黄河流域水资源利用与经济发展脱钩关系研究

黄河流域的水资源保护与水安全是支撑地区经济发展的重要战略,如何缓解水资源与经济发展之间的矛盾,也关系到黄河流域水资源的可持续发展。该文构建扩展LMDI模型,对黄河流域2004-2018年数据,利用脱钩模型将脱钩驱动因素分解为4个驱动因素,并对黄河流域脱钩趋势进行分析。研究结果表明:(1)在水足迹总量方面,黄河流域的水资源利用并未达到预期效果,水资源匮乏指数较低,不处于水资源紧缺状态。(2)在脱钩状态方面,黄河流域整体和农业水足迹为弱脱钩态势,工业水足迹由弱脱钩逐渐向强脱钩转变趋势明显。(3)在脱钩因子分解方面,黄河流域规模经济因子和人口因子为正向脱钩因子,产业脱钩因子和技术脱钩因子为负向脱钩因子,黄河流域9省脱钩驱动因子变化趋势大致相同。     

黄河三角洲水资源利用与经济增长的动态响应

选取黄河三角洲高效生态经济区1998-2013年经济增长和水资源利用数据,通过构建VAR模型检验了变量平稳性和协整性,分析了广义脉冲响应及预测方差分解,对经济区水资源利用与经济增长的均衡关系和动态性进行实证研究。结果表明:黄河三角洲高效生态经济区的经济增长与生活用水量间存有长期均衡关系,而总量用水、工业用水和农业用水与经济增长间无长期均衡关系,这与当前人们对物质生活水平的需求急剧增加的现状相符;水资源利用对经济增长的脉冲响应滞后时间较长,而经济增长对水资源利用的脉冲响应滞后时间相对较短,且皆具有非渐进性。除工业用水外,经济增长对水资源利用的单位冲击响应累计值均为负值;除生活用水外,水资源利用对经济增长的单位冲击响应累计值均为负值。说明经济区经济发展中生活用水量上升态势显著,水资源是制约其经济发展的主要因素之一,而其它用水量随着经济发展得到了较好的控制;经济区的经济增长对水资源利用的预测方差贡献度较大,但水资源利用对其经济增长的预测方差贡献度较低。建议加强对生活节水新技术的投入、建立起合理的水资源利用虚拟交易机制,开发水资源保护体系。     

我国工业用水现状、问题与节水对策

水资源短缺是我国非常严峻的问题,工业用水是我国水资源利用的一个重要用水领域,如何正确处理我国工业发展和水资源利用的关系对有效利用水资源至关重要。本文阐述了当前中国工业用水的现状,面临的形势,以及影响我国工业用水变化的因素,结合环境库兹涅茨曲线(EKC)及脱钩方法耦合分析了中国工业发展与水资源利用的关系,在此基础上,提出构建系统节水观、建立价格促进节水措施推广机制、合理有效开源节流的对策建议。     

汉江流域粮食生产碳排放与经济发展的脱钩关系研究

汉江流域水资源丰富,是我国重要的粮食主产区,研究汉江流域粮食生产碳排放对促进农业绿色高质量可持续发展具有重要意义。采用排放系数法测算汉江流域2008—2021年时空尺度下的粮食生产碳排放总量和结构,并通过Tapio脱钩模型分析其与经济发展之间的脱钩关系。研究发现,2008—2021年碳排放总量年际间虽存在一定波动,但总体呈现上升趋势;农业生产要素中土地翻耕和化肥使用所产生的碳排放量比重较大;汉江流域整体呈现弱脱钩状态,上游以强脱钩状态为主,下游为弱脱钩状态;汉江流域各县区的经济发展与粮食生产碳排放脱钩状态存在时空差异,2014—2017年多地呈负脱钩状态。汉江流域粮食生产碳减排效果显著,粮食生产能力有效提升,农业经济发展也取得一定成效。     

黄河流域城市群水资源利用与经济发展脱钩关系研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,如何科学揭示大尺度缺水型流域城市群水资源利用与经济发展之间的脱钩关系,是黄河生态保护和高质量发展的重大战略管理需求,也是水科学与经济学交叉学科的研究难点.本文发展了基于三维水资源生态足迹和Tapio弹性指数的耦合脱钩模型方法,辨识黄河流域城市群2010-2020年水资源生态足迹时空变化格局及其水资源可持续利用水平,从广度和深度多个维度定量揭示了黄河流域城市群水资源利用与经济发展的脱钩状态.结果表明：(1)2010-2020年黄河流域兰西城市群具有最大的水资源生态足迹广度和最小的水资源生态足迹深度,平均值分别为570.73×10⁴ hm²和1.25;宁夏沿黄城市群则具有最小的水资源生态足迹广度和最大的水资源生态足迹深度,平均值分别为2.01×10⁴ hm²和567.05.(2)黄河流域水资源可持续利用水平最强的是山东半岛城市群,相对较低的是宁夏沿黄城市群.(3)水资源生态足迹广度与GDP发生强脱钩和扩张性负脱钩的比例分别为49.68%和36.13%,水资源生态足迹深度与...     

