基于Matlab多目标法的太子河流域水资源承载能力计算评价研究

以太子河流域为例,采用Matlab多目标法计算评价2020年和2030年太子河流域三种不同发展模式下水资源承载能力,评价结果显示:未来水平年2020年可承载的社会、经济规模为961. 72万人,粮食总产量为12. 6亿kg,GDP总量为6 042. 43亿元; 2030年承载人口为874. 68万人,粮食总产量为13. 2亿kg,GDP总量为10 289. 17亿元。计算结果可为太子河流域水资源规划和社会经济发展规划提供参考。     

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。     

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。     

基于多源数据融合的海河流域降水资源评价

为更准确地评价海河流域降水资源量及其空间分布,将海河流域划分为山区迎风坡、山区背风坡和平原区3个片区,采用人工神经网络叠加一致性修正分片区进行多源数据融合校正,生成海河流域2001—2019年降水融合数据集,并利用该融合数据集对流域降水资源进行全面评价。结果表明：从降水数量来看,原始卫星产品在海河流域高估降水,融合校正数据集精度较原始卫星降水数据有较大提升,得到海河流域2001—2019年的年均降水量为515.2 mm,合降水资源量1 639.4亿m³;从降水分布来看,融合校正数据集能更好地捕捉降水空间分布,揭示流域东北、东南、西南和中部偏西降水较多,西北部和中部偏东降水较少;从降水规律来看,海河流域平原区降水与空间位置参数存在很明显的联系,流域山区迎风坡和背风坡降水均与高程变化具有明显的关系。     

海河流域河川径流对气候变化的响应机理

利用可变下渗容量(Variable Infiltration Capacity,VIC)模型,在海河流域选取了6个典型流域来率定VIC模型的参数。通过模型参数移植技术,建立了全流域的径流模拟平台。根据假定的气候变化情景,分析了海河流域河川径流对气候变化的响应机理。结果表明:在年平均气温升高2℃时,海河流域的径流量将减少6.5%;当年降水量增加或者减少10%时,海河流域的径流量将分别增加26%和减少23%;当汛期降水占年降水量的比例分别增加或者减少10%时,全流域的径流量将会增加12%或者减少7%;在空间上,在年平均气温升高和年降水量变化的情景下,海河流域西北部的河川径流比东南部更敏感;在降水年内分配变化的情景下,海河流域东南部的河川径流比西北部更敏感。总体上,年降水量越大,径流量对降水量的敏感性越小,对平均气温的敏感性也越小,而对降水年内分配的敏感性越大。     

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。     

基于SPCA和AHP联合方法的滦河流域生态环境脆弱性变化规律分析

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度概念模型评价体系,选取表征地形、地表、气象、土壤、植被及社会经济因子的15项多系统评价指标,应用空间主成分分析（SPCA）与层次分析（AHP）联合方法,对滦河流域1985年、1995年和2005年3期生态环境进行脆弱性评价,并进行量化分级,获得流域生态环境脆弱性变化规律和成因机制。结果表明：流域整体脆弱性等级有减小趋势,潜在脆弱区域面积逐渐增大,而重度脆弱区域明显减小;西北山地和冀东沿海地区变化较为剧烈;人类活动已经取代自然条件,成为影响滦河流域生态系统的关键因子;流域人口的快速增长、气候条件的改变以及土地资源的不合理利用是区域脆弱性变化的主要驱动力。     

海河流域地下水生态水位研究

针对海河流域的生态环境问题,提出海河流域地下水生态水位的概念。本文就山前平原区、中部平原区和东部滨海平原区地下水的不同特点,开发和利用现状的不同,分别提出了海河流域各地区深层和浅层的地下水生态水位,并根据海河流域地下水位现状,提出保持或恢复地下水生态水位的措施。     

