基于水利益共享的跨境流域水资源多目标分配研究——以澜沧江-湄公河为例

以水利益共享代替分水的理念有利于充分发挥水资源效益和减少区域矛盾冲突,但由于缺乏具体可实施的分配模式一直停留在设想阶段。基于水利益共享理念,建立跨境流域水资源多目标分配指标体系,并结合澜沧江-湄公河流域跨境水资源利用现状及需求,提出澜沧江-湄公河流域跨境水资源多目标分配模型。为基于水利益共享的跨境水资源多目标分配提供了具有充分可操作性的指标体系和分配模型,有助于推进跨境流域水利益共享的实施,实现区域双边或多边在水资源利用上的共赢和发展目标。     

中亚五国咸海流域水资源策略的博弈分析

中亚五国在咸海流域水资源分配与利用上的矛盾,随着社会经济发展对水资源需求的增加而变得日益突出,探寻各国对咸海流域水资源利用的策略,对中亚地区水资源合理分配、可持续发展和地区安全至关重要。运用博弈论方法,分析中亚各国对咸海流域水资源的分配诉求及水政策,梳理各国在咸海流域水资源问题上的合作历程,探讨中亚各国在水资源问题上采取不同策略的利弊得失。认为目前咸海流域利益得不到协调使中亚各国深陷水资源分配困局,“协调博弈”是当前令咸海流域水资源问题走出“囚徒困境”的首选,将会获得最佳报酬。各国相互信任、转变观念,以利益分配取代水量分配,实现真正意义上的国家间合作,才能从根本上解决流域水资源分配与利用的困局。     

咸海流域水资源利用的区域合作问题分析

咸海的主要水源为阿姆河和锡尔河,自20世纪60年代以来由于人口的增加和农业政策导致的灌溉面积的迅速扩大,河流径流被大量引入且消耗于农业灌溉,使得入湖地表径流大幅度减少。原本是地球上的第四大湖泊的咸海,目前面积已缩小到只有原来的十分之一,并分离形成三个主要的残留湖,湖泊及湖滨的生态环境极度恶化。同时,巨大的干涸裸露湖床已成为盐尘和有毒物的发源地,严重威胁周边地区的人类健康。中亚五国自独立后于1992年签订了《中亚五国水协定》,旨在通过协定和后续协议加强区域合作扭转咸海流域严重的水危机与生态危机。但事与愿违,危机事态未得到抑制且有扩大趋势。通过对相关事态进行的深入分析,认为除改变该地区经济发展模式以减少农业用水外,在公平合理分配水资源的基础上加强国家间的合作,开展全流域水资源的综合开发、利用与管理才是扭转目前危机的最有效的途径。     

基于流域的陕西省水资源承载力研究

以陕西省9个流域为评价单元,基于宏观指标和综合指标构建水资源承载力综合评价模型。通过分析经济压力、人口压力、承载压力及协调指数,进而对研究区水资源承载力进行评价并探讨其时空分布特征。结果表明:(1)陕西各流域水资源承载力差异较为明显,其中陕南最大,陕北次之,汉中最小。陕南地区的汉江和嘉陵江两个流域水资源丰富且降水充足,WI<0.6处于承载适宜阶段,但该流域水资源利用效率较低HI<0.6,流域人均用水量、万元GDP用水量以及农田灌溉亩均用水量均超过全省平均水平。陕北地区的河口—龙门、内流区以及北洛河三个流域水资源紧缺且存在水质性缺水问题,处于轻度超载阶段;而关中地区的渭河、泾河、龙门三门峡及伊洛河四个流域水资源供需矛盾随着人口与经济的增长进一步加剧,水资源承载力综合评价指标值WI>1.5,处于严重超载阶段。(2)从承载压力指数分析可以看出,流域调水对缺水地区或经济中心城市的发展起到决定性作用。从丰水流域跨流域调水能解决地区性缺水问题,进而解决水资源危机所带来的社会经济可持续发展问题。(3)基于水资源的自然资源属性,以流域为评价单元,其研究结果更符合自然规律,有利于实现流...     