跨边界区域水资源冲突与协调模型与应用(Ⅰ)模型体系

针对水量短缺和水质污染引起的跨边界区域水资源冲突 ,运用大系统分解协调原理和博奕理论构建了跨边界区域水资源冲突与协调模型体系 .该模型体系通过在行政边界出境处设置控制断面 ,按生活、生产、生态用水分类预测了未来断面控制区域的用水量和水污染物排放量 ,在此基础上建立了断面非合作与合作模型对冲突中的竞争和合作行为进行模拟 ,并选用纳什法协调冲突 .模型确保了河道的最小生态用水需求 ,并通过关联预估法协调模型中的水量子系统和水质子系统 ,模型既可对断面水量进行优化调度 ,又可对断面水污染物排放进行总量控制 .     

基于空间计量模型的河南省用水效率影响因素分析

在水资源总量约束下,提高水资源利用效率是保障缺水地区城镇化、工业化与经济社会发展的必然途径。论文以河南省地级市2000—2013年面板数据为基础,运用空间计量模型,从水资源禀赋、水资源开发利用程度、经济发展水平、城镇化水平、产业结构、用水结构、农业现代化水平、信息化水平等方面入手,对河南省用水效率的影响因素进行分析。结果表明：1）河南省地级市用水效率存在不可忽视的空间自相关特征,时空固定形式下的空间杜宾模型可以实现其最优模拟;2）河南省各地级市用水效率明显受邻近地级市用水效率的影响,其空间溢出弹性系数达到0.31;3）水资源禀赋、水资源开发利用程度对河南省各地级市用水效率产生显著的负向影响,但其空间溢出效应不明显;4）经济发展水平、城镇化发展水平、产业结构优化水平对河南省各地级市用水效率产生显著的正向影响,而且除工业化水平外,空间溢出效应十分明显;5）用水结构变化、农业现代化、信息化水平与河南省用水效率的相关关系总体不明显,河南省水资源可持续利用与全国“四化”协调发展示范区建设的关系有待进一步协调。     

制约满洲里城市发展的水资源问题研究与对策

本文主要以我国最大的陆路口岸城市满洲里为研究对象,对制约满洲里城市发展的水资源缺乏问题进行分析,利用水资源承载力模型,对满洲里水资源承载力进行判断,进而预测满洲里城市发展对水资源的需求,进行水资源平衡,并提出支撑满洲里未来城市发展的相关对策。     

北京市近30年用水结构演变及驱动力

近30 a以来,北京市平均年降水量和水资源总量较多年平均值分别减少了6.89%和31.37%,而总用水量在这期间达到了历史上的最高峰。对用水结构的准确分析和科学预测是制定水资源利用发展规划的基本前提和基础,也是进行产业结构调整和优化的主要依据,因此对于社会经济和资源环境的协调发展具有重要意义。在分析改革开放30 a来北京市总用水量、农业、工业、生活和环境用水量及用水结构演变规律的基础上,进一步揭示了总用水量和用水结构演变的驱动因子,最后对未来一段时期内总用水量和用水结构的演变趋势及其对未来水资源供需形势的影响作了预测和探讨,受工农业用水减少,以及生活和生态用水增加的影响,未来一定时期内总用水量将在现有约35×10⁸ m³/a的基础上继续缓慢平稳下降;南水北调水进京后在未来一定时期内将明显减轻北京市的供水压力。该研究成果将为协调社会经济发展与水资源的关系、制定合理的水资源战略规划和社会可持续发展提供科学依据。     

江苏省水资源利用与经济增长关系研究

利用水足迹的研究方法对江苏省真实的水资源利用情况进行识别,同时结合相对“脱钩”“复钩”系统耦合理论,从水资源消耗与水环境压力两个方面对江苏省2000~2009年的水资源利用情况与经济增长间的关系进行评价.研究表明,2009年江苏省的水足迹为773.77亿m3,总体呈缓慢增加趋势,其中农业用水与工业用水是水足迹的主要组成;同时,水资源利用效率不断提高,10年间增长了2.77倍;全省经济增长与水资源消耗评价结果中有1/3的年份为强“脱钩”状态,2/3的年份呈弱“脱钩”状态,经济增长与水环境压力的评价结果中强弱“脱钩”交替出现,水环境的压力依然存在.江苏省水资源利用还没有达到理想水平,在水资源利用与经济增长协调发展方面应采取更有效措施.     

