系统动力学模型在青白江区需水预测中的应用

随着城市化进程的加快,水资源供需不平衡成为影响地区经济发展的"瓶颈"。科学的需水预测是规划区域未来发展的重要条件之一。基于系统动力学模型的需水预测将复杂的社会用水系统分解成多个子系统,可以清晰地展示出各用水子系统的需水动态过程,得到较精确的需水预测结果。以成都青白江区为例,结合区域用水结构和产业结构,介绍了系统动力学模型用作需水预测时的建模流程。通过青白江区的用水现状和参数敏感性分析结果,设计出现状发展方案、农业节水方案、工业改良方案和综合发展方案4种需水方案。通过对4种方案模拟结果的对比分析,并考虑"三条红线"指标,选择综合发展方案作为青白江区未来需水预测的最佳方案。模拟结果为:青白江区2020年、2025年的总需水量分别为3.95亿m~3、3.99亿m~3。通过合理性分析验证模拟结果的可靠性,并提出了保障方案实施的建议措施,以期为青白江区未来的水资源规划提供依据。     

基于分布式水文模型的徒骇河河流生态需水量预测研究

流域的气候、植被和土地利用方式等变化对河流生态需水具有决定性作用.以徒骇河刘桥闸控制区域为例,定量估算了现状河流生态需水量,并以流域分布式水文模型SWAT为工具,预测了各水平年不同保证率下不同生态恢复目标的各月河流生态需水量.结果表明,现状年河流生态需水量为81.09×106m3,其中自净需水是河流生态需水的主要组成部分,因此保证徒骇河生态需水的关键是污染源的治理.拟通过减少点源排放、减少灌溉水量、减少农药化肥施用及增加干流两边的缓冲带等措施,使污染源得到进一步控制,预测2015年、2020年、2030年河流生态需水量不断减少,丰水年份河流天然径流量能满足河流生态需水要求,但枯水年份仍存在较为严重的生态缺水问题,需要对河流进行生态补水.     

河北省城市水资源利用绩效评估与需水量估算研究

从公共服务部门标杆管理思想出发,构建了2007—2014年中国地级以上城市水资源利用效率标杆体系,并以此为评估依据,对河北省地级以上城市2007—2014年水资源利用效率展开评估,识别各个城市万元GDP水耗、万元工业总产值水耗、人均综合水耗和人均生活水耗在全国所有地级以上城市和不同类型范围城市中的具体位置和变化趋势;并在此基础上对城市水资源利用效率标杆体系进行历史趋势外推,将标杆预测结果作为河北省各城市节水效率管理目标,结合河北省人口数量增长和社会经济发展规划目标,估算了"十三五"期末2020年河北省地级以上城市需水量,以期为指导河北省地级以上城市"以水定城"发展战略的制定提供参考依据.结果显示:河北省唐山市、沧州市、廊坊市万元GDP水耗一直处于全国先进水平;仅沧州市万元工业总产值水耗一直处于全国先进水平;保定市、沧州市和衡水市的人均综合水耗一直处于全国先进水平;保定市、沧州市、张家口市、石家庄市、秦皇岛市、邢台市的人均生活水耗一直处于全国先进水平;预计到"十三五"期末,河北省地级以上城市市辖区工业需水总量减少为8.81亿m~3,居民生活需水量增加为4.26亿m~3,城市总用水量增加为16.94亿m~3.     

我国水环境现状和水循环措施及对策的初步探讨

对我国目前水环境现状和发展过程进行分析,提出需水管理、循环用水等对策和措施,为实现健康社会水循环提供初步思路.     

面向生态城市的水资源供需平衡分析

提出了面向生态城市的水资源供需平衡分析原则,强调了水质水量的统一性,人与自然的和谐性,生态环境需水的优先性.在此基础上,建立了面向生态城市的水资源供需平衡分析概念框架,并对供需平衡的基本内涵进行了界定.以广州为例,进行了实证研究.结果表明,生态环境需水对供需平衡状态影响显著,2000年花都区与中心区非汛期分别缺水0.91,4.86亿m3/月;基本控制方案下,各目标年(2005,2010,2020年)全市非汛期缺水量将分别高达19.74,41.78,77.62亿m3/月;实施以污染负荷控制和节水为主导的综合强化方案才能保证供需平衡.     

