แนวคิดของการประเมินผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับทรัพยากรน้ำริเริ่มโดยศาสตราจารย์ นักวางแผนชุมชน แห่งมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา คือ Mathis Wackernagel และ William Rees (Wackernagel, M. และ Rees, W., 1996; Wackernagel และคณะ, 1997) ในหนังสือเรื่อง Our Ecological Footprint : Reducing Human Impact on the Earth โดยได้ให้นิยามของคำว่า รอยเท้านิเวศน์ หรือ Ecological Footprint ซึ่งเป็นการประเมินความต้องการทางด้านระบบนิเวศน์ (เฮกตาร์) ต่อจำนวนประชากรโลกเพื่อรองรับความต้องการทางด้านอุปโภคบริโภค ไม่ว่าจะเป็นที่ดิน พลังงาน น้ำ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (ประสิทธิ์ สัจจพงษ์, 2554) จนกระทั่งพัฒนามาเป็นคำว่ารอยเท้าคาร์บอน หรือ Carbon Footprint ในช่วงปี พ.ศ.2543 และพัฒนาต่อมาเป็นคำว่า รอยเท้าน้ำ หรือWater Footprint อันเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์ส่วนใหญ่มีการใช้น้ำและทำให้น้ำปนเปื้อนมลพิษต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นกิจกรรมจากภาคเกษตรกรรม ภาคอุตสาหกรรม ภาคชุมชน ภาคครัวเรือน เป็นต้น (Hoekstra และคณะ, 2011) “รอยเท้าน้ำ” ได้ถูกกล่าวขึ้นอีกครั้งประมาณปี พ.ศ.2545 โดยศาสตราจารย์ Arjen Hoekstra ประเทศเนเธอร์แลนด์ จากองค์การยูเนสโก-ไอเอชอี (UNESCO-IHE) โดยนิยามว่าวอเตอร์ฟุตพริ้นท์เป็นดัชนีชี้วัดปริมาณน้ำจืดที่มองครอบคลุมทั้งในส่วนการใช้น้ำโดยตรงและการใช้น้ำทางอ้อมของผู้บริโภคและหรือผู้ผลิต โดยคำนวณปริมาณการใช้น้ำตลอดทั้งห่วงโซ่การผลิตสินค้าหรือบริการทั้งปริมาณน้ำที่ใช้ไปและปริมาณน้ำเสียที่ปล่อยออกมา พร้อมทั้งแสดงให้เห็นสถานที่และเวลาที่ดึงน้ำมาใช้ ทำให้วอเตอร์ฟุตพริ้นท์เป็นดัชนีชี้วัดที่ชัดเจน (Hoekstra และ Hung, 2002) ประเภทของวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ แบ่งได้เป็น 6 ชนิด คือ

1)      วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของผลิตภัณฑ์ (water footprint of a product) หมายถึง ปริมาณน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ทั้งทางตรงและทางอ้อม

2)      วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของธุรกิจ (water footprint of a business) หมายถึง ปริมาณน้ำที่ใช้ในการดำเนินงานของบริษัทธุรกิจทั้งทางตรงและทางอ้อม

3)      วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของประเทศ (water footprint of national consumption) หมายถึง ปริมาณน้ำที่ใช้ในการผลิตสินค้าและบริการตามความต้องการของผู้บริโภคภายในประเทศ

4)      วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของผู้บริโภค (water footprint of consumer) หมายถึง ปริมาณน้ำที่ผู้บริโภคบริโภคทั้งทางตรงและทางอ้อม

5)      วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของชุมชน (water footprint of community) หมายถึง ปริมาณน้ำที่สมาชิกในชุมชนบริโภคทั้งทางตรงและทางอ้อม

6)      วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ทางภูมิศาสตร์ (water footprint of geographically) หมายถึง ปริมาณน้ำในกระบวนการทั้งหมดในเขตพื้นที่ทั้งหมด (Hoekstra และคณะ, 2009)

