基于产业结构的区域水环境承载力优化方法与例证

以人口数量和地区生产总值最大化为优化目标,以水资源可利用量、水环境容量和经济社会发展为约束,构建了包括产业结构、种植业结构和养殖业结构等要素的区域水环境承载力优化模型,为以种植业与养殖业为主要污染源地区的水环境承载力调控提供方法,丰富水环境承载力调控的方法体系.以承德市为例进行实证研究,结果表明,(1)在经济发展调控与污染控制不同情景方案下,研究区可承载的人口与产业规模可分别提升2.6%～29.5%和18.5%～31.8%,表明产业优化和污染控制水平对区域水环境承载力具有重要影响,研究区尚有人口和经济增长空间;(2)控制经济社会发展速度,特别是优化农业种植结构、减少畜禽养殖规模是提高研究区水环境承载力的关键,农业种植结构和养殖结构是区域水环境承载力的敏感指标;(3)在水环境承载力约束下,污染控制指标如城镇生活污水处理率等存在下限阈值,表明研究区污染控制水平对水环境承载力具有短板效应.     

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23.02×108m3,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%。     

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%。     

基于混合LCA模型的酒店服务业水足迹量化研究——以张掖市为例

传统水足迹测算方法主要针对农牧产品,对服务产品核算的研究不足.本文基于混合生命周期评估(H-LCA)模型清单分析方法,参考ISO14046标准,以典型干旱区—张掖市的酒店服务业为例,对张掖市酒店服务业的水足迹进行了定量测算与特征分析.结果表明:张掖市酒店服务业水足迹每年平均为547 m~3·万元-1;酒店服务业水足迹主要来源于间接消耗,占水足迹总量的86%,而直接消耗占仅占14%;间接消耗中最大的部门为农林牧渔产品和服务部门,其次是金属矿采选产品与冶炼加工品部门及建筑部门.以此为依据,2016年张掖市酒店服务业水足迹输出量达到6244万m~3,占张掖市水足迹输出总量的10%左右.酒店服务业水足迹量化研究应该成为张掖市今后节水型城市建设及虚拟水战略实施中不可忽视的重要内容.     

如何利用水环境资源承载力确定城市规模研究——以天府新区为例

以水环境承载力的概念及内涵为基础,研究了天府新区规划初期水资源可持续利用的条件,并基于最大纳污量计算了可承载的区域人口和社会经济规模,为天府新区的区域整体发展规划提供依据.在天府新区新的发展目标下,论述了消除或缓解水资源的压力措施,即:改善和提高水资源管理水平甚至宏观社会经济决策水平,改善当地水资源承载状态,提高当地水资源系统对未来社会、经济、人口和生态环境的承载力.     

生态环境约束下的干旱区城乡用水联动模式——以河西走廊张掖市为例

在脆弱的生态环境和短缺的水资源条件约束下,促进水资源农转非是适应西北干旱区城镇化加速发展的迫切需要。论文以黑河流域张掖市为例,针对张掖市城镇化和工业化水平低、第二三产业用水比重低、用水经济效益低、社会经济用水总量受限等问题,设计了城乡用水联动的总体思路,并提出了生态环境约束下干旱区城乡用水联动的5种主要模式,即:退耕稳粮给水模式、农业科技进步供水模式、农业产业化促水流转模式、城市中水农用模式、水资源农转非补偿模式。通过5种模式的联合运用,旨在为张掖市及西北干旱区创新水资源管理并促进城乡协调快速发展提供参考。     

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。     

深圳市水资源可持续利用及对策调控研究

从环境与发展的角度系统分析了深圳市当前水资源利用状况以及由于社会经济高速发展所引起的水资源短缺特征，对深圳市社会经济高速发展过程中和今后１５年内水资源的可持续利用及调控进行了探讨。     

中国湖泊水资源问题与优化调控战略

湖泊水资源在国民经济和社会可持续发展中占有重要的位置,实施优化调控战略是中国湖泊水资源可持续开发利用的重要途径。文中扼要综述了中国湖泊水资源特点和开发利用中存在水资源短缺、湖泊水资源污染和相关问题,指出湖泊资源优化调控的思路是进行湖泊流域系统的综合调控,目前针对中国湖泊水资源问题的优化战略措施包括:实施湖泊水资源流域管理战略、建立流域节约型国民经济体系、增加科技投入并因地制宜实施环境整治、流域污染的全过程与全方位控制、实施环境教育战略。     

我国环境标志制度与产品发展现状研究

环境标志是政府管理部门或非政府组织(团体)向有关申报者颁发并表明其产品或服务符合国际或国家环境标准与保护要求的特定标志。我国目前已经形成了以绿色食品标志与有机食品标志为代表的农产品环境标志制度、以中国环境标志为代表的制造业及建筑产品环境标志制度和以能效标识为代表的能效标识制度,以及低碳产品认证制度。我国环境标志产品生产与出口取得了显著成绩,但与发展水平高的国家和地区比较,还存在较大的发展差距。     

中国畜产品的虚拟水含量

阐述了畜产品虚拟水含量概念及我国开展畜产品虚拟水贸易研究的意义,归纳了畜产品虚拟水及贸易的计算方法.在此基础上对中国畜产品虚拟水含量分省市进行了分析和研究,计算出中国各省市畜产品虚拟水含量历年的变化情况及各类畜产品现状分布情况,并与各地的水资源总量进行对比分析.结果表明:①近年来,我国畜产品虚拟水含量呈现快速增长趋势,尤以禽蛋和猪肉为甚;②畜产品虚拟水总量分布不均,畜产品虚拟水总量较大的省市分布在山东、河北、河南和东北3省等,而我国的南部、甘肃和宁夏等畜产品虚拟水总量相对较小;③北京、天津、河北、内蒙古、辽宁、吉林、山东、河南和宁夏等省市和自治区畜牧业的快速发展会给当地日益紧缺的水资源带来更大的压力.     

