基于系统动力学的水资源承载力评价研究

建立水资源承载力的评价指标、标准和基于系统动力学的预测模型,以《武汉市国民经济和社会发展第十一个五年总体规划纲要(草案)》为对象,进行模拟战略环境评价。4种情景下的水资源都能满足生产和生活的需要,但不可持续。为实现水资源的可持续利用,设计了第5种情景,并提出一些建议。     

污水再生回用对银川市水资源承载力的影响

立足干旱地区新兴城市银川,构建了基于污水再生回用的银川市水资源承载力系统动力学模型,以污水再生回用量增长率为决策变量,设置了4种提高水资源承载力的情景方案并进行模拟预测,以人口、GDP、缺水量、COD排放总量及污水回用工程投资占GDP比重等水资源承载力特征指标作为输出变量。结果表明,方案4即近期污水再生回用增长率为15%、远期污水再生回用增长率为24%是最符合促进人口增长的发展模式;加速经济发展,增加供水量,减少污染物排放及具有良好的回用工程投资比的银川市污水再生回用发展方案,能够使银川市水资源承载力达到最优水平。     

量-效刚性约束下中国省际水资源承载力评价

为了探究水资源量-效刚性约束与区域经济发展的适配性，解决以无量纲相对指数划分水资源承载力状态的局限性，构建以量-效为刚性约束条件，以经济发展水平、人均福利水平、城镇化水平为一般约束条件，人口规模为目标函数的水资源承载力评价模型。通过比较2015—2020年实际人口规模与量-效刚性约束下人口规模，得到各地区水资源承载状态。研究结果表明：1)2015—2020年，在全国层面，水资源承载力未超载，量-效刚性约束下均属于宽松的约束；2)2015—2020年，在省级层面，黑龙江、江苏、安徽、新疆的水资源承载力一直处于超载状态，京冀地区、宁夏、西藏、江西、广东略微超载，其他地区未超载。量-效刚性约束需进一步调整和管控。     

北京市水资源供需平衡趋势预测及分析

在研究北京市水资源供需现状的基础上,采用系统动力学方法构建了北京市水资源动态预测模型.对人口、产业结构和政策3个约束水资源供需平衡的核心因子进行分析,并将它们的变化趋势作为参数输入北京市水资源系统动力学模型中,通过动态仿真模拟,得到未来北京市水资源供需平衡变化的两种典型情景.结果显示,在保持现有政策和技术水平下,北京市水资源安全形势日益严峻,2010年水资源供求比为0.98;若加强人口、产业结构和政策等几项因子的约束,北京市水资源供需形式可逐渐缓和,2010年水资源供需比增至1.15.研究表明,约束因子对北京市水资源供需平衡有很大影响,加强人口、产业结构和政策的约束,实施相关的水资源政策,是提高水资源利用效率,缓解北京市水资源危机的重要保障.     

基于支持向量机的山东省水资源承载力评价

选取人均水资源可利用量、水资源利用率、耕地灌溉率、人口密度、生态环境用水率等15个指标构建水资源承载力评价指标体系,并以水资源承载能力指数为评价标准,使用支持向量机方法对2001-2018年山东省及2016年17地市水资源承载力状况进行系统评价.结果 表明:1)2001-2018年山东省水资源承载力指数在0.520～0.627范围内,除2017和2018年处于Ⅱ级外,其余年份均处于Ⅲ级,水资源承载能力较弱;2)工业产值占工农业产值的百分比、人均GDP、农民年均收入和万元工业增加值耗水量为影响山东省水资源承载力的有利因子,人均水资源量、水资源利用率、水功能区水质达标率、供水量模数、森林覆盖率和人口密度则为不利因子;3)2001-2018年山东省水资源承载力指数呈现上升态势,主要因为水功能区水质达标率、恩格尔系数、人均GDP、农民年均收入、万元工业增加值耗水量以及生态环境用水率的向好发展.总体上看,水资源短缺的形势依然不容乐观,今后应在非常规水源利用、水资源利用率提升、生态环境保护等方面采取更加有效的措施予以应对.     

大连市水资源安全评价模型的构建及其应用

水资源安全问题是水科学与系统科学交叉研究的热点.以大连市为例构建评价指标体系,通过层次分析法(AHP)与熵值法确定评价指标在满足主客观条件下的综合权重; 采用率定方程确定各指标的安全度;应用指数合成法对大连市水资源的安全状况进行评价.研究结果表明,近几年大连市水资源总体上处于不安全状态且不安全状况主要发生在农村.为保证社会、经济、环境各方面协调发展,必须重点解决农村地区的用水问题.本文同时也就解决水资源安全问题提出了一些建议.     

基于物元分析的武汉市水资源承载力分析

采用基于物元分析的城市水资源承载力评价方法,以武汉市为例,对其水资源的承载力进行计算和分析.结果表明,目前武汉市的水资源开发利用已达到一定规模,但在现有经济技术条件下(工业用水效率低、污水处理率低),其水资源承载力相对较小.从保护生态环境和维持武汉市社会经济可持续发展的角度考虑,提高武汉市水资源承载力的有效措施是扩展供水工程,同时应防治水环境污染、注意节水、走"集约"型用水道路.     

