基于AHP-LP法的南水北调中线水资源优化配置——以河北省受水区为例

水资源是不可替代的重要自然资源和战略性经济资源,水资源优化配置是解决水资源问题的重要手段.为促进区域水资源供需状况相对平衡,按可持续发展的要求,根据区域水资源优化配置的含义和南水北调河北省受水区的具体情况,以有限水资源综合效益最大为目标,考虑水源可供水量、用户需水量和水环境与经济系统协调发展等约束,采用层次分析法与线性规划法相结合的方法,建立了水资源优化配置模型,并对模型的目标函数、约束条件和主要参数确定进行了初步探讨.最后用该模型进行了南水北调河北省受水区2005年和2010年95%保证率下的水资源优化配置研究,并对求解结果进行了分析、评价及展望.结果表明,南水北调工程实施后,能够解决河北省受水区严重缺水的状况.     

南水北调东中线受水区水资源与社会经济和谐度评价

南水北调工程是解决我国北方水资源严重短缺的特大型调水工程,合理评价其受水区水资源与社会经济和谐状况,有助于该工程水资源优化配置和合理调度,充分发挥该工程的效益,促进受水区和谐社会的建设。本文在界定水资源与社会经济和谐内涵基础上,构建水资源与社会经济和谐评价指标体系及模型,并对南水北调东中线受水区典型城市进行了评价,本文在参考前人研究成果的基础上,界定水资源与社会经济和谐内涵,以水资源作为投入,社会经济作为产出,结合南水北调东中线受水区典型城市实际,选择供水量、人均GDP等指标,构建水资源与社会经济和谐度评价指标体系,运用数据包络分析方法,以东线受水区济南、天津等8个城市及中线受水区石家庄、北京等8个城市共16个城市为决策评价单元,构建水资源与社会经济和谐度评价模型,考虑投入产出滞后性,根据收集整理的数据对南水北调东中线受水区典型城市进行了评价,结果表明南水北调东中线受水区典型城市水资源与社会经济和谐度差异较大。建议天津、济南、北京、石家庄、徐州等和谐程度低且投入相对冗余、产出相对不足的城市应更加积极采取相应对策措施,尽快促进水资源与社会经济和谐发展。     

基于定额的南水北调工程两部制水价模型研究

南水北调工程是我国水资源合理配置的重要工程,水价问题是南水北调工程的核心问题,利用合理的水价机制调控水价,能有效减少我国水资源的浪费,促进水资源的合理配置.以南水北调工程受水区用水户用水定额为基础,考虑受水区不同的供水保证率和水源区不同供水年份的情况下,建立了基于定额的南水北调工程两部制水价模型.在该两部制水价模型下,既可以保证南水北调工程受水区各用户的基本定额用水需求,还可以在不同的丰、平、枯水年份,南水北调工程供水保持不同的水价:丰水年份水价低、枯水年份水价高.因此,通过该模型计算的水价,能使受水区用水户最大限度地合理使用南水北调工程供水,有利于南水北调工程的良性运行和工程供水资源优化配置,以及受水区多水源水资源的优化配置.     

南水北调工程通水对受水区水资源集约利用效率的影响——基于河南省市级层面的实证北大核心CSCDCSSCI

南水北调工程通水改变了受水区水资源利用现状与配置格局,但对受水区水资源集约利用效率的促进作用还有待证实。该研究基于“开源”和“节流”两个视角,分析南水北调工程通水对受水区水资源集约利用效率的影响机制。在此基础上采用一般面板数据回归模型及中介效应模型,选取2015—2019年南水北调中线工程受水区河南段市级面板数据,实证分析南水北调中线工程通水对受水区水资源集约利用效率产生的影响,以技术进步和产业结构为中介变量,检验南水北调工程通水影响受水区水资源集约利用效率的作用机制。研究结果表明:①调水工程通水对受水区河南段水资源集约利用效率具有显著正效应,即水资源集约利用效率会随着调水工程供水强度和供水成本的增加而提升。②技术进步在调水工程通水促进受水区河南段水资源集约利用效率提升的过程中具有显著中介效应;产业结构在调水工程通水促进受水区河南段水资源集约利用效率提升的过程中具有完全中介效应。③技术进步、产业结构对受水区河南段水资源集约利用效率的正向影响会随着调水工程通水规模的扩大而略有下降;模型中政府作用对河南段水资源集约利用效率产生的正向调节效应在加入技术进步与产业结构两个中介变量后变得显著。最后,基于水资源供给管理和需求管理层面,从保障调水工程供水量、完善供水水价定价机制、推动受水区技术进步与创新能力提高、实现产业结构升级等方面提出对策建议,以期充分发挥调水工程通水在受水区水资源集约利用效率提升中的积极作用。     

