基于综合指数法的鄱阳湖流域水资源安全评价研究

从“状态 压力 响应”指标系统框架出发,建立了鄱阳湖流域水资源安全评价指标体系。采用综合指数法,构建变异系数对指标权重进行客观赋值,对鄱阳湖水资源安全进行评价。结果表明：河网密度和农业生产化肥农药施用量等指标对鄱阳湖水资源安全有较大影响。在2000～2010年鄱阳湖流域水资源安全经历了由一般状态（状态Ⅲ）到良好状态（状态Ⅳ）,再到一般状态（状态Ⅲ）,最后发展为较差状态（状态Ⅱ）的过程。从警源上分析发现,这种变化主要由区域经济不断增长,人口压力增大,工农业生产生活用水增加,化肥农药施用量增加所致。从总体趋势上看,鄱阳湖流域水资源安全状态呈现恶化的趋势,虽然近年环保意识逐渐增强,在环保投资方面有所增加,并且提高了污水处理率,加强了工业废水排放管理,但还是难以承受经济社会发展的压力,使得水资源安全暴露出逐渐恶化的趋势,最后定量地分析了水资源安全状态变化原因,并针对水资源保护提出了具体保护措施,给出经济发展的用水约束条件以保障鄱阳湖流域水资源安全。对水资源安全做出合理定量的评价,可为鄱阳湖流域水资源合理开发和可持续利用提供科学依据     

基于RS-SVR模型的流域水资源脆弱性评价与预测研究——以黄河流域为例

水资源脆弱性是衡量水资源系统在气候变化以及人类活动影响下的流域承载能力的重要标准,流域水资源脆弱性评价与预测是评估流域水安全状况、辨识未来水资源系统存在的问题的重要手段。该文首先构建了黄河流域水资源脆弱性评价指标体系,利用粗糙集(Rough Set,缩写为RS)方法对原始指标体系进行降维去除冗余属性。然后,将降维后的评价指标标准值作为"评价样本",运用支持向量机回归(Support Vector Regression,缩写为SVR)模型对流域水资源脆弱性进行评价。最后,设定未来3种不同气候模式与社会经济情景,对黄河流域水资源脆弱性进行情景预测。结果表明:黄河流域过去16年间整体水资源脆弱性等级已从Ⅴ级提升到Ⅳ级水平,未来情景1、情景2下流域整体水资源脆弱性将会好转,但仍处于Ⅳ级中度脆弱水平。未来水质脆弱性与灾害脆弱性提升较为明显,水量脆弱性没有显著改善,在情景3下将恶化到Ⅴ级中高脆弱。因此未来采取积极的人工调控措施能使得水质与灾害方面获得明显的提升,而水量脆弱性则成为制约未来流域整体水资源脆弱性的瓶颈。     

水资源适应对策影响分析与模拟

水资源适应性管理理论和气候变化对策研究都将脆弱性分析作为对策研究的一部分,并认为适应对策应该具有改善系统脆弱性的能力;然而目前的水资源对策研究中主要关注适应对策实施的经济、环境等影响,而关于适应对策实施导致的区域系统脆弱性变化的分析较为缺乏。本文认为在研究水资源适应对策时,应该综合考虑对策实施引发的经济、社会等具体影响和区域脆弱性的变化,将适应对策改善系统脆弱性的能力纳入对策分析和评价的标准之中。因此,本文首先定性分析了水资源适应对策如何对区域系统脆弱性产生影响,然后构建了对策影响模拟模型,用于估测适应对策的具体影响和对区域系统脆弱性的改善能力;通过综合分析考虑水资源适应对策的影响,可为提供水资源适应性管理提供参考依据。设计三类水资源适应对策,用江西省为实例进行模拟分析,结果显示每项适应对策的影响都具有多样性和传导性;提高水资源要素价格、减少用水补贴和推动技术进步均能提高用水效率、控制经济社会发展用水总量,从而通过减少水资源能开发利用对自然系统的压力、提高人类经济社会的适应能力,综合缓解系统脆弱性。但不同对策具体影响有差异,各有不足之处,且由于区域系统和水资源问题的复杂性,不太可能在短期内靠单一对策迅速改善区域系统状态。因此,应该长期实施"节流"的水资源适应对策,重点提高农业用水效率,综合使用经济手段和技术手段促进用水效率提高和水资源优化配置,控制用水需求增长;同时保持经济稳定增长,通过提高人类适应能力,逐渐改善区域系统脆弱性,实现可持发展。     