气候变化背景下海河流域干旱特征及趋势

为了深入研究近60年来多种气候、水文要素对海河流域干旱变化的影响,采用Mann-Kendall非参数检验法对流域内气温、降水、径流等要素进行了分析,并采用Z指数法对流域的干旱特征进行了研究。结果表明：20世纪50年代以来,海河流域经历了湿润-正常-干旱的变化过程;21世纪初,流域北部地区出现偏旱现象,多次干旱的面积覆盖率低于40%,少部分干旱覆盖率较高,最高达98%;从时间上看,1980年是发生干旱现象的一个临界点,无论是从发生次数还是覆盖面积上,1980年以后要明显大于1980年以前。从干旱发生频率上分析,海河流域发生轻度和一般干旱的高频地区多分布在滦河流域以及北部山区,中部平原地区干旱爆发频率相对较低,重大干旱事件则在中南部平原地区发生频率更高。综合全部干旱事件,滦河流域为干旱频发区,其次为海河流域东部地区,西部地区则频率相对较低。     

黑河流域中游水资源需求预测

通过对人口和经济这两大需水增长的内因分析,结合黑河流域中游目前社会经济环境的实际情况,分别建立宏观经济模型和人口模型,对流域中游各地区未来水平年２０２０年和２０５０年水资源需求进行了预测。在预测时,针对流域中游生态环境状况的盘点,生态环境需水中绿洲内部防风的护田林网建设需水作为外生变量处理;绿洲外围防沙的人工林、人工草场因经济价值体现的经济价值较直接,其需水纳入了需水模型体系。预测结果发现,在采取     

西北地区水资源承载能力研究

通过分析西北地区的水资源量、可利用量、人类生存发展对水资源的需求,提出了西北地区人口承载量,对西北地区的水资源承载能力进行了评价。从评价结果来看,西北地区黄河流域、河西地区和新疆的东疆地区将出现人口超载,超载的原因是水资源紧缺,尤其是在人口密度较大的区域水资源更为紧缺,人口和经济发展对水资源的需求超过了水资源的承载能力。     

地下水库拓展中原沿黄经济带水资源承载能力研究

水资源承载能力制约和决定了经济社会可持续发展,拓展提高水资源承载能力,能为经济社会可持续发展提供更大的水资源支撑空间。黄河两岸的浅层地下水含水层,具备相当大的蓄储调蓄功能,形成了巨大的地下水库。计算结果显示,在原有水资源总量不增加的情况下,运用地下水库调蓄黄河水和大气降水,使得中原沿黄经济带2020年75%、90%年型的缺水率从11.4%、21.7%下降为0.5%和2.1%。采用地下水库调蓄很大程度上减少了中原沿黄经济带水资源开发利用的缺水率,使该地区的水资源承载能力大大提高。     

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。      

海河及西北内陆河流域的水热平衡研究

本文通过对海河流域的38个子流域及内陆河流域的7个子流域的逐年降水、径流及实际蒸散发和蒸发能力的分析,证明了基于Budyko假设的流域水热耦合平衡关系在海河及西北内陆河流域是成立的。根据各子流域的长期水量平衡结果,本文验证了水热耦合平衡模型中的唯一参数综合反映流域的下垫面条件且具有显著的区域分布规律,与此同时,本文还在海河流域及内陆河流域对根据流域平均坡度(tanβ),相对土壤最大蓄水能力(Smax/0)和相对土壤入渗能力(Ks/■r)估算模型参数■的经验公式进行了验证,计算结果较好。     

海河流域地下水资源特征和开发利用潜力

海河流域水资源严重短缺,地下水长期超采是制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。开展流域地下水资源及开发利用潜力研究,对支撑服务地下水超采治理、地下水资源可持续利用和生态环境保护都具有重要意义。经系统评价,海河流域天然资源量252.99×10~8m~3,生态水位约束条件下的浅层地下水开采资源量172.98×10~8m~3,可更新的深层水可利用量4.68×10~8m~3。海河流域山区地下水质量总体较好,Ⅰ～Ⅲ类水占比40.83%,平原区浅层地下水质量较差,Ⅰ～Ⅲ类水占比14.10%,深层地下水质量优于浅层地下水,Ⅰ～Ⅳ类水占比74.25%。海河流域山区地下水开采潜力总体较小,燕山和太行山北部山区,地下水资源禀赋较差,基本无开采潜力,太行中部山区地下水开采程度较高,无开采潜力或开采潜力较小,太行南部山区地下水资源禀赋良好,开采潜力较大;平原区浅层地下水在不同水文地质单元开采潜力差异较大,山前平原浅层地下水长期超采形成大范围降落漏斗,无开采潜力或潜力较小,中东部平原浅层地下水资源禀赋较差,以微咸水为主,开采潜力较小,山东省鲁北平原区浅层地下水开采程度较低,聊城—德州一带开采潜力较大;雄安新区地下水总体无开采潜力。平原区深层地下水基本无开采潜力。     

