VR虚拟现实虚拟水专题.docx
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VR虚拟现实虚拟水专题
国家地理2010年4月号特辑:
《水--我们这个干渴的世界》有感
昨天收到了《国家地理杂志》最新的一期，这是一期关于水的特辑。
这似乎是配合国际水日活动而专门编辑的。
内容很丰富，目录页中列出的就有8篇文章，整册180余页都是图文并茂，精彩的照片美不胜收。
这次的插页是一张名为“世界的河流”的全球地图。
其背面则是一张名为“隐藏的水”的大插图。
别树一格地将一系列日常生活用品及食品生产所需的耗水量用“虚拟水”的概念，形象地表达出来。
并将全球五大洲之间随着贸易交流而实现的“虚拟水”的流向用图的形式，直观地放在读者的面前，让读者自己进行分析和思考。
我觉得这种提法很新鲜，在这里向大家介绍一下。
图的左上角“HIDDEN WATER”中写道：
世界需要以万亿计的虚拟加仑（virtual gallons）
在你消耗一磅牛肉的时候，你也消耗了1857加仑的水。
一杯咖啡呢？
那是37加仑，足够填满一个普通浴缸。
当你穿上一条长裤是你也消耗了2900加仑。
这是我们没有直接看见的干净水的需求。
它被称为“虚拟水”（virtual water）：
用于生产一个产品所需要的水的数量。
这是英国伦敦皇帝学院的地理学家Tony Allan在1990年代早期提出的概念，用以解释为什么中东这些水资源量如此贫乏的国家没有用战争的手段去争夺水。
他的答案？
由于他们进口粮食---粮食是用别的国家的水生长的。
荷兰科学家ArjenHoekstra和他在国际教科文组织和Twenty大学的同事们后来计算了“虚拟水”，并将其作为一个水资源管理工具，也使政府、公司及其他个体能清晰地了解他们的水的踪迹。
而在此插页的左下角，就是五大洲之间“虚拟水”的流向图。
其周围的解说词如下：
虚拟水流
数万亿加仑的虚拟水在全球农产品贸易中转换，这相当于一条刚果河的流量。
牛肉和谷物的首产区域是顶尖的虚拟水的出口者。
为了适应人口的增长，专家们说在今后的20年内水的使用效率需要提高一倍才行。
在谷物出口价格中的当地水供应的权重，以及需要将水的价值的变化必将在定价公式中有所反应。
（可点击放大）
从图中可以看出29万亿加仑的虚拟水，主要是谷物和大豆，由北美流向亚洲。
而随着牛肉和咖啡的贸易，从南美流向欧洲的虚拟水为19万亿加仑。
至于非洲流向欧洲的虚拟水则是其橄榄油、棉花、花生及芝麻产品和皮革等。
在图片右侧的两项解释中说到，日本虚拟水的进口5倍于它的出口。
意大利则是欧洲虚拟水入超最大的国家，进口比出口多13万亿加仑。
文章形象地标出为什么肉类产品要消耗如此多的水。
这是因为动物由小到大需要大量的水，以牛为例，一生需要消耗81万6千6百加仑的水。
（其中80万又8千加仑为饲料用水，6300加仑为它的饮用水，1900加仑为清洁用水）
文章中还举出了一些典型意义商品的虚拟水含量（加仑），列表如下：
肉类及动物制品
水果及蔬菜类
其他
牛肉（磅）
1857
无花果
379
牛仔裤
2900
猪肉（磅）
756
杏子
193
棉床单
2800
鸡肉（磅）
469
樱桃
185
T桖
766
香肠（磅）
1382
香蕉
103
汉堡包
634
奶酪（磅）
589
苹果
84
一杯牛奶
53
鸡蛋（磅）
400
葡萄
78
一杯咖啡
37
鲜奶酪（磅）
