气候变化对涟水流域蓝水绿水资源的影响

利用SWAT分布式水文模型模拟分析1996~2015年过去20 a及2020~2079年未来60 a长期气候变化背景下涟水流域蓝水绿水资源的时空分布变化特征。将气候变化划分为1996~2015年、2020~2049年、2050~2079年三段气象背景时期,选用Had GEM2-AO大气模式的RCP2.6、RCP4.5、RCP6、RCP8.5四种典型浓度路径作为未来时期的气象输入条件,并细分为9种气候变化情景。运用PSO粒子群优化算法,以KGE克林效率系数为目标函数,采用湘乡站实测径流量及MOD16蒸散发数据并行校准模型参数,通过p-factor、r-factor、R2、NSE和PBIAS评价模型模拟效果和不确定性,评价结果表明校准期及验证期蓝水绿水模拟均达到可信程度。情景分析结果表明,对比1996~2015年、2020~2049年、2050~2079年三段气候背景时期,在各RCP浓度路径下蓝水均呈现了不同程度的下降趋势,大约降低了1.4%~17.3%,绿水流均表现出一定的上升趋势,约增长3.5%~12.4%,绿水蓄量则在持续降低,大致下降了7.8%~19.7%,即使将95PPU模拟不确定性范围考虑进来,绿水流的增长趋势也较为明显。因此,将绿水资源纳入涟水流域未来水资源评价体系,实现蓝水绿水综合规划管理具有实际意义。     

基于SWAT模型的细河流域蓝水绿水资源量时空分布研究

利用SWAT（Soil and Water Assessment Tool，SWAT）模型、SUFI-2算法对细河流域水文过程进行了模拟，评估了1977~2015年及典型年份流域蓝水、绿水资源量时空间分布状况。研究结果表明：（1）细河流域多年平均水资源量953.24 mm，其中蓝水资源量290.9 mm，绿水资源量662.33 mm，流域水资源构成以绿水资源为主；（2）典型年份蓝水资源变化较大，特枯水年、平水年和特丰水年分别为86、277和656 mm；绿水系数在特枯水年、平水年和特丰水年差异亦较为明显，分别为87.12%、69.78%和49.31%;（3）在空间上，细河流域蓝水呈现由东向西减少的趋势，绿水流呈现由四周向中部减少的趋势，绿水储呈现由东向西减少的趋势，在特枯水年尤为显著。     

“绿水”的多角度评估及其管理研究

传统的水资源评估和管理忽视了在粮食生产和维护生态系统等方面都具有重要作用的"绿水".本文引入绿水概念,并针对现有绿水评估研究中缺乏小尺度评估方法研究等问题,以碧流河上游地区为例,使用SWAT水文模型在小尺度建立了多角度评估绿水(包括绿水流和绿水贮存)的方法.并使用此方法估算得到了绿水量,绿水时空分布规律以及气候变化条件下绿水的响应规律,研究了引入绿水概念后传统水资源管理的重要革新内容.研究结果表明,使用SWAT水文模型评估流域绿水,是引入绿水概念后进行小尺度绿水评估的有效办法,值得在中国推广使用.绿水评估结果对水资源管理有重要的指导作用.绿水概念的引入为水资源的管理与决策提供了新的思路和更加科学的办法.     

