虚拟水理论方法与西北4省(区)虚拟水实证研究

虚拟水是水资源管理研究中的新概念,是指生产商品和服务所需要的水资源数量;虚拟水战略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(粮食)来获得本地水和粮食的安全。引入了虚拟水的概念,简要介绍了当前国际虚拟水研究进展和计算方法。同时结合西北地区的实际情况和资料的可获得性,计算了2000年新疆、青海、甘肃、陕西4省（区）居民消费的虚拟水数量和人均虚拟水消费情况,并分析了虚拟水战略对西北地区解决水资源短缺问题的政策涵义,最后分析了虚拟水战略的优劣,并提出了西北地区应用虚拟水战略的前景和有关措施.     

中国2000年水足迹的初步计算分析

水足迹是指在一定的物质生活水平下,维持一定人群消费所需要的总的水资源数量.由于考虑了社会经济系统中虚拟水的消费量,水足迹真实地反映了一个地区人类消费对水资源的占有情况,为水资源科学管理提供了非常有用的信息.引入水足迹的概念和计算方法,分析了中国各省2000年人均水足迹.结果表明,西北部省份水足迹较大,南部和中东部省份水足迹较小,青海省水足迹最大,其值为935.75 m3·(人·a)-1,广西水足迹最小,其值为466.31 m3·(人·a)-1.全国平均水足迹为601 m3·(人·a)-1.分析了几个典型省份水足迹的构成,并探讨了降低水足迹以缓解水资源压力的几条途径.     

宁夏虚拟水贸易计算的投入产出方法

虚拟水是凝结在产品和服务过程中所需要的水资源数量。从水资源利用角度,实物贸易即虚拟水贸易。干旱缺水地区可以通过虚拟水贸易形式来缓解水资源短缺问题。运用投入产出方法,并以宁夏为例,计算了2002年宁夏虚拟水输出量和社会经济系统对水资源的消费利用状况,分析了宁夏采用虚拟水战略进行更大尺度的水资源配置所面临的问题、困难,突破了干旱地区解决水资源短缺问题仅局限于本流域实体水资源利用的思路,从系统的角度出发,为干旱区“节流”提供了新的对策建议。     

张掖甘州区农村居民不同收入群体家庭虚拟水消费比较

从消费需求角度研究人类对水资源的真实占用, 探索可持续的消费模式, 对缓解区域水资源压力具有明确的科学和政策涵义. 以2005年甘肃省张掖市甘州区不同收入群体家庭为例进行实证研究, 通过对虚拟水的量化将各种食品的消费需求转换成水资源的消费需求, 从而衡量不同收入群体对水资源的需求. 结果表明: 各类食物的消费支出大都随着家庭可支配收入的增加而减少;在家庭食物虚拟水消费中, 肉类和粮食对总的虚拟水消费影响较大;家庭食物虚拟水消费随着可支配收入的增加而增大, 2005年农村居民可支配收入每增加1 000元, 将增大124.4 m3的食物虚拟水消费;中等收入家庭的多样性指数最高, 而最低收入家庭的多样性指数最低, 说明最低收入家庭各类食物的虚拟水消费分配最不均匀. 2005年张掖甘州区不同收入群体家庭虚拟水消费的不公平系数为0.198, 这说明2005年不同城镇收入群体家庭虚拟水消费分配相对公平.     

虚拟水战略优势度及其评价

基于对虚拟水战略内涵以及虚拟水战略背景对我国不同区域经济社会发展影响认识上的差异,特提出虚拟水战略优势度的概念,用以量度区域虚拟水战略实施的适宜性以及虚拟水战略背景对区域经济社会生态等的影响程度.分析了虚拟水战略优势度的概念内涵及其影响因素,从水资源供给、非农水资源需求、水资源管理和农业发展4个方面构建了包含12个具体指标的综合定量评价指标体系,对我国31个省级行政区虚拟水战略优势度进行了定量评价.结果表明:我国虚拟水战略优势度存在显著的区域差异,而且,优势度等级存在"两头多,中间少"的结构特点和"东部高、西部低","南部和北部高、中间低"的带状空间分布规律.其中北方4省市和东南8省区优势度最大,是全球虚拟水战略背景对其影响最为深远的区域,也是我国虚拟水研究及虚拟水战略实践的关键区域.     