371
橙子
55
一杯红酒
32
酸奶（磅）
138
草莓
33
一杯啤酒
20
梨
154
一杯茶
9
玉米
109
豆类
43
土豆
31
茄子
25
这张虚拟水消耗量的清单和现在因适应低碳经济而流行起来的各种“碳排放”清单很相似。
但是从紧迫程度而言，似乎节约用水的紧迫性应该得到社会和大众的更加重视！
这也是这期专辑所想表达的主要思想。
专辑的最后一篇名为“最后一滴”的文章讲的就是这个问题。
文章将美国新墨西哥州一处城镇如何将节约农业用水，主要是采用了滴灌技术，而较好地解决了人口增长和经济发展对水的需求，也以一位女士为例说明当地居民节约用水的习惯，如她一周洗三次澡，像军人那样，先喷湿身体，关闭水龙，涂肥皂，清洗，然后离开。
她几天才洗一次自己的水杯，用洗碗水浇花，用洗澡水冲马桶。
这样她每天只需要10加仑水，而大多数美国人大概要用上百加仑的水。
专辑的许多插图，也反复说明节水的重要。
有多处谈到中国、印度和日本的水资源情况，第66页展示了两张关于喜马拉雅冰川的照片，他们是在同一个地点拍的。
一张是1921年的8月，另一张是在2006年的10月，显示那里的冰川已经垂直后退了350英尺！
今春我国西南地区的严重干旱，揪紧了每个中国人的心。
从全球看我国人均水资源就比世界平均数低一大截，但是只要管理得当，在经济发展、生态平衡、生活改善各个方面是可以照顾周到的。
问题是要在合理利用、节约使用水资源方面进行全面规划，扎扎实实的一步一步往前推进。
而科普知识首当其冲，从这个意义讲，这本国家地理杂志关于水的专辑给了我们许多有用的知识，因此，我想大家进行推荐！
来源：
你知道虚拟水吗?
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□王红瑞
虚拟世界你一定很熟悉吧?
不管是电视,报刊还是网络,都在传递着大量关于虚拟人物和虚拟世界的信息,而沉溺于电脑游戏的虚拟世界中的网民也不在少数。
然而,你知道虚拟水是什么呢?
可不要轻易回答知道,如果你说虚拟水就是电脑游戏画面中的水,那么你就大错特错了。
什么是虚拟水?
虚拟水是指生产商品和服务所需要的水资源,这个概念是英国伦敦大学非洲和东亚研究学院的托尼·艾伦教授于1993年首次创造性的提出。
例如,生产1吨小麦需要耗水1000m3,生产1吨稻米需要耗水2000m3,1000m3和2000m3就分别是1吨小麦和1吨稻米的虚拟水含量。
虚拟水也被称为“嵌入水”和“外生水”,“外生水”暗指进口虚拟水的国家或地区使用了非本国或本地区的水这一事实。
虚拟水概念可以从农产品扩展到服务、加工以及材料,也可以理解为服务过程中或材料形成过程中所消耗的水资源。
虚拟水的理论结合了农业科学和经济学的思想,强调了水是农业生产乃至整个经济社会发展的关键因素。
农业科学关注的是生产粮食需要消耗水,而经济学关注的是粮食生产用水具有多种机会成本,投入粮食生产的水可以用于其他用途,如生产替代作物或供应城市、工业和娱乐活动用水等。
这两方面涵义的结合意味着虚拟水的理论能够提供合理的水资源管理,在综合考虑影响水资源供求的各方面因素基础上优化其配置。
虚拟水战略能解决水危机吗?
从生产者角度看,一种产品或服务的虚拟水含量是生产这种产品和服务所实际利用的水资源量,其含量的多少是由该产品或服务的生产条件及其水资源利用效率等因素决定的。
如生产相同数量的粮食,干旱区可能比湿润区要多消耗2～3倍的水量呢!
