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农业生产过程用水量占全球用水量的70%，如果以水足迹衡量，这一比例将增加到90%。目前，造成区域水资源紧张最直接和最重要的原因，是为了满足人类粮食等农业生产所需的水资源数量和质量。提高农业生产中的用水效率有助于区域粮食安全和水资源的可持续利用。因此，农业生产行业的水资源占用量化及其效率评价构成了食品安全和水资源科学管理的前提，同时也是世界各国学者关注的研究课题。Hoekstra等于2003年提出的水足迹被认为是衡量人类活动占用水资源最全面的方法。水足迹是指用于生产（消费）该产品的整个供应链中的用水量之和，包括用于生产（消费）的直接和间接用水量，是衡量人类活动消耗淡水总量的可持续性评价指标，被评价的对象可以是个人、产品、区域或国家。具体而言，水足迹（WF）的定义为生产过程中的淡水占有量，分为蓝水、绿水和灰水三个分量。
水足迹概念指的是“在一定的物质生产标准下，生产一定人群消费的产品和服务所需要的水资源的数量”。水足迹通常分为蓝水足迹、绿水足迹、灰水足迹，其中蓝水和绿水足迹都属于水足迹消耗指标，而灰水足迹则表示人类行为对水环境造成的影响程度。水足迹概念的提出，将人类生活消费活动与水资源消耗和污染情况相互联系起来，对区域的经济、社会发展和生态环境之间相互协调、健康发展具有借鉴和引导作用。
（1）蓝水足迹
蓝水足迹表示的意思主要为某一产品在生产以及销售等各个环节中，整个供应链中所消耗的蓝水（地表水和地下水）资源总量。蓝水来源于含水层和地表水源，所有用于灌溉的水，在农业生产过程中以蒸、散、发等形式消失。
（2）绿水足迹
绿水足迹所表达的意思为某一过程所消耗的绿水（不会成为径流的雨水）资源总量。土壤以及地球表面某一地区所覆盖的植物群落表面所储藏的自然界降水，即绿水，在这一过程中还没有形成地表径流或者补充地下水，这里所谓的绿水足迹所指代的是现实社会中我们的一切行为所消耗的大部分是植物生命周期运动中生产活动所消耗的包括地面蒸发和植物散发在内的土壤水分损失。
（3）灰水足迹
灰水足迹定义为以自然界本底浓度和现有的环境水质标准为基准，能够把农业生产活动中、工业生产活动中以及人类生活等社会生产生活中所产生的一切污染物稀释，使其浓度变小，能够被自然界水质标准所允许的污染物浓度范围可接纳的淡水水资源量的多少。
灰水足迹所表达的意思为在原有污染物溶液中再加入一定量的溶剂，即水资源使原有污染物溶液浓度降低到环境所允许的含有污染物的水质浓度所要用到的淡水水资源量。但是，众所周知，人类现实社会所产生的污水量不可能多于自然界中所有水资源的总量，所以可以运用灰水足迹这个指标来间接地表示自然界中水环境所受到的已经造成水体污染的污染程度，并不能直接将其描述为“污水量”。
结合灰水足迹的实际意义可知，水环境中水在未受到污染的情况下，其灰水足迹值为零，因此灰水足迹的值必须大于零，所代表的意思为已经消耗了一部分水体的污染物吸收同化能力。
灰水足迹按照其来源主要包括农业生产、工业生产以及人类生活等三个方面的灰水足迹，综合考虑研究的科学性以及数据的可获得性等客观性条件，选取COD、TN和氨氮（NH 3 -N）等三个污染物指标用来衡量灰水足迹的变化情况。
水足迹是指某一产品在其生产以及销售等各个环节中，整个供应链中所消耗的水资源总量，主要由三大部分构成，分别为蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹。由此可知，水足迹的概念和内涵更深更广，而灰水足迹是表征水污染程度的指标，是水足迹一个非常重要的组成成分，可以用来反映水环境中水质与水量二者之间相互关系的一种重要模型。