河西地区黑河流域水资源空间组合与优化利用研究

对黑河流域水资源的组成类型和时空分布特征进行了分析 ,以降水补给为主的地表径流 ,季节变化大 ,是作物春季形成“卡脖子旱”的主因。上游山区来水量多年平均无大的变化 ,某些时段的偏枯或偏半是正常水主序列的必然变化过程。但进入下游地区的水确有明显的递减趋势 ,制定合理的分水方案势在必行。实施节水灌溉技术 ,提高水资源有效利用率 ,强化水资源的统一管理 ,是实现水资源优化利用的有效途径。     

基于空间聚类分析的松辽流域水资源利用风险评价

随着社会经济发展对水资源需求的增加,区域水资源供需矛盾日益加剧,如何科学评价水资源供需矛盾引起的风险成为有效解决水资源失衡的有效途径.本文以1999-2006年的水量、水质和社会经济数据对松辽流域的水资源利用现状进行了分析,构建了由区域水资源总量等10个指标组成的水资源利用风险评价指标体系.采用因子分析得到高需水量、高供水量和劣质水3个公因子,然后采用空间聚类方法对上述3个公因子进行评估,得到松辽流域水资源利用风险分布图.研究表明,松辽流域水资源利用风险呈现出嫩江流域和松花江流域偏高,其它流域偏低的总体格局;嫩江和松花江流域为水资源利用高风险区;图们江和乌苏里江流域水资源利用风险程度较低.     

新疆中小型流域水资源规划与管理模型的研究（一）

本文重点分析了新疆中小型河流属於山区融雪型河流的特征,即在区域上,西多东少,北多南少,平原小於山区;在时间上,夏丰冬枯,春秋平。地下水主要埋藏在山前平原第四系冲洪积含水层中,两大盆地四周广为分布,储水构造大、埋藏浅、水量丰富、水质优良;其时间上是春丰秋枯、冬夏平。据此,采用系统分析理论和方法,建立地表水和地下水系统分配优化模型。并通过模型求解和灵敏度检验,达到了对水资源合理开发和有效利用的目的。     

基于国际法的跨境水分配关键指标及其特征

基于《国际淡水条约数据库》及1999 年以来相关跨境水资源利用与管理的研究成果,通过综合分析1864-2002 年49 个跨境水分配条约中的6 类28 项分水指标的区域与演进特征,判识跨境水分配的关键指标,结果表明：分水指标在实践中存在着明显的区域差异,在欧美发达地区的分水主要指标首先是维持最小水量,其次是多年平均水量,而亚非及南美洲欠发达地区则反之;少水区河流水分配的主要指标是多年平均水量和维持最小水量指标,而多水区河流则是维持最小水量和最大取用水量指标;从1864-2002 年分水条约签订的4 个历史时期上看,条约数量呈现少-多-较少-持平的变化趋势,条约的区域分布呈现出从欧美地区向亚非地区转移特征;主要分水指标从最早的维持最小水量和多年平均水量指标,演变到维持最小水量和最大取用水量指标,再到水利设施运行和多年平均水量,至最近的维持最小水量和多年平均水量指标,主要指标具有变化往复特点.综合跨境水分配条约中主要指标在不同时期及不同地区应用特征,可确定跨境水分配的关键指标为维持最小水量指标.     

流域水资源开发阈值模型及其在黄河流域的应用

流域水资源开发阈值是流域水资源合理利用的基础和流域生态系统健康的保证。随着水资源短缺引起的 问题日益突出, 人们对水资源开发阈值的认识也在不断加深, 从最初的“水资源总量”、“可利用量”和“可供水量” 等, 到考虑生态需水和水质保护的水资源可利用量。本文在这些理念的基础上, 提出一种新的流域水资源开发阈值 及其计算模型, 即考虑水资源量、不可利用的洪水量、被污染水量、生态需水量及重复计算水量, 综合计算流域水资 源开发阈值。黄河流域作为我国水资源严重短缺地区, 水资源开发面临严峻挑战。以黄河流域为例, 运用该阈值模 型对黄河流域水资源开发阈值进行初步计算, 得到开发阈值多年平均约为238 亿m3, 占黄河天然径流量的40%左 右, 符合国际公认的流域水资源开发标准。     