黄河中游区佳芦河流域生态脆弱性评价

生态脆弱性评价可为生态脆弱流域生态经济系统的恢复与重建提供重要的依据。在分析影响该流域生态脆弱性因素的基础上,从成因和表现结果两个方面选择构建了佳芦河流域生态脆弱性指标体系,将人口素质等人文信息指标纳入生态脆弱性指标体系,并利用AHP确定了各指标的权重。采用基于三角白化权函数灰色聚类评价方法对佳芦河流域生态脆弱性进行了综合性评价,结果表明:佳芦河流域生态脆弱性对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ灰类的聚类系数分别为0.636、0.389、0.472,聚类系数隶属于灰类Ⅰ,该流域生态脆弱性为高度脆弱。     

基于洪旱灾害的雅鲁藏布江流域水资源脆弱性时空差异分析

水资源脆弱性分析是确立区域水资源问题和调控水安全的重要环节。雅鲁藏布江流域水资源丰富,但时空分布不均,洪旱灾害频发、经济欠发达,导致水资源脆弱性明显。基于1965～2014年的气象月尺度数据,分析流域降水分布特征、确定其干湿分区;采用标准化降水指数认识流域洪旱灾害时空分布状况,并从洪旱灾害及沙漠化、供用水及用水效益、调控能力3个方面构建流域水资源脆弱性指标评价体系,运用熵权法分析时空差异特征。结果表明:(1)流域多年平均降水量458 mm,空间上从西北向东南方向递增,上游日喀则市大部、中游拉萨市和山南地区属于中等干旱区,下游林芝市为湿润区;(2)流域内4区/市均易发生春旱和盛夏洪涝,干旱灾害发生率高于洪涝灾害发生率,拉萨市和林芝市易发生干旱重灾,山南地区易发生洪涝重灾;(3)流域及4区/市在2005～2014年间水资源脆弱性均呈下降趋势,山南地区、林芝市的降幅大于日喀则市、拉萨市;(4)流域水资源脆弱性的主导因子为干旱、洪涝、用水效益、管理能力、地区生产总值。流域水资源脆弱性特征为由洪旱灾害主导、调控能力弱、水资源利用效率低。     

基于效益的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型

补偿标准确定是建立生态补偿机制关键，也是生态补偿的重点和难点。针对鄱阳湖流域水资源管理及水权分配以流域水资源四级区为基础的实际情况，提出以流域水资源四级区为计算单元、以水资源四级区各行政区为计算单位、以下泄水资源是否达标作为被补偿与补偿的依据，按照利用某行政区水资源产生效益（或增加利用成本）大小来确定行政区间的补偿量，建立了流域内补偿的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型。并以鄱阳湖流域水资源四级区袁河为例，计算了2008年袁河流域内及其下游各行政区受到（或付出）的水生态保护补偿量。补偿标准计算模型为建立鄱阳湖流域水生态保护补偿机制提供依据，对别的流域确定水生态保护补偿标准具有较好的借鉴作用     

区域水资源系统脆弱性评价的集对分析与可变模糊集方法

水资源系统是涵盖水资源、水环境、水灾害,以及社会经济生态的复杂系统。为此,从水资源脆弱性、生态环境脆弱性和承载能力脆弱性三方面建立了区域水资源系统脆弱性指标体系。利用联系度构造可变模糊集的相对差异度,建立了基于集对分析与可变模糊集的区域水资源系统脆弱性评价模型。在安徽省的应用结果表明,安徽省水资源系统脆弱性实际状况为中度脆弱,该模型综合利用了样本单指标联系度的评价信息,包含了更多客观信息,在水资源系统评价中具有推广应用价值。     

气候变化下汉江上游林地植被生态需水量的时空演变

研究气候变化下林地植被生态需水量的时空变化,对于保护涵养水源的林地植被系统,合理规划管理流域水资源有着重要作用。以汉江上游流域11个气象站点1971~2010年的气象资料为依据,采用结合[1]土壤含水量与植物类型修正蒸散发量得到植被生态需水量的方式,从时空角度定量研究了在生长季4~10月份流域林地植被生态需水量及其趋势性变化,并且分析了生态需水量对各气象因子变化的敏感性程度。结果表明:汉江上游流域林地植被多年平均生长季生态需水量为6.915 8×109 m3,整体上呈现非显著性增加趋势,在空间分布上具有明显的地带性特征。生态需水量对不同气象因子有不同程度的敏感性:最高温度水汽压太阳辐射风速最低温度,生态需水量对各气象因子敏感程度的地带性分布特征还与各区域的纬度、海拔、植被类型和下垫面情况有关。     