为了便于计算，我们把水足迹按照其来源划分为四个部分，分别为农畜产品水足迹、工业产品水足迹、种植业水足迹和生活及生态水足迹，水足迹相较于灰水足迹具有涵盖范围广、内容要素多、要点丰富、概念内涵相当全面系统的特征。我们要想研究灰水足迹，一般都离不开一个大前提，那就是水足迹，因为水足迹相关理论是研究灰水足迹的理论基石，也经常被用作水资源研究、水文研究的重要组成部分。
利用水足迹、灰水足迹相关理论模型测算出将污染物稀释到环境所允许的水质浓度所需要的淡水水资源量，基于此我们能够更好反映出人类社会生产生活等经济活动过程中对水资源、水环境所造成的压力大小，评估水环境污染对地区水资源开发利用产生的危害，探究水污染防治策略。
水足迹与灰水足迹的内容具有一定的相关关系，然而其实质以及内涵却截然不同，有本质的区别。具体如表1.1所示。
表1.1 水足迹相关概念鉴别表
续 表
利用基于水文过程的水足迹量化方法来研究用水总量，该方法考虑了生产过程中灌溉水的渠系及田间损失、灌溉水田间蒸散发、绿水消耗、地下水消耗等环节的水分消耗，结合灰水足迹理论以及统计学相关理论，核算人类活动对水环境所产生的影响，即人类活动所排放的污废水对赣江流域乃至鄱阳湖流域所产生的水环境负荷，把水的稀缺性即水的多少与水质的好坏程度紧密联系起来，这是一个水资源分析的新维度。这个分析维度具有非常重大的意义，就像一座桥梁一样，将水量与水质有机结合起来，可以更加直观地表现出人类活动所产生的水污染对现有水资源所造成的压力大小。
由水足迹相关理论可知，水足迹主要由农业水足迹、工业水足迹、生活水足迹、生态水足迹等四大部分组成。水足迹是计算灰水足迹的基础，因此，可以分别从农业、工业和生活这三个方面，综合考虑节水效率、污水产出率、水资源利用率等因素，从而确定赣江流域水资源消耗的特点，对赣江流域灰水足迹进行核算和分析。
农业灰水足迹是指农业生产、畜牧以及水产养殖过程中污废水排放造成的灰水足迹。从种植业、畜牧养殖业以及水产养殖业三个方面计算赣江流域农业灰水足迹。
（1）种植业灰水足迹
农作物产量的提高绝大程度上取决于人为施用氮肥量的增加，但我国氮肥有效利用率较低，导致氮肥在除被植物利用外，大部分都是在灌溉和降水作用下流入周边的河流以及湖泊，造成水资源污染。由于种植业造成的污染主要是以水体携带、扩散的方式进入周边水体，故属于面源污染，在计算时需要确定污染物进入水体的比例值，即污染物淋失率。综合考虑农业生产种植过程中的各类污染物，选定TN作为主要指标，用来衡量水污染物情况。计算公式采用由Hoekstra等编著的《水足迹评价手册》中的相关计算模型，氮肥淋溶率取全国平均水平 α =7%，自然本底浓度 C nat 取为零。具体测算恒等表达式如下式所示：
其表达式中各变量的含义分别为： GWF pla 所代表的是种植业灰水足迹（m 3 /a）； α 为氮肥淋溶率，其含义即氮肥进入水体的质量百分数（%）；变量 Appl 所代表的是本年度氮肥施用量（kg/a）; L （ i ）为第 i （ i 为TN）种污染物的排放负荷（kg/a）; C nat 为收纳水体的自然本底浓度（kg/m 3 ）; C max 为污染物水质标准浓度（kg/m 3 ）。
（2）畜牧养殖业灰水足迹
随着社会的大发展，居民消费水平和生活指数得到了极大的提升，居民对肉类产品的需求以及品质有了更高的需求。同时，江西省境内属典型亚热带季风湿润气候，气温温润，地形地貌复杂，为江西家禽饲养提供了良好的气候和地理条件。在过去的十年间，江西省牧业经济总产值实现翻倍，成为江西省农业经济重要支柱。但同时水质污染也是畜禽养殖业严重的问题之一，相关的环保意识无法及时跟上养殖业的快速发展，在养殖过程中动物排泄物得不到妥善处理被随意堆砌，降水使淋溶出来的各类污染进入周边水体，引发环境污染问题。结合《江西省统计年鉴》数据统计分析，选取具有代表性畜禽作为研究对象：饲养周期大于等于一年的牛、羊养殖数量按年末存栏量记；饲养周期小于一年的家禽、猪的养殖数量按年末出栏量记。
