面向控制单元的北运河水环境承载力预警研究

北运河流域水环境承载力严重超载，危及流域可持续健康发展.为了响应“水十条”关于建立水环境承载力监测预警的需求，基于径流模拟模型与河流一维水质模型的水资源量和水环境容量核算，构建了基于人工神经网络法的北运河流域水环境承载力预警模型，并面向水污染控制单元，开展北运河流域水环境承载力预警研究.结果表明：多变量的神经网络预警模型相较于单变量模型拟合程度更高；2018年北运河1/2以上控制单元的水环境承载力呈超载状态，其中心城区及下游地区的超载情况较为严重.最后，针对超载严重的地区，基于双向调控提出排警对策，为北运河流域水系统规划提供科学依据.     

基于BP神经网络的水环境承载力预警研究——以北运河为例

为了预测水环境承载力未来可能出现的超载状态并提出警告,达到水环境风险管控的目的,本文构建了基于BP神经网络的水环境承载力预警方法体系,并在北运河流域开展了实证研究.所构建预警模型包括COD、氨氮、总磷承载力预警子模型和水资源承载力预警子模型,且模型拟合效果较好（平均绝对百分比误差在20%左右）.研究结果表明：朝阳区、海淀区等8个行政区落在了红灯重警区域,水环境承载力超载状况最为严重;位于北运河中下游的石景山区、广阳区、北辰区和香河县处于橙灯中警区域;昌平区、顺义区等5个行政区处于黄色轻警区域;怀柔区和延庆区处于绿色无警区域,状况较好.最后,为了排除警情,基于双向调控的原则,本文从水环境全过程控制角度,分别对各区域提出了调控区域人口规模及经济发展方式、治理面源污染等具体排警措施.     

小流域水环境承载力评估预警分析

水环境承载力是衡量流域可持续发展的重要指标之一.文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于水资源-水环境-水生态的复合评价体系,并应用于小尺度优控单元的水环境承载力的评估、预警工作.结果表明,亮子河流域在2012年为临界超载-黄色警情,2013年水环境承载力转好,变为蓝色警情,2014～2018年均为超载-橙色重警,...     

非点源特征区水环境承载力预警与调控研究——以承德市为例

水环境承载力预警是当前水环境管理的重要内容，现有水环境承载力预警大多停留在评价层面，预警技术方法体系尚处于探索阶段.以水环境承载状态指数为预警指标，以经济社会发展、水污染治理、水资源利用等14个指标作为调控指标，建立基于系统动力学（SD）的水环境承载力预警调控模型，并以非点源为主要污染源的承德市为例开展实证研究.结果表明：按照现状趋势发展，承德市未来水环境承载状态指数将呈现不断上升趋势，并于2023年开始超载.3种调控方案的结果显示，污染治理调控方案不能满足水环境系统支持承载力的要求，推荐经济社会发展调控与污染治理调控双约束方案，该方案下，2035年水环境承载状态指数为0.65，可承载的GDP为3866亿元，人口数量为368万人，需通过提高灌溉水有效利用系数、再生水回用率、污水处理率、以及调整种植结构和畜禽养殖规模等实现.本文为以非点源污染为特征地区的水环境承载力预警与调控研究提供思路与方法，并为承德市水环境与经济社会协调发展提供定量化方案.     

信阳市水环境承载力评价及优化对策建议

选取社会经济、水资源、水环境、水生态4个子系统的18个指标,构建了信阳市水环境承载力评价指标体系。通过确定指标的标准值及权重,采用模糊综合评价法,建立了信阳市水环境承载力综合评价体系,并对信阳市水环境承载力进行了评价。结果表明:2017年信阳市水环境承载力处于轻度与濒临超载临界状态,接近危机状态,但总体上呈现上升趋势;根据水环境承载力预测因素,基于综合评价指标,预测2020年信阳市各县(区)水环境承载力处于濒临超载状态,至2030年仍处于濒临超载状态,但水环境综合评价值有较大幅度提高;结合水环境承载力评价结果,针对性地提出了信阳市水环境承载力优化对策和建议。     