后寨河流域岩溶含水层脆弱性及其对土地利用方式的响应

由于强烈的溶蚀作用,岩溶地区溶蚀裂隙、管道等高度发育,并相互贯通,形成岩溶区特有的地下、地表“双层空间”结构体系,地下空间成为地下水存储和运移的重要场所。岩溶地区由于土层浅薄或缺失,并且溶蚀裂隙、管道、落水洞、竖井等高度发育,使含水层更易受地表状况的影响,土地利用/覆被变化在很大程度上影响着地下水的水质、水量,岩溶水质的变化能集中反映人类活动胁迫下岩溶含水层脆弱性程度的增加。以典型岩溶单元--贵州普定后寨河流域为例,分析了流域水文地质背景下的岩溶含水层本质脆弱性,结合流域地下河水近20年的水化学资料,分析了含水层脆弱性对土地利用变化的响应。结果显示：土地利用/覆被变化、农业活动、城镇建设及居民活动都对地下水质变化有明显影响。因此,调整土地利用结构,恢复岩溶植被,改善生态环境是保护和改善岩溶水资源的重要途径。     

基于粗糙集和BP神经网络的流域水资源脆弱性预测研究——以淮河流域为例

水资源是一种重要的自然资源和经济资源,对其未来的脆弱性进行预测可以预估研究区未来的水安全状况,对其脆弱性问题做出预警,从而及时采取治理措施。因此,合理科学的水资源脆弱性预测研究是缓解水资源脆弱性的有效手段。目前,水资源脆弱性研究主要是针对水资源现状进行评价,对其未来状况的预测较少。集成了粗糙集和BP神经网络两种方法,首先采用改进了的盲目删除法对构建的流域水资源脆弱性评价指标体系进行约简,其次通过BP神经网络拟合约简后的指标数据与脆弱度之间的映射关系,构建流域水资源脆弱性评价预测模型。基于之前研究的样本数据和脆弱性结果,探讨淮河流域未来的水资源脆弱性状况。结果表明:淮河流域2015年、2020年和2025年的水资源脆弱度分别为0.305、0.359和0.390,处于轻度脆弱和中度脆弱的状况,除2015年脆弱性状况有所好转以外,2020年和2025年的水资源脆弱性程度与近几年相比有所加剧,根据指标数据可知该现象主要是受年降水量、人均用水量、万元GDP废水排放量、垦殖指数、有效灌溉面积比和干旱面积受灾比6个指标的影响,为避免水资源脆弱性的加剧,应当有针对性的加强这几个方面的管理和控制。     

甘肃河西内陆河流域社会化水资源稀缺评价

水资源稀缺是我国经济社会发展所面临的严重制约因素。水资源稀缺评价是水资源管理中最基础性的工作。借助Karshenas模型对资源利用同经济发展之间的关系进行了诠释；在界定水资源管理阶段的基础上。引入社会适应性能力概念。着重论述了其内在结构及其度量指标。从而将水资源稀缺问题拓展到了社会经济领域。强调社会资源在水资源稀缺评价中的作用。同时。建立社会化水资源稀缺指数。并以甘肃省河西内陆河流域五市为例进行了实证研究．结果表明：嘉峪关市由于相对较高的社会适应性能力。其社会化水资源稀缺程度指数的相对排序得到改善；而武威市则因相对较低的社会适应性能力。社会化水资源稀缺指数的排序有所降低；金昌市和张掖市尽管社会化水资源稀缺指数的相对排序没有变化。但由于考虑了社会适应性能力。水资源稀缺程度得到有效的缓解。社会化水资源稀缺指数更能如实反映水资源状况。社会适应性能力是一种重要的资源。对缓解水资源紧缺程度具有重要的作用。     

岷江上游生态脆弱性评价

岷江上游流域是我国典型的生态脆弱区之一,由于地质变化频繁、高差显著、气候干旱,加上人为活动影响,生态脆弱性的表现十分明显。通过对其生态环境脆弱性因素及成因机制的分析,构建了由土地生产力、地表起伏度、干燥度指数、土壤侵蚀强度、草场退化荒漠化率、物种消失率等14个指标组成的岷江上游生态脆弱性的评价指标体系;根据本地区生态环境现状、全国和四川省情况及奋斗目标,建立了Ⅰ到Ⅲ级的评价标准体系;利用模糊数学聚类方法对评价指标进行分析计算,得出了岷江上游生态环境为第Ⅲ级,即生态环境非常脆弱的结论。评价结果符合岷江上游地区的生态环境状况。     

鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性评价及压力分析

采用理论研究与实地调查、定性和定量相结合的研究方法,建立了完整的鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性评价指标体系,并运用模糊数学的方法对鄱阳湖湿地生态环境脆弱性进行评价。结果表明,鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性为0768,属于轻度脆弱状态;在亚类指标中,生态特征脆弱状态为0732,处于轻度脆弱状态,整体功能脆弱状态为0868,处于微脆弱状态,社会环境脆弱状态为0668,处于轻度脆弱状态。通过压力分析,发现影响鄱阳湖典型湿地生态环境脆弱性的制约因素主要是外部社会环境因素,主要包括围垦、不当的消灭血吸虫病措施、经济贫困与落后的生产生活方式以及亟待加强的湿地管理体制。     

基于供需管理的太湖流域水资源反退化能力研究

近年来,我国流域水资源系统退化问题日趋严重。水质恶化、水生态环境退化以及突发性水危机事件常态化等,使得流域水资源反退化能力建设备受重视。环太湖区域作为率先进入现代化建设的示范区,太湖水资源反退化能力建设是区域现代化建设的重要组成部分。为提升太湖流域水资源反退化能力,从水资源供需管理视角出发,构建了供需两侧流域水资源反退化能力评价指标体系,应用全排列综合图示法分析了2001-2012年太湖流域供需两侧水资源反退化能力综合发展指数、发展演变速度及其变化原因,以二维空间矩阵形式对流域水资源反退化能力进行了综合评价。结果表明:近10年来,太湖流域供需两侧水资源反退化能力综合发展指数总体呈上升趋势,自2006年起,需求侧一直高于供给侧,供需两侧正向协调作用没有很好地显现;流域反退化能力发展演变速度总体波动较大,由于社会经济发展、用水效率以及污染治理等因素变化,个别年份需求侧水资源反退化能力出现下降现象;在供水管理方面,自然生态环境的退化是导致供给侧水资源反退化能力下降的主要原因。基于上述结论,分别从供水管理和需水管理角度提出了增强太湖流水资源反退化能力的对策和建议。     

鄱阳湖流域基本特征、面临挑战和关键科学问题

鄱阳湖流域总面积占长江流域面积的9%，占江西省国土面积的939%，鄱阳湖流域的生态健康维系着流域内，特别是长江中下游的生态安全，是区域经济、社会、生态可持续发展的重要保障。在全面认识鄱阳湖流域基本特征和面临挑战的基础上，探讨了鄱阳湖流域面临的五大科学问题：“山 江 湖”的相互关系与流域的生态健康；全球变化背景下流域生态系统的响应；流域生物多样性地理格局与社会经济合理分区；长江流域环境演变对鄱阳湖流域的影响；流域科学管理的理论与实践。为鄱阳湖生态经济区的建设和全流域的综合管理提供科学的建议和对策     

城镇化过程对鄱阳湖流域生态系统的影响

城镇化是社会经济发展和现代文明的重要标志，但带来了严重的资源危机和生态环境问题。以鄱阳湖独特的流域特征为研究对象，以城市人口数量表征城镇化的进程，分类解析1990~2011年江西省统计年鉴数据，通过讨论鄱阳湖土地资源结构变化、水资源变化特征、湿地生态系统、生物多样性等资源消耗程度，以及大气污染和水污染为代表的城镇主要污染问题，探讨快速城镇化下鄱阳湖生态环境对干扰的响应。结果表明：鄱阳湖流域各城市的城镇化进展及其机制不同，南昌、九江和上饶城市扩张迅速，而景德镇和赣州发展较平缓；城镇化导致水资源日益紧缺，各城市年总用水量2003年以后均呈增加趋势，其中农业用水量逐年增加，工业用水量各城市年变化存在差异；生物多样性特征受到严重威胁，湖泊水面及湿地面积的持续减少，生物环境的组成和结构发生改变；九江等城市工业废气排放量加大、南昌等城市工业废水排放高，造成湖区环境恶化。根据分析，建议鄱阳湖流域未来从规划土地利用类型、统一调配水资源、制定生物多样性保护对策、加强环境污染治理、强化环保宣传和规划与政策法律化等多方面采取措施。本文为鄱阳湖生态系统可持续发展和生态经济区的城镇化建设提供理论参考     

