水利署「水足跡概念推廣與先期研究」計畫第三場宣導活動（高雄）

水足跡衡量簡介

講師： 周嫦娥講師： 周嫦娥日期：民國日期：民國 100100 年年 66 月月 99 日日

內 容水足跡評估步驟水足跡評估目的和範圍水足跡的衡量單位單一流程的水足跡估算農作物水足跡估算產品水足跡估算

水足跡評估步驟 水足跡評估有四個不同階段 ：

第一階段：設定目標和範圍第二階段：水足跡估算（ water footprint accounting ）第三階段：水足跡永續性評估第四階段：水足跡政策回應

設定目標和範圍 水足跡會計 水足跡政策回應水足跡永續性評估

第一階段 第二階段 第三階段 第四階段

(Water Footprint Manual, 2009)

水足跡評估目的和範圍 水足跡評估目的 ：目標之確立會影響水足跡評估的工作內容和細節 。 水足跡估算之編製範圍：編製範圍依評估目的界定，界定範圍時可考慮以下問題：

是否要同時估算藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡？ 考慮產品供應鏈的截點 水足跡評估之時空尺度與資料精細程度 數據期間 評估消費者或生產者水足跡，需考慮是否要同時估算直接和間接水足跡 評估國家水足跡，需考慮的問題包括：國內水足跡、國家總消費之水足跡、國家總消費之內部和外部水足跡

水足跡評估目的和範圍 水足跡永續性評估之編製範圍 ：

水足跡的永續性可從環境、社會和經濟等不同面向來檢視，永續性亦可以從不同層次來加以衡量，例如，對區域的影響或對流域的影響。 水足跡永續性評估的編製範圍可由評估目的來決定，可從（一）環境、社會和經濟面向；或（二）區域、流域或全球的永續性來決定範疇。

水足跡的衡量單位 衡量水足跡的單位是以單位時間用水量或單位產品用水量來表示。 製程水足跡可以單位時間水量表示，而除以製程產量後即可以每單位產品水量（ water volume per product unit ）表示。 產品水足跡通常以產品單位水量（ water volume per unit of

product ）表示。 消費者水足跡、生產者水足跡和區域（國）內水足跡皆以單位時間水量表示。依據評估目的和範疇的界定，單位時間可以是一日、一月或一年。

單一流程的水足跡估算 - 藍水足跡

藍水足跡是地面水和地下水消耗性使用（ consumptive use ）的指標。

水資源消耗性使用包括水資源蒸發散、成為產品一部份、水資源汲取後未回歸至相同集水區（即回到海中或不同集水區）、水資源汲取後未在同一時間回歸等。

單一流程的水足跡估算 - 藍水足跡 WFproc,blue = BlueWaterEvaporation + BlueWaterIncorporation

+ LostReturnFlow 其中 WFproc,blue 為流程藍水足跡， BlueWaterEvaporation 為藍水蒸散量， BlueWaterIncorporation 為成為產品之一部分的藍水量， LostReturnFlow 為未在同一時間內回歸到同一集水區之水量。

單一流程的水足跡估算 - 藍水足跡 藍水足跡的衡量單位為單位時間水量，若再除以某流程所生產產品的產量，則為該流程產品單位水量。 製造業方面，前述各項可以從不同型態製造業的特定製程之消耗性用水量資料庫取得資料來計算。然而目前少有此種資料庫的存在，即使存在也多是製程取水量而不是消耗性用水量。

單一流程的水足跡估算 - 藍水足跡 現有資料庫的資料並不夠精細，多是整廠資料（例如，製糖廠、紡織廠、造紙廠）而非不同的細部製程資料。計算製程藍水足跡最好的資料應該是個別製造廠商資料、區域或全球性子廠的資料。 農業生產過程的藍水足跡也可被衡量，但須借重估計灌溉用水的模型，以及進行灌溉的時空資訊。和其他製程資料一樣，目前農業灌溉相關資料多是取水量而非消耗量。

單一流程的水足跡估算 - 藍水足跡 藍水足跡亦可分別依不同類別藍水水源估算，藍水水源有地面水、淺層地下水（ flowing groundwater ）和深層地下水（ fossil groundwater ）。 依前述藍水水源估算的水足跡依序稱為淺藍水足跡

（ light-blue water footprint ）、深藍水足跡（ dark-blue water footprint ）和黑水足跡（ black water footprint ）。

不過由於資料欠缺，依水源估算藍水足跡仍有相當困難度。

單一流程的水足跡估算 - 綠水足跡 綠水指的是降到地上的雨水，未成為逕流也未補注地下水的部分，此部分雨水藏於土壤中、暫時停留於土壤表面或植被，此部分雨水最終會自行蒸發或透過植物蒸散。 綠水能使作物成長而具生產性，綠水是農作物和森林成長過程中被吸收的雨量。

單一流程的水足跡估算 - 綠水足跡 WFproc,green = GreenWaterEvaporation +

GreenWaterIncorporation

其中 WFproc,green 為流程綠水足跡， GreenWaterEvaporation 為綠水蒸散發量， GreenWaterIncorporation 為成為農林產品之一部分的綠水量。