基于多主体成本分担博弈的流域生态补偿机制设计

建立生态补偿机制,是构建促进流域上下游之间协同维护生态环境安全的重要制度保障,是实现流域生态环境保护效益和经济效益的"双赢"的重要途径。文章基于微分博弈理论,构建了集中式生态补偿模型、无成本分担的分散式生态补偿模型以及引入成本分担契约的分散式生态补偿模型,讨论中央政府参与补贴与上下游选择分担污染治理成本行为之间的互动博弈策略,得出以上策略中流域上下游各自相应的最优反馈策略和污染治理量随时间变化的最优轨迹并加以比较。得出以下结论:(1)在有成本分担下的分散式决策中,由于上下游的博弈地位不同,两者所能获得的中央政府补贴系数也不同,处于领导者地位的将获得更大的治污减排补贴系数;中央政府的治污减排补贴政策改变了传统的三种博弈形式下流域成员的最优治污投入和流域经济收益大小关系,即中央政府的规制会使流域上下游地方政府采取不同的博弈形式来最大化自身的效益。(2)中央政府对地方政府的补贴使得上下游地方政府各自的治污减排投入水平、污染治理量、经济增长量达到三种策略里面的最高并与集中式策略相当,有效实现了流域生态补偿策略的协调。(3)在中央政府的协调下下游对上游给予合理的成本分担,才能使流域的经济增长实现帕累托改善,并且认为完善流域生态补偿机制的重点是完善横向与纵向相结合的财政转移支付机制。最后,通过具体的算例对相关参数进行了分析,验证了结论的有效性,为流域上下游长期开展协同生态补偿活动以及中央政府制定补贴政策提供了科学依据。     

基于政府间博弈的流域生态补偿机制研究

随着我国用水矛盾日益突出,流域上下游间用水关系和用水利益的平衡成为稳定区域经济社会发展的重要问题。研究完善流域政府间生态补偿机制,对促进我国流域水资源环境保护、协调流域用水主体用水关系、平衡流域用水利益矛盾具有重要意义。流域生态补偿涉及上游政府、下游政府等多个政府机关,上下游政府因存在经济社会和资源环境目标和利益上的不一致,甚至矛盾冲突,使流域上下游政府生态补偿具有典型的博弈特征。本文通过构建基于成本收益的博弈模型,系统研究我国上下游政府间生态补偿存在的问题、深层次原因及应对策略,为完善我国流域生态补偿机制,缓解流域水资源环境利用关系和平衡流域上下游政府用水利益提供科学依据。研究显示,流域上下游保护与补偿的博弈中,地方政府生态补偿的横向财政转移支付对流域上游水环境保护处于失效状态,必须通过地方政府间有约束力的协议及与中央纵向财政转移支付相结合的模式,实现生态补偿的最大效用。所以,完善流域生态补偿机制,应从流域整体利益出发,视情形将国家和地方政府作为共同的生态补偿主体,并通过流域地方政府间有约束力的生态补偿协议规范政府保护与补偿行为,以上游政府保护成本和下游政府收益为参照确定生态补偿标准和国家与地方政府生态补偿分担比例,完善生态补偿法律法规体系建设,推进我国流域生态补偿制度的顺利实施。     

纳入水资源利用量配置变化的流域生态补偿机制北大核心CSCDCSSCI

流域生态补偿是基于流域生态文明建设的重要前沿课题。针对流域生态补偿机制静态视角的局限性,文章在新空间经济学思想架构下,融合微分博弈理论,构建了包含水资源利用量上下游间配置变化的流域生态补偿模型,并通过模拟分析揭示了变化条件下的流域生态补偿机制,旨在为推动和促进生态文明时代流域健康可持续发展提供理论依据。研究发现:①空间品质引致流域上下游间经济活动分布变化,而经济活动分布变化则引起上下游之间水资源利用量配置变动。②流域上下游间水资源利用量配置变动对流域生态补偿决策方式有效性具有重要影响,从水生态环境治理水平看,集中式决策方式更有效;从全流域收益看,上下游间水资源利用量配置变动存在门槛效应,当低于门槛值时集中式决策方式更有效,当高于门槛值时则主从式决策方式更有效。③因应水资源利用量配置变化动态调整上下游间生态补偿决策方式和环保投入分担比例,是实现流域收益最大化的基本途径。④由空间品质内生驱动的“流域上下游间水资源利用量配置变化—生态补偿决策方式调整—地区水生态环境治理水平和地区收益水平的提升”的互动机制,是推动和实现生态文明时代流域健康可持续发展的新逻辑。基于此,文章提出了经由空间品质驱动的上下游地区间生态补偿机制促进流域健康可持续发展的政策建议。     