基于环境同位素的鄱阳湖与长江关系变化解析

在气候变化和三峡工程调节的双重影响下,长江中下游通江湖泊江湖关系发生显著改变,而最大的通江湖泊—鄱阳湖—水情的变化及其引发的一系列生态和环境问题受到了高度重视和关注。为了揭示不同时期鄱阳湖与长江间的江湖关系,并初步分析三峡运行对鄱阳湖水情的影响,通过对鄱阳湖北部通江水道湖水、降水和九江段长江干流水同位素特征进行调查并探讨长江水与湖水同位素联系。结果表明:湖水、降水和长江水中δ~(18)O和δ~2H值存在明显的季节和空间变化,可用于揭示湖泊与长江间的关系。在三峡调洪削峰期(7月)湖水δ~(18)O和δ~2H值明显要高于长江水,且湖水主要以外排形式补给长江为主,其比例达75%;在三峡蓄水期(10月)长江水位高于湖口水位,从鄱阳湖出口到老爷庙湖水与长江水同位素值具有较高的相似性,表明了此水域受长江水倒灌影响;而在三峡蓄水期(11和12月)湖水同位素值偏大说明了其受到一定较强的蒸发富集影响。三峡水库运行明显改变了长江水位和流量,进而影响了鄱阳湖与长江的补排关系,调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄。因此,三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

岷沱江流域水环境治理绩效综合评价方法研究

为全面研究生态文明背景下岷沱江流域水环境治理成效，该研究从水生态保护与修复、水污染治理与控制、水资源开发利用和社会经济承载4个维度构建评价指标体系，先采用灰色关联分析法和均方差决策法建立组合权重，再通过加权综合指数法和理想解模型对2011~2017年岷沱江流域10个主要地级市的水环境治理绩效进行动态评价，最后利用ArcGIS10.5软件进行评价结果的时空分异性的可视化。研究表明：在水环境综合管理下，岷沱江流域水环境治理绩效水平呈上升的趋势。空间分布上，虽岷沱江流域上、中、下游的水环境治理绩效整体水平差异性逐渐缩小，但流域中各地级市在水污染治理与水资源开发利用上存在明显的差异性，今后岷沱江流域应重点控制水污染和优化水资源配置，统筹流域可持续发展的水环境管理。     

基于遥感的2000~2009年鄱阳湖流域蒸散特征及影响因子研究

蒸散是水循环过程重要的分量,分析鄱阳湖流域蒸散的时空格局及影响因子作用对流域水资源合理利用和提升流域生态服务功能具有重要意义。以MODIS产品数据为主要数据源,应用地面温度 植被指数三角关系法反演了鄱阳湖流域2000~2009年的实际蒸散量,分析了流域蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响。结果表明：（1）鄱阳湖流域蒸散具有很强的空间异质性,蒸散较大的区域位于湖区水域和流域森林分布区域,而湖区周围和流域中部的农田和草地蒸散相对较小。2000~2009年流域年均蒸散量为795 mm。2003、2004、2007和2009年的枯水年份,蒸散值较高,变化范围为802~890 mm;（2） 鄱阳湖流域各子流域年蒸散量为666~1 031 mm,其中饶河和修水流域蒸散量高于其他流域,这是由于这两个子流域林地所占比例较高（大于70%）。流域蒸散占降水的比例为04~07,从年尺度上整个流域仍表现为水分盈余,但年内分配不均;（3） 流域蒸散与辐射和气温呈显著正相关关系（P＜001）,而蒸散年内分布格局则与降水格局有关,表现为月降水距平越小,月蒸散量越大。在枯水年份,降水格局对蒸散的影响尤为显著     

鄱阳湖流域千年旱涝变化特点及R/S分析

为揭示鄱阳湖流域旱涝变化规律,预测未来变化,搜集整理了鄱阳湖流域地方志、奏折等古文献记载的旱涝记录,根据灾害现象、灾害后果、救灾情况等综合研判旱涝等级。对1160~1950s旱涝频次序列进行了变化周期分析。采用了R/S方法分析了年代际旱涝频次的Hurst指数,结合变化周期分析结果,对1950s以后鄱阳湖流域的旱涝频次变化趋势进行预测,采用基于1951~2010年器测降水量的SPI指数进行验证。研究结果表明:1160~1940s鄱阳湖流域及各子流域的干旱、洪涝频次呈波动变化,周期性变化明显,干旱、洪涝的3~6个年代周期段在整个时段内均非常显著,通过了95%的信度检验;鄱阳湖流域及各子流域的年代际干旱频次的Hurst指数普遍在0.7~0.8之间,洪涝在0.8~0.9之间。预测1950s后鄱阳湖流域年代际旱涝频次整体变化将呈阶段性上升趋势,经验证预测结果与实况较为吻合。