我国河流湖泊污染的防治技术及发展趋势

我国河流湖泊污染现状为V类和劣V类水质占七大水系(辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江)主要断面的50%以上,高中营养化湖泊占被调查湖泊的85%以上,河流湖泊污染状况十分严峻.目前河流湖泊采取的污染防治技术措施主要有:削减截流污染源、完善城市排水系统和建设污水处理厂、河流低泥疏浚、河道曝气技术、生物修复技术、水生植被恢复工程、引清冲淡等等.生物生态技术将在河流湖泊污染防治及生态恢复中发挥重要的作用.     

流域水资源承载能力综合评价的多目标决策-理想区间模型

水资源承载能力评价，是一个由多目标组成的复杂巨系统，其难点是如何合理地建立评价该系统的数学模型。由于评价标准是区间概念而非点的概念，因而传统的多目标决策一理想点法把评价标准处理成理想点存在一定缺陷。为了克服这种缺陷，对多目标决策理想点法进行了改进，提出了一种新的评价模型——多目标决策一理想区间模型(MODMIIM)，介绍了MODMIIM的原理，给出了其构成方法，并用MODMIIM对淮河流域的水资源承载能力进行了综合评价，结论为淮河流域的水资源承载能力总体上较弱。MODMIIM可操作性强，计算结果稳定、合理。与多目标决策一理想点法相比，MODMIIM具有更大的适用性。MODMIIM可广泛应用于各种水资源综合评价问题中。     

1956—2018年中国江河径流演变及其变化特征

地表水资源是维系区域生态平衡和促进经济社会发展的制约性要素,河川径流是地表水资源的主要形式,二者的丰枯变化均直接影响流域水资源管理。基于江河实测径流量资料和水资源公报资料,初步分析了1956—2018年中国主要江河实测径流量和中国十大水资源区地表水资源的变化和演变特征。结果表明:① 除长江大通站外,中国主要江河代表性水文站实测年径流量均呈现下降趋势。② 黄河上游唐乃亥站实测年径流量为非显著性减少趋势,黄河花园口站实测径流量呈现显著性减少趋势;1980—2000年和2001—2018年唐乃亥站实测径流量较基准期1956—1979年分别变化1.8%和-5.9%,而同时期花园口站实测径流量分别减少26.7%和41.0%。③ 地理分布上,黄河是中国南北地区径流变化的分水岭,黄河以南地区江河径流量为非显著性变化,黄河以北江河径流量为显著性减少趋势,特别是海河流域,实测径流量减少最为显著;21世纪以来,黄河以北河流实测径流量较1980年之前减少幅度超过25%,海河减幅高达80%以上。④ 1956—2018年全国地表水资源量约为27 266亿m³,较第二次全国水资源评价结果偏少122亿m³。21世纪以来,海河、黄河、辽河地表水资源明显减少,进一步加重了区域水资源供需矛盾。     

南水北调中线工程第四系工程地质

我国南方水多,北方水少,北方资源性缺水问题已严重影响了当地工、农业的发展和城市居民的正常生活,南水北调工程的实施已迫在眉睫.本文简要地介绍了南水北调3条调水线路之一--中线工程的组成、地形地貌以及第四系情况,重点分析了第四纪地层中的膨胀土渠坡稳定、黄土类土湿陷、软黏土渠坡稳定、饱和砂土振动液化、砂砾石强透水和开挖弃土利用等主要工程地质问题及其对工程建设的影响,同时也提出了对这些问题的工程处理措施.中线工程不存在能够否定工程成立的工程地质问题,所有工程地质问题都可以通过适当的工程处理措施得到解决.