基于演化博弈理论的流域生态补偿研究——以太湖流域为例

进入21世纪以来,在中国经济快速发展的同时,生态环境也进一步恶化,转变经济增长方式、保护生态环境、实行环境污染问责制势在必行,生态补偿作为生态环境治理的有效手段被广泛关注。流域水资源的整体性及资源外部性等特征要求上下游要共同承担生态环境保护,如何建立合理的上下游之间生态补偿标准模型,成为流域管理中急需解决的问题。本文以流域生态治理为研究对象,通过上下游地方政府博弈情景设定,建立演化博弈理论模型,说明在地方政府自主选择过程中对于社会最优的环境保护(保护—补偿)策略不会达到稳定均衡状态,必须引入上级监督部门约束因子,才能确定出最优环保(保护—补偿)策略状态稳定时的惩罚金范围。基于设定模型,以太湖流域为例,建立非参数回归计量模型,通过局部线性回归的方法,计算出超标每吨化学含氧量(COD)的惩罚金额至少为1.95万元,说明在现有的1.50万元的惩罚金额下最优保护—补偿策略是非稳态均衡策略,对于流域生态环境治理具有较强的实际应用价值。     

丹江口水库入库洪水变化特征及对未来气候情景的响应分析

选取汉江中上游流域作为研究区域,根据丹江口水库1969～2008年日入库流量资料和IPCC第4次评估报告多模式数据结果,分别采用广义极值分布（GEV）模型和广义帕累托分布（GPD）模型拟合流域1 d最大洪量和3 d最大洪量系列,遴选出描述流域1 d最大洪量和3 d最大洪量分布规律的最优概率模型,推算了其重现期对应的设计值,并分析了该流域极端洪水事件对未来气候变化情景下的响应情况。结果显示：汉江中上游流域1 d最大洪量和3 d最大洪量系列符合广义极值分布和广义帕累托分布,相同重现期下广义极值分布预估的极值比广义帕累托分布预估值略有偏大;未来气候变化各情景下,用广义帕累托分布所拟合的汉江中上游流域1 d最大洪量和3 d最大洪量结果要优于广义极值分布,不同重现期的洪量比历史资料估算的重现水平偏小,说明了气候变化对洪量极值的变化有着直接影响     

合作视角下的跨境水资源两级分配模式

跨境水资源是淡水资源的重要组成部分，随着世界人口和经济的快速发展，各国对水资源需求增加，气候变化使水资源变化情势具有不确定性，更是加剧了各国对水资源安全保障的诉求。公平合理的跨境水资源分配对于缓解各流域国用水冲突、实现跨境水资源可持续利用具有重要意义。为提高跨境水资源分配的公平合理性和水资源利用效率，基于合作视角，该研究提出一个“初始分配以明晰所有权+优化再分配以实现高效利用”的跨境水资源两级分配模式。首先基于协商谈判视角，运用讨价还价博弈模型的方法理念，引入流域国间协商谈判机制，以实现跨境水资源在流域国间的公平合理初始分配。然后基于利益共享理念，构建具有模糊支付的跨境水资源合作博弈模型和要素双重模糊的跨境水资源合作博弈模型，探讨不同模糊情景下的跨境水资源优化再分配问题。并以澜沧江-湄公河流域为例进行实证分析，研究表明：(1)基于协商谈判寻求跨境水权分配最优解，可以有效提高分配方案的可接受性。(2)初始分配是流域国开发利用跨境水资源的基础，有利于明晰初始水权，但也存在难以长时间适应流域环境变化和各流域国用水需求变化的缺陷。(3)合作开发情景下的系统收益比非合作情景下的系统收益更高，且当...     