南水北调中线水源区与海河受水区旱涝遭遇研究

南水北调中线工程水源区与受水区的旱涝遭遇性是跨流域水资源调配与管理运行的重要依据。利用我国近500 a旱涝等级历史资料和近几十年的实测雨量资料，进行了南水北调工程水源区与海河受水区历史旱涝特征分析，并采用集对分析法对水源区与海河受水区的旱涝遭遇进行了研究。结果表明: 南水北调中线水源区与海河受水区历史上旱涝灾害频发，持续性旱涝灾害严重，近3个世纪以来旱涝灾害发生次数和程度都呈现出增加的趋势。水源区与海河受水区旱涝的联系度很低，两个区域的旱涝状态同步性比较差，旱涝遭遇情况对工程调水有利的几率为567%，对工程调水不利的几率为2488%。因此，要使南水北调工程发挥最大效益和价值，还需要其他水利工程配合进行合理调控。     

南水北调工程受水区生态环境效应研究

南水北调工程是缓解我国北方水资源紧缺的重大战略性基础设施,中线工程通水后,受水区的水文条件、生态环境状况均将发生改变。本文介绍了南水北调中线工程概况,分析其对受水区生态环境的影响机理,提出生态环境效应评价技术路线,并构建南水北调工程对受水区生态环境影响效应评价体系,以期为南水北调工程不同用户之间水资源的合理分配提供支持。     

南水北调东线水资源配置中的期权契约研究

针对南水北调东线实际和传统水资源配置方法的局限性。借鉴金融工程的理念。引入水期权契约作为市场机制下水资源配置的一种方式．用以提高干旱年水供给保证率、规避水价波动风脸，从而提高东线水资源使用价值。分析期权契约理论用于南水北调水资源配置的可行性。并根据东线受水区流域水资源供求缺口的影响因素分析．得出水价的均值回复特性。在上述分析基础上引入多次执行期权契约。考虑应用动态规划方法对期权价值进行求解。并通过算例分析验证了该方法的可行性．最后根据南水北调东线实际构建了水期权契约在东线的应用流程。     

京津冀地区产业结构与水资源的关联性分析及双向优化模型构建

京津冀地区水资源产业优化配置对于推进京津冀经济社会持续协同发展具有重要的支撑作用。京津冀地区水资源产业优化,是以京津冀整体发展目标为主、京津冀各地区产业发展目标为从的主从递阶双层优化过程。但目前鲜有学者提出采用主从递阶双层优化的思路实现京津冀地区水资源产业优化。为此,在明确京津冀地区水资源产业优化方向基础上,结合京津冀整体和各地区的经济社会发展目标,构建主从递阶双层优化模型,实现京津冀地区水资源产业优化配置。首先,探讨京津冀地区产业结构与用水结构的演变态势,剖析三次产业结构的变动差异与水资源利用结构的演变成因,测算三次产业结构变动系数和用水结构弹性系数;结合京津冀三次产业发展与水资源利用的长时间序列数据,建立产业结构与水资源关联性分析模型,测算产业结构与水资源之间关联度,以确定京津冀地区产业结构与水资源优化的方向。其次,合理界定京津冀地区产业结构与水资源双向优化的内涵,应用主从递阶双层优化模型,构建京津冀整体的经济、社会与生态环境目标函数与约束条件,以及各地区三次产业发展的目标函数与约束条件,集成建立京津冀地区产业结构与水资源双向优化模型。最终对模型参数进行合理预测并求解模型,确定京津冀地区产业结构与水资源双向优化方案,实现京津冀地区水资源产业优化配置,并进一步提出保障京津冀水资源产业优化配置的对策建议。     