城市水土资源利用碳排放系统动力学仿真研究——以天津市为例

为实现城市低碳可持续发展,分析土地利用、水资源利用、经济发展、人口增长及能源消费与城市碳排放的相互反馈机制,以构建城市水土资源利用碳排放模型.利用系统动力学建模方法,构建城市水土资源利用碳排放系统动力学模型,模拟预测天津市水土资源利用碳排放量变化趋势,分析不同因素对水土资源利用碳排放量的影响,设置并对比不同综合减排方案的减排效果.结果 表明:构建的城市水土资源利用碳排放模型有效;若系统按现有趋势发展,天津市水土资源净碳排放量在2020-2030年将保持逐年上升趋势;经济快速发展、人口加速增长能显著提高水土资源利用碳排放量,土地利用结构优化、产业结构优化、产业能源效率提升是实现水土资源利用减排的有效途径,产业节水发展对减少城市水土资源利用碳排放作用较小,但由于水资源是城市发展的限制性因素,仍应引起足够重视;在水资源约束和经济稳步发展的前提下,通过实施水土资源利用碳排放综合调控方案,天津于2025年左右水土资源利用碳排放达峰.未来城市发展应主动优化土地利用结构和产业结构,推动产业实现低碳绿色发展,同时重视水资源底线的约束作用.     

生态市的水资源供需平衡研究

水资源供需平衡关系到城市的生态安全,水资源利用必须综合考虑生态因素.从生态市水资源供需的生活与生态优先性、循环性、层级性和区域性等特点出发,结合城市生态环境需水量计算,建立了包含5个子系统的水资源供需系统模型框架,并以此建立系统动力学模型,应用于沈阳市生态市建设的案例研究中.结果表明,"东水西调"工程将有效解决沈阳市水资源供需的近期矛盾,但远期仍需大于供.2020年缺少低水质要求的水量约3.8×108m3.沈阳市应从开辟新水源,节约用水,中水回用,科学管理等方面着手解决水资源供需平衡矛盾.     

宝鸡水资源系统分析及城市用水保障对策研究

通过对宝鸡市水资源现状和各行业水资源利用情况的分析得出,该市地表水含沙量高、水质污染严重,地下水开采过度,导致水资源严重短缺.同时,结合宝鸡市需水量发展趋势和城市供水发展规划,预测2010年和2020年宝鸡城市需水量分别为82.84×104 m3/d和133.41×104 m3/d;并对水资源供需问题作了详细分析,指出2010年和2020年宝鸡城市短缺水量为10.84×104 m3/d和61.41×104 m3/d.最后,针对水资源利用现状存在的问题,提出了适合宝鸡城市用水可持续发展的保障对策,即再生水回用、节水、开发外调水资源以及水资源管理等.     

水资源承载力动态变化分析

水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种资源承载力的重要组成部分,是决定人类经济社会发展速度和规模的重要因素.应用模糊综合评价方法对山西全省2000-2006年水资源承载力的动态变化进行了分析评价.结果表明山西省水资源开发利用总体上已达到相当高的规模,接近其开发容量,因此迫切需要实施全面节水战略,以保证全省社会经济的可持续发展.     

珠三角地区水环境承载力综合评价模型研究

针对珠三角地区水环境承载力问题进行研究,从区域水环境承载力所涉及的水资源系统、供水用水系统、水环境污染系统、社会和经济系统、各产业用水指标等多个领域中选取多个指标,构建区域水环境承载力的评价指标体系,利用基于粗糙集理论的属性约简法对指标进行约简,得到较为精简的指标体系;利用Topsis评价法对区域水环境承载力进行了评价,分析了珠三角地区八个城市的水环境承载力,为区域水环境的管理和水污染的控制提供理论基础。     

唐山市水资源合理配置研究

针对唐山市水资源条件和开发利用现状,建立了智能型水资源合理配置模型,采用层次化动态水资源合理配置方法,依据四水转化原理,对多种水源的利用进行多年逐时段水资源配置,实现了水量水质统一配置,地表水与地下水联合供水,分部门分行业科学配水,多水源多用户时空联合调配.     