由於對水文、環境和社會的影響有別，且利用藍水（地面水和地下水）和雨水的機會成本也不同，故區分藍水與綠水是重要的工作。

單一流程的水足跡估算 - 灰水足跡 灰水足跡為和流程有關的淡水資源受到污染程度的指標。灰水足跡為在現有水質標準下，吸收污染物所需的淡水水量。 灰水足跡可以下式估算： 其中 WFproc,grey為灰水足跡， L 為污染物負荷， Cmax  為最大可接受濃度， Cnat  為承受水體之自然濃度，自然濃度是當集水區沒有人類活動干擾下水體的濃度。 以自然濃度做為計算灰水足跡基準的主要原因是，灰水足跡是用來做為生態體系（水資源環境）吸收能力的指標。

natgreyproc cc

LWF

max

,

單一流程的水足跡估算 - 灰水足跡 除化學物質的污染外，熱污染（ thermal

pollution ）亦可估算其灰水足跡，此灰水足跡為放流水水溫和接受水體水溫之差額乘以放流量，再除以最高可接受水溫自然水溫之差額。 每日灰水足跡值可加總為年水足跡。而當放流水中含有二種以上的污染物時，則灰水足跡是以影響最大的污染物來計算。如果對各種污染物的影響有興趣的話，也可針對特定污染物計算灰水足跡。

農作物水足跡估算 很多產品都以農作物和森林作物做為投入要素生產，例如，食物、飼料、纖維、燃料、食用油、化妝品等皆以農作物作為原料；森林作物可用以製造木料、紙張和燃料。 由於農業和林業部門為耗水部門，以農作物和森林作物做為投入的產品通常有較大水足跡。因此，估算種植農作物和森林作物水足跡是一項基礎的評估工作。

農作物水足跡估算 種植作物流程的總水足跡（ WFproc）為藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡之和，如下式所示： WFproc = WFproc,green + WFproc,blue + WFproc,grey

農業和林業的各種水足跡通常是以每噸產品的水量表示，故種植農作物或林作物之綠水足跡

（ WFproc,green ， m3/t ）為作物綠水用量（ CWUgreen ，m3/t ）除以作物產量（ Y ， ton/ha ）；藍水足跡也是相同的估算方法。

農作物水足跡估算 作物綠水用量為在作物生長期間由田間和作物本身蒸發散的總雨水量；藍水用量為作物生長期間的總灌溉水量。 計算時作物年產量可由現有統計資料取得，而如果是多年生作物則必須以其存活年限的平均作物產量計算。 假設某多年生作物可存活 20 年，但由第 6 年開始才有收成，則應以 20 年的用水量（此處為蒸發散量）除以 15 年的收成量。 作物綠水用量和藍水用量是以其個別日蒸發散量，以作物的生長期間累計而成。

農作物水足跡估算 田間的蒸發量可用模型以實證公式加以衡量或估計，因為直接衡量蒸發量是相當不易且高成本的。因此，蒸發量通常是用氣候、土壤特性和作物特性資料，以模型間接估算。 目前有數種方式可估算蒸發量和作物的成長，其中聯合國農糧組織發展的 CROPWAT 模型為較常使用的估算工具。

農作物水足跡估算 估算作物種植的綠水、藍水和灰水足跡需要大量的數據，通常使用當地資料是最佳的選擇。 但多數情況下收集當地資料是相當吃力的工作，因此有時以國家平均數據、區域內或鄰近地區資料取代。 計算作物的藍水足跡時，除田間蒸發的灌溉水量外，尚包括儲水設施（例如水庫）的蒸發量，以及輸送藍水時的蒸發量 。

農作物水足跡估算 除蒸發量外，估算水足跡亦需加上成為農產品或林產品之一部分的水量。 此部分可以收成後農產品或產品的水分比例加以估算，例如水果含水量為 80-90% ，蔬菜為 90-95% 。 農產品中綠水和藍水比例可以假設與 CWUgreen

和 CWUblue 的比例相同。 加上此部分水量對水足跡大小不會有太大影響，因為成為作物一部分的水量約為蒸發水量的 0.1%-1% 。

產品水足跡估算 產品水足跡定義為製造產品過程中直接和間接的所有淡水用水量。 產品水足跡估算產品生產鏈所有過程的耗水量和污染量，各種產品（可能由農業、工業和服務業等不同產業生產）計算水足跡的步驟皆類似。 產品水足跡亦包括藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡，產品水足跡有時又稱虛擬水內涵（ virtual-water conten

t ），唯後者之定義較為狹隘。

產品水足跡估算 估算產品水足跡必須先瞭解生產該產品的方法，亦即必須先瞭解生產系統。 生產系統包含連續的生產步驟，以棉質襯衫為例，生產系統由種植棉花、採收、軋棉、梳整、紡織、漂白、染色、印花、修整等步驟構成。

產品水足跡估算 估計產品水足跡時必須先將生產系統解構為有連續性的生產步驟，尤其是深入分析時更需以時空細部資料解析各步驟，如此才能追溯產品投入的原產地。 以前述棉質襯衫而言，棉花可能是在中國生產，製造可能是在馬來西亞，消費可能是在歐洲。 各地生產環境和製程特性皆不相同，故生產地點會影響水足跡的大小和顏色。

產品水足跡估算 計算產品水足跡有兩種方法：（一）鏈加總法

（ the chain-summation approach ）；（二）階段累積法（ the step-wise accumulative approach ） 。 鏈加總法：此種方法較簡單卻僅能用於單一產品的生產系統，加總各流程的水足跡即可得到產品水足跡。 階段累積法：為生產某產品前一階段所需的投入產品（或稱為中間投入）之水足跡和該產品本身生產階段水足跡之和。

產品水足跡估算 - 鏈加總法

製程 s = 1

製程 s = 3

製程 s = 2

製程 s = 4 製程 s = k

WFproc[1]

WFproc[3]

WFproc[2]

WFproc[4]WFproc[k]

P[p]

生產系統流程步驟解構圖(Water Footprint Manual, 2009)

產品水足跡估算 - 階段累積法

投入產品 i=1

投入產品 i=2

投入產品 i=y

產出產品 p=1

產出產品 p=2

產出產品 p=z

投入產品 產出產品

WFproc

WFproc[1]

WFproc[2]

WFproc[m]

生產系統之各項投入解構圖 (Water Footprint Manual, 2009)

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