水足跡

水足跡概念介紹暨 臺灣水稻水足跡分析 張尊國 教授 臺灣大學生物環境系統工程學系

98年度農業工程研討會

世界主要國家降水量與分配量比較

臺灣年平均降雨 量達2510公釐是 世界平均值的 2.6倍。 每人平均可用水 量卻僅世界平均 值的1/6在全球 缺水國家排行榜 中排名第18位， 被聯合國列為水 資源貧乏地區。

世界各國自來水水價表 排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

國家或地區

水價 （新台幣元／M3）

平均國民所得（GNI：美元/年）

丹麥（哥本哈根） 法國（巴黎） 德國（柏林） 日本（東京） 英國（倫敦） 荷蘭（阿姆斯特丹） 芬蘭（赫爾辛基） 西班牙（馬德里） 紐西蘭（威靈頓） 新加坡 美國（華盛頓） 中國大陸(香港) 加拿大（渥太華） 澳洲（坎培拉） 馬來西亞（吉隆坡） 中華民國（臺灣） 韓國（漢城）

181.7 99.5 89.7 65.0 61.6 55.6 51.8 34.4 31.6 30～80.6 19.3 17～37 16.0 10.74 10.74 10.72 8.24

40,650 30,090 30,120 37,180 33,940 31,700 32,790 21,210 20,310 24,220 41,400 26,810 28,390 26,900 4,650 12,381 13,980

臺灣 水資源貧乏為何水價低廉 原因何在？

由 水 足 跡 看 端 倪

水足跡概念 Concept of the Water Footprint

98年度農業工程研討會

水足跡概念介紹暨臺灣水稻水足跡分析

水足跡概念之三大組成 • 綠色水足跡 (Green water footprint) – 使用來自降雨蒸發量

• 藍色水足跡 (Blue water footprint) – 用於生產產品或服務的地表或地下淡水資源量

• 灰色水足跡 (Gray/grey water footprint) – 將生產排放之污染稀釋至水質標準以上所需水 量 – 稀釋或淨化受污染水源並使之可符合水質標準 所需付出的水資源代價

水足跡概念之核心架構 水足跡概念

Direct water footprint

Indirect water footprint

Green Water Footprint

Green Water Footprint

Blue Water Footprint

Blue Water Footprint

Gray Water Footprint

Gray Water Footprint

water withdrawal Non-consumptive water use (return flow)

傳統用水量統計

Water pollution

間接：生產過程中耗用

Water consumption

直接：實際使用量

水足跡適用範圍 • 特性： – 以水資源消費為基礎，反應消費者或生產者直 接與間接水資源總使用量的用水指標。 – 與虛擬水概念密切相關，考量產品對生產地水 資源的耗用與環境衝擊。 – 具地理上明確指標，不僅顯示水的使用量和污 染量，而且指示位置。

• 研析對象/尺度： – 產品、消費者（個人）、生產者（企業體）、 族群、國家。

貨品之水足跡 The Water Footprint of Products

98年度農業工程研討會

水足跡概念介紹暨臺灣水稻水足跡分析

農畜產品水足跡估算

作物需水量 (Crop Water Requirement)

灌溉需水量 (Irrigation Requirement)

灌溉需水量＝作物需水量－有效降雨量

作物用水量 (Crop Water Use)

灰色水足跡 (Gray Water Footprint)

將生產排放之污染稀釋至水質標準以上所需水量

棉花生產鏈

Hulling/ extraction

Cotton seed

0.63 0.18

Cotton plant

Harvesting

Seed-cotton

0.16 0.47

Cotton seed oil

0.51 0.33

Cotton seed cake

0.10 0.20

Cotton linters

Cotton seed oil, refined

1.07 1.00

Ginning 0.05 0.10

0.35 0.82

Cotton lint

1.00 1.00

Cotton, not carded or combed

Garnetted stock

Carding/ Spinning Cotton, carded or combed (yarn)