从使用者角度看,一种产品或服务的虚拟水含量是指使用该产品或服务的地区为生产它们而消耗的水量。
因为不同国家和地区的资源禀赋不同,粮食输入和用水的直接成本和机会成本也不相同。
尤其农业是受自然条件制约最显著的产业,其生产水平受自然生态系统和人类社会经济系统的双重制约,除了水资源外,土壤、气候等自然地理条件,区域产业结构、经济管理体制等人文社会因素从更广泛的意义上影响着粮食生产用水的机会成本。
虚拟水战略就是指缺水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水密集型产品来解决缺水问题。
虚拟水战略可以成为一个平衡区域尺度水赤字的有效工具,是干旱与半干旱地区解决水危机的一项有效途径。
因此,虚拟水贸易与虚拟水战略研究已经成为国际上的一个前沿研究领域。
对于经济发展内部不平衡、水资源分配模式与经济发展模式不一致的国家或地区,虚拟水战略显得特别重要,比如对中东石油富足但水资源匮乏的国家来说,虚拟水战略不失为一种最优的选择。
就我国而言,对虚拟水贸易量的定量统计将有助于认清水资源多方位的利用情况。
另外,对于水资源紧缺的地区来说,虚拟水贸易提供了一种替代供应方式,能够在不产生恶劣的环境后果的前提下,有效地减轻水资源紧张的压力,缓解经济发展与水资源短缺之间的矛盾。
水资源管理的闪亮新星
虚拟水及虚拟水贸易的研究可促进水资源的有效利用。
从经济学的观点看,应当在水资源丰富的地区生产世界需要的水密集型产品。
因为,在这些地区,水资源比较廉价,而且水资源使用带来的环境负面影响比较小,单位产晶的生产所需的水量一般也较少。
从水的生产效率较高的国家或地区向水的生产效率较低的国家或地区的出口虚拟水,意味着全球实体水资源的高效利用。
虚拟水的研究可以为水资源迁移和储存提供新的手段。
国家内部以及国家之间的虚拟水贸易可以看作流域间水资源迁移的又一个可选择的方法。
虚拟水贸易对调水项目来说是一种替代方法,因为这种方法相对于建造大型水坝来暂时性贮存水资源要更加有效,并且对环境的影响也小。
虚拟水的研究可以促进水资源利用、管理观念和制度的创新。
水资源管理的最终目是为了跨越水资源短缺的障碍。
虚拟水将水资源管理问题从对水资源的生产领域的管理引向了对水资源消费领域的管理,虚拟水贸易将水资源管理问题拓展到社会经济系统中,这显然增加了水资源管理的决策空间,拓宽了水资源研究问题的范围。
虚拟水贸易的研究可以为资源的安全提供有效保障。
由于运输距离遥远、成本高昂,富水地区和缺水地区之间实体水贸易通常十分困难,在缺水的国家进行虚拟水贸易可以减轻缺水国家水资源的压力,并且在解决地理政治问题甚至水资源“战争”上是一个有效的工具。
因此,虚拟水是一种替代水源,这种额外水源可以成为保障区域水资源安全的工具。
虚拟水的研究还有助于增强人们的节水意识。
不同产品的虚拟水含量不同,知道不同产品的虚拟水含量可以使人们意识到生产各种产品所需要的具体水资源量,进而促使人们更谨慎地利用水资源,增强人们的节水意识。
虚拟水贸易好在哪里?
传统的水资源管理方法主要有供给法、技术性节水法和社会化管理法,它们都具有一定的“硬伤”,跟它们比较,虚拟水贸易法有着显而易见的优势。
供给管理就是开辟新水源、修建水利工程,远距离调水等,其目标是改变水资源的时空分布以利用更多的水资源。
供给管理的这些措施对解决水的供需矛盾和我国社会经济的发展曾起到过十分重大的作用,但它有很明显的缺点:
成本巨大,对生态与环境有破坏作用,效果要受水资源总量的制约。
技术性节水管理的根本目标是提高水资源利用效率,这是当前我国解决水资源危机的主要途径。
虽然我国的技术性节水取得了一些成绩,但是,由于受经济技术水平的限制和管理体制的制约,通过这种途径节约的水资源是有限的。
如对干旱缺水区而言,常规节水技术成本低,但节水效率也低,其基础设施投资和维护成本也高得多。
一般说来,一项农业新技术的推广不仅应有技术上的合理性,而且还应有经济上的可行性。
如果节水技术的成本接近或等于由此所带来的收益,那是难以推广的。
而通过进口粮食和畜产品,即通过虚拟水贸易,不仅在一定程度上缓解当地水资源的压力,而且节约了农业基础设施和维护的费用,间接提高农民的收入。
社会化管理法以水资源的社会属性为主线,充分利用各种外部资源来缓解局部水资源的紧缺。
在市场经济条件下,水是一种商品,要解决水资源供需矛盾,就必须围绕水的商品属性来寻求新的解决思路,而通过贸易、利用虚拟水战略来解决水危机无疑是诸多思路中最有效的策略之一。
当今世界的经济和贸易越来越趋于全球化,粮食从富水国到贫水国的全球贸易也可以像石油产品从富油国到贫油国输送一样是可行的。
虚拟水理论和实际应用的研究不仅涉及到工农业生产问题、水利问题,还涉及到国际贸易、区域经济以及国家宏观政策、产业调整等许多方面的问题。
因此,它必将成为近些年内理论界、政府及企业探讨水资源可持续利用的焦点。
[责任编辑]唐宇
虚拟水贸易与跨流域调水
来源：
口马静汪党献HoekstraA.Y.