虚拟水战略新论

根据在我国干旱区的实践, 更新了对虚拟水战略的解释.首先, 辨析Allan虚拟水战略具有的局限性, 在此基础上采用扩展的分析框架, 重新定义了虚拟水战略: 贫水地区为了实现水安全, 提高生活质量, 充分利用各种社会资源, 打通优化配置水资源(实体水+虚拟水)渠道的一个过程; 然后, 阐述了实施虚拟水战略的关键是要找到发展二、 三产业的具体途径--即在更大的范围内形成正反馈环.最后, 结合生态经济的实践, 论证了甘肃河西干旱区张掖市当前采取的生态经济之路就是在实施虚拟水战略.     

虚拟水贸易在我国粮食安全问题中的应用

借助虚拟水的概念,分析以粮食为载体的虚拟水国际、区际流量关系,以勾勒我国虚拟水贸易的基本格局。通过对未来我国在不同粮食发展战略下的粮食供需情况,确定我国粮食进口基本规模,对未来我国虚拟水贸易格局进行展望。分析结果表明,1999年我国北方通过粮食贸易向南方地区输出的虚拟水量达到184亿m3。我国北方地区以有限的水资源在支持其他区域发展、确保国家粮食安全方面发挥了不可替代的作用。未来30年中国将面临新增粮食需求1.4亿~2.0亿t的巨大压力,在保持较高自给水平的前提下,我国虚拟水贸易的格局不会发生重大变化。外流域调水工程是保障国家粮食安全,维护社会稳定,促进可持续发展和造福中国人民的重大举措。虚拟水战略可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。     

基于虚拟水流动模式下水资源调控研究

解决干旱区水资源缺乏问题必须要从水资源系统配置的角度考虑,虚拟水理念有别于传统的水资源直接配置,通过改变农产品流通格局,进而优化虚拟水流动状态,实现水资源系统配置。结合甘肃省实际情况,在满足"农产品不减收""各地农业用水量不增加"两大约束条件下,以优化算法为工具,搭建了基于甘肃省14个市(州)的以农产品为调控对象的数学模型,调控后,地区总收入呈上升趋势,上升约7%,但农业用水量呈下降趋势,下降约4%。玉米的进口总量上升了9%~10%,而小麦进口总量同比下降了28%~30%。调控方案使虚拟水流动均衡性在当地农业用水综合调控中集中体现,提高了地区水资源系统配置实现的可能性,实现了水资源直接配置和间接调配的综合管理,对缓解干旱区未来社会经济发展中水资源配置面临的问题提出了新的思路。     

基于ImPACT等式的人类活动环境影响分析——以甘肃省虚拟水消费为例

应用ImPACT等式,分析了甘肃省1990—2003年虚拟水消费中人类活动对环境的影响.结果表明:相比1990—1995年,1996—2000年和2001—2003年甘肃省收入显著提高,而使用强度(单位GDP的农产品消费量)和效率(单位农产品消耗的虚拟水量)大幅度改善,对环境影响(虚拟水消费量)起到了调节作用.收入弹性分析表明,收入增加1%将引起人均农产品消费量增加0.13%,使用强度下降0.87%,而环境影响增加0.14%.2000年甘肃省城镇和农村虚拟水消费对比分析表明,农村的虚拟水强度(0.706 m³·元^-1)显著高于城镇(0.051 m³·元^-1),合理改善消费结构能降低虚拟水强度从而减轻对环境的影响.应用ImPACT等式设置环境目标并检验其可行性,结果表明:在1990—2003年的基础上,使用强度降低1.5倍,效率提高1倍,能够保障经济的增长,并在合理的时间范围内(28 a)实现虚拟水消费量减少到2003年的50%,是一种可行的选择方案.     

