧业的淡水用量（用于饮用，冲洗设施等）估计约为0.7％。 由于农业是取水的主要用户，因此用水量和效率的变化非常重要。 在美国，从1980年（当农业用水量达到峰值时）到2010年，农业用水量减少了23％，而美国农业产量在此期间增加了49％。
在美国，灌溉用水应用数据收集在五年一次的农场和牧场灌溉调查中，作为农业普查的一部分进行。这些数据表明各农业部门灌溉用水的巨大差异。 例如，美国约有14％的玉米粒土地和11％的大豆土地得到灌溉，而菜地占66％，果园占79％，稻田占97％。