城市水资源社会再生能力评价模型研究

为了在城市水资源评价过程中充分考虑城市水资源的社会循环，更好地揭示城市水资源开发利用的潜力，提出了城市水资源社会再生能力概念，并分别建立了城市水资源社会绝对再生能力与相对再生能力的评价指标体系；在此基础上，建立了一种全新的城市水资源评价模型——基于人工神经网络的城市水资源社会再生能力评价模型．该模型在构造评价标准的过程中，通过“虚拟城市”构造模型训练样本；由此将评价问题转化成人工神经网络所擅长的分类问题，并赋予评价结果实际的内涵，使得评价结果更直观且更易于理解．最后，以黄河流域的主要城市为研究对象，对其绝对水资源再生能力与相对水资源再生能力分别进行评价；并与传统的灰色关联方法进行对比；评价结果与实际相吻合。     

黄河流域城市水资源利用效率测算及影响因素分析

基于数据包络法的超效率SBM模型、DEA-Malmquist指数、泰尔指数、变异系数和Tobit回归模型,对黄河流域54个地级以上城市的市辖区水资源利用效率、区域差异和影响因素展开测算和分析.结果表明：①2007-2017年,黄河流域城市水资源利用效率远未达到有效水平,82.6%的城市水资源利用效率普遍处于生产前沿面之下,存在水资源配置效率低下和资源浪费、冗余问题;城市水资源利用效率平均值由0.469缓慢波动上升为0.540,区域差异逐渐缩小,总体上呈现黄河上游 > 黄河下游 > 黄河中游的态势.②黄河上游、中游城市水资源利用全要素生产率整体处于上升阶段,下游地区城市水资源利用全要素生产率却处于下降阶段,影响黄河流域城市水资源利用全要素生产率的主要因素在于纯技术效率.③经济发展水平、产业结构等与水资源利用效率呈正相关;市场化程度、水资源禀赋与水资源利用效率的相关性不显著;水效管理政策、水污染物排放与水资源利用效率呈现较为显著的负相关关系.     

黄河流域城市水资源利用效率评估及需水量估算

以黄河流域54个地级及以上城市市辖区为研究对象,基于样本数据正态分布统计规律和影响水资源利用效率客观因素的城市分类,建立了全国总体和不同类型城市万元GDP水耗、人均综合水耗、人均生活水耗等指标的水资源利用效率标杆体系,据此对黄河流域城市市辖区水资源利用效率进行对标评估.结果发现,黄河流域城市万元GDP水耗整体水平一直处于全国中等水平,人均综合水耗、人均生活水耗在全国地级及以上城市和相同类型城市中整体处于中等偏上水平,52%和57%的城市人均综合水耗和人均生活水耗呈现上升趋势.同时,基于灰色系统预测模型和队列要素法估算了黄河流域“十四五”经济社会发展规划期间的城市市辖区水资源需求总量,测算得出2020年、2025年黄河流域市辖区需水量主要集中于三门峡河段以东下游的地级及以上城市,整体水资源需求总量将会明显下降,2020年和2025年的需水总量较2017年分别下降14.42%和9.48%.本研究将为黄河流域城市水资源利用效率目标设定和供水总量预测提供相应的技术参考.     

基于熵模型的城市水资源承载力研究——以开封市为例

城市水资源承载力是水资源对城市社会经济发展规模支撑能力的表征,是城市水安全的基本度量,它是涉及社会经济系统、水资源系统和生态环境系统的一个衡量指标。论文利用灰色系统理论、模糊集理论和最大熵原理相结合的熵模型对开封市未来预测年份水资源承载力进行评价,特别考虑了半湿润地区开封城市主要利用黄河客水资源的特点,选取了客水利用率这一评价指标。研究结果表明,2010年和2020年开封市城市发展无论在哪种预测情景方案下的水资源承载力综合评价都处于2级与3级之间,并且距离2级很近,说明水资源的开发强度很高,继续开发利用的潜力很小。研究成果可为中型城市水资源承载力评价及城市发展规划提供依据。     

从水质水量相结合的角度评价黄河的水资源

论文建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,提出了水资源功能容量与水资源功能亏缺的概念。根据黄河流域1997～1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价。结果表明,1997、1998和1999年,黄河具备水资源功能的总水量分别为210.99×108m3、288.04×108m3和292.43×108m3,分别占总天然径流量的66.3％、65.6％和67.4％,从3年平均来看,黄河具备水资源功能的总水量只占实际需求水资源量的53％,其中,大约47％的水资源短缺是由水体污染所导致,剩余的53％是由水量短缺所导致。黄河的水资源功能容量和水资源功能亏缺均较大,且前者大于后者,说明在大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质。     

黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法

基于定性分析结果初步建立了黄河流域水资源可再生性评价指标体系,该指标体系共有32个指标,分别反映水资源可再生性的天然、天然-人为复合及社会三大特性。对黄河流域9个行政分区、19个流域二级分区的所有32个指标值进行了获取工作,获取了其中大部分指标值。针对黄河流域的实际资料,利用灰色关联方法与主成分分析方法对定性分析所得的指标体系进行了筛选,最终确定19个指标作为评价指标。同时,探讨了水资源可再生性评价标准的建立问题,建立了以黄河流域资料为基准及以全国资料为基准的两个评价标准,认为在进行实际评价时,应利用以全国资料为基准的评价标准。利用主成分赋权法进行了19个评价指标权重的确定工作。最后利用灰关联分析方法与模糊综合评判法对黄河流域9个行政分区、19个流域二级分区的水资源可再生性进行了评价,总的结论为黄河流域水资源总体上可再生能力较弱,不同行政分区与流域二级分区的水资源可再生能力在弱-中等之间。     

城市水资源综合利用新模式探索与研究

随着经济和社会的发展,城市水资源短缺的矛盾日益突出.宁波市北仑区作为一个极度缺水的地区,在开发利用雨水、海水、再生水等非常规水资源方面积累了一些成功的案例和经验,每年可收集利用雨水近220万吨,利用各类再生水超3 500万吨,区域污水厂废水的再生利用率达到30％.从政府层面对水资源的环境价格和资源价值体现作了有益的探索,并在下一步的城市建设中积极引入“海绵城市”的概念,为其他同类型地区合理利用水资源提供参考和思路.     

从水质水量相结合的角度再论黄河的水资源

建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,发展了可利用水资源量的概念和计算方法,以及水资源功能容量和水资源功能亏缺的概念和计算方法,提出了水环境功能容量和功能亏缺的概念和计算方法.根据黄河流域1997—1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价.结果表明,在1997、1998和1999年,黄河可利用的水资源总量分别为2 5 5 3 9×10 8m3、3 43 41×10 8m3和3 5 5 44×10 8m3,分别占总天然径流量的80 2 % ,78 2 %和82 0 % .黄河水资源功能容量和亏缺在这3年间的平均值分别为42 3 5 0×10 8m3,78 97×10 8m3.对主要污染指标CODMn来说,黄河的水环境功能容量和功能亏缺在这3年间的平均值分别为2 95 71 5 4kg和199 70kg ;对主要污染指标NH+ 4 N来说,平均值分别为3 774 2 6kg和113 0 8kg .因此,与CODMn相比,NH+ 4 N对黄河可利用水资源总量的影响更大.水资源功能容量和水环境功能容量均分别显著大于水资源功能亏缺和水环境功能亏缺,说明在绝大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质     

浅析水资源与人口、经济和社会环境的关系

水资源是人类社会生存和发展的物质基础,水资源问题是涉及到包括人口、经济、社会与环境的一个复杂巨系统。在对水资源的概念及其自然、经济和社会等属性综述的基础上,详细论述了水资源与水文循环、水量平衡结构、人口、经济、社会与环境等的相互关系,并以黄河流域水资源问题为例,说明目前阶段的水资源问题与人口、经济发展、社会与环境的联系愈加紧密。在上述分析的基础上,作者认为水资源承载力是刻画水资源与区域人口、经济、社会与环境复杂关系的一个很好的分析途径,并进一步明晰了水资源承载力的概念和研究方向。     

城市生态系统污染氮足迹与灰水足迹综合评价

水足迹和氮足迹指标的运用可定量分析人类水资源与氮元素消费对环境造成的影响,但联合双足迹指标评价城市发展对环境造成的多重负效应的研究尚缺.基于污染氮足迹及灰水足迹理论与内涵,以城市化程度较高的深圳市为例,分别对其城市污染氮足迹及灰水足迹进行核算与评价,综合评估城市快速发展导致的氮污染与水污染潜在风险的耦合关系.结果表明:2005—2015年深圳城市污染氮足迹呈波动下降趋势,年均约3万t.水体活性氮流失为主要的城市污染氮足迹来源.同时,深圳城市灰水足迹却呈波动上升趋势,年均约15亿m~3,生活灰水足迹为城市灰水足迹主要构成部分,也是城市剩余灰水足迹的主要来源.研究期间,城市污染氮足迹与灰水足迹呈协同变化趋势,但2012年后两者出现"脱耦"情况.城市污水处理能力与再生水利用率为影响未来深圳城市灰水足迹增加的主要因素,优先快速提高城市生活污水再生利用率和全面提高城市污水脱氮率,可应对城市发展过程水资源与氮元素利用带来的环境风险.