基于Google Earth的巴尔喀什湖流域中下游水资源开发利用研究

 常规的信息收集渠道难以获取国际河流研究所需的有效信息,探索新的信息收集方式对资料稀缺区开展水文水资源研究十分必要且关键。在Internet海量信息中,Google Earth（GE）平台的出现,为资源环境、交通规划等诸多领域提供了“身临其境”的远距离信息检索模式。通过基于GE平台的资料稀缺区水资源开发利用状况评价的应用框架和评价方法,并以巴尔喀什湖流域中下游为例开展了应用研究。结果表明：GE平台可成为资料稀缺区水资源开发利用研究的有效信息收集手段,文中所提出的框架、应用流程和评价方法具有较好的可操作性;研究区在1990年初就形成了以伊犁河中下游为主体、准噶尔区与巴尔喀什湖北部诸小河为重要用水区的基本格局;随着研究区经济社会发展的剧烈波动,其用水量经历了“增长-顶峰-剧减-恢复性增长”的演变格局,目前其用水量预计已恢复至20世纪80年代中期的水平,即65×108 m3左右。     

黑河流域水资源生态环境安全问题研究

对黑河流域水文资料进行分析计算发现, 由于有冰川补给流域水资源比较稳定, 最枯年和最丰年水资源量之比仅为1:2, 这在北方河流中是非常罕见的。多年平均水资源量为32.31亿m³·a^-1, 人均水资源量为1689m³·a^-1, 略低于国际上公认的人均水资源安全警戒线1000~1700m³·a^-1的上限。根据黑河流域水资源反复转化多次重复利用的特点, 扣除7.5亿m³·a^-1的生态用水量, 结合流域正在执行的综合整治和节水措施的推广, 目前水资源状况是安全的, 下游生态环境的危机可以通过水资源统一调配来解决。依据天然出山水资源变化和水土资源开发利用规模及额济纳旗生态环境状况, 在不增加土地灌溉规模并适当采取节水措施的前提下, 可以确定32.31亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全临界线, 28亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全警戒线。     

流域可持续评价的最大熵原理——投影寻踪耦合模型

在传统投影寻踪方法的基础上,综合考虑投影向量优化中的不确定性,提出基于最大熵原理的多准则投影寻踪方法,利用加速遗传算法对多准则目标函数进行优化求解。根据投影值与标准等级值的散点图趋势关系,建立了三次趋势曲线评价模型。淮河流域可持续性评价的实例结果表明了该模型在求解评价问题中的有效性。该模型同样适用于其它领域的综合评价问题。     

黑河中游地区水资源供需状况分析及对策探讨

在分析黑河中游地区水资源及其开发利用现状基础上,以2002年为现状年,以2006年和2010年为预测年,对本地区未来需水量进行预测和供需平衡分析。结果显示:未来黑河中游地区水资源需求量将呈不断增加趋势,供需矛盾将会越加突出。2006年和2010年,在75％和90％的保证率下,现状水资源工程均无法满足各类用水需求,约有3.38～4.72亿m3和3.93～5.27亿m3的缺口,缺水率将达16.58%～23.16%和18.78%～25.18%。为保证黑河中游地区水资源能够持续开发利用,社会和经济持续稳定发展,从目前来看,主要在农业节水和开发祁连山空中云水资源等方面下功夫,从长远来看,需要加强在流域虚拟水方面的研究。     

