基于水资源生态足迹的浑河流域水资源利用评价

用水资源生态足迹模型计算浑河流域2005~2013年水资源生态足迹和水资源生态承载力,并基于各评价指标对浑河流域水资源利用情况进行评价。结果表明:2005~2013年浑河流域水资源生态足迹呈现不显著的下降趋势,水资源生态承载力呈现波动变化;流域一直处于水资源生态赤字状态,仅在2010年出现盈余;流域水资源生态足迹指数低于可持续发展足迹指数范围,但万元GDP水资源生态足迹持续下降。总体来看,流域水资源利用处于不可持续状态,但2010年后流域水资源利用效率明显提高,并向着可持续的方向发展。     

黑河中游水土资源开发利用现状及水资源生态环境安全分析

黑河流域水资源产生于南部祁连山区,主要消耗于中游农业灌溉区。对黑河流域水文资料分析计算发现,流域出山水资源量多年变化比较稳定,最枯年和最丰年水资源量之比为 1:2,丰枯变化幅度与长江以南丰水河流相当。多年平均水资源量为32．31×10⁸ m³／a,近10年中游水资源开发利用量稳定在34×10⁸ m³／a以上,仅中游地区对水资源的开发利用率达120％左右。目前国际上公认的人均水资源量紧缺线为 1000～1700 m³／a,黑河流域水资源开发利用具有反复转化多次重复利用的特点,用这个指标无法全面评价黑河流域水资源的安全状况。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的湖南省土地生态安全评价

基于DPSIR模型, 从驱动力、 压力、 状态、 影响、 响应五方面构建湖南省土地生态安全评价指标体系, 运用基于熵权的改进的TOPSIS法对2001-2010年湖南省的土地生态安全状况进行评价. 结果表明: 人均GDP、 GDP增长率、 单位耕地面积农药施用量、 单位耕地面积地膜使用量、 土地利用率、 耕地旱涝保收率、 单位耕地粮食产量、 单位建设用地, 二三产业增加值、 农民人均纯收入、 经济密度、 环保治理投资占GDP比重等指标是影响湖南省土地生态安全的主要因素; 湖南省土地生态安全状况整体呈上升趋势, 由不安全状态提升到较不安全状态, 但距安全状态仍有较大差距; 从各子系统看, 湖南土地生态安全的驱动力、 影响和响应系统的安全状况均呈逐步上升趋势, 状态系统也逐步波动上升, 但压力系统的安全状况呈逐年下降趋势.     

南方小型岩溶流域与非岩溶流域的释水过程及径流组分差异

我国南方岩溶流域和非岩溶流域下垫面条件和含水介质结构的差异造成了不同的产汇流过程及机制,进而导致不同释水时段径流组分的开发利用价值不同。为深入理解岩溶流域的产汇流机制并探索岩溶流域的水资源评价方法,文章对鄂西庙沟岩溶流域和高家坪非岩溶流域共31次洪水过程进行了流量衰减分析,对比分析了两个流域的标准衰减方程、典型次降雨的释水过程以及不同洪峰流量下的径流组分差异。结果表明:岩溶流域的释水过程快于非岩溶流域,其衰减系数比非岩溶流域大40％;两个流域的河流基流均来自裂隙介质释水,裂隙介质为流域的主要储水空间,但非岩溶流域的裂隙介质比例比岩溶流域高8.8％;随洪峰流量增加,两个流域的地表径流占比均呈对数形式增大,地下径流占比均呈对数形式减小;岩溶流域径流组分随洪峰流量变化比非岩溶流域更为敏感,其地表径流占比变幅为4％~40％,而非岩溶流域则始终小于10％。文章定量评价了管道和裂隙介质在流域中的导水及储水功能,在进一步刻画岩溶流域产汇流过程及机制方面进行了有益的探索,研究结果可为岩溶山区水资源评价和流域水文模型的改进提供科学依据。     

松辽流域水资源现状与地下水开发利用分析

松辽流域是我国北方水资源紧缺的地区之一,1994～2001年整个流域的年均降水量为6052 13×108m3,水资源总量1931 11×108m3,其中地表水资源量1668 81×108m3,地下水资源量637 16×108m3,地表水与地下水的水资源重复计算量374 86×108m3。松辽流域人均、亩均水资源量分别为全国平均水平的70%和34%。基于流域水均衡的观点,从降水、地表水、地下水和水资源总量四个方面分析了松辽流域水资源现状及其特点,并对1994～2001年流域供水、用水组成及其变化特征进行了分析,给出水资源的时空展布规律与社会经济布局不相匹配、地下水在总供水量中所占比例越来越大的结论,进一步对地下水开发利用中存在的水环境问题及其成因进行了探讨。     