0.95 0.99

Knitting/ weaving

0.95 0.99

Grey fabric Wet processing 1.00 1.00

Fabric

Legend

Finishing

0 .35 0 .82

Product fraction Value fraction

1.00 1.00

Final textile

0.05 0.10

Yarn waste

1件純棉T恤之水足跡＝2,700公升

1公斤牛皮之水足跡＝16,600公升

1個漢堡之水足跡＝2,400公升

1張A4白紙之水足跡＝10公升

1杯葡萄酒之水足跡＝120公升

1公斤蕃茄之水足跡＝180公升

1公斤方糖之水足跡＝1,500公升

各種能源之水足跡 Primary energy carriers Nonrenewable 非再生能源 Renewable 再生能源

Global average water footprint (m3/GJ)

Natural gas

0.11

Coal

0.16

Crude oil

1.06

Uranium

0.09

Wind energy

0.00

Solar thermal energy

0.27

Hydropower

22

Biomass energy

70 (range: 10 ~ 250)

[Gerbens-Leenes, Hoekstra & Van der Meer, 2008]

各種作物所產生質燃料之水足跡

生質乙醇

生質柴油

[Gerbens-Leenes, Hoekstra & Van der Meer, 2009]

國家之水足跡 The Water Footprint of Nations

98年度農業工程研討會

水足跡概念介紹暨臺灣水稻水足跡分析

國家水足跡 • 用以產生國家中住民所消耗貨品及服務之 總水量。 • 兩部分： – 內部水足跡：國內提供 – 外部水足跡：其他國家提供 國家水足跡＝國家用水量＋虛擬水進口－虛擬水出口

國家水帳架構

傳統用水量 計算

國家水帳 (National water accounting)

傳統方法用水統計

台灣

18

水 足 跡

各國人均水足跡地圖 • 全球平均水足跡(1997-2001) : 1240 m3/cap/yr

WFP(m3/cap/yr) 600 - 800 800 - 1000 1000 - 1200 1200 - 1300 1300 - 1500 1500 - 1800 1800 - 2100 2100 - 2500 No Data

[Hoekstra & Chapagain, 2008]

各國人均水足跡直方圖 3000

Domestic water consumption

Industrial goods

Agricultural goods

2000

3

Water footprint (m /cap/yr)

2500

1500

Global average water footprint

1000

500

USA

Italy

Thailand

Nigeria

Russia

Mexico

Brazil

Indonesia

Pakistan

Japan

India

China

0

[Hoekstra & Chapagain, 2008]

水足跡之主要決定因素 消費特性（如：美國） – 消費量 – 消費型式：飲食習慣

生產情勢（如：泰國） – 氣候：生產地之蒸發量 – 農業操作：用水效率

虛擬水貿易 Virtual Water Trade

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水足跡概念介紹暨臺灣水稻水足跡分析

各產品別之水足跡（全球尺度）

工業產品消費相關之 水足跡

家庭用水消費相關之 水足跡

全球水足跡 = 7450 Gm3/yr

農產品消費相關之 水足跡

國際間虛擬水流況（各產品別）

Crops and crop products

Volume Percentage (billion m3/yr) (%) 987 61

Livestock and livestock products Industrial products Total

276 362 1625

17 22 100

16％ of global water footprint

[Hoekstra & Chapagain, 2008]

區域虛擬水平衡（僅農產品貿易）

Global water saving（稻米貿易省水） through rice trade from USA to Mexico

荷蘭佔用之各國水足跡 (農產品)

82% of the Dutch water footprint is outside its own borders [Hoekstra & Chapagain, 2008]

全球虛擬水平衡圖

畜牧品

入超（進口＞出口）

20000 0 -20000

臺 灣

美 國

臺 灣

荷 蘭 新 加 坡

日 本

印 度 義 大 利

香 港

德 國

法 國

出超（進口＜出口） 中 國

拿 大

-40000 -60000 -80000

工業產品

英 國

40000

農產品

泰 國

80000 60000

加

3

淨進口虛擬水（M m /yr）

各國淨進口虛擬水量比較

臺灣水稻水足跡 The Water Footprint of Taiwanese Rice

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水足跡概念介紹暨臺灣水稻水足跡分析

臺灣地區水資源利用情形(2000) 歷年平均降雨量 905億噸 歷年平均蒸發損失量 220億噸

100%

24% 71%

5%

歷年平均河道逕流量 645億噸

歷年平均地下水入滲量 40億噸

入海 地下水超抽

523.60億噸

16.65億噸

水庫供水量 50.02億噸 (28.09%)