城市工业COD总量优化分配研究

总量控制是控制污染源发展趋势、改善环境质量、实现经济社会可持续发展的重要途径,如何在适度公平的基础上寻求环境、经济、技术、资源等整体最优是环境科学领域的研究课题。本文以工业城市苏州市为例,研究其工业化学需氧量的排放特征,以基尼系数法分行业对其工业化学需氧量排放量的公平性进行评价,并将总量控制与资源、社会和经济相联系,以行业经济效益最大化和增加治理投资费用最小化为目标,利用多目标行业总量优化分配模型对苏州市的工业化学需氧量排放总量进行优化分配。研究结果表明,纺织业、化学原料及化学制品制造业、能源和水的生产与供应业、造纸及木材加工、医药制造业等行业是苏州市的化学需氧量重点排放行业,经优化分配后,COD排放总量削减了10%,新鲜用水量减少了41.81%,行业年总产值增幅达到214.69%,资源和水环境容量在满足一定的经济增长速度的条件下实现优化配置,总量控制制度在市场经济体制下发挥出尽可能大的环境效益和经济效益。     

基于用水总量控制的水资源承载能力分析研究——以赣江袁河流域为例

通过界定水资源承载能力的概念和内涵，提出基于总量控制条件下人口 经济 水资源三者系统协调耦合的水资源承载能力分析计算方法，分别采用产业结构调整和水资源优化配置模型等措施，以赣江袁河流域水资源承载能力分析计算进行例证。研究结果表明：在用水总量控制、保障社会发展水平和人均GDP水平条件下，（1）优化后行业用水定额下降，流域需水总量减少，水资源利用效率提高，目标年2015年和2030年流域需水量调整后较调整前分别减少036亿m3、090亿m3，较调整前下降了23%和53%；（2）对于不同目标年，优化后用水区域可承载GDP和承载人口有所增加，2015年和2030年全流域可承载GDP分别增加2649亿元和15191亿元，全流域可承载人口分别增加773万人和1874万人     

基于区间直觉模糊集的水资源配置群决策研究

水资源问题是我国面临的重要资源与环境问题。流域水资源配置的有效性缺失也使水资源问题进一步恶化，而水资源配置过程中大量不确定信息也使高效决策问题更加困难。基于区间直觉模糊群决策的水资源配置方案优化方法，分析了水资源系统作为复杂系统的特殊性和区间直觉模糊理论在群决策中应用的优势，利用区间模糊数来表达专家判断信息，提高了流域水资源配置方案的合理性。通过多个水资源领域专家的群体决策，从流域水资源可持续利用评价视角出发，针对流域的社会、经济、资源、环境等多个因素进行判断，利用IIWAA算子进行群体意见集成，最后根据流域指标与理想点逼近点的距离对流域水资源配置方案排序。通过赣抚平原灌区内的用水区域在不同方案情景下的水资源可持续利用实例分析表明，该方法能够比较准确地评估出流域水资源配置方案的可持续性，为流域的水资源配置方案制定提供有效合理的决策支持     