两千年来黑河流域水资源平衡估算与下游水环境演变驱动分析

利用地方史志、历史地理、树木年轮和近代器测记录相关的黑河流域历史时期人口变动、水土资源开发利用、下游湖泊变化、流域水资源和气候变化等资料, 通过对比上游出山水资源量、中游人类活动水资源利用量和下游湖泊面积变化, 在千年-百年时间尺度上对流域水资源平衡进行了估算, 并分析了历史时期各阶段下游湖泊水环境和天然绿洲演变过程和驱动机制. 研究结果表明: 在黑河流域, 气候变化条件下的上游山区水资源总量和中游走廊平原区绿洲人类活动用水后下泄的水资源量, 决定了下游水环境演变过程;在两千年来显现出不同历史阶段的流域水资源平衡模式和下游水环境演变特征, 以及气候变化和人类活动在不同历史时期的耦合驱动机制.     

新疆克里雅河流域绿洲适宜规模

利用克里雅河流域1957~2009年水文气象资料及2010年遥感影像数据,借助Z指数法及水热平衡模型分析了流域水资源在不同丰枯水平下的绿洲适宜规模。结果表明:克里雅河流域地表径流存在明显的丰枯变化;维持克里雅河流域下游天然绿洲稳定所需要的水资源为1.583亿 m3;现状面积下,克里雅河流域人工绿洲在丰水期处于稳定水平,枯水期与平水期皆为亚稳定水平;克里雅河流域人工绿洲在丰水期、平水期和枯水期的适宜规模分别为1 608~2 413 km2、1 157~1 736 km2和978~1 467 km2,而较高水资源保证度下最为适宜的规模应控制在978~1 736 km2。     

基于SPA的喀斯特地区水安全评价——以贵州省为例

根据目前公认的水安全内涵,将水安全分为三个子系统。水资源子系统、水环境子系统和水灾害子系统。三者相互联系、相互作用,形成了复杂、时变的水安全系统。基于水安全的基本原理和喀斯特区域特有的水循环机理,依据 “驱动力（D）—压力（P）—状态（S）—影响（I）—响应（R）”模型建立了贵州省喀斯特区域水安全评价指标体系。基于集对分析理论,引入能够体现系统确定性和不确定性的同异反联系度计算公式,建立了城市水安全的评价模型。将集对分析法运用到水安全的评价中, 可以先通过计算评价样本与评价指标之间的联系度对样本作初步的排序, 再对样本作进一步的同一、差异、对立的集对分析,以判断出评价样本的等级。研究结果表明:（1）在水资源安全状态方面,贵州省9个州市中4个处于安全状态,2个处于基本安全状态,2个处于不安全状态,1个处于危机状态;（2）在水环境安全状态方面,2个处于安全状态,4个处于基本安全,3个处于不安全;（3）在水灾害安全状态方面,1个处于非常安全,4个处于安全,1个处于基本安全,2个处于不安全,1个处于危机;（4）在水安全综合状态下,有3个处于安全状态,有4个处于基本安全状态,有2个处于不安全状态,没有处于非常安全和危机状态。      

基于不同排放情景的浑河流域水资源演化研究

人类活动与气候变化是影响流域水资源演化、水文循环规律的两大关键性因素。以浑河流域为例,通过分析CMIP5公布的气候模式相关性和相似性,选取5种典型模式并分别计算不同排放情景下的降水和气温,建立产汇流特性水文模型分析模拟浑河流域水资源及其演化规律。结果显示:在未来30年浑河流域水资源量呈现出逐渐增大的趋势,并增加了汛期水量的提升概率;枯季水资源量在高排放情景下呈现出降低的变化趋势,浑河流域水资源时程分配在未来更加不均衡,温室气体的排放将进一步加剧这种不均匀态势。     

流域科学与水资源管理

流域是水资源管理的基本单位。基于水资源文献的综合分析,讨论了自20世纪以来水资源管理概念、目标及途径的变迁,提出建立流域科学,以流域为研究对象,以揭示流域生态水文过程的客观规律为前提,采用现代管理科学理论和方法,应用先进工程技术手段优化配置水资源,满足人类活动及生态系统的多种需求,促进社会、经济及环境的可持续发展。并且指出流域科学的内涵应包括:①水资源的调查、监测和模拟;②水资源利用多目标设定;③水资源分配机制;④水资源管理指标的确定与评价;⑤水资源管理决策机构;⑥水资源管理反馈分析与人类活动调控。     