区域环境负荷计量的当量因子法——以广东省佛山市富营养化污染负荷为例

提出了一种基于当量因子的环境负荷计量方法,其原理是根据不同环境干扰因子对同一种环境影响类型的相对贡献大小来进行计量.具体包括环境影响类型的确定、环境干扰因子的识别与归类,以及按当量关系进行汇总3个步骤.该方法可为区域环境规划与污染控制提供技术支持.以广东省佛山市富营养化污染负荷计量为实证进行了研究.结果表明,2001年排放的富营养化污染负荷量约为437.0kt NO₃^-当量,其中贡献最大的是农业生产部门,其次是工业生产部门和人类生活.主要污染物是氨的排放,其次是NO_x的排放.     

中国粮食作物种植结构调整及其水土资源利用效应

粮食种植结构调整会影响农业资源的消耗需求。20世纪90年代中后期以来,玉米在我国粮食生产中的地位明显提升。以粮食种植结构无调整为参照情景,一定产量下,1996-2015年,在国家层面,因粮食种植结构调整对水土资源消耗的节省量约占现期需求量的4%左右。在区域层面,从结构调整对种植面积的减省效应看,耕地资源相对丰富的北方地区明显高于南方地区;从对水资源消耗的减省效应看,北方贫水区也普遍高于南方地区,干旱度最高的西北地区最高。期间区域分品种粮食生产广泛受到作物种植比例变化的影响。研究结果表明,要充分利用好南方水热资源,恢复水稻生产,主要取决于稻米需求及其种植效益,而北方地区则要尽可能按降水规律调整农作制度,合理控制水稻、小麦的种植面积。     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.     

基于生态标签制度的海洋生态产品生态补偿标准区域差异化研究

论文运用海洋渔业产品生态标签制度,以两个海岛型旅游目的地为案例,对海洋生态产品生态补偿标准区域差异化进行了研究.结果表明:1)浙江省舟山市普陀区和山东省烟台市长岛县分别有93.41%和95.90%的受访者支持海洋渔业生态标签产品,愿意为海洋渔业生态标签产品支付比普通海产品更高的价格;2)舟山市普陀区旅游目的地的浙江省游客,江苏省-上海市游客,安徽省-江西省-福建省-河南省-湖南省-湖北省-山东省游客和其他省(市,区)游客,承担的生态补偿标准分别为10.53,10.98,11.03和11.18元/kg,或14.39,17.59,20.54和22.87元/人次,通过海洋渔业产品生态标签制度,2013年可获得1.0358×10⁸元的生态补偿资金;3)烟台市长岛县旅游目的地的山东省游客,北京市-天津市-河北省-山西省-河南省游客和其他省(市,区)游客,承担的生态补偿标准分别为10.86,12.85和13.70元/kg,或13.26,17.57和17.56元/人次,通过海洋渔业产品生态标签制度,2013年可获得0.207 0×10⁸元的生态补偿资金.研究发现,两个旅游目的地均存在生态补偿标准的区域差异性.     

基于虚拟水的济南市水资源可持续利用研究

水资源问题已成为世界普遍关注的问题,其根本原因就在于它不仅影响、制约现代社会的可持续发展,而且成为本世纪全球资源环境的首要问题,直接威胁人类的生存和发展,水资源可持续利用是当前世界上研究的热门课题之一。济南市是北方严重缺水城市之一,近几年来,随着社会经济的发展,严重影响着城市的发展和人民生活质量的提高。文章将国际上前沿的水资源足迹的计算方法引入到济南市的水资源系统中,利用CROPWAT软件定量测度了济南市主要农贸产品的虚拟水含量。通过济南市水足迹的计算及分析,得出济南市为虚拟水净出口地区,直接危及济南市的水资源安全,建议在济南市水资源有限的情况下,必须在节约用水,提高水资源利用的基础上创新水资源管理思路,实施虚拟水战略,充分利用虚拟水贸易解决水资源短缺问题。     

区域水生态承载力多目标优化方法与例证

水生态承载力是指维系水生态系统健康状态下的人类活动阈值,揭示的是某一区域人类活动与水生态系统之间的耦合规律,可为水生态环境保护与经济社会的协调发展提供依据. 基于水生态承载力的概念,构建了区域水生态承载力指标体系,建立了区域水生态承载力多目标优化模型,采用模糊方法进行求解,并采用遗传投影寻踪方法对方案进行优选. 以浙江省湖州市为例进行实证分析,以污染物环境容量利用率作为情景方案设定的依据,分别设定了双指标(COD_Cr、NH₃-N)、三指标(COD_Cr、NH₃-N、TN)、四指标(COD_Cr、NH₃-N、TN、TP)3种控制方案. 结果表明,3种控制方案的优化结果均具有一定的可行性和合理性,并推荐四指标控制方案为优选方案. 四指标控制方案优化结果表明:2020年状态指标水环境容量利用率、生态用水比例分别为99.3%、59.1%;调控指标GDP增长速度、人口增长速度、城镇化率分别控制在7.4%、0.5%、70.3%以下,污水治理资金占GDP的比例为0.9%,第三产业比例为52.1%,化肥施用强度为251.0 kg/hm2;在此基础上,湖州市2020年可承载目标人口总量为350.0×104人,GDP为2 965.4×108元.