河川引水量 71.38億噸 (40.09%)

地下水抽用量 56.65億噸 (31.82%)

總用水量 178.05億噸 100.00% 20.37%

生活用水 36.26億噸

69.13%

農業用水 123.09億噸

10.5%

工業用水 18.69億噸

臺灣地區各標的用水情形 1991～2007年臺灣地區各標的用水量趨勢 用水量 （億噸）

200 150 100 50

農業用水 9% 18%

73% 農業用水

民生用水

工業用水

民生用水

工業用水

年總用水量

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

0

研究流程 灌溉用水量 (m3/ha)

單位面積 稻穀產量 (kg/ha)

水稻需水量 (mm)

田間滲漏量 (mm)

藍色水足跡 (m3/ton) 灌溉用水量 ( m 3 / ha ) = × 1000 單位面積稻穀產量 ( kg / ha )

綠色水足跡 (m3/ton) 需水量 ( mm) + 滲漏量 ( mm) = × 10000 單位面積稻穀產量 ( kg / ha )

臺灣水稻水足跡之建構參數 項目 藍 色 水 足 跡 綠 色 水 足 跡

建構參數 各農田水利會灌溉用水量

資料依據 經濟部水利署 臺灣地區農業用水量統計報告

行政院農委會 各縣市稻穀產量、收穫面積 農業統計年報 [ 網路資訊 ] 臺灣各地區水稻需水量

農委會研究報告（1997） 臺灣地區性作物需水量之推估研究

田間滲漏量

行政院農委會（2002） 灌溉排水營運管理，第二版

行政院農委會 各縣市稻穀產量、收穫面積 農業統計年報 [ 網路資訊 ]

臺灣水稻水足跡 期別

區域

藍色水足跡 (m3/ton)

綠色水足跡 (m3/ton)

89年

90年

93年

北部

3258

3702

7947

5679

2506

2760

2387

2573

中部

2877

3720

3429

3197

2322

2421

2245

2426

一期作 南部

2596

2294

4174

2445

1907

2146

1856

1993

東部 13155 10011

9186

5491

3534

3710

3008

3148

全台

3465

3855

4373

4102

2370

2550

2259

2432

北部

4827

4448

6145

6668

4873

4774

4203

4392

中部

3259

4108

4272

3904

3540

3832

3376

4221

二期作 南部

2076

2598

2561

3196

3619

4273

2976

3510

東部 10713 10606 10177

4645

4461

4385

3810

3933

全台

6135

3899

4217

3445

4089

5777

6107

6802

94年 89年 90年 93年 94年

世界各國水稻水足跡比較 • 水稻水足跡比較 藍色水足跡 (m3/ton) 綠色水足跡 (m3/ton) 灰色水足跡 (m3/ton)

國

家

臺

灣

3949

2403

印

尼

735

2527

世界平均

212（氮肥污染）

2291 [本研究; Bulsink et al., 2009; Chapagain and Hoekstra, 2004]

• 綠色水足跡（m3/ton） 產品

美國 大陸 印度 俄羅斯 澳洲 巴西 日本 墨西哥 義大利 世界平均

稻 穀

1275 1321 2850

2401

1022 3082 1221

2182

1679

2291

糙 米

1656 1716 3702

3118

1327 4003 1586

2834

2180

2975

米製品 1903 1972 4254

3584

1525 4600 1822

3257

2506

3419

[Chapagain and Hoekstra, 2004]

結語

98年度農業工程研討會

水足跡概念介紹暨臺灣水稻水足跡分析

結論 • 引進水足跡概念，將有助於釐清水資源實際使用狀況。 • 國家內部以及國與國之間，貿易不斷提升，水足跡觀念有助 於鏈結全球化架構下個人、產業與國家所隱含水資源供需重 要性。 • 水稻生產向來是臺灣地區水資源使用量最龐大之單項產品， 本文收集相關資料所做之水足跡估算其結果有待更進一步之 確認。 • 水足跡的觀念與做法日臻成熟，許多國家與企業已經開始據 以擬定相對應的策略，推動資源保存及效能提升等相關的行 動，並提出政策與承諾，達到水管理的永續發展目標。

更多訊息 http://www.waterfootprint.org/

敬請指教