Forewarning of sustainable utilization of regional water resources: a model based on BP neural network and set pair analysis

Early warning for sustainable utilization of regional water resources is an important control measure for regional water security management. To establish operable and quantitative forewarning model, in this paper, a new forewarning model for sustainable utilization of water resources based on BP neural network and set pair analysis (named BPSPA-FM for short) was established. In the proposed approach, the accelerating genetic algorithm–based fuzzy analytic hierarchy process was suggested to determine the weights of evaluation indexes, back-propagation neural network updating model was used to predict the values of the evaluation indexes, and the set pair analysis was used to determine the function values of relative membership in variable fuzzy set of the samples. BPSPA-FM was applied to early warning for sustainable utilization of regional water resources of Yuanyang Hani terrace in Yunnan Province of China. The results show that the states of sustainable utilization in this system were near the critical value between nonalarm and slight alarm from 1990 to 2000, the states of the system fell into slight alarm and were rapidly close to intermediate alarm from 2001 to 2004, and the states of the system were predicted to be near the critical value between slight alarm and intermediate alarm from 2005 to 2010. The main alarm indexes of the system were utilization ratio of water in agriculture, control ratio of surface water, per capita water supply, per unit area irrigation water and per capita water consumption. BPSPA-FM can take full advantage of the changing information of the evaluation indexes in adjacent periods and the relationship between the samples and the criterion grades. The results of BPSPA-FM are reasonable with high accuracy. BPSPA-FM is general and can be applied to early warning problems of different natural hazards systems such as drought disaster.     

基于集对分析法的喀斯特地区水资源安全动态变化及原因分析——以贵州省为例

根据中国西南喀斯特地区特殊的水文水资源特点,从水资源赋存、供水状况、用水状况、水资源利用效率、水资源管理等五个方面构建了水资源安全评价指标体系,选择SPA（集对分析法）对贵州省2001-2015年水资源安全状况进行了动态评价。结果表明:贵州省2001-2007年水资源处于临界安全状态,2008-2015年水资源整体处于安全和较安全等级（除2009干旱年份外）。从影响水资源安全的5大要素类的变化看,水资源赋存受自然环境因素影响显著,H2值较不稳定;供水状况因受水利工程建设的影响,2001-2015年H2值由0.53上升到0.90;用水状况因生产用水和生态环境用水的提高,H3值由2001年的0.87下降为2015年0.20;水资源利用效率因万元GDP用水量以及农田亩均灌溉用水量的显著下降,H2值由2001年的0.26增加到2015年的0.88,向安全和较安全等级转变明显;水资源管理受生活污水处理率、森林覆盖率显著提高的影响,H2值由2001年的0.09增加到2015年的0.58,由原先的极不安全等级提升到临界安全等级,但在某些方面,如万元GDP污染物减排率等仍有较大的提升空间;供水状况、水资源利用效率、水资源管理这几个方面均表明人类行为对水资源安全影响显著。      

喀斯特地区的水资源承载力评价研究——以贵州省为例

喀斯特地区水文运动规律特殊,生态环境脆弱,其水资源承载力也不同于非喀斯特地区。本文从喀斯特地区的水资源承载力入手,选取了供水模数、需水模数、水资源开发利用程度、人均供水量、工业用水重复利用率、耕地灌溉率、生态环境用水率等评价指标,并用多目标灰色关联投影法对贵州省各地区的水资源承载力状态进行了合理排序。最后对人口、GDP、水资源量和喀斯特面积与评价结果进行了灰色关联度分析,得出以上四因素与喀斯特地区的水资源承载力具有一定的关系,其关联程度大小顺序为: 水资源量> 人口> GDP> 喀斯特分布面积;喀斯特分布面积对其水资源承载力具有一定程度的影响,喀斯特地区经济发展的落后导致其经济发展与水资源承载力关系不明显; 随着经济技术水平的提高,喀斯特分布面积对水资源承载力的影响将逐渐减小。      