内陆河流域用水结构与产业结构双向优化仿真模型及应用

在西部大开发战略实施过程当中,我国内陆河流域由于用水结构与产业结构严重错位,水资源短缺问题日益严峻。传统的以满足水资源供需平衡为目标的水资源优化配置模式,已解决不了水资源短缺问题。因此,在内陆河流域用水结构与产业结构双向优化理论与机制分析的基础之上,以系统动力学模型为主模型,以投入产出模型、多目标决策模型、灰色系统模型、多元统计回归分析法等为辅助模型,通过主模型与辅助模型对接,建立了内陆河流域用水结构与产业结构双向优化仿真模型。该模型把水资源总量作为“总阀门”,并以产业结构调整为切入点,通过产业结构调整来优化生产用水结构,进而优化“三生”用水结构,通过“三生”用水结构的优化来确保用水总量不超过水资源承载力,以此反复循环,最终实现流域用水结构与产业结构的双向优化。以我国典型的内陆河流域——黑河(干流)流域为例,对该模型进行了应用与分析。结果表明,该模型能够较好地协调流域上中下游之间、生态生产生活系统之间、用水结构产业结构系统之间的矛盾,可以为内陆河流域水资源的持续利用提供新的方法和思路。     

基于稳定同位素的海河源区地下水与地表水相互关系分析

对海河流域源区的丰、枯水期降水、地下水、河水进行取样测试,分析了海河源区不同水体氢氧稳定同位素组成及水化学的时空分布特征,同时运用同位素二元混合模型对典型采样点地表水地下水间的相互作用进行了定量分析。结果表明：① 丰水期地下水及地表水δD和δ¹⁸O及总溶解性固体(TDS）表现出显著的空间差异性,而枯水期只有地下水的同位素组成及水化学特性表现出空间差异。②研究区的地下水水化学类型以Ca-HCO₃·SO₄、Ca-HCO₃型为主,丰水期河水与地下水化学类型较为相似,枯水期地下水化学类型与同时期的河水及大气降水的水化学类型存在显著的差异,说明枯水期地表水与地下水之间的转化关系不明显。Gibbs分析结果表明,控制海河源区水体化学性质的主要影响为岩石风化作用。③枯水期地下水受其他水体影响较弱,而丰水期河水及大气降水对地下水具有显著的补给作用,3个源流区中西源的地表河水对地下水影响最显著。     

A New Approach for the Health Assessment of River Systems Based on Interconnected Water System Networks

Interconnected river system networks is a national water conservancy strategy in China and focus of research. Here we discuss the classification system, material and energy exchange between rivers and lakes, various dynamic flows and ecological functions of river-lake interconnected relationships. We then propose a novel method for the health assessment of river systems based on interconnected water system networks. In a healthy river system there is “material and energy exchange” and it is the first and foremost relationship of material and energy exchange between rivers and lakes. There are unobstructed various “flows” between rivers and lakes including material flows (water, dissolved substances, sediments, organisms and contaminants), energy flows (water levels, flow and flow velocity), information flows (information generated with water flows, organisms and human activities) and value flows (shipping, power generation, drinking and irrigation). Under the influences of nature and human activity, various flows are connected by river-lake interconnection to carry material and energy exchange between rivers and lakes to achieve river-lake interactions. The material and energy exchange between rivers and lakes become one of the approaches and the direct driving forces of changes in river-lake interconnected relationships. The benignant changes in river-lake interconnected relationship tend to be in relatively steady state and in ideal dynamic balance.     

基于SWAT-MODFLOW耦合模型的巴音河中游泽令沟盆地地表水−地下水转换关系研究

为准确刻画资料缺乏、地表水–地下水转换频繁的泽令沟盆地地表水?地下水不同时空尺度上的转换关系,利用河道径流数据、遥感蒸散发数据、地下水位观测数据等对SWAT-MODFLOW耦合模型进行率定和验证,在此基础上对泽令沟盆地水循环过程进行模拟分析。结果显示：① SWAT-MODFLOW耦合模型模拟效果较好,率定期和验证期月径流量的R²≥0.73,NSE≥0.67,PBIAS在?20%~20%。其各子流域实际蒸散发的R²均大于0.91,NSE均大于0.85,PBIAS在?10%~10%。此外,模拟地下水位与实测值误差在0.6 m以内,R²为0.94。② 地表水补给地下水的河道占整个河道长度90.31%,年平均补给量占年总交换水量的50.20%;季节尺度上,补给的最大值出现在7月,为331043.31 m³/d,最小值出现在12月份,为41208.33 m³/d。地下水对地表水的补给量较为稳定,季节性变幅在?2.5%~2.5%,年际变幅处于?6.5%~0.6%之间。