青藏高原水生态空间格局时空演化特征及驱动机制

科学认知青藏高原水生态空间时空演化过程与驱动因素,是筑牢“亚洲水塔”和实现地区“人―水资源―生态”协调可持续发展的迫切需求。采用空间转换矩阵和地理探测器等方法研究了2000―2020年青藏高原水生态空间的演化特征与驱动机制,结果表明：(1)近20年青藏高原水生态空间规模不断增加,增幅达21.53%,横断山西北侧,位于西藏、青海、四川和云南4省交汇处的“青海省果洛州达日县―西藏自治区林芝市察隅县”一线两侧地区增幅最为显著;(2)其他生态空间向水生态空间的转化是主导变化类型,气候变暖和人为活动影响使冰川和积雪蓄水流向河流湖泊,使青藏高原水资源呈“液态化”且水生态空间向东蔓延;(3)青藏高原地区水生态空间的演化受政策工程、自然地理、交通区位和社会经济等多方面因子的共同驱动,各类型因子整体呈现出非线性增强的交互驱动作用,其中自然地理类和交通区位类因子的作用强度q值平均水平远大于其他因子,是青藏高原水生态空间演化的主导驱动因素。     

基于信息熵原理的区域用水结构时空演变特征研究

用水结构是社会经济发展对水资源需求差异的集中体现。选取广东省1980～2015年用水数据,运用信息熵理论研究该区域用水结构时空演变特征,并采用重心模型进行验证。研究结果表明:(1)1980～2015年间,广东省用水结构信息熵总体呈上升趋势,用水系统的稳定性和均衡性增强;(2)用水结构空间演变呈现显著的区域性差异,用水结构信息熵重心逐步向珠三角地区转移。农业用水重心逐步向粤北地区转移,工业用水、生活用水和城镇公共用水重心逐步向珠三角地区转移。     

Logistic-ARIMA预测模型在城市水资源需求导向及优化配置中的应用分析

为科学优化配置城市水资源,应对水资源需求进行预测分析,对城市水资源实现优化配置,以我国北方某城市为研究对象,通过分析影响城市水资源需求量各因素之间的逻辑关系,遵循水资源利用发展演变趋势,结合Logistic生长曲线模型及ARIMA模型,针对未来城市水资源需求量实施预测。同时,综合考虑水资源利用的生态、社会及经济效益,基于多目标非线性优化模型,针对城市水资源需求实施优化配置。研究可为国内其它城市水资源需求评估与优化配置提供技术支撑。     

国内城市地下空间开发利用现状与发展趋势

我国城镇化水平不断提高的过程中,各类“城市病”是多数城市必须面对的难题,城市地下空间的开发利用成为各个城市解决这一问题的有效途径。在这样的背景下,我国城市地下空间开发利用从21世纪起进入快速发展阶段,十几年来地下空间利用增长迅猛,成就斐然。文章总结了当前我国城市地下空间各功能开发现状,并分等级叙述了我国几类城市地下空间开发利用现状。最后文章提出我国城市地下空间开发利用的趋势是向地质调查先行,网络化与分层化规划,协同化利用,内部环境生态化和人性化,管理数字化和智能化方向发展;不同城市将根据其社会经济需求和地质环境特点差异化重点开发,科学利用城市地下空间资源,发挥其社会、经济效益,让城市更美好。     

张掖市经济用水与水资源社会性稀缺

在投入产出理论的基础上,建立了价值-实物混合型的水资源投入产出模型,以张掖市为例,从各产业部门的用水特征、各产业部门间的水关系以及地区商品贸易等方面系统地分析了造成水资源稀缺的社会经济原因.结果表明:尽管张掖水资源短缺,但它却拥有一个较强耗水能力的经济体系,其经济系统运行对水资源的需求几乎是其当前可用自然形态水的两倍,远远超出其水资源供给能力,对当地有限的水资源产生了巨大的压力;各产业部门的用水特征及部门间的投入产出关系决定了张掖市经济生产对水资源产生的压力难以通过贸易的形式转移到其它富水地区,然而其贸易结构却造成每年都有相当数量的水资源随商品以虚拟水的形式流向外地,并最终导致了张掖市水资源的社会性稀缺.     