基于DPSIRM框架模型的高原湿地生态安全评价

综合考虑高原湿地生态安全的资源、 环境、 生态、 社会、 经济等影响因素, 以驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）框架模型建立高原湿地生态安全DPSIRM评价指标体系, 采用灰色关联法对各评价指标赋权重值, 运用集对分析法建立评价模型, 对威宁草海2011 - 2016年的湿地生态安全进行评价研究。结果显示： 人口自然增长率、 单位工业产值废水排放量、 生活污水排放量、 化肥施用强度、 农药施用强度、 人均水资源量、 物种多样性、 水土流失率、 物质生产、 湿地面积退化率、 污水处理率、 物质生活指数、 环保投资指数和政策法规实施力度等是影响威宁草海湿地生态安全的主要因素; 威宁草海湿地生态安全逐渐转好, 2011 - 2012年草海湿地生态安全属于不安全等级, 2013 - 2016年属于临界安全等级; 从各子系统情况看, 驱动力子系统为较安全等级, 压力、 状态、 影响、 响应和管理子系统均为临界安全等级, 响应子系统为不安全等级, 成为影响威宁草海湿地生态安全的重要系统。研究成果可为威宁草海湿地的生态安全和环境建设提供科学参考。     

基于联系数和洛伦兹曲线的水资源空间均衡评价方法

为充分体现评价过程中各子区域对整个区域水资源空间均衡状况的定量影响,提出了基于联系数和洛伦兹曲线的评价方法。分别构建水资源总量与耕地面积、人口数量、第二产业GDP 3对匹配关系的洛伦兹曲线,计算基于纵向距离的评价样本值;应用集对分析理论计算样本值联系数并确定均衡等级,同时与基尼系数法对比。安徽省的实证研究结果表明:安徽省2011—2018年水资源总量—耕地面积、水资源总量—人口数量、水资源总量—第二产业GDP均总体呈现空间不均衡状态;水资源总量—耕地面积、水资源总量—人口数量的均衡程度有所改善,而水资源总量—第二产业GDP均衡形势仍较为严峻,亟需改善。该研究为区域水资源空间均衡定量评价提供了新的有效途径。     

Comprehensive assessment of water security for inland watersheds in the Hexi Corridor,Northwest China

Water security is related closely to ecological, environmental, economic, social, and political problems, and may possibly even affect national security. The problem is especially important in arid inland watersheds. In this paper, we assess the water resources security of three watersheds in the Hexi Corridor (Northwest China) using a multi-level, multi-target, analytical hierarchy process approach. We constructed an assessment system based on the current situation and future development of the region’s water resources in the context of the society, economy, and environment of these inland watersheds. The assessment used 21 indicators that describe the ratio of water supply to demand, the ecological environment, food security, drinking-water security, disaster control capacity, water resources management, and economic conditions. The level of the water resources security was highest in the Shulehe watershed, followed by the Heihe watershed and the Shiyanghe watershed. Strategies to promote water security for all three watersheds are discussed.     

水资源系统等级评价的一种非参数方法

水资源系统等级评价是目前水资源系统工程研究的热点和难点之一,常规评价方法需要根据先验知识预先设定评价函数的具体结构形式,难以适应复杂多变的实际评价系统.为此,提出了一种非参数评价新方法(NGEM).NGEM无需假定评价函数的具体表达形式,直接挖掘评价标准数据本身所隐含的评价信息,它用基于加速遗传算法的投影寻踪方法客观地确定各指标权重,用非参数回归方法建立评价函数.实例计算结果说明,NGEM直观简便、有效通用,在各种系统预测与模拟中也具有应用价值.     

1956—2016年新疆平原区地下水资源量变化及其影响因素分析

探索变化环境下新疆平原区地下水资源量的变化趋势,是识别地下水环境问题、加强地下水资源管理的基础工作。基于水利部门历次水资源调查评价成果、水利统计资料汇编等数据,对1956—2016年新疆平原区地下水资源量变化及其影响因素进行分析,对变化原因进行探讨。结果表明:1956—2016年新疆平原区地下水资源量呈减少趋势,其中地下水天然补给量基本稳定,地表水体转化补给量持续减少;从地下水补给结构分析,渠系渗漏补给量大幅减少,导致地下水资源量减少;河道渗漏补给量增加,抵消了地下水资源量的减幅。平原区灌溉面积扩大导致的农田灌溉耗水量增大是地下水资源量减少的根本原因,人类活动对地下水资源量的影响大于气候变化。     

安徽省江淮分水岭地区水资源问题及对策

地下水资源贫乏，水(境外地表水)工程地质环境恶化(引水干渠的边坡滑塌)，地表水难以蓄存，是安徽江淮分水岭地区经济发展滞后的重要原因。本文通过对区内水资源分析，提出了改善的相关对策。