摘要虚拟水贸易被认为是提高全球水资源利用效率及保障缺水地区水安全的有E-y-具。
借助于虚拟水的概念，以我国南北方及各区域间的虚拟水贸易量为切入点，计算了我国各区域间的虚拟水流量关系，分析了水以真实形式和虚拟形式在我国南北方之间逆向流动的主要原因。
在目前及将来虚拟水区域关系不发生根本性变化的情况下，南水北调工程不仅是解决我国北方地区水资源短缺和优化农业资源合理配置的有效途径，也是保障国家粮食安全，维护社会稳定，促进社会经济可持续发展的重大举措。
虚拟水贸易可以作为跨流域调水的补充在保障缺水地区水安全方面发挥重要作用。
关键词虚拟水贸易跨流域调水区域
一、背景介绍
虚拟水的概念由英国学者TonyAllan在20世纪90年代初首次提出，后经不断完善。
目前较为准确的定义为：
在生产产品和服务中所需要的水资源数量，被称为凝结在产品和服务中的虚拟水量。
虚拟水概念一经提出，在全球范围内引起了广泛的反响与共鸣。
2002年以虚拟水为主题的第一次国际会议在荷兰Delft召开，2003年3月在日本东京举行的第三次世界水论坛上对虚拟水问题进行了专门讨论。
这两次会议极大地推动了虚拟水在全球范围内研究工作的开展。
虚拟水战略，即富水国家或地区通过实物贸易向贫水国家或地区输出水密集型产品以输出虚拟水，被认为是提高全球水资源利用效率，保障缺水地区水安全的有效手段。
众所周知，水资源的时空分布不均是我国水资源的主要特点，由此造成的我国北方地区的水危机已经成为制约我国社会经济可持续发展的瓶颈。
跨流域调水工程被认为是解决我国北方地区缺水问题最直接、最彻底、最有效的途径。
另一方面，我国北方地区每年通过农产品贸易向南方地区输出大量的虚拟水量。
但是在具体数量方面，目前由于数据的缺乏以及概念和方法的不成熟，尚缺乏较精确的计算。
无疑，研究这一命题对我国水资源合理配置、水资源承载能力、水资源高效利用的研究均具有重要意义。
二、虚拟水贸易量计算方法
农业用水达到全球用水量的80%，我国的农业用水占用水总量的70%，因此农产品就成为虚拟水的主要研究对象。
本文将农产品分为粮食、蔬菜、水果、肉类、禽蛋、奶制品等六大类，以计算我国国内各区域间的虚拟水贸易量。
一般而言，虚拟水贸易量的基本计算方法是用实物贸易量乘以其相应的虚拟水含量。
虚拟水含量因产品及产地的不同而有所区别。
作物的虚拟水量主要是其实际蒸散发量，由彭曼标准公式计算。
动物产品的虚拟水含量的计算方法比较复杂，其虚拟水含量主要依赖于动物的类型、动物的饲养结构和动物成长的自然地理环境及气候条件等等。
目前普遍采用的是Chapagain和Hoekstra提出生产树的方法。
本文中动物产品的虚拟水含量采取简化方法获得，即动物产品的虚拟水量等于单位产品的饲料用量乘以其相应的虚拟水含量加上单位体重活动物饮用水量以及生产各环节的用水量。
本文中，农产品国际贸易量资料来自于联合国统计处的相关统计资料。
我国农产品区域间、省际流通关系十分复杂，要获得准确数据难度较大，因此本文农产品区域间贸易量的资料通过分析各区域的农产品生产能力及消费之间的关系来获得。
三、中国区域间虚拟水贸易量
1.区域划分
本文研究区域为中国大陆的31个省、自治区和直辖市，31个省（自治区、直辖市）根据传统的区划分为北方和南方两个一级区。
在此基础上，按照地理位置、气候条件、农业生产状况以及与传统区域划分模式保持一致的原则进一步细分为8个二级区，其中北方地区包括华北、东北、黄淮海和西北，南方地区包括东南、长江中下游地区、华南和西南（见表1）。
表1 区域划分
一级区
二级区
省（自治区、直辖市）
北方
华北
东北
黄淮海
西北
北京，天津，山西
内蒙古，辽宁，吉林，黑龙江
河北，河南，山东，安徽
陕西，甘肃，青海，宁夏，新疆
南方
东南
长江中下游地区
华南
西南
上海，浙江，福建