基于腹地划分的中国城市群空间影响范围识别

城市群空间影响范围的界定是认清城市群内中心城市与腹地、城市与城市间相互关联的基础。采用主成分分析法计算中国287个地级及以上城市的结节性指数,利用累积耗费距离法和k阶数据场,综合测度了交通可达性与空间场能,根据场强"取大"原则对城市腹地进行了划分,依据城市腹地范围界定了城市群的空间影响范围。结果表明:①中国地级以上城市最大和最小结节性指数相差157.53倍,城市平均可达时间为193.43 min,场能平均值为5 412,最大和最小城市腹地相差3 751倍;②23个城市群中,空间影响范围最大的是北疆城市群,空间平均场强最大的是中原城市群;③城市群在空间上呈现为发育程度不同的"11+9+3"的分布格局和逆时针90°旋转的"β"型城市群连绵带发展格局;④基于腹地划分的城市群空间影响范围充分考虑了现实的交通网络和地形地貌特点,实现了对广域空间范围内城市腹地范围和城市群空间影响范围的定量测度。     

"一带一路"沿线国家农作物虚拟水贸易时空格局及驱动因素分析

"一带一路"沿线地区水资源短缺且空间分布不均衡,虚拟水贸易实现了对水资源的远距离空间调配.以2010-2018年"一带一路"沿线59个国家和37种农作物为研究对象核算各国农作物虚拟水贸易,利用标准差椭圆、Moran's I指数、LISA指数刻画农作物虚拟水贸易的时空格局特征,通过地理探测器和地理加权回归模型分析农作物虚拟水贸易的驱动因素及其空间异质性.研究发现:①沿线各国"低耗水-高出口型"作物占比4.013％,"高耗水-高出口型"作物占比1.926％.②沿线各国农作物虚拟水贸易的进口格局呈收缩趋势,出口格局呈扩张趋势,且其局部存在一定的集聚特征,进口的"高-高集聚"区域主要处于南亚地区,出口的"高-高集聚"区域主要分布在中东欧地区.③各显著驱动因素能较好地解释沿线各国农作物虚拟水净出口量,各因素中国内生产总值呈负相关驱动特征,耕地面积呈正相关驱动特征,而人口规模、森林面积和邻国接边数在各单元间呈正负两极的差异驱动特征.     

河西地区城镇体系特征及未来发展构想

河西地区城镇体系在空间地域结构上,表现出绿洲城镇的特点;在职能类型结构上,以综合性城镇为主;在规模等级结构上,具有经济不发达地区城镇体系的共性. 未来城镇体系建设,必须从区域整体发展的宏观思路出发,统一构建与绿洲环境相协调的城镇体系格局,使水资源能够支持重点城镇的发展,围绕酒泉市、张掖市、武威市和敦煌市4个区域中心城市,有意识地利用"点-轴"结构,积极培育次级中心,形成空间分布合理、职能类型多样、规模等级协调的城镇体系网络,促进河西地区社会经济的持续发展.     

基于GIS的北京城市形态研究

经典的城市形态理论包括同心圆理论、扇形理论和多核心理论.利用2002年北京市土地利用图,采用GIS缓冲区分析的方法,分析了北京市各功能用地的方向特征和圈层特征.结果表明:北京市的土地利用体现了明显的圈层特征,同时各类功能用地在各方向的分布又明显受到了河流、交通干道和工业区等地理要素的影响.北京没有形成城市总体规划的多中心布局,第一道绿化隔离地区中绿地面积没有明显高出其他地区,基本上已经失去了中心城区和边缘集团隔离开的功能.总体上,北京城市空间形态主要是同心圆和扇形的结合,更接近同心圆理论和扇形理论的混合形式.     

