华北地区水循环与水资源安全:问题与挑战

华北缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一。目前,由于山区与平原径流明显减少和过量开发水资源,造成了地下水漏斗加深、平原区河道干涸、湖泊湿地萎缩、地表和地下水污染等生态环境恶化问题,严重影响到华北地区水资源安全,已引起党和国家的高度重视。本文以海河流域为重点对象,通过国内外学科前沿进展综述,指出华北地区缺水及其导致的生态环境恶化问题背后的自然和人文因素作用与发展演化的背景,强调高强度人类活动作用下的水循环基础研究的重要性,提出华北地区水资源安全的水循环基础与应用问题研究的若干建议与思考。研究自然和人类活动双重作用下的华北地区水循环过程,水体运动与污染物质输移及其与生态环境演变耦合机制,阐明华北地区"河道断流,水体污染,湿地消失,地下水枯竭"的成因规律,特别是人类活动的驱动分量,提出生态环境修复的理论基础,不仅对变化环境下流域水环境演变的地学基础科学前沿研究有重大的学术价值,而且对中国可持续发展和社会进步具有重要的战略意义。     

大尺度下的水安全问题探索

论述了水安全问题的重要性、水安全的内涵。创造性提出大尺度下水安全科学定义——水安全度,与定义相配套建立了定量估计水安全度的框架和原则方法。最后讨论了基于水安全度对水安全评价的主要内容。本文从全新的角度探索了大尺度的水安全问题,对在我国科学地建立水安全保障体系有重要意义。     

关于发展我国节水产业的几点思考

水安全主要涉及水灾—洪涝灾害、水脏—水污染和水茺—水资源短缺 3个方面 ,其中水的资源匮乏、水质恶化和使用浪费是构成水资源危机三大要素[1] 。中国的水资源总量是 2 8× 10 12 ｍ3 ,处于世界第 6位。但人均水资源仅为 2 4 0 0ｍ3 ,是世界人均水资源量的 2 5 % ,处于世界第 10 9位 ,是世界 13个缺水国家之一。大中城市的半数以上缺水 ,约有1/ 6严重缺水[2 ] 。水资源匮乏严重地制约着我国社会和经济的发展。我国北方水资源紧缺问题尤为突出 ,如北京市人均水资源占有量仅为世界的 1/ 16。据预测 ,到 2 0 10年全市缺水量将达 7～ 17亿ｔ(…     

中国国际河流水文地理研究进展

中国发育了亚洲主要的国际河流,丰富的跨境水资源在区域“水—能源—粮食—生态”安全维持中发挥着重要作用。近几十年来,受全球气候变化特别是大规模水利水电工程建设驱动,国际河流区水文及生态过程变化与跨境影响等问题备受关注。国内对这些问题的研究,重点聚焦于水文及生态过程变化规律与变化归因、跨境影响与安全风险调控,探讨跨境流域“水—能源—粮食—生态”纽带关系,构建适应全球变化的跨境水资源协调机制等方面,取得了突出的研发成效。面对全球变化影响下日益突出的跨境水安全与生态安全风险问题,国际河流的水文地理研究,更需要借助空天地一体化精准监测技术、现代空间地理信息技术和智能技术等,通过提供可量化、可参与、可公开的研发成果,更好地为国家对国际河流的合理利用与地缘合作、健康维持与风险管控、跨境水外交与环境外交等提供科学依据和决策支持。     

嵌入水安全调控因子的短期梯调优化模型

为在梯级水库短期优化调度中更有效地考虑河流水安全需求,建立一种通过调控因子对水安全需求进行表征的短期梯调优化模型。在该模型构建中,应用Vague集对河流水安全进行度量,并引入水安全调控因子,推导得到考虑水安全需求的梯级下泄流量约束计算公式,通过下泄流量约束将调控因子嵌入短期梯调优化模型。通过该模型,可根据河流水安全需求确定调控因子,并求解得到相应的短期梯调优化方案。嘉陵江中游航电三梯级的应用分析表明,该模型能在满足河流水安全需求情况下,实现短期梯调较优的经济效益。在短期梯调优化模型中嵌入水安全调控因子,与未嵌入调控因子情形相比,既能提高梯级发电效益,又能不降低梯级运行相关的河流水安全度。     