中国水权配置效率分析

基于整个社会的视角,对水权交易效率进行公理化分析,为水权交易的深入研究奠定基础.首先,提出分析的假设条件,定义水权配置效率,该效率满足完备性、传递性公理.其次,定义水权边际价值、总价值,提出水权边际价值递减规律.再次,给出水权配置的帕累托最优定义,提出帕累托最优时水权配置状态的定理,并论证水权的帕累托配置是稳定的水权配置状态.根据极限理论,给出水权配置序列收敛于帕累托最优配置的定义,论证了在现实水权信息不对称的情况下,只有通过水权交易重新配置水权才能逼近水权配置的最优状态--帕累托配置,而依靠行政配置无法实现.最后,采用本文理论分析我国水权交易现状,指出由于我国目前水权交易成本过高,水权配置向帕累托逼近的速度慢,水权配置无法达到帕累托最优.随着我国水权交易制度的日趋完善,水权配置将达到帕累托最优,从而实现水资源的充分利用.     

跨区域流域生态补偿标准核算——基于成本收益双视角

合理的补偿标准是流域生态补偿的核心,也是激励生态系统服务提供者积极性、体现生态系统服务改善价值、实现区域协同发展的关键内容.基于成本收益双视角,以渭河流域为例,运用全成本法和选择实验法测算了流域生态系统服务保护的成本收益,进一步借助鲁宾斯坦议价模型核算跨区域生态补偿标准.结果表明:(1)为改善流域生态环境,上游甘肃省的直接治理成本约为35021.27万元/a,间接成本约为107112.26万元/a,全成本约为142133.53万元/a;(2)流域生态系统服务改善能够为中下游陕西省带来的收益为252912.96万元;(3)在流域生态系统服务保护成本收益明确的前提下,若上游地区在协商中具有完全耐心或中下游地区完全没有耐心,则上游获得全部净收益,补偿标准为252912.96万元/a;若上游地区完全没有耐心,且当中下游耐心程度(贴现因子)为0.5时,则双方将均分净收益,即补偿标准为197523.25万元/a.总的来看,研究对流域生态系统服务保护的成本收益分析及跨区域生态补偿标准核算提供了可行思路,实际应用中可根据具体情况合理设定议价双方贴现因子进行灵活处理.     

基于演化博弈的流域生态补偿利益冲突分析

资源合理利用与环境保护是维护当今经济平稳、健康、较快发展的重要前提。生态补偿是缓解经济快速发展与环境污染、生态环境破坏之间利益矛盾冲突的重要手段。它是为了制止生态破坏而征收或补偿的费用,所以不同于一般排污费和资源补偿费。本文根据补偿的类型不同,将生态补偿分为资源型生态补偿和环境型生态补偿。本文以流域生态补偿为例,将流域上游政府的策略简化为保护或不保护河流,下游政府针对上游的情况,选择"自主型"或"接受型",运用演化博弈的方法,分析流域生态补偿的特点和结果。结果表明:流域生态补偿需要中央政府的适度干预,而且关键点是保证上游地方政府收益始终最大化;中央政府干预的程度是使上游政府群的收益在保护的情况下比不保护的收益要大,而干预的结果则是使流域上下游的(保护,补偿)策略成为演化博弈的长期稳定均衡。最后本文针对我国现行流域管理体制,为我国流域生态补偿提供了政策建议,以推广我国生态补偿政策。     

基于能值拓展的流域生态外溢价值补偿研究——以渭河流域上游为例

流域上、下游间环境保护成本和收益的区域错配问题严重影响我国流域整体发展的公平与效率,下游地区对上游地区给予适当的经济补偿已成为解决流域区域间经济发展失衡、实现流域水资源可持续发展的重要手段。文章首先构建基于能值拓展的流域生态外溢价值计量模型,从能量投入和能级转化的角度,以能值的形式反映流域客观存在的社会、经济和生态的功能服务价值,利用能值分析法测算流域生态系统服务能值与水足迹法确定流域自身消费的生态能值,通过比较流域生态系统服务能值和流域生态能值自身消费情况,判断流域的生态盈亏状态,并进一步利用能值-货币比率将生态外溢能值转化为生态外溢价值,得到相对客观和稳健的补偿标准。然后以渭河流域上游为例,测算得到2013年渭河流域上游的生态外溢能值为1.16×1022sej,可知流域上游在扣除自身消费的生态能值后还为流域下游提供生态服务,处于生态盈余的状态。为激励上游地区加大流域生态环境保护力度,同时也为实现区域发展的公平与效率和流域水资源的可持续发展,下游地区应对上游地区支付水资源生态环境补偿,根据能值-货币比率得到上游应获得16.31亿元的补偿金额,并根据水资源可利用量进一步分配,得到定西市和天水市应分别获得7.50亿元和8.81亿元的补偿金额。基于该研究结果,建议通过扩大对流域上游地区的转移支付、完善水资源市场构建、健全流域生态补偿立法等政策提高上游地方政府的生态保护努力水平,优化水资源配置,实现流域整体的可持续发展。     