黔桂岩溶山区土地利用变化的社会经济因素分析

基于黔桂岩溶山区1990、2015年的土地利用数据和社会经济统计资料,利用典范对应分析方法对1990-2015年25年间的土地利用变化及社会经济驱动因素进行了实证分析。结论如下:（1）黔桂岩溶山区土地利用变化存在明显的时空分异现象;（2）贵州高原区以草地大幅减少和林地增加为主要特征;黔桂峰丛洼地区以水域面积增加和草地减少为主要特征;广西丘陵区的主要特征是耕地减少和建设用地增加。（3）贵州高原区土地利用类型变化以经济和人口因素为主要驱动力;广西丘陵区土地利用类型变化以经济因素和农业结构水平为主要驱动力;农业因素对黔桂峰丛洼地区的土地利用变化驱动作用明显。未来应提高贵州高原和黔桂峰丛洼地区岩溶山区草地生态功能重要性的认识,在加强森林植被恢复的同时加强草地资源保护;城镇化发展背景下黔桂岩溶山区应减少优质耕地占用,开发低丘缓坡土地,建设山地特色城市。      

生态需水的理论内涵探讨

从生态系统水分循环的角度,较系统地探讨了生态需水的理论内涵,对生态系统水资源配置中相关且容易混淆的概念加以辨析,并分析了它们之间的相互关系.研究认为:生态缺水是生态系统水资源配置最直接的依据,而生态需水、生态储水的计算评价则是确定生态缺水的基础.通常,生态系统的水资源配置,必须在区域生态调查的基础上,结合社会经济发展状况,提出生态目标,然后进行生态需水估算、生态储水评价、生态缺水评估,并通过生态用水的可行性分析,最终确定生态保护和建设的水资源配置方案.     

生态及环境需水量研究进展与前瞻

论述了国内外有关生态、环境需水研究的进展情况,包括研究内容、定量计算方法及其研究成果等。在此基础上,指出目前生态、环境需水研究领域存在的主要问题,从理论和实践两个方面,提出了生态、环境需水今后需进一步研究的课题。     

水资源需求驱动因素分析

根据我国1980-2000年国民经济实际用水状况,简要分析了水资源需求的驱动因素,建立了水资源需求驱动因素综合分析模型,并根据模型进行了实例计算和分析.结果表明:(1)1980-2000年全国总用水增加了1 220亿m3,其中工业和生活用水增长是国民经济用水增长的直接原因;(2)全国而言,排在前四位的正向驱动因素分别是工业增加值、农田灌溉面积、人口以及林牧渔需(补)水面积.负向驱动因素分别是农田灌溉定额的下降,其次是工业用水定额的下降;(3)对生活用水而言,北方省份人口增长对生活需水增长的贡献较突出,南方省份则是生活用水定额的提高对生活需水增长的贡献较突出;(4)对工业用水而言,工业规模的扩大是驱动工业需水增长的主要因素;北方省份工业用水定额下降对抑制工业需水增长的贡献率明显;(5)农田灌溉面积变化对农田灌溉需水变化影响较大.分析结果为把握我国未来水资源需求变化态势,合理配置水资源提供依据.     

多目标多层次流域需水预测系统开发与应用

利用交互式递阶层次分解法构建流域需水预测系统,并在系统中纳入宏观经济水资源模型建立社会、经济、生态和水资源之间的相互作用关系,实现了需水预测的多目标、多层次的结构体系。系统已在2000年进行的海河流域水资源规划工作中应用。     

面向需水管理的居民用水行为研究进展

需水管理是水资源管理新趋势,居民用水行为研究是需水管理的微观基础。从居民用水行为的社会学、经济学及计算机模拟研究方面,述评国内外研究进展,为相关研究提供借鉴。社会学研究从易测量的客观因素开始,通过潜变量指代等方法逐步拓展至难以度量的主观因素,依靠计划行动理论揭示要素影响机理。经济学研究通过计量经济学模型评估需求价格弹性、水价结构与收取方式的影响、用水管制与价格调控的综合影响及适用条件。计算机模拟研究注重算法改进,向多代理人模型拓展,与复杂网络、社会影响理论结合,重演历史水资源事件及管理策略效应,提出改进建议。国内总体处于跟随阶段,注重研究方法与国内实际相结合。未来研究需加强社会学、经济学和计算机模拟的综合。     