区域农业水土资源利用潜力估算方法——以河套灌区为例

基于目前农业水土资源潜力分别测算、相互割裂的实际情况,论文在限定农业水土资源匹配指数概念的基础上,综合考虑气候、种植结构和灌溉效率等的变化对区域需水的影响,提出了以水土资源匹配指数为核心的区域农业水土资源潜力估算方法,根据区域农业水土资源估算方法之需,构建了区域经济、社会、生态效益和水土资源匹配指数最优的多目标水土资源优化配置模型。以内蒙古河套灌区为例,选取2010年为现状年,估算了河套灌区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了河套灌区水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,河套灌区整体的经济效益、生态效益和综合效益都有所增加,社会效益有增有减,水土资源利用潜力均为正值,单位面积上的利用潜力值依次分别为：0.18×10⁴、0.04×10⁴、0.51×10⁴、0.10×10⁴元/hm²;同时除了解放闸灌域,其他各灌域的农业水土资源利用潜力均为正值,在0.31×10⁴~8.24×10⁴元之间,单位综合效益相对2010年均有所提高。     

中国能源产业的现状需水估算与趋势分析

论文研究了我国能源产业的用水现状和各类能源产出的发展趋势,并评估预测了2012、2020、2030年我国能源产业的需水情况。分析表明：2020、2030年我国能源产业需水总量将分别达到655×10⁸ 和677×10⁸ m³,比2012年有所增加,但增量不超过20%。火力发电仍为能源产业中用水量最大的行业,风力发电、核力发电、太阳能发电在高速发展进程中并未大规模用水。页岩气开采需水不多,但开采初期的大量用水在缺水地区会造成用水紧张。能源作物种植需水量将大幅增加,2012—2020、2020—2030年其需水增长量分别为30×10⁸和18×10⁸ m³,是造成未来能源产业需水增长的主要因素之一。     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

流域水资源保护补偿博弈分析及蚁群算法解

协调好流域上下游间的收益问题,使上下游和谐发展,实现全流域收益最优,是目前我国流域水资源保护补偿研究和实践中的重点。论文从博弈论的角度研究流域水资源保护补偿中上下游间的行为和收益问题,建立了行政调节的流域水资源保护补偿博弈模型,利用蚁群算法实现模型最优求解。将该模型应用于晋江流域,结果表明：当上游的安溪县、德化县、永春县以及南安市（上游部分）提供给下游的水量分别为0.87×10⁸、0.75×10⁸、0.85×10⁸和0.76×10⁸ m³时,分别可获得0.925×10⁸、0.673×10⁸、0.949×10⁸和1.019×10⁸元的经济补偿,同时下游地区获得48.765×10⁸元的效益,此时流域总收益最大。上游地区合理供水可大幅提升全流域的收益,下游给上游合理补偿能够协调上下游关系,促进上下游的和谐发展。     

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000~2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000~2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000~2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×10⁶t,2010~2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10⁶t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10⁶t、8895.58×10⁶t和8841.58×10⁶t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土地利用规划提供参考.     

中国西北旱区农业水土资源利用情景潜力研究

西北旱区水土资源供需矛盾突出,同时作为该区农业生产的瓶颈因素,决定该区经济社会生态可持续发展,因此有必要开展西北旱区农业水土资源相结合的空间情景潜力研究。论文采用水土资源匹配指数计算分析了西北旱区现状年（2010年）农业水土资源的匹配状况,采用农业水土资源利用潜力估算方法计算了西北旱区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了西北旱区农业水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明：2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,相对于2010年,西北旱区各省2020和2030年的总农业水资源量和种植面积均减小。西北旱区6省份2020和2030年两种情景下整体综合效益和整体潜力值均为正,表明各省种植结构整体得到了优化。2020年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,西北旱区农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.10×10⁴~0.83×10⁴元/hm²之间和 -1.20×10⁴~0.97×10⁴元/hm²之间;2030年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.39×10⁴~2.17×10⁴元/hm²之间和-0.36×10⁴~1.66×10⁴元/hm²之间。     