基于BP-DEMATEL模型的农产品虚拟水流动影响因素分析

虚拟水已经成为水资源和水安全研究领域的热点之一. 如何预测和调控虚拟水流动格局成为实施具有中国特色虚拟水战略的重要前提, 识别虚拟水流动格局的关键影响因素显得尤为重要. 通过估算2008-2010年区际间主要农产品虚拟水流量关系矩阵表明, 我国主要农产品的虚拟水流动趋势仍然是由贫水的北方流向富水的南方地区. 为定量研究虚拟水流动格局的影响因素, 采用影响因素识别领域常用的决策与试验评价实验室法(DEMATEL), 并引入可代替专家打分求得直接关联矩阵的BP神经网络法, 构建BP-DEMATEL模型, 从人口、 农业资源、 农业生态环境、 经济、 技术及交通和物流6个方面对我国主要农产品虚拟水流动格局的影响因素进行分析. 结果表明: 人口、 农业资源和技术是最主要影响因素; 化肥施用量为强驱动型因素, 第一产业增加值占地区生产总值的比重为强特征型因素. 为使虚拟水流动格局持续稳定, 提出优化调整人口结构、 强化惠农政策, 转变农业发展方式、 发展循环农业, 提高农业技术水平、 发展高效农业等对策和建议.     

红三角地区农产品虚拟水的计算分析

农业是世界上最大的水资源利用部门,各种农产品中“寄存”了大量的水资源,蕴涵在产品生产和各种服务中的水资源就是产品或服务中的虚拟水.以红三角地区为例,分析了郴州市、韶关市、赣州市主要农产品的演变特征,计算了主要农产品的虚拟水含量及消费情况,在此基础上探讨了红三角地区农产品的战略性调整和水资源有效配置的政策意义.计算表明,不同区域生产同类型农产品所耗费的水资源不同,加上消费数量的差异,使居民人均农产品虚拟水消费也存在明显差异.红三角地区水资源富足的地区可通过农产品贸易方式更好地发挥区域水资源优势,主动开发和生产高效益的水资源密集型农产品;对局地水资源缺乏的山区,需要通过农产品生产的战略性调整,通过购入水资源密集型农产品,大力发展高效益的特色农业,实现生态-经济-水的良性循环.     

农畜产品虚拟水研究的背景、方法及意义

虚拟水是近年出现在水资源管理领域的新概念,随着全球贸易的增加,虚拟水已成为影响区域水资源管理的重要因素。分析了虚拟水概念出现的经济背景,总结介绍了与农作物和畜产品相关的虚拟水含量的计算方法,以及国际上虚拟水贸易的基本情况,揭示了虚拟水在提高水资源效率、制定水资源战略的作用,以及对社会经济、水资源管理等方面的重要影响。     

基于CROPWAT的宁夏虚拟水战略适宜性初步评价

虚拟水战略为解决水资源短缺问题提供新的想法与措施。借助CROPWAT8.0软件,利用CROP数据库、CLIMATE2.0数据库和《宁夏统计年鉴》等资料,对宁夏三大产业用水进行评价,分析了农业虚拟水战略的可行性;通过计算典型农作物虚拟水含量筛选虚拟水战略作物,设定六种不同方案进行适宜性情景模拟。结果表明,在保障粮食安全基础上,春小麦可作为农业虚拟水战略首选优势作物,减少或替代种植可一定程度上增加效益,减少用水量。     

气候变化下汉江流域虚拟水贸易分析

探讨气候变化下未来虚拟水贸易,为流域水资源合理配置研究提供了一种新的思路。本文在计算历史基准年2010s汉江流域主要作物虚拟水含量及贸易量的基础上,应用BCC-CSM1.1气候模式和SDSM模型,分析预测三种代表性浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景)下未来水平年2030s汉江流域内三大省份(湖北、陕西和河南省)7种主要农作物的虚拟水含量以及贸易量结果。结果表明:在三种气候变化情景下,2030s汉江流域主要农作物虚拟水含量基本上较2010s均减小;气候变化对农产品耗水结构影响较小;气候变化对虚拟水净流入量为正反馈作用,增强了经济增长对虚拟水净流入量的增多作用。在未来虚拟水贸易量分析中,不能仅考虑经济增长所带来的影响,必须同时考虑气候变化的影响。     