基于投影评价方法的矿区资源环境承载力分析

矿区资源环境承载力是衡量矿区环境质量状况和环境容量受人类生产生活活动干扰能力的重要指标。笔者分析和建立矿区资源环境承载力评价指标体系及结构,运用矢量投影原理,建立了矿区资源环境承载力评价的多指标投影评价模型。该方法将评价样本视为矢量,用评价对象在理想对象上的投影距离表示矿区资源环境承载力状况,为矿区资源环境承载力评价提供一种更加符合客观实际的评价方法。以研究矿区为例,运用投影方法对其资源环境承载力现状趋势进行了评价,其结果表明与矿区实际相吻合,并为研究矿区的复合生态系统调控提供指导。     

中国1997—2006年可持续发展动态测度分析

利用生态足迹分析法对中国1997-2006年的生态足迹与生态承载力进行核算,从而定量测度近10年来中国的可持续发展状况,根据结果对生态足迹的供给和需求进行分析并提出相应的建议和对策.结果表明:10年来,中国的生态足迹快速增长,由1997年的1.287 hm2增长到2006年的1.941 hm2,人均生态赤字从1997年的0.596 9hm2增长到2006年的1.267 0 hm2,自然生态系统处于不可持续的发展状态; 在生态足迹的构成中,能源和水域的生态赤字最为严重,远未满足供需平衡;此外,万元GDP占用生态足迹从1997年的2.014 8 hm2降低到2006年的1.209 8hm2,说明中国资源利用效率提高较快,经济增长方式在向良性发展.     

基于模糊评判和RCM的CTCS-3级车地通信子系统维修决策

CTCS-3级车地通信子系统是列控系统的重要组成部分之一,且列控系统需求的列车位置、行车许可、临时限速等安全信息都由其提供,因此,对其进行可靠性分析具有十分重要的意义。采用贝叶斯网络对系统进行可靠性分析,并对维修方式进行了讨论。首先,根据车地通信子系统的功能与结构构建其贝叶斯网络模型。然后,综合考虑维修性、共因失效等因素,对车地通信子系统进行可靠性分析。最后,在可靠性分析的基础上运用模糊综合评判法对其进行维修决策。结果表明:利用贝叶斯网络的双向推理,不仅可以计算出车地通信子系统的可靠度,还可以有效识别系统的薄弱环节;若不考虑车地通信系统冗余结构中的共因失效,则得到的可靠性指标会偏于乐观。地面GSM-R单元失效是引起车地通信子系统失效的关键事件,因此针对此薄弱环节进行状态维修检查能够有效降低事故的发生概率。     

福建省相对资源承载力动态分析

采用相对资源承载力理论与计算方法.对福建省1980-2005年相对自然资源承载力(土地资源和水资源)、相对经济资源承载力和综合资源承载力及其变化过程进行测算分析.结果表明,福建省相对经济资源承载力处于富余状态.而相对自然资源承载力始终少于实际人口数量,处于超载状态.相对自然资源与经济资源承载力的不协调是影响福建省可持续发展的主要问题之一.     

石羊河流域水资源及生态环境变化特征分析

针对石羊河流域水环境持续恶化的态势,调查分析了流域内水文和水化学环境变化的特征以及滥用水资源对生态环境的影响,表明石羊河流域水环境恶化的主要原因是水资源滥用.各类人工输水工程的建设改变了流域内水循环格局,导致下游河道断流,地下水补给量和泉水量减少;地下水持续超采,水位大幅度下降,矿化度升高,土地盐碱化面积迅速扩大,下游地区生态环境严重恶化.所以石羊河佑流域的综合治理必须以"水"为核心,地表水资源统一调度.并向下游倾斜;严格限制地下水开采量,使其逐年恢复到生态水位;发展节水农业,使大量水资源用于生态恢复;采取生物措施治碱,达到改良盐碱土、提高植被覆盖率和减少沙尘的功效;科学管理和调度水资源,建立人水和谐关系,保证区域内生态恢复和社会经济可持续发展.     

水资源生态足迹消费账户及其计算模型——以西安市为例

依据目前对水资源功能和水资源生态足迹理论的认识,把水污染消费纳入水资源消费账户,建立水资源生态足迹框架体系及其计算模型.应用模型对西安市2001-2007年的水资源生态足迹进行计算,并采用规模、结构和比较方法对计算结果进行分析.结果表明,西安市对废水污染较酸雨污染的治理力度大;废水污染、农业用水和酸雨污染在水资源生态足迹中所占比例较大,是各年的主要贡献者,而对水资源生态足迹整体下降量贡献最多的是废水污染(0.548 9 hm~2/人)和农业用水(0.031 9 hm~2/人);除个别年份外,水产品消费所占比例整体呈增大态势,生活用水、生产用水和其他用水所占比例变化较小.针对分析结果,提出了支持西安市可持续发展的水资源对策,包括调整水资源管理重点,拓宽和加大废水治理范围和深度,严格执行节能减排政策以及提高工农业用水效率等.     

水资源安全基本概念与研究进展

关于水安全与水资源安全,目前仍没有明确的界定与相对明确公认的概念。针对该问题,对国内外关于水安全与水资源安全概念的界定做了回顾与评述。讨论了水资源安全的主体,提出水资源安全的主体是人,水资源安全基础是健康的水循环,水循环包括自然水循环与社会经济系统水循环。基于以上认识,阐述了广义的和狭义的水资源安全的内涵,强调水资源系统是一个开放的、动态的系统,涉及自然和社会经济复合系统中的诸多子系统,人类必须与水资源系统和谐共处,合理分享水资源,水循环系统才会健康运行。指出水资源安全的目标是保证人类的生存与发展而不因水资源的问题而受到威胁。