水资源承载力预警研究进展

针对水资源承载力预警方法的研究,通过揭示水资源-社会经济-生态环境复合系统间各要素的相互作用机制,可有效地对水资源承载力的突发和异常状况进行事前行为评价和预警,是资源环境承载能力预警研究的关键组成部分。为此,借鉴有关学科领域对预警系统现有的研究成果,立足于水资源承载力预警系统的概念和机制,从诊断、预测、评价和调控方面对水资源承载力预警的主要方法进行综述,并提出水资源承载力预警未来研究重点和主要发展方面的建议,包括:① 进一步完善水资源承载力预警系统的概念界定;② 构建水资源承载力预警指标体系;③ 深入水资源承载力预警系统的整体研究;④ 重视实现水资源承载力预警动态性预测;⑤ 进一步加强水资源承载力调控措施方面的研究。     

黄河流域水量分配方案优化及综合调度的关键科学问题

变化环境下缺水流域水资源演变与科学调控是国际上关注和研究的热点问题,也是中国水资源安全保障面临的重大难题。针对剧烈环境变化下黄河流域水资源显著减少、供需矛盾日益尖锐的问题,以提升流域水资源安全的调控能力为目标,识别了流域水资源供需演变认知—适应性评价—高效输沙—分水方案优化—协同调度的5大关键科学问题,从水资源供需演变机制分析、流域水量分配方案适应性综合评价、河库联动高效输沙水动力条件塑造技术、流域水资源动态均衡配置理论、复杂梯级水库群水-沙-电-生态多维协同调度等方面,提出了"黄河流域水量分配方案优化及综合调度"研究的总体架构和理论方法,构建了黄河流域水资源优化配置与协同调度技术体系,为提升缺水流域水资源管理能力与调度水平提供方法借鉴。     

基于GRNN模型的岩溶地区城市水生态足迹分析与预测

为揭示岩溶地区城市生态足迹的驱动因子与机制,评估和预测水资源可持续利用程度,根据岩溶地区水文地质特征及其与水生态足迹的相关性,分析了贵阳市2002-2014年水生态足迹的变化特征,并利用GRNN模型对其进行了时间序列预测。结果表明,贵阳市水生态足迹由2002年的12.79万hm2上升至2014年的15.74万hm2,整体呈波动上升趋势,其中,水量生态足迹变化特征主要由工业用水量决定,水质生态足迹变化特征主要由氨氮排放量决定。水生态承载力波动变化明显,且小于水生态足迹需水量,导致水资源可持续利用系数介于0.31~0.63之间。对贵阳市2015-2019年水生态足迹进行GRNN预测,表明水生态足迹呈现先升后降得趋势,水生态承载力变幅在4.315~8.038万hm2之间,但水生态足迹与承载力的缺口大,水资源可持续利用系数偏低。因此,在水生态承载力有限的贵阳市,降低水生态足迹才是实现水资源可持续利用的关键。     

基于博弈论组合赋权-TOPSIS模型的安康市水资源承载力综合评价

采用陕西省安康市2011—2020年统计资料，基于水资源-社会-经济-生态环境复合系统构建水资源承载力评价指标体系；以博弈论组合赋权法确定指标权重，综合运用TOPSIS法和障碍度模型对安康市水资源承载力进行评价.结果表明：2011-2020年安康市水资源承载力变化趋势呈“W”型，总体变化不大，水资源仍有较大开发利用空间；水资源和生态环境子系统承载力总体呈下降趋势，社会和经济子系统承载力呈上升趋势；制约安康市水资源承载力水平的主要是生态环境子系统和经济子系统，氨氮排放量、化学需氧量排放量、生态环境用水率、城市污水日处理能力和万元工业增加值用水量是主要的障碍因子.     

