一、虚拟水计算
通过计算黑河流域居民家庭虚拟水消费量，为度量黑河流域水资源消费差异提供数据基础。消费者水足迹指消费者消费的所有产品的水足迹总和。本研究将家庭居民消费分为食物和商品两种类型，以食物消费为主。本研究中的农作物产品虚拟水含量的计算都是以消费地的角度计算的，也就是作物消费地生产该产品实际用水量和产量比值，动物产品的虚拟水含量直接采用文献（Chapagain，2004）。
1.作物虚拟水计算
初级产品虚拟水含量需要计算单位初级产品生产的需水。单位产品生产包含的虚拟水数量SWD［n，c］主要与单位面积作物的需水CWR［n，c］和单位面积产量CY［n，c］有关，其计算方法在前面已经进行了详细的介绍。CY［n，c］数据的取得包括各种统计数据，这里着重描述CWR［n，c］的计算过程。
（1）单一作物需水
作物需水指作物在生长发育期间蒸发蒸腾所消耗的水资源量，单一作物的需水计算采用联合国粮农组织推荐的标准彭曼公式计算。通常作物需水的影响因素主要包括气象因素（包括降水、气温、水汽压、日照时数和风速）、作物类型（植物生理等）、土壤条件、种植时间等。对不同的地区而言，同一作物的需水不同；即使对同一地区，各种作物的需水也会有较大的差异。考虑到面上计算土壤水分压迫的难度，没有进一步考虑水分压迫的调整系数，作物的需水仅考虑作物系数的调整。同时由于气象资料和相关统计数据的稀缺，对区域总的虚拟水数量进行计算时采用的是作物需水量乘以作物种植面积比例的加权计算方法，来得到区域内单位产品生产的平均需水量。
计算公式为：
其中，
是第i种作物的平均需水量，CWRij是地区j第i种作物的需水，αij是地区j第i种作物的面积比例。
计算主要依据张掖气象站的观测资料和土壤条件进行。FAO开发提供的计算软件为应用彭曼公式计算作物需水提供了大大的方便，将张掖地区气象站的气象资料（表6-1）输入计算流程，根据各地区的实际情况，修改软件默认的计算因素的初值、作物类型和种植时间，就可以计算出各种作物的需水；作物系数由FAO建立的大型统计分析数据库提供。表6-2列出了10种主要作物的计算结果。
表6-1 2004年张掖地区气象数据
表6-2 10种作物需水计算结果（单位：mm）
同时按照我国的统计规范、张掖地区粮食生产和统计实际，单位粮食生产的需水根据不同作物的消费比重分别给予权重，小麦：0.5，玉米：0.3，土豆：0.15，豆类0.05。由此计算得到粮食作物的需水为387.56mm。
（2）单位农产品虚拟水计算
在获得了单一作物生产需水后，单位产品所包含的虚拟水就可以通过单位面积产量求解获得，表6-3是黑河流域不同作物的单位产品虚拟水含量。
表6-3 黑河流域不同作物初级产品产量与单位初级产品虚拟水含量（单位：kg/ha；m3/kg）
注：由于缺乏各种水果生产类型需水计算的数据，表中单位水果生产的需水采用葡萄生产的需水数据。
初级产品经过一定的加工处理成加工产品，必然有一定的损耗。相关的统计数据中一般只记录加工产品的产量。如在粮食消费记录中，城市居民消费的是加工后的净粮食，显然每斤净粮食所包含的虚拟水与原粮是不同的。据二次产品的分解和计算公式，运用原粮加工成净粮食的出产率，就可以求得单位净粮食所含的虚拟水量，实质上这一过程就是确定加工效率的过程。根据推算，确定黑河流域每种产品加工的效率见表6-4。
表6-4 不同初级产品加工的净产品出产率
由此，可以计算得到单位净产品的虚拟水量（表6-5）：
表6-5 单位净产品的虚拟水量（单位：m3/kg）
计算表明，黑河流域生产1 kg粮食，需要耗费至少872 kg的水量；而生产1 kg植物油耗费的水量是粮食作物的4倍左右，高达3550 kg；生产1 kg蔬菜的水量最少，但至少也需要91 kg的水量。
2.动物产品虚拟水计算
动物产品的虚拟水含量计算主要采用价值分解的方法进行，具体的计算方法在前面已经有详细的介绍，这里不再赘述。显然，某一特定动物产品虚拟水的计算需要的数据包括：单位活动物产量消耗的饲料量、饲料结构、日常饮水和清洁用水量，单位活畜体屠宰后胴体、下水和皮毛等的比例，以及不同动物产品的市场价格等等。获得这些数据通常是十分困难的，这也是动物产品虚拟水计算难度大、复杂性高的主要原因之一。在虚拟水贸易研究中，较多的研究者根据各国动物和动物产品虚拟水贸易的资料，按照贸易贡献的大小对世界各国动物产品的虚拟水数量进行了估算。尽管估算结果可能会与各国的实际情况有一定的差别，但这种方法为当前的研究计算提供了一个比较的平台。Chapagain和Hoekstra按照以上方法对世界100多个国家动物产品生产包含的虚拟水进行了估算，其中也包括了对中国的估算，这里我们引用Chapagain、Hoekstra的研究成果（见表6-6）。
表6-6 部分国家不同活动物的虚拟水含量表（单位：m3/kg）
黑河流域动物产品虚拟水含量同样参考了Chapagain和Hoekstra的研究成果，有关中国一些动物产品的虚拟水量为牛肉：19.989 m3/kg；猪肉：3.561 m3/kg；羊肉：18.005 m3/kg；禽蛋：8.651 m3/kg；鲜奶：2.201 m3/kg；奶粉、糕点：4.157 m3/kg。由此得到黑河流域居民家庭消费单位产品虚拟水含量（见表6-7）。
表6-7 黑河流域居民家庭消费单位产品虚拟水含量（单位：m3/kg）
注：卷烟以盒为计量单位，即m3/盒。