江苏，湖北，湖南，江西
广东，广西，海南
重庆，四川，贵州，云南，西藏
表2 中国农产品平衡表（百万t）
粮食
蔬菜
水果
肉类
禽蛋
奶制品
供需缺口
北方
36.8
65.4
11.3
8.4
3.8
2.4
南方
-21.6
-23.1
-0.8
-1.9
-2.3
-2.5
全国
15.2
42.3
12.5
6.5
1.5
-0.1
净进口
北方
-4.2
-2.3
-0.3
-0.2
-0.01
0.00
南方
4.5
-0.1
0.1
0.1
0.00
0.12
全国
0.2
-2.4
-0.2
-0.1
-0.01
0.12
净调入
北方
-17.1
-23.2
-0.6
-1.8
-2.3
-2.4
南方
17.1
23.2
0.6
1.8
2.3
2.4
全国
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
2.中国农产品的供需平衡
1995～1999年中国农业进入了一个连续丰产期，主要农产品产量均达到了历史最高水平。
北方地区，主要是东北和黄淮海地区，是我国农产品的主产区。
1999年北方地区生产了全国53%的粮食、57%的蔬菜、55%的水果、48%的肉类、71%的禽蛋和82%的奶制品。
而从消费的角度分析，南方地区对各类农产品的消费量在全国的比重均超过了50%。
1999年，主要农产品在全国范围基本实现了供需平衡，但在区域上差别较大。
北方地区供给大于需求，各类农产品均出现较大剩余，南方地区需求大于供给，农产品的供应出现巨大缺口，其中粮食缺口达到2200万t，蔬菜达到2300万t，水果80万t，肉190万t，禽蛋230万t，奶类制品250万t（见表2）。
减除农产品的国际贸易量外，南方地区从北方地区调入了170万t粮食，2300万t蔬菜，60万t水果，180万t肉类，230万t禽蛋和240万t奶制品（见表2）。
3.中国国际虚拟水贸易量
根据Hoekstra和Chapagain的研究成果，1999年中国通过农产品贸易进口的虚拟水量达到了280亿m3，出口的虚拟水量达到190亿m3。
广大的北方地区，特别是东北和黄淮海地区，是我国粮食和其他农产品的主产区，因此出口的虚拟水大部分来自于水资源紧缺的北方地区。
而南方地区各主要农产品产量均不能满足区内消费，每年通过进口及外区域调入进行调剂，因此进口的虚拟水主要流向了水资源相对丰富的南方地区。
4.中国区域间虚拟水贸易量
扣除虚拟水的国际贸易流量，1999年我国南方地区通过农产品的交换从北方地区调入的虚拟水量达到了520亿m3。
鉴于我国省际农产品的流通关系十分复杂，在进行二级区间虚拟水流量计算时遵循了以下几条基本原则：
只有农产品不能实现自给的省（自治区、直辖市）进口相应农产品；只有农产品出现盈余的省（自治区、直辖市）出口相应农产品；在考虑农产品国际贸易量后，农产品不能自给的二级区首先从同一一级区的临近二级区调入农产品；在考虑农产品国际贸易量和同一级区调入后，农产品仍不能自给的二级区从其他一级区调入农产品，农产品的调出量在调出的二级区间进行平均分配。
基于以上假定，在8个二级区间，虚拟水的流向是：
东北、黄淮海、长江中下游平原为虚拟水净调出区，其他5个二级区为净调入区，其中华北、东南和华南为主要的调入地区。
虚拟水二级区间的流向关系见图1。
图1 区域间虚拟流量关系（亿m3）
5.进一步分析
如果将计算结果与二级区水资源情况进行比较，就可以发现：
在我国水资源较为丰富的地区，如东南、华南，有较大的虚拟水调入量，而水资源比较短缺的地区，如黄淮海、东北地区，虚拟水的调出量却非常惊人。
由此在我国南北方间形成了一个怪圈：
即规划中水将以真实的形态从富水区向缺水区流动，现实中又以虚拟的形式从缺水地区向富水地区流动。
是什么原因造成这种局面?