基于多目标模型分析法的秦皇岛市水资源承载力分析

水资源可持续利用是经济社会可持续发展的战略问题。以秦皇岛市水资源状况和数据资料为实例,运用多目标模型分析法和切比雪夫决策法对不同方案下秦皇岛市水资源承载力的变化进行预测和解释,通过对可供水量和宏观经济观测,对该市水资源承载力进行计算,为秦皇岛市水资源合理利用及沿海地区水资源承载力研究提供决策依据。     

海岛型城市水资源利用及其承载力对比研究

以新加坡、香港、厦门、舟山为例,根据国民经济和社会发展指标、用水总量及用水量构成、产业用水量、人口经济规模与水资源承载力等相关数据和指标,对水资源利用管理进行分析和对比,对远期水资源利用及其对经济发展的承载力进行预测;分析了海岛型城市与内陆型城市水资源利用的差异,对舟山群岛新区的水资源利用及承栽力所面临的挑战提出了相应的对策和建议。     

新疆阿瓦提县水资源开发利用及“三条红线”指标落实状况评价分析

新疆阿瓦提县属于典型的灌溉农业大县,县域内不产水,无调节性水利工程设施,区域用水主要从阿克苏河限额引入。本文基于2013-2016年供用水资料,对县域供水现状和供水量、用水量、用水水平、用水结构和存在问题进行分析,并对水资源管理“三条红线”指标及落实情况进行评价,结果可知:阿瓦提县为农业大县,农业灌溉面积较大,加之灌溉水利用率偏低,水资源的98%用于农业灌溉,工业发展、居民生活及城镇生态环境用水的增加都受到水资源量的制约,人均用水量逐年减少,工业增加值用水量逐年减少,工业用水效率不断提高;用水总量基本在水资源管理“三条红线”控制指标之内,但是地下水用水量超标,工业用水量在控制指标内,农业灌溉用水超标,农业高效节水灌溉面积完成规定任务,灌溉水利用系数率高于“三条红线”控制指标,万元工业增加值用水量则在控制指标之内。在今后水资源开发利用过程中要继续大力推广农业节水技术,加强用水定额管理,建立高效节水灌溉综合技术体系,保证区域水资源可持续利用。     

海南岛水资源承载力分析及预测

根据近21年来海南水资源可利用量大小,采用适线法估算不同保证率下可用于产业发展的水资源可利用量,同时,通过建立的万元GDP综合用水量与GDP的定量关系对海南万元GDP综合用水量进行预测;最后,通过可用于产业发展的水资源量与万元GDP综合用水量的比值表达和预测海南水资源可承载的经济规模,采用水资源可承载的经济规模与人均GDP的比值表达海南水资源可承载的人口,从而实现海南水资源承载力的表达和预测。结果表明,在保证率为95%、90%、75%和50%条件下,用于海南全岛产业发展的水资源量分别为59.28亿m~3、69.57亿m~3、88.86亿m~3和113.56亿m~3,万元GDP综合用水量与GDP定量关系可用幂函数来表达。在同一保证率下,海南岛可承载经济规模随时间呈现明显上升趋势,但可承载人口规模基本维持平稳。从全年和全岛的平均尺度来看,研究期限内个别年份接近临界承载状态,其他年份均处于可载状态。     

大凌河流域水资源动态承载力研究

气候变化是影响水资源供需关系的关键因素,并对流域水资源动态承载力造成较为显著的影响作用。在分析大凌河流域动态承载力特征的基础上,提出较为完整的理论框架和计算方法,并运用该方法评价分析区域水资源动态承载力。研究表明:对大凌河承载力动态变化影响最大的指标为供水紧张程度,其次为工业增加值;流域水资源承载力在近30年间表现出动态变化的发展趋势,个别支流承载力未呈显著变化,但该流域整体处于承载力边缘。研究揭示了大凌河流域上水资源演变趋势,可为其水资源管理规划和可持续发展提供决策依据。     

基于生态优先的水资源承载力分源评价及应用——以河北保定平原为例

水资源是保障区域发展的重要因素,是维持生态环境的关键要素。保定平原区作为京津冀地区的重要区域,其水资源承载能力对于区域生态和社会经济发展具有重要意义。本文以生态优先为基本理念,基于不同供水来源与不同用水类型的供给与利用关系,采用定额计算和线性加权目标规划相结合的方法,对保定平原区水资源承载力进行分源评价,并与地方规划相对比,进行了水资源承载力分级。结果表明:在保证生态需水和农业灌溉用水的基础上,保定平原区在持续枯水年条件下城镇生活和工业生产2025年可提供水量为4.63×10~8m~3、水量缺口0.52×10~8m~3,2030年可提供水量为6.96×10~8m~3、水量缺口0.56×10~8m~3;持续平水年条件下,城镇生活和工业生产2025年可提供水量为5.81×10~8m~3、水量盈余0.66×10~8m~3;2030年可提供水量为8.14×10~8m~3、水量盈余0.62×10~8m~3。该项研究旨在为保定平原地区发展规划制定提供科学依据。     

