当地下水遇到区块链

10月24日，领导人强调，我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。金融和“挖矿”界已沸腾，10月28日，A股三大股指高开高走，区块链概念股暴涨，集体冲涨停，全A股有3000多家股票上涨，涨停155家（区块链就贡献了130家）。直至10月29日，A股收绿，缓一缓慢慢来。这种感觉好像《水十条》2015年出来后的环保股，行业差异性决定了那场狂欢只是个小范围的狂欢。然而，这场的区块链会也是小范围的狂欢吗？这几天铺天盖地的对于区块链的解读已经让我们对它有了基本了解，在互联网和去中心化联姻以后，这不仅仅是坑人的P2P，这不仅仅是简单的去中心化，还涉及到隐私保护、数据安全等多方面问题。这个被誉为“互联网革命”的新技术新理念，在环保行业泛起了多少涟漪？目前看来微不足道。但是可以预知的是，环保行业抓住这次的风口，和去中心化联姻，可能是未来智能环保的重要方向。

回归到地下水，区块链和地下水相遇又能泛起哪些水花？这可能是很多地下水工作者一闪而过的问题。DE对目前全球将区块链用于地下水方面的研究进行了分析，发现区块链在地下水环境领域大有可为。所有的成果均报道于2019年。中本聪在2008年提出“区块链”后，11年后的地下水与区块链应用才开始被报道，可见一个全新技术从一开始的就近领域应用到全面应用并逐渐被社会认可不是一朝一夕。纵观已经开展的地下水与区块链结合应用，报道最多的是，美国加州圣华金河三角洲地下水资源开发利用的应用，这是属于水量部分的应用，在水质部分应用目前还未见，这点DE在本文也会给出详细展望。

01地下水水量+区块链

区块链，在地下水中应用可能就是数据分享时的去中心化。目前，加州已准备开展基于区块链的地下水资源交易。接下来DE带大家从四方面看看这是如何开展的？

1.1Why？| 首先，为什么这么做？（下沉的加州）

加州正在下沉中。作为美国最高产的农业区，中部山谷的一些区域正在以每年一两英寸的速度下沉着。这导致了电线杆坍塌、道路裂缝、运河枯竭。最近一项调查发现，美国阿巴克尔镇附近的一片农田在9年内下沉了近0.6米。

2014年，《可持续地下水管理法》(SGMA)签署成为加州法律。它授权建立地下水可持续性机构，以确保区域地下水供应得到可持续管理。SGMA要求他们制定计划在2040年之前将地下水的使用量降至可持续的水平，而在加州最干旱的地区这一时间甚至提前到了2020年。新的规定也带来了潜在的好处：可以将地下水出售给能够更好地利用地下水的其他人。这个理念听起来不错，但问题是，本地农场团体应该如何让这种市场机制运作起来，中心化交易让彼此交易产生不信任感。

因此，加州选择了一个风险相对较低的地方进行测试。该地区由于靠近萨克拉门托-圣华金三角洲（萨克拉门托-圣华金三角洲占地面积约1100平方英里，为旧金山湾区、沿海地区和南加州地区供水），所以地下水问题并不是特别严峻，但仍需要制定一项地下水计划以应对未来潜在的地下水枯竭问题。在2019年2月份发表的一项研究发现，萨克拉门托南部圣华金河谷的农民们为了遵守2014年颁布的州法律，每年被迫放弃15%的土地，相当于损失价值35亿美元的农作物。通过鼓励更好地分配水资源，可以让这个损失减少近一半。

1.2How？| 怎么做？

为了提高水资源的可持续利用率，在萨克拉门托附近的索拉诺县，非营利性组织Freshwater Trust正在研究一种针对该州干旱地区的模型，该项目需要诸多技术来解决问题。Freshwater Trust团队与IBM以及一家名为Sweet Sense的公司展开合作，开始部署一种最初用于监测东非地区地下水泵的简易太阳能传感器。这种传感器将被用来实时检测水流量。由于该地区蜂窝信号较差，因此传感器产生的数据通过由初创公司Swarm提供的cubeats小型卫星发送，农民使用这些数据在区块链平台上交换他们的水资源。总而言之，就是物联网传感器将向卫星传输抽取地下水的数据，然后将数据记录在IBM区块链平台上。它还使用智能合约技术，在满足某些条件时会自动执行任务。例如，如果一个农民一段时间内不打算灌溉土地，那么他可以将区块链上的水信用交易出售给另一个农民。Sweet Sense公司已经通过物联网传感器为肯尼亚和埃塞俄比亚的100多万人监测地下水供应情况，并将把同样的系统应用在加州。