จากการสรุปของ Humbert S. (2009) ได้กล่าวถึง ISO 14046 ภายใต้ชื่อ Water footprint: requirements and guidelines เป็นแนวทางการประเมินวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ตามหลักการประเมินวัฏจักรชีวิตโดย ISO ถูกพัฒนาขึ้นในปี ค.ศ.2009 โดยมีโครงการพัฒนาแนวทางการประเมินให้แล้วเสร็จภายในสิ้นปี 2012 ซึ่ง Standley, L., (2011) ผู้แทนจากสหรัฐอเมริกาหนึ่งในคณะกรรมการ ISO TC 207กล่าวว่า วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ตามหลักการประเมินวัฏจักรชีวิตโดย ISO เกิดขึ้นเนื่องจากความต้องการแหล่งน้ำจืดที่สะอาดซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อการพัฒนาทุกด้านของมนุษย์เช่นเดียวกับระบบนิเวศที่ทั่วโลกมีการแข่งขันหาแหล่งทรัพยากรโดยต้องเพิ่มโอกาสและประสิทธิภาพในการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรให้คุ้มค่ามากยิ่งขึ้น แม้ในปัจจุบันจะมีการพัฒนาการจัดการทรัพยากรอย่างเข้มข้นขึ้นแต่การเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศยังคงนำปัญหาความขาดแคลนน้ำมาเป็นอันดับต้นๆ สำหรับผู้ที่มีส่วนเกี่ยวข้องเช่น ภาคธุรกิจที่ใช้สินค้าทางเกษตร เป็นผลให้เกิดความสนใจในการแข่งขันทางการค้าซึ่งต้องมีการวัดผลกระทบสะสมจากการใช้น้ำจืดที่มีอยู่อย่างจำกัด แต่อย่างไรก็ตาม การใช้น้ำจืดในส่วนของวัตถุดิบหรือกระบวนการในการผลิตสินค้ายังมีความซับซ้อนมากในการประเมินผลกระทบได้อย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่นการดึงน้ำมาใช้แล้วน้ำมวลเดิมอาจกลับไปยังระบบหรือแหล่งเก็บน้ำเดิมหรืออาจถูกการปนเปื้อนก่อนปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ ในการปล่อยมลพิษหรือการปนเปื้อนนี้จะส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศในพื้นที่รับน้ำได้โดยตรงจะเป็นผลต่อผู้เกี่ยวข้องที่ต้องรับผิดชอบในการเพิ่มงบประมาณในการบำบัดน้ำให้สะอาดก่อนที่จะทิ้งน้ำในกระบวนการผลิตสินค้าหรือบริการนั้น ดังนั้นการดึงน้ำมาใช้อาจมีผลด้านลบต่อผู้เกี่ยวข้องโดยตรงเมื่อน้ำถูกทิ้งในพื้นที่รับน้ำที่ต่างจากเดิม

ในทศวรรษที่ผ่านมา Hoekstra ผู้ร่วมก่อตั้งของเครือข่ายของวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ (water footprint network) จึงได้มีการพัฒนาแนวคิดของการใช้น้ำ กรอบการคำนวณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ที่เกี่ยวข้องกับการใช้แหล่งน้ำจืดในการผลิตสินค้าหรือเพื่อการดำเนินงานขององค์กร โดยวัดผลกระทบของการแย่งชิงทรัพยากรน้ำจืดในระดับโลก ซึ่งสามารถวัดได้เช่นการแลกเปลี่ยนน้ำเสมือนในแง่ของการค้าในผลิตภัณฑ์ที่มีการใช้น้ำมาก แม้ว่าแนวคิดของเครือข่ายวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ คือน้ำที่เหมาะสำหรับการจัดการภาพการใช้ประโยชน์จากแหล่งน้ำทั่วโลก แต่ยังคงมีความกังวลคือการหาที่วิธีดีที่สุดในการวัดหรือประเมินแนวโน้มการใช้น้ำที่จะส่งผลกระทบต่อท้องถิ่นและภูมิภาคนอกเหนือจากการดึงน้ำมาใช้แบบไม่ยั่งยืนที่อาจเกิดขึ้น ทำให้ช่วงสองสามปีที่ผ่านมาสมาชิกในปัจจุบันของ ISO เห็นความจำเป็นในการพัฒนามาตรฐานภายในการประเมินวัฏจักรชีวิต มาตรฐานกลุ่ม (ISO 14040series) ที่จะประเมินผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการบริโภคน้ำและมลพิษในลุ่มน้ำทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ โดยมีคณะกรรมการมาตรฐาน ISO ที่ได้รับมอบหมายให้พัฒนามาตรฐานนี้อยู่ในขั้นเริ่มต้นเมื่อเดือนมิถุนายน        ปี ค.ศ.2011 การประชุมในเมืองออสโล ประเทศนอร์เวย์ จะก้าวไปสู่มาตรฐานในเฟสแรก โดยกำหนดระยะเวลาสามปีนับจากนี้ การพิจารณาเกี่ยวกับกรอบมาตรฐานในบริบท LCA รวมทั้งการออกแบบชนิดผลกระทบที่ควรได้รับการประเมินและความพร้อมของเกณฑ์คุณภาพน้ำและการกำกับดูแล ความเสี่ยงจึงตกไปยังธุรกิจที่ต้องมีการแก้ไขปัญหาการใช้ทรัพยากรน้ำ รวมทั้งความกังวลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของห่วงโซ่อุปทานทั้งในแง่ของความพร้อมและคุณภาพของน้ำที่จำเป็นสำหรับการผลิตสินค้า การจัดการและการลดการใช้ทรัพยากรผ่านมาตรการที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถลดความเสี่ยงโดยการลดวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสินค้าและบริการ ซึ่งช่วยให้เกิดเงินออมผ่านค่าใช้จ่ายน้ำที่ลดลง ลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการสูบน้ำและค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำที่ลดลง (Laurel Standley,2011) และต่อมาแนวคิดนี้ได้ถูกพัฒนาเป็นที่ยอมรับมากขึ้น ได้มีการจัดพิมพ์คู่มือการประเมินวอเตอร์ฟุตพริ้นท์อย่างเป็นทางการภายใต้ชื่อ “Global Water Footprint Standard” ในปี ค.ศ.2011

สำหรับวิธีการในการคำนวณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์แต่ละประเภทมีความแตกต่างกัน โดยในการคำนวณในแต่ละประเภทนั้นยังแบ่งชนิดของวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ตามแหล่งที่มา ประกอบด้วยน้ำ 3 ส่วนคือ น้ำสีฟ้า (blue water footprint) น้ำสีเขียว (green water footprint) และน้ำสีเทา (gray water footprint) แสดงดังรูปที่ 2.4

วอเตอร์ฟุตพริ้นท์จากกระบวนการเพาะปลูก Hoekstra และคณะ (2011) ได้แสดงวิธีการหาค่า  วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ทั้งหมดที่เกิดจากการเพาะปลูกพืชหรือต้นไม้ (Total water footprint of process of growing crop or tree, WF_proc,crop) เกิดจากการรวมค่าวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ 3 ส่วน คือ น้ำสีฟ้า น้ำสีเขียว และน้ำสีเทา ดังสมการที่ 2.1 โดยที่น้ำทั้งสามส่วนหาได้ดังสมการที่ 2.2 – 2.4

ทั้งนี้ การคำนวณหาปริมาณน้ำสีเขียวและสีฟ้าจากกระบวนการเพาะปลูกพืชนิยมใช้โปรแกรม CROPWAT (ผริดา คุณีพงษ์ และคณะ, 2541) ซึ่งเป็นซอฟแวร์ที่พัฒนาโดย FAO เมื่อปี พ.ศ.2531 เพื่อคำนวณหาความต้องการน้ำของพืช (crop water requirement) บนชุดดินต่างๆ ปริมาณน้ำที่พืชสามารถนำไปใช้ได้ (moisture availability) และปริมาณน้ำที่ต้องการเพิ่มเติม (Irrigation requirement) เพื่อให้ดินอยู่ในสภาพความชื้นที่พืชต้องการ และการจัดชั้นความเหมาะสมของดินโดยอาศัยความชื้นเพียงอย่างเดียวโดยการคำนวณจากภูมิอากาศ พืช และดิน CROPWAT จะคำนวณการคายระเหยจริง (ETa: actual evapotranspiration) ศักยภาพในการคายระเหย (ETm : potential Evapotranspiration) ปริมาณน้ำฝนที่นำไปใช้ได้จริง (effective rainfall) และค่าความต้องการน้ำของพืช (crop water requirement) ตลอดจนเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตที่จะลดลงถ้าขาดน้ำและแผนการใช้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพ CROPWAT เป็นแบบจำลองที่ต้องใช้ ข้อมูล (data input) ดังนี้

1)      ข้อมูลภูมิอากาศ ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้น แสงอาทิตย์ ความเร็วลม และปริมาณน้ำฝน

2)      ข้อมูลพืช ได้แก่ ช่วงอายุของการเจริญเติบโต (crop development stage) แฟกเตอร์ของพืช (crop factors : Kc) ความยาวของรากพืช (rooting depth) และการตอบสนองต่อการขาดน้ำของพืช (yield response factors)

3)      ข้อมูลดิน ได้แก่ ปริมาณน้ำในดิน ดินแต่ละชนิดมีปริมาณน้ำในดินที่พืชนำไปใช้ได้ (available water) ต่างกัน