南京市水环境承载力动态变化研究

为揭示区域水环境承载力动态变化特征,以南京市为例,从社会经济、水资源和水生态环境3个子系统选取18个指标,构建水环境承载力评价指标体系并确定各指标权重,利用模糊综合评价模型对水环境承载力进行评价,并通过障碍度模型诊断影响水环境承载力的障碍因素.结果表明:①2006-2016年南京市水环境承载力综合评分值从0.345 0增至0.470 0,整体呈上升趋势.②子系统评分值差异较大.水生态环境子系统评分值波动起伏但总体水平较高,年均评分值为0.615 1;社会经济子系统评分值从0.427 6逐年增至0.635 6.二者为承载力的提升奠定了基础.水资源子系统评分值低于0.200 0,极大地制约了南京市水环境承载力的发展水平.③从障碍度分析来看,人口密度、水资源开发利用率、人均水资源量及水功能区水质达标率是水环境承载力的主要障碍因素;就子系统而言,水资源子系统的障碍作用最为显著.研究显示,人口密度偏大、水资源供需矛盾及水功能区水质达标率偏低等是制约南京市水环境承载力的关键因素,也是提升南京市水环境承载力的重点.      

基于景气指数法的中国环境承载力预警

针对目前环境承载力预警相关研究不足的问题,采用景气指数法构建针对我国环境承载力的预警方法体系,并对我国2001年~2014年的环境承载力预警进行实证研究：在此基础上对我国31个省（直辖市/自治区）（不含港澳台地区）2004~2014年的环境承载力预警进行实证研究.结果表明：本研究建立的预警系统结果与真实社会经济发展趋势和环境承载情况吻合良好,预警效果显著,方法具有一定的可行性;预警结果显示：我国各地区环境承载力状态有所差异,全国整体环境承载力承载状态趋好,但未来依然要警惕可能面临环境承载力的超载情况,采取相应措施,减少经济发展对环境造成的压力,提高环境自身承载能力.     

2008年滇池流域水环境承载力评估

自20世纪70年代以来,随着经济迅猛发展以及人口的快速增长,滇池流域的水环境问题日益突出. 为深入了解造成当前水环境问题的根本原因,以水资源承载力和水环境承载力作为广义水环境承载力的基础进行综合分析,并且利用水资源供需平衡和水资源承载压力度反映水资源承载力,利用水环境承载率反映水环境承载力. 结果表明:滇池流域TN和TP的水环境承载率分别为0677和0355,处于超载状态,是导致滇池流域严重富营养化的主要原因;水资源承载压力度为145,远大于供需平衡,同样也处于超载状态,实际水资源盈亏为-59 037×104 m3,缺失严重. 因此,滇池流域水质型和资源型缺水问题共同存在.      

辽宁省辽河流域水环境承载力的多目标规划研究

为估算辽宁省辽河流域的水环境承载力,建立了水环境承载力多目标规划模型.运用情景分析法,分析了用水结构和排污结构对水环境承载力的影响,探寻了水环境承载力的优化途径,并估算其优化值.结果表明,研究区域水环境承载力各指标存在波动性,整体呈上升趋势,但水环境系统始终处于超载状态.情景分析表明,用水结构约束的增加,会减少水环境系统可承载的粮食产量,但有助于GDP 和人口总量的提高; 排污结构约束的增加则会抑制人口总量和GDP 的增长.通过排污结构和用水结构的优化,水环境承载力各指标均有增加,水环境系统逐渐实现对粮食产量和GDP 的可承载,但对人口总量的承载却始终处于超载状态.     