嵌入水安全调控因子的短期梯调优化模型

为在梯级水库短期优化调度中更有效地考虑河流水安全需求,建立一种通过调控因子对水安全需求进行表征的短期梯调优化模型。在该模型构建中,应用Vague集对河流水安全进行度量,并引入水安全调控因子,推导得到考虑水安全需求的梯级下泄流量约束计算公式,通过下泄流量约束将调控因子嵌入短期梯调优化模型。通过该模型,可根据河流水安全需求确定调控因子,并求解得到相应的短期梯调优化方案。嘉陵江中游航电三梯级的应用分析表明,该模型能在满足河流水安全需求情况下,实现短期梯调较优的经济效益。在短期梯调优化模型中嵌入水安全调控因子,与未嵌入调控因子情形相比,既能提高梯级发电效益,又能不降低梯级运行相关的河流水安全度。     

基于模糊综合评判模型对沈阳市水安全评价

水资源安全问题已成为制约沈阳市经济发展的重要因素之一。沈阳市要建设资源节约型环境友好型城市,要首先解决城市的水安全问题。选取沈阳市2002年到2009年16项具体指标进行分析,对其压力指标、状态指标、响应指标进行水安全度评价。根据各项指标,建立模糊综合评判模型,计算出了沈阳市水资源安全度。评价结果显示沈阳市水安全从2002年到2005年呈大幅上升趋势,2006年下降至最低,后两年上升缓慢,2009年略有下降。由评价数据看出,沈阳市水安全度受降水影响很大。针对沈阳市水安全度问题,提出调整产业结构、发展节水科技等提高水安全度方法的建议。     

“健康”饮用水,守住生命线——访全国紫外线消毒技术标准化委员会主任、清华大学环境学院教授刘文君

正水是人类生命之源。随着世界经济的发展,人类生存环境发生了改变,饮用水的安全受到了很大影响。据联合国的调查表明,全世界每年排放的污水达4000多亿吨,造成5万多亿吨水体被污染,致使数百万人死于饮水不洁所引起的疾病。中国水利部提供的资料显示,我国有3亿多人饮水不安全,水性地方病、饮用水水源污染、血吸虫病、局部地区季节性缺水等问题在一些地区依然存在。目前,饮水安全问题已成为     

水安全评价的参数化组合算子普适指数公式

传统的参数化多元组合算子模型因取极大极小运算丢失太多信息,而且不能普适通用。若适当设定水安全评价各指标参照值和指标值的规范变换式,使规范变换后的不同指标的同级标准规范值差异很小,从而可以认为用规范值表示的不同指标皆"等效"于某个规范指标。因此,用规范值表示的水安全评价的参数化多元组合算子指数公式可以用该"等效"指标的水安全评价的参数化多元组合算子指数公式替代。在满足一定优化目标准则条件下,应用免疫猴王进化算法对公式中的参数进行优化,得到优化后对任意m项指标组合都适用的水安全评价的参数化组合算子普适指数公式。对公式的可靠性进行了理论分析,并对公式的实用性进行了效果检验。结果表明:水安全评价的参数化组合算子普适指数公式具有形式简洁、直观,计算简便和普适通用的特点。     

多区域投入产出分析下中国水足迹地区间比较——基于经济区域分析层次

基于经济区域分析层次,采用多区域投入产出分析法、锡尔指数空间差异分解与伪基尼系数差异成因分解方法,探寻我国水足迹总量、部门结构及相关指标的经济区域间和区域内省区间异同点及差异成因,并列出我国特色水安全保障体系构建中有必要调整用水的地区。结果表明：（1）经济区域间和区域内省区间差异对中国水足迹总体空间差异的贡献率相差甚微。（2）西北、中部、西南区域水足迹高于中国其他区域,农林牧渔业人均水足迹、人口数量区域间差异是水足迹经济区域间差异的主要成因;北部沿海区域和西北区域的第一产业水足迹、其他区域的食品制造及烟草加工业水足迹,是当地水足迹重要组成部分。（3）中国各经济区域内水足迹省区间差异的最主要贡献因子存在一定异同,这些因子本身均主要源于其对应部门人均水足迹省区间差别;各省区水足迹部门结构有所异同。（4）东北区域（尤其黑龙江）、京津区域（尤其天津）、山东、上海、海南、宁夏、重庆、山西“很有必要”调整用水,而北部沿海区域（不含山东）、东部沿海区域（不含上海）、西北区域（不含宁夏）、云南、江西调整用水的必要性次之。