นอกจากนี้ ในการคำนวณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของการเพาะปลูกพบว่าการหาน้ำสีเขียวจากปริมาณการใช้น้ำของพืชโดยใช้วิธีวัดสมดุลน้ำในเขตรากพืช ซึ่งการใช้น้ำของพืชมีปัจจัยแวดล้อมหลายประการ โดยน้ำในเขตรากพืชอาจลดลงเนื่องจากการคายระเหย ถ้าน้ำพร่องลงต่ำกว่าระดับน้ำที่มีอยู่ที่ใช้การได้จะทำให้เกิดปรากฏการณ์ความเครียดน้ำได้ (ทิพปภา สุขุมาลชาติ และคณะ, 2554) อีกทั้งน้ำสีเขียวใช้ค่าปริมาณการใช้น้ำของพืชอ้างอิงในการคำนวณ ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศของจังหวัดหรือพื้นที่ศึกษา เช่น ถ้าโรงงานที่รับวัตถุดิบส่วนใหญ่มาจากบริเวณที่มีปริมาณฝนเฉลี่ยค่อนข้างสูง ค่าน้ำสีเขียวก็จะมีค่าสูง ส่วนน้ำสีเทานั้นขึ้นอยู่กับสัดส่วนการรับวัตถุดิบจากแต่ละที่เข้าสู่กระบวนการผลิต (รมณี วังเมือง, 2555) โดยการรวมค่าร่องรอยการใช้น้ำของวัตถุดิบทรัพยากรและผลิตภัณฑ์ขาเข้าเป็นปัจจัยสำคัญในขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตโดย Ercin และคณะ (2010) แสดงให้เห็นว่าวัตถุดิบที่มาจากภาคเกษตรกรรมที่มีสัดส่วนเป็นสารขาเข้าในกระบวนการผลิตเพียงเล็กน้อยนั้นอาจส่งผลกระทบต่อผลิตภัณฑ์สุดท้ายมากที่สุดเนื่องจากเป็นค่าวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ส่วนใหญ่ที่สุดที่รวมอยู่ในวอเตอร์ฟุตพริ้นท์โดยรวมของผลิตภัณฑ์

สำหรับวิธีการประเมินวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของผลิตภัณฑ์ 2 วิธี คือ วิธีแบบรวมสายโซ่และวิธีการแบบขั้นตอนสะสม (Hoekstra และคณะ, 2011) มีรายละเอียด ดังนี้

วิธีที่ 1 การคำนวณค่าวอเตอร์ฟุตพริ้นท์วิธีการรวมสายโซ่ (chain-summation approach) วิธีการ chain-summation approach (รูปที่ 2.5) เป็นการรวมปริมาณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ตลอดทั้งระบบการผลิตออกมาเพียงผลิตภัณฑ์เดียว สามารถคำนวณได้จากสมการที่ 2.5 

วิธีที่ 2 การคำนวณค่าวอเตอร์ฟุตพริ้นท์แบบขั้นตอนสะสม (step-wise accumulative approach) วิธีการ step-wise accumulative approach (รูปที่ 2.6) เป็นการคำนวณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์แบบแยกกระบวนการของกระบวนการผลิต โดยการคำนวณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของผลิตภัณฑ์จะรวมค่าร่องรอยการใช้น้ำของวัตถุดิบ ทรัพยากรและผลิตภัณฑ์ขาเข้าที่เป็นปัจจัยสำคัญในขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตเพื่อให้ได้มาซึ่งผลิตภัณฑ์นั้นๆ สามารถคำนวณได้จากสมการที่ 2.6 -2.8

รูปแบบอย่างง่ายของวิธีการคำนวณวอเตอร์ฟุตพริ้นท์แบบขั้นตอนสะสมของผลิตภัณฑ์เมื่อการนำผลิตภัณฑ์หนึ่งผลิตภัณฑ์เข้าสู่กระบวนการผลิตและได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเพียงผลิตภัณฑ์เดียวสามารถเขียนได้ดังสมการที่ 2.9

การศึกษาวอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของผลิตภัณฑ์อาจไม่ได้นับรวมน้ำสีเทา ตัวอย่างเช่นการศึกษา        วอเตอร์ฟุตพริ้นท์ของผลิตภัณฑ์กระดาษที่ได้ประสบความสำเร็จในการผลิตกระดาษโดยปราศจากการปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม เมื่อน้ำทิ้งมีคุณภาพน้ำเท่ากับหรือดีกว่าค่ามาตรฐานน้ำทิ้ง ซึ่งเป็นผลสืบเนื่องจากเทคโนโลยีสะอาดในกระบวนการผลิต หรืออาจมาจากการขาดข้อมูลในระดับโลกจาก 2 ส่วนคือค่าคุณภาพน้ำทิ้งและปริมาณของน้ำที่ได้รับผลกระทบที่ไม่สามารถวัดได้ จึงทำให้ไม่มีข้อมูลของน้ำสีเทา (Van Oel, P.R. และ Hoekstra, A.Y., 2010)