基于SVR的长江经济带水环境承载力评价

基于DPSIRM模型构建区域水环境承载力评价指标体系,并基于SVR模型构建了区域水环境承载力评价模型,利用交叉验证法对SVR模型参数进行优化选择,进一步提高模型预测精度.运用该模型研究了长江经济带2009~2018年的水环境承载力演变趋势及空间差异,结果表明：长江经济带水环境承载力等级整体呈现升高趋势,其中上游城市群承载等级由II级（超载）提升到了IV级（弱可承载）;中游城市群承载等级由II级（超载）提升到了IV级（弱可承载）;下游长三角区域承载等级由I级（重超载）提升到了IV级（弱可承载）.将评价结果与熵权-TOPSIS法的评价结果相比较,相同率达到91.7%,说明SVR模型评价区域水环境承载力可行,评价结果可靠.以下游区域为例,分别对其6个子系统的承载力进行剖析,并运用单因素轮换OAT法对各子系统内的评价指标进行敏感性分析,便于决策者识别指标敏感性.     

区域水环境污染预警系统的建立

深入分析水环境污染预警系统的目的，结构，实现以及各子系统的耦合，提出区域水环境污染预警系统应由区域内多个主要预警中心组成，每个预警中心包括通讯子系统，技术支持子系统，应急风险分析和决策支持子系统等。区域水环境污染预警系统的实现由实时处理和离线处理2个部分组成，前者包括现场流量，蒸发，降雨实时信息的收集，数据的传递和接收，预警模型计算和输出，决策管理，后者包括历史数据和区域特征输入，预警模式选择；参数率定等。目前建立预警系统面临的主要困难在于实时信息的获取和系统不确定性分析方法，相应地，对系统的持续改进也就是要加强信息交流，提高模型的识别能力，扩展系统的评价与决策功能等。     

基于结构方程的流域水环境承载力评价——以湟水流域小峡桥断面上游为例

针对流域水环境承载力评价中指标体系构建及权重确定缺乏客观依据的问题,以湟水流域小峡桥断面上游为例,通过兼顾压力与水环境承载力的控制断面水质影响路径分析,建立了面向水环境承载力评价的结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM);在此基础上,构建了湟水流域的水环境承载力综合评价体系,并获得各指标权重,进而利用向量模法对流域水环境承载状态进行了综合评价.结果表明:SEM模型能够定量反映土地利用/景观格局及污染物排放因素与水环境承载状态的相关关系;SEM模型的路径分析可为水环境承载力综合评价指标体系的建立提供科学依据;由SEM模型得到的路径影响相关系数,可为权重的确定提供新的科学方法;研究区16个控制子单元呈上、中、下游水环境承载状态逐渐变差的梯度特征;最后,针对湟水流域不同区域的社会、经济、环境和资源差异,从流域水环境承载力双向调控的角度,提出改善水环境承载状态的相关建议,进而为流域水系统持续协调发展提供精细化管理支撑.     

滇池流域水环境承载力及其动态变化特征研究

为了定量分析人口增长、经济发展、资源短缺和环境污染等因素对流域水环境的综合影响,建立了湖泊水环境承载力多目标优化模型.同时,选取人口、灌溉面积、国民生产总值(GDP)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)作为水资源和水质量承载力指标,运用层次分析法(AHP)确定各指标对湖区水环境承载力的权重,并运用指标体系评价法分别计算了2003—2010年滇池流域水环境承载力.结果表明,流域内人口承载度超标,经济承载压力显著增长,富营养化指标——TP、TN呈高负荷波动状态.滇池流域水环境承载力为负承载,水质量承载力影响程度更大.研究结果可为滇池流域的社会经济发展规划、生态环境保护和水资源可持续利用提供科学依据.     