基于生态经济理论的生态需水计算方法研究

在简述生态需水研究现状的基础上,结合以可持续发展为基础的生态经济理论,提出了基于生态经济思想的生态需水概念,并进行了理论分析.根据生态经济领域中的生态价值理论,确定不同生态需水量条件下的生态价值,进而通过水资源的生态价值与经济价值之间的相互关系确定合适的生态需水量,并通过实例对该方法的具体步骤进行了说明,认为由该法所确定的生态需水量符合客观实际,可以作为生态建设过程中生态需水研究的方法之一.该法通过水资源将生态系统和经济系统联系在一起,对于研究可持续发展条件下的水资源利用有一定的现实意义.     

淮河流域水文实验现状与新时期水资源研究重点

水文实验与水资源研究是水文学科和水资源学科发展的基础,在水旱灾害的治理研究中离不开水文水资源的科学实验。随着人类活动影响的加剧,流域的下垫面条件及水资源的补径排条件都发生了很大变化,以往的实验成果已不能满足新时期水文学科发展的需要。回顾了淮河流域水文实验所经历的五个阶段,指出新时期加强水文实验的重要陛和迫切性,分析淮河流域水资源及开发利用特点与存在的水问题,提出新时期水资源的研究方向及研究重点。     

流域水资源供需系统演化特征识别

水资源的有限性和稀缺性必然导致水资源供需系统中资源、社会经济和生态环境目标相互制约、相互冲突。在系统识别水资源供需系统协同特征基础上,根据协同学支配原理,分别在水资源供需系统资源、社会经济和生态环境子系统中设置了序参量,并运用有序度、协调度等概念,构建了一种基于协同学原理的流域水资源供需系统演化特征识别模型,并将此模型运用于东江流域,揭示了该流域不同发展时期水资源供需系统的协同异化特征演化规律。结果表明,剧烈人类活动影响下,2000年左右东江流域水资源供、需关系发生明显转变,水资源供需系统逐渐向无序、混乱状态演进。     

基于投入产出理论的水资源研究进展及水资源管理展望

近年来,气候变化背景下的水资源问题得到日益增加的关注,其研究从水资源短缺、供需平衡等内容转向适应可持续发展的综合研究。基于投入产出理论的水资源研究,从系统循环的角度分析资源的流动性和持续性,能够揭示水资源-经济社会复合系统中各要素的内在数量关系,提出面向可持续发展的水资源价值观和方法论。首先,从模型拓展和实际应用两条主线梳理了国内外基于投入产出理论的水资源相关研究。在模型方面,概括了投入占用产出模型、水资源投入产出模型和区域间投入产出模型的发展和适用性,对比分析了不同区域间投入产出模型的优缺点。在应用方面,分别从不同时空尺度、驱动力因素等方面对虚拟水、水足迹和水资源优化配置三个热点内容进行了整理,并指出：基于投入产出理论的水资源研究基本建立在价值型模型的基础上;区域间投入产出模型已成为分析区域间经济结构、资源流动等环境问题的重要工具。其次,讨论了投入产出模型在冰冻圈水资源管理中的应用,提出基于服务角度的水资源管理模式。最后,展望了投入产出理论在水资源研究中的应用,以期能够为决策者提供额外的信息以便更好的管理水资源。     

21世纪长春市城市供水水源问题

长春市是一个水资源比较贫乏的大城市,水资源一直是困扰该市社会经济发展的主要问题。本文概述了长春市半个多世纪以来城市供水水源随着城市需水量增长而变化的历史过程,预测了21世纪前期城市的需水量,提出了解决城市供水水源的方向,对新世纪城市的供水水源与区域供水规划间的关系、水资源管理政策与法规、水资源分配原则、供水水源投资与经营等问题提出了新的思路和见解。