水资源矛盾冲突协调技术研究:以晋江流域为例

随着社会经济的快速发展,水资源矛盾日益突出。因此,做好水资源矛盾协调具有重要意义。在分析河流水资源矛盾的基础上,构建了我国水资源矛盾协调框架。以晋江流域为例,确定晋江流域的水资源矛盾类型为水质型和过程型,分析计算水生态刚性需水、刚弹性需水和弹性需水背景下,采用多目标优化方法,确定协调水质型和过程型矛盾的调水方案。水资源矛盾协调框架可为水资源矛盾管理提供理论依据和技术支持。     

考虑生态需水的上海市青浦区水资源供需平衡分析

在上海市青浦区水资源和水环境现状评价的基础上，选择青浦区适合的生态需水计算方法计算青浦区生态需水，进行3个水平年的水资源供需平衡分析。结果表明，上海市青浦区存在水质型缺水。基于评价结果，提出加强污水处理基础设施建设、污染防治及节水社会体系建设等水资源可持续利用的对策。     

黄河流域城市绿地生态需水时空特征分析

界定了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的内涵与特征,构建了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的计算模型,对黄河流域45个地级以上城市的绿地生态需水与生态灌溉需水进行计算与分析.研究结果表明:①黄河流域城市绿地年生态需水量为44 749.7×104m3,年生态灌溉需水量为22 783.5×104m3.约占2000年黄河流域城市市区供水总量的4.85%.其中90.2%的生态灌溉需水集中在绿地植物的生长期(4～10月份);②植物需水和生态灌溉需水表现出不同的月变化趋势和空间分异规律.月生态灌溉需水的计算结果为黄河流域城市绿地生态用水的合理配置提供了科学依据.     

民勤绿洲种植业结构调整及其对农作物需水量的影响

论文引入虚拟水理论,构建种植业结构调整需水模型,分析近33 a民勤绿洲种植业结构调整对农作物需水量的影响。结果表明：1）民勤绿洲粮食作物、经济作物与其他作物面积比重之比由1978年的84∶12∶4调整为2010年的25∶72∶3。粮食作物播种面积比重的下降主要是由小麦播种面积比重的快速减少所致。2）民勤绿洲农作物需水总量由1978年的2.15×10⁸ m³增加到2010年的2.49×10⁸ m³,粮食作物和经济作物需水总量之比由1978年的88∶12变化为2010年的31∶69。3）民勤绿洲种植业结构调整的生态节水效应在不同时段存在差异,1979—1998年,种植业结构调整对于农作物需水而言,未起到节水作用;1999—2008年,种植业结构调整的节水效果明显;2009—2010年,种植业结构的进一步调整导致需水量的快速增加,未起到节水作用。单位面积需水量较高的蔬菜、小麦、玉米等5种农作物面积比重之和的大小对节水效果起到决定性作用。     

哈尔滨市水资源基本情况及开发利用现状

以水资源可持续利用支撑经济社会可持续发展为核心,坚持全面规划,统筹兼顾,综合治理原则,紧密结合哈尔滨市水资源具体特点,通过对水资源开发利用现状调查与评价,对经济社会发展过程中中远期各阶段进行需水预测,对水环境治理、城市供水、城市排水和污水处理等方面进行规划,提出哈尔滨市水资源可持续开发利用与保护的对策,强调了水资源的节...     