基于区间数多目标规划的河北省水资源与产业结构优化

河北省日益尖锐的水资源供需矛盾已经成为影响社会经济持续发展和生态建设的主要制约因素。论文在河北省宏观经济水资源和水环境投入产出表基础上,建立了产业结构的区间数多目标优化模型,确立了3个目标函数以及相应的约束条件,并对产业结构的优化调整进行了模型计算,结合相关政策分析设计了产业结构调整方案,即适当扩大农林牧渔业、食品加工业、木材加工业、非金属制品业、服务业、建筑业以及商业饮食业所占比重;对于开采洗选业、金属加工业、纺织服装业、造纸印刷业以及能源供应业等行业可适当减少产值规模,其他行业基本不变。执行调整方案后,预计产业增加值最高可达55 181.708亿元,最低为51 191.163亿元,平均值为53 186.436亿元;用水总量可控制在151.67×10⁸~176.02×10⁸ t范围内,COD排放量则可控制在117.31×10⁴~136.80×10⁴ t之间。调整后的产业机构更能适应河北省可持续发展的需要。     

水资源管理“三条红线”约束下的城镇化水平阈值分析——以张掖市为例

水资源与城镇化的关系问题是水科学研究的热点,二者之间存在着复杂的交织关系。论文选取典型干旱区城市张掖市为研究对象,以最严格水资源管理制度为约束条件,基于水资源约束下的城镇化水平阈值计算思路,引入节水量和灰水足迹测算方法改进了传统水量水质双要素水资源承载力计算模型,并在此基础上统筹可供水量、可节水量及水功能区纳污能力构建了水资源管理“三条红线”约束下的城镇化水平阈值计算模型;通过分析张掖市城镇化水平与水资源开发利用的历史数据并进行情景模拟,对2020年和2030年张掖市城镇化水平阈值做出了预测。结果表明：1）在水资源开发利用红线约束下,到2030年张掖市可利用水资源量为23.02×10⁸ m³,与现状基本一致,且以当前的水资源开发利用水平,水量承载能力难以支撑政府未来规划中的城镇化进程与经济增长的用水需求;2）严格遵照用水效率控制红线中所规定的用水定额标准时,张掖市将有望改善水量承载能力不足问题,且到2030年时,水量承载城镇人口能力可达331.91×10⁴人,其中水量承载能力提升主要得益于农业部门节水;3）在水功能区限制纳污红线的约束下,2030年张掖市水质可承载能力上限为62.47×10⁴人,仅为规划城镇人口数量的78%,水质可承载能力对城镇化进程形成了强烈的约束作用,约束力主要来自于城镇区域氨氮排放;4）在水资源管理“三条红线”约束下,到2030年时张掖市城镇化水平阈值上限为48.05%。     

资源环境约束下的天津市盐渍土农业利用研究

盐渍土作为一种重要的宜耕后备资源,其农业开发利用已成为解决人口、粮食、资源和环境等问题的重要措施。论文通过天津市盐渍土农业利用中面临的水土资源短缺、环境污染与经济效益差等问题进行系统分析后得出：目前天津市盐渍土面积为32.42×10⁴ hm²,其中,重度盐渍土与盐土大多分布在滨海平原地区,这些区域恰恰是补充耕地的主要来源,然而由于其盐渍化程度原本就高,即使改良后很快又会返盐;天津市目前年均缺水量为6×10⁸~9×10⁸ m³,水资源短缺已成为限制农业发展的重要瓶颈问题,若改良这些盐渍土宜耕后备资源并继续采用传统的农业耕作方式,将会进一步加大农业用水缺口,农药、化肥、地膜的过量施用,也加重了环境污染危害;并且,耗费巨大成本改良后的耕地,由于比较效益差、后续利用与管理资金难以维系,面临着无人耕种的困境。随着城市化与社会经济发展结构的变化,农业早已不再是天津市国民经济发展的主导产业。但是为了保障国家粮食安全,天津市也必须承担一定的耕地保有量和基本农田保护任务。鉴于大都市区对蔬菜的巨大需求,综合考虑区域资源、环境与效益因素,在滨海平原的盐渍土上发展设施水培蔬菜,不仅可有效缓解耕地保护压力,保护生态环境、提高经济效益,将北京市的蔬菜基地外迁至滨海平原,也有助于促进京津一体化发展。