实物期权在流域生态补偿机会成本测算中的应用

生态补偿标准的确定是流域生态补偿核心问题之一,而流域生态补偿标准中机会成本的测算是个难题。流域生态环境资源的专用性,以及自然资源自身价值的不确定性导致生态补偿额中机会成本具有很大的不确定性。现有的机会成本测算方法中没有考虑到这种不确定性。金融学中的实物期权理论给出了使投资者考虑未来不确定因素,把握投资机会价值,使项目价值最大化的方法。基于实物期权理论中的二项式实物期权模型,考虑由于流域生态环境效益价值波动的不确定性因素影响,构建了流域生态补偿机会成本实物期权测算模型。以新安江流域为例,重点考虑新安江流域生态环境效益中渔业效益与旅游效益未来市场发展的不确定性因素影响,测算了机会成本价值,并与已有的实证调查法与对比法的结果进行对比,验证了模型的可行性     

长江经济带绿色水资源效率时空分异研究——基于SE-SBM与ML指数法

长江经济带作为全球最大的内河流域经济带,是我国"新常态"经济发展的重要新引擎。为确保以"黄金水道"为依托的长江经济带健康发展,应着力打造沿江绿色发展轴,重视生态保护及污染治理,尤其是水资源利用的可持续化。将长江经济带沿线11个省市作为研究对象,基于经济-环境-社会可持续绿色发展的理念建立SE-SBM模型,定量分析2002～2016年长江经济带绿色水资源效率时空变化,并利用ML指数方法探讨绿色水资源效率影响因素。研究表明:(1)长江经济带绿色水资源效率随时间出现轻微下降趋势,区域性差异明显,上、下游均出现不同程度的效率值下降,中游稳定于较低水平,形成水资源效率"上游下游中游"的格局;(2)重庆、贵州、上海3个地区平均水资源利用率达到DEA有效,浙江、江西、湖北效率值处于较低水平,江苏、云南水资源利用效率波动明显;(3)技术进步指数是影响水资源效率的主要因素。基于以上研究结果,从打造区域系统性开发,实现经济协调发展;提高技术效率,加大节水技术改造;实施"三水共治",强化水资源管理三方面提出政策建议。旨在促进长江经济带水资源合理开发利用,实现区域经济、社会可持续发展。     

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     

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。     

基于生态足迹模型的区域水资源生态补偿量化模型构建——以长江流域为例

通过计算长江流域各省级行政区之间水资源生态服务价值的差异,建立各省间水资源利用和经济补偿的联动关系,促进区域协调发展。基于生态足迹模型测算长江流域各省份水资源超载指数,结合谢高地等人的中国陆地生态服务价值的研究结果,考虑地区补偿能力,构建水资源生态补偿的量化模型,计算各省份应当支付的生态补偿量。长江流域各省水资源生态服务价值总量高达9.37×1012元,各省生态服务价值也都在3.1×108元以上。整体上长江流域水资源生态服务价值呈现两端低,中间高的趋势,上中下游生态服务价值比例分比为44%,49%和7%。因此,处于长江流域下游以及中游的地区理论上应当对上中游地区水资源保护以及"生态服务价值外溢"进行相应的补偿。长江流域总体应获得1193.53亿元的水资源生态补偿。