群链产业合作模式下“京津冀”区域水资源优化配置研究

产业间的合作在不同区域中呈现出不同的形式,这会导致基于其建立的水资源合作联盟形式各异,进而会影响区域内合作水资源的整体收益。为优化"京津冀"区域内的水资源配置,本文基于产业合作的群链模式机理和模糊联盟博弈思想,提出了一种具有三阶段结构的"京津冀"区域水资源配置模式。在第一阶段,以满足"京津冀"区域居民生活用水需求并兼顾产业间的水资源配置公平为目标,通过构建水资源一次配置模型,进行区域内各用水主体间的一次配置;在第二阶段,针对"京津冀"区域内产业间合作的群链结构,分析产业间进行水资源模糊合作博弈可能出现的模糊联盟形式,进而构建出水资源二次配置模型以实现水资源收益(效率)最大化,二次配置模型采用"优先规则"建立各水资源合作模糊联盟的支付函数,将"京津冀"区域内所有产业用水主体在第一阶段配置中获得的水资源按一定比率配置到各联盟中;在第三阶段,考虑模糊联盟的稳定性,采用模糊shapley值法对第二阶段配置后各模糊联盟的收益分配给产业用水主体。本文运用算例对上述水资源配置模式的有效性进行了验证。算例分析结果显示:(1)"京津冀"区域内各产业间合作关系为群链模式时,各产业通过形成多种形式的水资源合作模糊联盟,获得比其单独利用水资源时更高的用水收益;(2)京津冀区域内各产业的总体用水收益也高于各产业单独利用水资源时的总用水收益。即本研究中的水资源配置模式有效。因此,该水资源配置模式可为产业合作关系为群链模式的区域,在进行产业间水资源优化配置时提供决策参考。     

区域水资源可持续利用评价的FAHP-PP模型

正确评价区域水资源可持续利用，对区域社会、经济的可持续发展以及生态环境的良性循环都具有重要意义，而区域水资源可持续利用指标体系及评价方法研究是水资源可持续利用研究的基础。借鉴现有评价指标体系的优点，并充分考虑现有评价指标体系所忽略的某些环境因素对水资源可持续利用的影响，针对区域社会-经济-环境复合系统的特点，提出了由区域水资源条件、水资源开发利用程度、区域水资源与社会协调程度、区域水资源与环境协调程度4个子系统及评价指标组成的区域水资源可持续利用评价指标体系。根据水资源系统的随机性、模糊性等特性以及系统评价的公正、客观要求，为规避评价方法的主观性与客观性影响，分别应用主观性较强的模糊层次分析法（FAHP）与客观性较强的投影寻踪模型（PP）对区域水资源可持续利用水平进行评价，并将两种方法的评价结果进行加权求和以实现优势互补，以此建立了区域水资源评价的一种新模型（FAHP PP），然后通过以上海市1998～2007年水资源可持续利用情况为例对该评价指标体系的合理性及方法的有效性进行了说明.     

区域水资源可持续利用评价的FAHP-PP模型

正确评价区域水资源可持续利用，对区域社会、经济的可持续发展以及生态环境的良性循环都具有重要意义，而区域水资源可持续利用指标体系及评价方法研究是水资源可持续利用研究的基础。借鉴现有评价指标体系的优点，并充分考虑现有评价指标体系所忽略的某些环境因素对水资源可持续利用的影响，针对区域社会-经济-环境复合系统的特点，提出了由区域水资源条件、水资源开发利用程度、区域水资源与社会协调程度、区域水资源与环境协调程度4个子系统及评价指标组成的区域水资源可持续利用评价指标体系。根据水资源系统的随机性、模糊性等特性以及系统评价的公正、客观要求，为规避评价方法的主观性与客观性影响，分别应用主观性较强的模糊层次分析法（FAHP）与客观性较强的投影寻踪模型（PP）对区域水资源可持续利用水平进行评价，并将两种方法的评价结果进行加权求和以实现优势互补，以此建立了区域水资源评价的一种新模型（FAHP PP），然后通过以上海市1998～2007年水资源可持续利用情况为例对该评价指标体系的合理性及方法的有效性进行了说明.     

"南水北调"中线水源区可利用降水量时序分析——以十堰市为例

可利用降水量的盈亏程度对于"南水北调"输水工程水源区和受水区的水资源、水环境和社会发展具有重要意义.基于4个气象站逐日数据计算地处"南水北调"水源区的十堰市1980～2019年可利用降水量,并利用Mann-Kendall方法和小波分析探讨40年间可利用降水量变化特点.研究表明:受十堰市40年间降水量减少和潜在蒸散发增多的影响,可利用降水量呈减少趋势,变化倾向率为42.796 mm/1Oa;年均和各季节可利用降水量均发生过突变,年可利用降水量突变发生在1991年前后;十堰市全年和各季节可利用降水量的显著变化周期均在5年以内.十堰市可利用降水资源日趋紧张,应充分利用好客水资源,提高水资源利用效率,保障"南水北调"输水工程平稳运行.     