黑河流域张掖段水资源承载力评价及提升对策研究

水资源是干旱区内陆河流域环境与发展的主导因素, 其承载力是评判水资源与经济社会及生态环境之间协调发展的重要依据。从承载程度和承载能力两方面构建评价指标, 对黑河流域张掖市县区尺度的水资源承载力进行评价, 结果表明： 承载程度方面, 张掖市从2015 - 2017年用水总量承载状况整体好转, 但民乐县用水总量面临超载, 各县区地下水承载状况明显改善, 地下水超采得到有效管控与治理。从2015 - 2017年, 张掖市水资源的承载状况整体上改善, 从2015年甘州区、 临泽县、 高台县、 山丹县4县区的超载转变为2017年临泽县、 高台县、 山丹县、 肃南县4县区的临界超载状况, 反映出张掖市近年来水资源开发利用的管理成效初步显现; 承载能力方面, 全市各县区2020年和2030年水资源可承载人口均小于2017年水平, 可承载的经济规模约是2017年90%; 提出了农业节水效率提升和耕地灌溉面积缩减两种未来水资源承载力提升情景, 并以此提出了张掖市水资源承载力提升的对策建议。     

灌区水资源合理配置研究进展

灌区水资源合理配置是提高灌区水资源利用效率及保障粮食安全的重要途径,也是实现灌区水资源可持续利用的有效调控措施。从灌区水资源管理政策、水资源循环转化规律、水资源优化配置模型与方法和水文生态4个方面,对国内外该领域的研究现状进行了对比分析。研究发现,国内灌区水资源配置主要存在4个方面的问题:水资源合理配置与保护政策落实不到位、水资源的统一管理机制不健全、水资源优化配置模型实用性不强和水资源优化配置基础条件较为薄弱。建议加强灌区水资源的统一管理政策与机制、变化环境下水资源循环转化规律、水资源承载力基础理论与评价新方法、水文生态调控技术、水资源实时风险调度与智能化管理技术以及水资源优化配置耦合技术研究。     

水资源承载力评价方法初探以及在“以水四定”中的运用

在水资源趋紧和水需求增长的背景下,水成为经济发展的约束资源,亟待“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”,把水资源作为最大的刚性约束,推动用水方式由粗放向节约集约转变。为将“以水四定”与农业、生活、工业、城镇发展相对应,本文将“地、人、产、城”分别定义为耕地面积、人口规模、工业增加值总量、城镇建设用地面积。在此基础上,初步探索了水资源承载评价方法,引入了“综合定额”的概念,力求揭示耕地与主要农作物、工业与耗水行业的内在联系与计算规则。通过全国31个省区市的评价结果显示,浪费情景处于超载,节约情景有较大盈余,倒逼节水行动。在水资源承载最大规模下,全国仍有超载区,耕地超载呈中部“塌陷”,人口超载呈环状“倒塌”,工业超载呈区域性“沦陷”,城镇用地超载呈沿海少点“亏空”,该区域需要从水资源总量、结构、效率等方面提升承载规模。     

陕北延河流域水土资源承载力评价研究

基于陕北延河流域2000-2009年的水土资源相关数据,依据《国家人口发展功能区工作技术导则》中对水土地资源承载力的测评模型,计算流域水土资源承载力和承载指数,并对比评价了流域各区县的水土资源承载现状。结果表明:①延河流域各区县的水资源承载状况均为超载,其中延长县和志丹县为过载,宝塔区和安塞县为严重超载。②延河流域各区县的土地资源承载状况存在一定的地域差异性,其中宝塔区和延长县的为严重超载,安塞县和志丹县的为平衡有余。研究可为水土资源在县域之间、省际之间等不同级别行政区域中的合理均衡和分配提供科学依据。     