1.3Problem？| 问题？

到目前为止，在构建地下水交易市场方面没有取得太大进展。虽然地下水交易在美国加州很常见的，但由于受到法规和水权的影响，而且存在特殊的复杂性，首先地下水使用者需要成立本地团体，就谁开始来分配达成一致，这个过程可能就要花费长达数年的时间。其次是水文地质问题，地下水含水层非均质性极强，哪里有水，水量有多少其实是一个难题。加州大学伯克利分校的研究人员说，如果地下水交易市场不考虑这些复杂性的话，那么水资源的交易可能会无意中导致部分含水层的枯竭。这话不无道理。然而，最大的问题可能是水量的核算问题：如何来判断每一口井可抽取多少水量？

悬在高空的数据交易需要稳妥的底层逻辑。

1.4 Benifits | 还是有用的?

在这个案例中，区块链的可信性起到了帮助作用。水资源的使用者总是心存怀疑，他们不喜欢政府从中干预，又怀疑其他使用者过度使用了他们的资源。这一点使得区块链成为水资源的理想选择，在不需要第三方监督的情况下，一群不一定相互信任的人彼此之间也能进行交易。今年夏季该计划启动试点的时候，只允许土地所有者查看他们的用水数据，而且交易本身是通过智能合约——在满足特定条件（如抽水量）时执行的计算机程序完成的。现在还不清楚农民是否能意识到区块链和传感器在实践中带来的成果，而这正是将该项目推广到其他地下水资源更加稀缺和争夺激烈的地区之前，在索拉诺县进行测试的关键。“水资源消费者，包括农民、融资方和监管机构等，都将能够监测和跟踪地下水的使用情况，以证明通过加利福尼亚州地下水使用份额的交易可以实现可持续的水资源利用。”——IBM

“最终，我们要做的就是确保计这一划的灵活性。我们不需要安装价值4000美元的水表，只是使用卫星图像或者这些传感器，就一定能做到这一点”。——索拉诺县水务局。以上，我们看到了区块链在地下水资源可持续领域的应用，去中心化的突破让地下水资源交易更透明，更有安全感，然而绕不开的隐私问题，以及本质上地下水资源优化配置的问题，是需要水文地质工作长期探究的。区块链在这里是信息的顶层处理，然而根基却逃不过水文地质基础问题。

02地下水水质+区块链

DE对区块链在地下水水质中的应用进行了展望，然而，让人望而生畏的是，这块的研究目前未见任何报道。

2.1 监测数据

首先，不同于可以用于交易的地下水水量，地下水水质无法交易。水质通常在工作中都被量化为具体的数据。区块链的去中心化可能会让这些数据变得更加真实。首先，目前基本所有的地下水水质数据都需要通过检测公司确认后统一出口，在未来能否实现数据从检测设备检出后整理好直接发送数据需求方，跳过有争议的检测公司核定盖章的环节可能避免不必要的人为风险。继续头脑风暴，每个城市集中设置检测中心，人员只需送样测样，数据直达需求方，每个检测中心相当于每个分布式的小的数据输出基站。

2.2 实时计算预警

第二，未来的大趋势。目前，个别团体在致力于该方面研究，受制于硬件软件的发展，未来还有很大的发展空间。我们设想下，当多参数污染指标检测仪器可以长期放入井中并输出参数，远程接受参数处理后，经过模拟预测软件系统精确校准处理后，地下水的未来污染风险，地下水饮用水源地的水质状况能够直接发送需求方（每个关系地下水的居民均可），而不是通过制定机构处理统一发布。这件事本质上可以实现，然而现实硬件和软件发展限制、政策相关，且地下水不同于大气地表水，能够直观让人察觉并警觉。还需要很长的路要走，且国外应该走在我们前面。

03 拥抱变化

以上，我们可以看出，对于可以用于直接交易的地下水水量，区块链的作用非常明显，并已经在加州取得了进展。然而，对于地下水水质应用则仅限于对于数据共享的宽容度增加，这点受制于多方面隐私，我们不详细展开。然而，我们逐渐相信，水资源交易和区块链结合是地下水和去中心化联姻的重要表现，2019年才开始讨论的区块链+地下水，按目前的科技发展，站在2019年底人类和地下水工作者难以想象10年后地下水研究能智能到什么程度，如同中本聪可能在2008年难以想象11年后区块链给世界带来的变化。作为地下水工作者，一个传统专业，我们唯一能做的，是拥抱变化，拥抱未知，拥抱未来。