基于双层优化模型的流域初始二维水权耦合配置

结合新时期我国实行的最严格水资源管理制度,基于用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线控制约束条件,将流域初始取水权与排污权作为研究对象,根据流域初始水权配置的主从递阶思想,构建流域初始二维水权耦合配置的双层优化模型,实现流域初始取水权与排污权在不同区域及其不同部门之间的合理配置。从经济角度体现流域整体的经济效益最大化,从社会角度体现流域内区域之间的协调发展,从生态角度体现流域允许最大水污染物排放总量的严格控制。最终,实现流域初始水权配置中社会、经济以及生态目标的集成化,水资源数量与质量的相统一,提高流域内不同区域不同用水部门的用水效率、水污染物排放绩效,消除流域内不同区域之间的用水矛盾、水污染物排放冲突。并基于交互式决策理论,提出基于满意度的主从递阶交互式迭代算法对流域初始水权配置模型进行求解。结合案例分析,进一步验证了模型的有效性与算法的可行性。     

南水北调西线工程对解决受水区生态环境问题的意义

南水北调西线工程是一项跨流域的大型调水工程，对解决我国西北、华北部分地区严重干旱缺水，促进黄河上中游地区的资源开发和经济持续快速发展，及其生态环境的改善具有重大意义。本文着重分析了调水工程对受水区生态环境的有利影响，指出调水工程将增加受水区的河川径流量，改善水环境；提高植被覆盖率，遏制并治理水土流失和土地沙漠化；减少自然灾害，改善农业生态环境和当地居民的生存环境。     

南水北调新路径设想与华北的可持续发展

本文从可持续发展的角度，对我国的水资源问题和南水北调的主要方案进行了分析。提出解决我国华北缺水问题的南水北调新路径方案及其合理的路线；引用清澈的黄河上游来水，减少水土流失的中游流水，补充严重缺水下游用水，从社会经济，生态环境，资源利用，区域发展等方面对南水北调新路径方案的作用进行了探讨。     

基于变权重和信息熵的区域水资源安全投影寻踪评价模型

区域水资源安全评价是气候变化下区域水安全管理的一项重要调控措施。为合理确定各评价指标的权重，提出了把权重结构分解为评价指标的单样本权重和样本集权重的新观点，建立了用基于加速遗传算法的模糊层次分析法和最小相对信息熵原理确定单样本权重、用基于加速遗传算法的投影寻踪模型和最大信息熵原理确定样本集权重的新模型--基于变权重和信息熵的投影寻踪评价模型（CWE PP）。将CWE PP模型应用于全国水资源安全背景下的巢湖流域水资源安全评价，结果表明：巢湖流域水资源安全状况整体上介于重度缺水与中度缺水之间，偏向重度缺水，略低于安徽省水资源安全状况。用CWE PP进行区域水资源安全评价，物理概念明确，计算结果合理，方法通用，在资源与环境综合评价中具有一定的推广应用价值。     

中国水资源利用效率区域差异分析

中国水资源问题的核心是利用效率问题。由于区域自然条件、社会经济条件、水资源利用方式等诸多变量的不同，中国水资源利用效率表现出了明显的区域差异特征。研究探讨水资源利用效率区域差异是解决中国水资源短缺问题的一个重要的可能途径。也是建立节水型社会、统筹区域发展、落实科学发展观的基本要求。通过实证研究，我们发现：中国中、西部地区的水资源利用效率收敛趋势明显，而东部地区不存在收敛趋势：经济发达的东部地区水资源利用效率较高，经济欠发达的中、西部地区水资源利用效率较低。导致中国水资源利用效率存在区域差异的最重要因素是地区经济发展水平的差异。对此，需要采取一系列政策措施来缩小这种区域差异状况。