首先，决定农产晶生产和农业生产力布局的重要因素除水资源条件外，还包括土地、自然及气候条件等。
其次，长期以来水资源条件在决策过程中未被放在较为优先的位置进行考虑，以及传统的以满足供给为原则的水资源规划管理模式也是目前形成这种局面的主要原因。
从水资源高效利用的角度看，水从富水地区向缺水地区流动是较为合理的。
而我国区域间虚拟水流量流向不尽合理，其形成与中国具体国情密不可分。
一旦切断或缩小目前的虚拟水通量，虽然能够缓解对北方地区的水土资源压力，而由此带来的粮食安全问题不仅影响中国的国家安全而且对国际市场也会产生冲击。
四、从区域间虚拟水贸易看跨流域调水工程
1.跨流域调水工程
南水北调工程是我国众多跨流域调水工程中涉及范围最广，规模最为宏大，纵贯中国南北的世纪工程。
经过近50年的勘探、规划和研究，在分析比较50多种方案的基础上，分别在长江下游、中游、上游规划了东线、中线、西线三条调水线路，与长江、黄河、淮河和海河相互连通形成“四横三纵”的总体格局。
按分步实施的原则，目前已开工东线、中线工程，从供水范围看，涉及北京、天津、河北、河南、山东、江苏和安徽7省、直辖市。
2.我国区域间虚拟水贸易量与南水北调工程调水量比较
从南北方虚拟水贸易量看，1999年南方地区通过农产品贸易以虚拟水的形式由北方地区调入的水资源量达到516亿m3，其中260亿m3来自南水北调东线、中线工程受水区的黄淮海地区（本文中黄淮海地区包括河北、河南、山东、安徽四省），其调出量已经与南水北调东线、中线工程的可调水量基本相当。
若扣除南水北调东线、中线工程向北京、天津和江苏等地的调水量，黄淮海地区的虚拟水调出量已经超过了该地区南水北调工程的受水规模。
除向南方地区输出虚拟水外，黄淮海地区1999年向华北地区的虚拟水调出量也达到了140亿m3。
我国黄淮海和东北地区，在支持其他区域发展，保障国家粮食安全方面发挥了不可替代的作用。
因此，保障这一地区的水安全对维护社会稳定、保障国家粮食安全意义重大。
五、结论
通过以上分析可以得到如下结论：
跨流域调水既可以通过工程以水的真实形式也可以通过实物贸易以虚拟的形式得以实现。
虚拟水概念的引入和虚拟水贸易的研究分析拓宽了跨流域调水的外延和内涵。
通过开展虚拟水的研究，为我国重大跨流域调水工程提供了新的评估方法和手段。
在目前及将来虚拟水区域关系不发生根本性变化的情况下，外流域调水工程不仅是解决我国北方地区水资源短缺和优化农业资源合理配置的有效途径，也是保障国家粮食安全，维护社会稳定，促进社会经济可持续发展和造福中国人民的重大举措。
虚拟水贸易可以作为跨流域调水的补充在保障缺水地区水安全方面发挥重要作用。
本文借助虚拟水的概念对我国区域间虚拟水贸易量进行了初步探讨，随着相关理论和技术的完善和可靠数据的收集整理，进一步的分析研究工作不仅必要而且可行。
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参考文献：
1HoekstraA．Y．（2003），Virtualwater.AnintroductioninVirtualWaterTrade:
ProceedingsoftheInternationalExpertMeetingonVirtualWaterTrade,ValueofWater
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