基于DPCSIR模型的工业园区水资源承载力研究

以DPCSIR概念模型理论为基础,构建水资源承载力评价指标体系,并尝试性地应用于中国北方某工业园区水资源承载力评价,针对工业园区水资源需求压力,提出转变经济发展方式、调整产业结构和加强水资源综合利用的响应措施,有效解决了水资源供需矛盾,协调了区域水资源开发利用和保护,为区域水资源承载力研究提供借鉴。     

基于结构分解法的长江经济带产业排水量驱动因素评估

为分析长江经济带产业排水量变化的驱动因素,以2002年、2007年和2012年长江经济带11省市投入产出表、排水估计量为基础,利用基于投入产出的结构分解法对各省市数据进行比较静态分析,对驱动产业排水量变化的因素进行分解及定量评估,包括节水减排效应、投入结构效应、需求结构效应及规模效应.结果表明:①长江经济带产业排水量由增长趋势变为下降趋势,2002—2007年排水量增长了16.9%,2007—2012年排水量降低了0.4%,2002年、2007年、2012年产业平均耗水率为46%,上海市、江苏省等省市产业排水量下降趋势明显.②规模效应是驱动各省市产业排水增加的主要因素,其在2002—2007年、2007—2012年带动排水量分别增长了67%和61%;规模效应影响逐渐分化,上海市、江苏省、浙江省规模效应带动产业排水量增幅逐渐减弱.③节水减排效应是驱动排水量减少的最主要因素,其在2002—2007年、2007—2012年带动排水量分别减少了35%和60%,节水减排效应影响逐渐增强,各省市排水强度明显降低.④长江经济带大部分省市的需求结构效应驱动产业排水量不断减少,其驱动力的绝对值呈增长趋势;投入结构效应对产业排水量的驱动力较弱且变化规律性不明显.建议长江经济带通过技术进步、应用创新等提高清洁生产能力,通过需求及投入结构优化带动产业结构调整,对进一步降低产业排水量具有一定价值.      

采用因素分解模型研究京津冀地区用水变化的驱动效应

京津冀地区水资源供需矛盾突出,迫切需要分析其用水量变化与社会经济发展之间的内在联系. 在分析用水总量变化时空特征的基础上,采用因素分解模型研究了2003—2013年京津冀地区产业用水量变化的规模效应、结构效应和技术效应. 结果表明:京津冀地区产业用水量10年间下降了8.84%,是京津冀地区实现经济增长和水资源利用脱钩的主要影响因素;规模效应10年间累计增加了267.95×108 m3,是导致产业用水量增长的唯一驱动因素;结构效应和技术效应都倾向于减少产业用水量,分别累计减少124.17×108和164.11×108 m3;技术效应是北京产业用水量减少的主要原因,10年间累计减少了79.14%的产业用水量;而天津的结构效应要强于技术效应,10年间分别累计减少81.17%和73.71%的产业用水量;河北的结构效应和技术效应10年间分别累计减少51.37%和68.33%的产业用水量,相比京津仍有较大潜力. 研究显示,调整产业结构、推广节水技术是缓解京津冀水资源短缺压力的有效途径,未来河北在承接产业转移的同时,应紧密结合产业结构的优化和经济增长方式的转变.      

水资源利用发展路径构建及应用

文章基于水资源利用与经济和社会发展关系的认识,应用不同国家和地区数据构建了水资源利用发展路径,并以此为依据评价了中国1980-2014年水资源利用发展过程和大陆各省1993、2000和2011年水资源利用水平。水资源利用呈现阶段性特点,在经济发展从低收入向中低收入、中高收入和高收入的发展过程中,农业用水比重从极高下降到较低水平,人均生活用水量逐步增加,单位工业用水量显著下降,水生产效益显著提高,供水人口实现全覆盖。中国水资源利用发展过程受经济和社会发展影响明显,工业用水比重过大,人均生活用水量偏低,并滞后于经济发展。各省水资源利用呈现显著差异,但滞后于经济发展的省份占大多数。     

水资源约束地区种植结构优化研究——以华北地区为例

在水资源短缺地区,除了节水灌溉技术、节水栽培技术之外,调整种植结构也是农业节水的一项重要技术措施。论文综合考虑区域社会、经济、环境协调发展,构建了区域节水高效种植结构调整的多目标模糊优化模型,克服了以往模型研究中存在的只注重经济效益而忽视社会和生态效益的局限性。并应用该模型对水资源严重短缺的华北地区进行实证研究,通过对该区种植结构调整的定量分析运算,提出了该区2010年和2030年的节水高效种植结构优化调整方案,该方案重点压缩了高耗水作物种植比例,扩大了低耗水作物种植比例,种植业用水效率逐步提高。     