开都河-孔雀河流域水资源承载力水平的综合评价与分析

以新疆开都河-孔雀河流域为例, 利用熵值法分析原理建立了流域水资源承载力综合评价指标体系, 对其进行了量化分析以及指标客观赋权, 并得出研究区水资源承载力水平综合得分值. 结果表明: 开都河-孔雀河流域各县市的水资源承载力综合水平较低, 且出现了下降趋势, 而且空间差异显著. 影响开都河-孔雀河流域水资源承载力水平变化的动力因子是开都河-孔雀河流域的产业结构和用水结构的双重不合理, 并对水资源承载力产生较强的制动效应, 用水效益的缓慢提升和水利设施建设投资的减少, 也影响着流域水资源承载力水平的进一步提升.为了开都河-孔雀河流域水资源承载力水平提升和流域可持续管理, 建议加强水源地和生态保护区建设, 发展节水农业和高效用水灌溉技术, 优化流域内产业结构和用水结构, 提高用水效益, 完善流域管理法规、 法律条例, 加大监督和执法力度, 建设统一管理模式, 建立科学而严格的管理机制.     

基于投影寻踪模型的镶黄旗水资源承载力评价及其在水源调配中的应用

镶黄旗属于典型的半干旱牧区,部分地区水资源供给已无法满足其经济发展需求,急需在水资源承载力评价的基础上规划水源调配方案。依据镶黄旗水资源利用特点构建了承载力评价指标体系,并基于投影寻踪模型作评价。投影特征值计算显示,全旗水资源承载力整体较弱,各分区中,以新宝拉格镇最弱,翁贡乌拉苏木稍好。最佳投影方向识别出地下水开发程度、人口密度、人均水资源占有量、单位GDP耗水量、生态用水率是对承载力影响较大的指标。根据承载力评价结果,制定了从翁贡乌拉苏木阿日宝拉格水源地调水至新宝拉格镇的水源调配方案,有助于缓解新宝拉格镇及宝格达苏木的供水压力。本成果可为镶黄旗水资源规划提供科学依据,也可为其它类似地区的水资源管理提供参考。     

和田地区水资源利用存在的主要问题及对策

根据和田地区水资源及水环境条件,对水资源进行合理配置分析,对地区存在的季节性缺水、工程老化、续建配套与节水改造任务艰巨、工业园区发展受水资源限制、用水结构中农业用水比重过大、盐渍化危害严重等问题进行了系统研究。主要研究对策是:通过调整用水结构,控制灌溉面积增长速度;大力推进高新节水灌溉面积发展,全力实施防风治沙林的建设和饲草料基地建设计划;大力发展第二产业,加强节水型社会建设;通过以上措施控制地下水开采量在可开采量范围之内并适当留有余地,满足经济社会可持续发展及生态环境保护需水要求,控制经济社会总需水量在自治区下达的"三条红线"以内。     

黄河流域区域目标ET的优化配置及调控措施实例研究

针对黄河流域R-ET水资源管理模式中目标ET的优化配置问题,基于多目标遗传算法,构建了水资源总量控制、ET总量控制、粮食用水保障和生态生活用水保障,共4个目标函数及约束条件,设计了遗传算法的相关参数,从而对目标ET的优化配置进行求解。以鄂尔多斯地区为研究实例,对2015年5个方案的目标ET进行优化配置,其中灌溉耕地目标ETIta占到总目标ETta的36%左右;居工地ETJta占到20%左右,不可控目标ETNta占到50%左右。各分项实际ET的分布比例为:不可控ETN为实际ET总值的64.4%,灌溉耕地ETI为33.6%和城乡居工地ETJ为2%,经过对比认为要达到目标ET,削减和调控的重点在不可控ET和耕地ET。根据研究区的实际情况,提出了各分项目标ET的调控重点和相关措施,为下一步实施黄河流域的R-ET水资源管理奠定了必要的基础。     

通辽市水资源承载能力的多层次多指标可变模糊评价研究

基于水资源承载能力概念和通辽市水资源利用基本情况,构建了水资源可承载能力评价的递阶层次指标体系.结合可变模糊集理论,建立了通辽市多层次水资源承载能力可变模糊评价模型,并对通辽市各行政区现状年和规划年的水资源承载能力进行评价.结果表明,通辽市水资源承载能力全区均较弱,产业结构不合理和水资源重复利用率低是造成水资源承载能力低的主要因素.对2020规划年的评价结果显示,节水条件下通辽市水资源承载能力有所改善,但基本仍较弱,需通过合理调整产业结构、提高水资源利用率等来提高水资源承载能力.