水环境承载力量化方法的研究进展

水环境承栽力作为衡量水环境与社会经济协调发展程度的研究刚刚起步,目前尚未形成比较完善的理论体系和量化方法。本文介绍了不同学者对水环境承载力基本概念的不同提法,从理论上明确了水环境承载力的概念和内涵。论述了水环境承载力的量化方法,分析了各自的优缺点和研究中存在的问题,并提出了水环境承载力量化方法的研究趋势。水环境承载力量化方法的理论探索对于进一步研究水环境与可持续发展的相关关系具有实际意义。     

甘肃省资源环境承载力监测预警

在综合考虑国家不同部门出台的政策基础上,构建了甘肃省资源环境承载力监测预警指标体系,采用基于AHP—熵权法的综合赋权法确定权重,并借鉴已有成果对各项指标的警限阈值进行了讨论确定;使用综合指数模型对甘肃省2006-2016年及各县级行政区资源环境承载力进行了分析研究。结果表明：（1）2006-2016年甘肃省资源环境承载力水平介于0.32~0.46之间,虽总体呈现增加趋势,但均处于超载预警状态。在空间上呈现出河西地区承载能力高,南部和东南部地区次之、中部地区承载力较差的格局。（2）十年间甘肃省资源承载力水平呈平稳上升态势,其中水资源承载力与能矿承载力处于较差水平;当前临夏市、天水市和平凉市处于橙色超载状态。（3）十年间甘肃省环境承载力水平呈“W”型曲线波动且超载严重,具有南部地区和兰州环境承载能力较好于河西和东部地区的空间差异。研究表明甘肃省资源环境超载严重,虽然自“十二五”以来生态文明建设成效显著,但缓解这一压力非短期之功,仍需进行不懈的努力。     

基于时差相关分析和模糊神经网络的白洋淀流域水环境承载力评价预警

为实现水环境承载力评价和预警,运用耦合DPSR模型和时差分析方法构建了白洋淀流域水环境承载力监测预警指标体系,并结合神经网络与模糊数学构建了T-S模糊神经网络模型,根据控制图法确定了监测预警指标阈值,解决了水环境系统的随机性和模糊性问题,最终实现了白洋淀流域水环境承载力的有效评价和预警。结果表明:1)白洋淀流域水环境承载力在2012-2015年处于较弱承载状态,在2016,2017年处于中等承载状态,现状评价等级由Ⅳ级(橙色警灯)转变为Ⅲ级(黄色警灯);2)在现状发展趋势下,2018-2035年白洋淀流域水环境承载力整体呈先上升后下降趋势,自2026年以后流域水环境整体呈恶化状态,水环境承载力逐渐从中等承载(黄色警灯)向较弱承载(橙色警灯)和弱承载状态(红色警灯)转变;3)未来区域人口的增长和雄安新区的快速发展会给白洋淀流域水环境带来巨大压力,因此可加大区域水环境保护力度,实施基于空间单元的精细化环境管控方案,推动区域经济绿色转型,促进区域水环境质量全面改善和良性发展,以提高区域可持续发展水平。     

连云港市海洋资源环境承载力评估研究

选取连云港沿海3个县（区）为评价单元,以邻近海域为评价对象,通过对岸线、海域开发强度、渔业资源综合承载指数、海洋功能区水质达标率、海洋生态承载指数、无居民海岛开发强度和生态状况7项指标测算,开展海域空间资源、海洋渔业资源、海洋生态环境和海岛资源环境四项要素的基础评价研究,按照"基础评价-专项评价-过程评价"相结合的思路,采用"短板效应法"确定县（区）海域的超载和预警等级。结果表明,3个县（区）的综合承载类型均为"超载",预警等级均为"重警"。海水环境超载、部分岸线开发强度较高和个别无居民岛生态状况退化是影响连云港市邻近海域海洋资源环境承载力水平的超载因子。最后,从现实状况和评价标准优化两方面对超载因子展开成因分析并给出相应的对策建议。     

基于污染物总量控制的流域预警体系构建研究

文章通过对中国目前水环境质量现状分析,指出流域环境预警体系建立的必要性,并选择总量控制指标作为预警体系的评价指标。利用层次分析法建立基于污染物总量控制的流域预警体系,确定预警因子的权重和评分标准,设立临界状态,不良状态预警、缓慢恶化预警和迅速恶化预警4个级别,为建立流域环境质量预警体系提供借鉴。