辽宁北部地区农作物虚拟水核算及二、三产业虚拟水量分析

以辽宁本溪为例,为了解和掌握河流生态健康状况,不仅可以为管理者提供科学有效的管理措施、制定管理方案,项目以本溪市森林资源丰富、耕地面积比重较少,重工业污染物排放较多等水生态密切相关的特点为切入点,基于虚拟水理论分析计算各产业的虚拟水量,并以虚拟水核算成果作为水资源利用量,该理论拓展了水资源调查评价、水资源承载力监测预警、水资源资产核算等基础工作的领域和内容;基于虚拟水理论展开的水生态健康评价则能够更全面、真实地反应整个生态系统对水资源的利用及消耗程度。     

虚拟能--解析中国能源消费超常规增长的新视角

为了说明我国能源消费近年来高速增长的深层原因,提出了虚拟能的概念和计算方法,并计算出我国2002和2003年对外贸易中虚拟能净出口量分别为18 838.5万吨标煤和24 661.7万吨标煤。结论指出,我国虚拟能净出口量快速增长是导致我国近年来能源消费增长速度高于GDP增长速度的直接原因。     

虚拟水战略新论的社会经济效益分析——以石羊河流域民勤县为例

虚拟水战略已经被认为是一种提高全球水资源利用效率和缺水地区获得水安全的有效工具. 虚拟水战略新论指出, 应充分利用各种社会资源, 打通优化配置水资源(实体水和虚拟水)的渠道. 虚拟水战略能否有效实施的首要任务, 是地区产业结构内部配置的优化. 本文在估算民勤县主要农作物虚拟水量的基础上, 利用部门水效益分析了虚拟水由农业(种植业)部门向第二、三产业转移的三种情景下产生的净效益和创造的社会就业机会, 刻画了实施虚拟水战略的重要理论意义, 佐证了虚拟水战略全新定义的现实意义.     

SF对水泥土的影响初探

本文介绍了一种新型的软土地基处理剂──硅粉在水泥加固土中部分取代水泥后的试验结果，掺入硅粉后水泥用量可大幅度减少，水泥土强度有很大提高。对水泥土中ＳＦ的作用进行了探讨。     

对陕西省渭北东部岩溶水进行Q型聚类分析

渭北东部岩溶水系统可划分为西部(铜蒲合)子系统及东部(韩城)子系统。渭北东部地区构造复杂,垒、堑相间,断裂发育,是岩溶水储存和运移的良好通道。利用计算机技术将水化学资料进行Q型聚类分析计算,当阀值为0.9787时,分出Ⅰ1、Ⅰ2两个亚类,Ⅰ1为韩城子系统;Ⅰ2为铜蒲合子系统。分析计算结论与水动力场及实际情况相符。     

注浆对盾构隧道渗漏引起的孔隙水压力变化的影响

接缝和注浆孔是运营隧道渗漏水的主要通道,渗漏水引起孔隙水压力下降,引发隧道和地层的附加沉降。为了控制隧道渗漏水,工程上经常采用注浆进行处理,而作为控制隧道沉降的同步注浆和二次注浆也认为是盾构隧道防水的第1道防线。然而,目前注浆对隧道渗漏水的影响规律和机制不明确,为研究注浆对隧道渗漏水的影响,首先通过室内试验得到不同类型注浆体的渗透特性,试验发现无论惰性浆液还是可硬性浆液,其渗透特性在凝固初期都随时间和固结压力逐渐减小,最终,惰性浆液的渗透系数大于可硬性浆液,因此,可硬性浆液对隧道渗漏水有一定的控制效果;提出了隧道渗漏引发的土体孔隙水压力变化计算方法,该方法能综合考虑土体-注浆层-管片的共同作用;揭示了注浆对隧道渗漏水的影响规律,注浆对渗漏水的影响取决于注浆体和管片的相对渗透系数;提出了能够反映注浆体和管片对孔隙水压力变化影响的评价指标。研究发现,注浆能减小隧道渗漏引起的地层孔隙水压力的下降,但其影响程度受到隧道管片与土体相对渗透系数的影响。