上述表达式中各变量的含义分别如下： GWF bre 所代表的是畜牧养殖业所造成的灰水足迹即畜牧养殖业灰水足迹（m 3 /a）; GWF bre（ i） 的含义为畜牧养殖业所造成的某种污染物的灰水足迹，即第 i 类污染物的畜牧养殖业灰水足迹（m 3 /a）; L bre（ i） 为第 i （ i 为COD或TN）种污染物排放负荷（kg/a）。
（3）水产养殖业灰水足迹
赣江流域地理位置处于亚热带季风湿润气候，同时作为江西省境内长度排名第一的河流，支流众多，丰富的水资源为流域内渔业的快速发展提供有力保障。赣江流域内鱼的种类丰富，鱼类主要为草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼等；贝类以河蚌、螺为主；虾类以青虾、克氏原鳌虾为主。水产养殖的方式主要有湖泊、水库、水田、鱼池等方式。
水产品不仅味美肉鲜，而且还具有高蛋白、低脂肪的特点，因此，人们对于水产品的消费极为热衷，水产品消费量逐年上升。水产品在饲养养殖过程中需要投喂非常多的动物饲料，利用率特别低，投入的大部分动物饲料都残留在水域中，而且水中大量的水产品所产生的排泄物直接排入水域，导致流域水体面源污染等水环境污染问题极其严重。
为了计算方便，选取典型的具有代表性的进行研究，结合江西省水产养殖的实际情况，此处选定鱼类、贝类以及甲壳类水产品作为研究对象，结合单位粪便水污染物含量，选取COD、TN为评价指标。测算公式如下：
式中， GWF fis 为水产养殖业灰水足迹（m 3 /a）; GWF fis（ i） 表示第 i （ i 为COD或TN）类水产养殖污染物的养殖业灰水足迹（m 3 /a）; L fis（ i） 为第 i 类污染物排放负荷（kg/a）; M （j） 为第 j 类水产品的养殖产量（t）; k （j） 为第 j 类污染物排污系数。
（4）农业灰水足迹
综上，由农业灰水足迹的计算过程可知，农业灰水足迹主要由种植业灰水足迹、畜牧养殖业灰水足迹、水产养殖业灰水足迹三部分构成，选取其中某种污染物的组和最大值作为农业总灰水足迹。测算表达式如公式1.8所示：
工业污染通常是通过排污口排污，属于点源污染，要核算工业灰水足迹，可以通过污水排放量乘以排污系数，进而得到污水中主要污染物的排放情况及其排放量，而通过计算可知COD和NH 3 -N是赣江流域的主要污染物物质。因此，本章在核算工业灰水足迹时，采用COD和NH 3 -N作为计算指标。其计算公式为：
表达式中各变量所代表的含义分别为： GWF ind 为工业灰水足迹（m 3 /a）; GWF ind（ i） 表示第 i 类污染物的工业灰水足迹（m 3 /a）; L ind（ i） 为第 i （ i 为COD或TN）种污染物排放负荷（kg/a）。
农村生活水平近几年不断提升，导致农村生活垃圾从数量、种类上成倍增长。相较于城市人口生活垃圾回收处理，广大农村地区缺乏相关的监管和环保意识，将日常生活垃圾随意地堆放处理，其中的污染物在雨季期间被雨水携带进入周边水体，造成污染；同时农村居民生活建设也存在一定的问题，不少农村居民图方便会直接把排污管道通向周边水体，将生活污水直接向水体进行排放；流域内至今仍有部分农村居民使用旱厕，将产生的粪便用于田地，但这存在着降雨淋失的风险。
就目前来看，生活污染主要来源是生活污水和人体粪尿排放，故这里选择污染物贡献量较大的总氮和总磷作为主要污染物进行计算。
表达式中各变量所代表的含义分别为： GWF lif 为生活灰水足迹（m 3 /a）; GWF lif（ i） 表示第 i 类污染物的生活灰水足迹（m 3 /a）; L lif（ i） 为第 i （ i 为TP或TN）种污染物排放负荷（kg/a）。
综上，由灰水足迹的相关理论可知，区域总灰水足迹由三部分组成，分别为农业灰水足迹、工业灰水足迹、生活灰水足迹，因此，区域总灰水足迹为农业灰水足迹、工业灰水足迹、生活灰水足迹的综合。
表达式中， GWF 为区域总灰水足迹（m 3 /a）。