中国产业部门水足迹演变及其影响因素分析

水资源是中国实现绿色可持续发展的基础,基于投入产出分析法对中国产业部门水足迹及其强度进行定量核算,分析其演变趋势,从技术进步、经济发展及政策完善三个角度剖析中国水足迹变迁的影响因素。结果表明:1997-2007 年间中国各行业完全水足迹强度的年均下降率约为9.1%,而大部分行业的水足迹却呈增长趋势,年均增长率约为14.2%。1997、2002、2007 年中国以贸易形势输出的虚拟水总量占完全水足迹量的比例分别为12.0%、14.6%、22.5%,呈递增趋势且均高于输入总量。中国各部门水足迹强度降低的主要影响因素包括:节水技术的发展、节水管理政策的完善、产业间的经济联系。中国经济飞速发展是导致水足迹上升的决定性因素。在进出口贸易方面,中国不合理的贸易结构和贸易总量的扩大化是导致虚拟水呈现输出状态的主要影响因素。最后提出:探寻节水技术的新方向,利用部门间经济联系转移部分行业节水压力,完善发展中产业的节水措施,调整进出口产业结构,实施地区性虚拟水贸易战略是中国节水政策的优先发展方向。     

产品贸易对区域水资源的影响分析

论文以北京市为例,计算了1997年北京市各产业部门的用水系数和废污水排放系数指标。分析发现,农业、化学等产业部门用水系数和废污水排放系数都较高,用水效率低,1997年北京市这些部门产品贸易输入量较大;货邮、电子、服务等产业部门用水系数和废污水排放系数都较低,用水效率高,1997年北京市这些部门产品贸易输出量大。1997年北京市因产品贸易输出水资源149942×10⁴m³,输入水资源304001×10⁴m³,净输入水资源154059×10⁴m³;因产品贸易输出废污水79300×10⁴m³,输入废污水41506×10⁴m³,转移废污水37794×10⁴m³。由此得出结论,1997年北京市产品贸易是有效缓解北京市水资源紧缺形势的途径和策略。针对北京市未来更加严峻的水资源形势,提出北京市应进一步巩固和发展货邮、电子、服务行业,尽量压缩农业、食品、电力、纺织、化学、商饮、造纸等行业发展。     

中新天津生态城水资源节约利用研究

水是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源,而水环境则是生态城建设所依托的生态基础设施之一。为了更合理地解决城市水资源的资源性短缺和利用性短缺等问题,以中新天津生态城水资源节约利用为例,在对天津中新生态城水环境现状和水环境系统进行分析的基础上,从再生水利用、雨水收集、海水淡化等方面入手,结合景观绿地及其灌溉系统、生态城各项规划导则以及梯度水价等管理措施探索性地研究了生态城节水的各项措施,为其他城市的水资源节约利用提供借鉴。     

基于改进水资源生态足迹模型的中国水资源可持续利用仿真及调控

针对现有水资源生态足迹模型复杂程度高、适用性不强、系统性和动态性不足的问题,在模型中引入灰水足迹量化消污用水,并在水资源生态足迹指标计算中考虑非常规水源,然后结合系统动力学仿真技术,开展中国水资源可持续利用调控研究.结果表明,2000～2017年中国对水资源的开发利用程度整体保持在生态承载力以内,水资源开发仍有潜力,但水资源的供需却存在不平衡的情况.鉴于此,从节流、开源和污染治理角度出发,设置了6种中国水资源可持续利用调控方案.其中,2018～2050年综合协调方案能在满足水资源生态可持续和水资源负载合理的条件下,妥善解决水资源供需问题,是实现中国水资源可持续利用的最佳调控方案.目前中国水资源开发速度滞后,与社会经济发展对水资源消耗的增长速度不匹配,需在原有政策的基础上进一步加强开源、节水和治污力度,从而缓解水资源的生态胁迫压力.