基于秩相关随机变量模拟的水库防洪风险估计

采用基于Spearman秩相关随机变量模拟方法,将拉丁抽样法产生的独立洪峰洪量序列转换成满足特定相关结构的洪峰洪量序列,利用模拟的洪峰和时段洪量放大修匀典型过程线生成入库洪水过程,实现了入库洪水过程随机模拟。采用Monte Carlo法估计防洪风险,构建了水库防洪风险估计模型。潘家口水库汛限水位调整防洪风险估计应用结果表明:主汛期汛限水位上限值控制在218.00 m,所建立的入库洪水过程模拟方法简便有效,非常适合于复杂洪水过程模拟,构建的防洪风险分析模型计算结果客观合理,在洪水资源安全利用系统风险分析中具有推广应用价值。     

基于模糊四元联系数的防洪工程体系安全综合评价模型

防洪工程体系是由随机、模糊、未确知等众多不确定性因子组成的复杂系统,它至今仍是洪水灾害管理的主体,对该体系综合安全进行定量评价可为洪水灾害管理提供重要依据.模糊四元联系数是集对分析中同异反联系数的推广,它可更深入地分析系统中的各种不确定性.利用模糊四元联系数建立了防洪工程体系安全综合评价模型,用联系度可描述评价对象与评价标准之间的关系,其结果简便直观,能清晰地反应评价对象和评价标准间的动态联系.用该模型综合评价了实际防洪工程体系的安全程度,其结果与物元分析等方法所得结果一致.     

最终需求拉动下区域产业用水驱动因素分解北大核心CSCDCSSCI

要实现最严格水资源管理制度中用水总量控制的目标,需要正确判断相关因素对用水量变化的影响强度和作用机理。影响产业用水量变化的因素涉及从生产层面到消费层面,从结构因素到效率因素。本文从最终需求的视角,同时考虑生产和消费的影响因素,运用投入产出结构分解法,考察了1997-2010年五个时段相关因素的变化对产业用水变化的总贡献和部门贡献。研究结果表明,国内最终需求成长效应和出口成长效应是拉动江苏省产业用水增加的主要原因,产业技术效应和用水强度效应是江苏省产业用水减少的主要因素;第一产业中国内最终需求成长效应是关键拉动效应,国内最终需求结构效应是抑制效应;第二产业中出口成长效应是关键的拉动效应,用水强度效应是关键抑制效应;第三产业中国内最终需求成长效应是关键拉动效应,用水强度效应是关键抑制效应;六大分解因素对各个部门呈现不同的驱动强度。研究结果为不同产业制定相应水管理政策提供决策参考。     

基于省际间粮食贸易的虚拟水综合效益分析

虚拟水概念丰富水资源的形态与内涵，其价值不仅表现在人口-粮食-贸易为纽带的虚拟水贸易上,还表现在其社会属性上。基于虚拟水的双重价值，结合全国粮食各地产消平衡数据,构建线性优化模型,估算我国粮食省际间贸易的虚拟水流动格局，从资源、经济、环境3方面出发分析虚拟水流动引发的综合效益。结果发现：我国粮食省际间贸易的虚拟水流动格局表现为北水南运的特点，同实体水的南水北调形成互补，水资源南北互通；资源效益而言，我国省际间粮食贸易的虚拟水流动格局在全国范围内共节约了152.96亿m3的水资源，占总的虚拟水流动量的15.79%，表面的水资源节约现象背后隐藏着缺水区输水给丰水区的反常现象以及广大富水地区水资源利用效率低下的严重问题；经济效益总体上是增加的，工业增加值为6.77万亿元。经济效益增加分布较为集中，经济效益减损分布较为分散，效益减损需要构建地区补偿机制；环境效益结果不佳，农作物绿水占用指数高的地区在透支当地农业生态绿水情况下大量输出虚拟水，将会对其陆地自然生态系统造成严重威胁并制约当地社会经济发展。根据结果得出政策启示，为水资源管理、区域发展及生态安全提供新思考：引入实体水与虚拟水结合的水资源管理方式；构建协调区域发展的虚拟水补偿机制；维持绿水与蓝水结构平衡的生态安全。 关键词： 省际间粮食贸易；虚拟水流动；资源效益；经济效益；环境效益     

总量控制约束下区域用水结构调控策略及动态模拟

在既定水资源供给下,通过调控区域用水结构,提高用水效率与效益,使经济社会发展与用水总量限制的水资源约束相适应,是目前区域经济社会发展面临与亟待解答的关键科学问题。选择若干指标定量描述用水系统与社会经济系统耦合关系的基础上,以国民经济部门划分和用水主体划分相结合的方式,细化第一、二、三产业、生活和生态用水指标,建立了江苏省用水结构与产业结构、用水需求与经济社会发展指标互动反馈的模拟调控的系统动力学模型。在对当前发展模式下的江苏省用水总量发展趋势模拟预测分析基础上,选择对系统影响显著的参数作为调控变量,设计了5种对比情景,动态模拟水资源供求变化和用水结构变化情况,提出了江苏省用水总量控制下用水结构调控方案和对策,为区域落实最严格水资源管理制度提供决策依据。     

基于系统动力学—投入产出分析整合方法的江苏省产业用水综合效用分析

产业用水结构的欠合理一定程度上制约着社会的发展,如何科学评价产业用水情况,取得在经济效益、水资源和环境资源约束下的协调发展已成为目前区域社会经济发展面临与亟待解答的科学问题。以江苏省为例,提出了系统动力学—投入产出分析整合方法,在构建反映产业结构、用水结构和排污结构的互动反馈的水资源综合利用系统动力学模型基础上,通过敏感性分析确定对系统影响较大的关键变量,运用投入产出分析技术,对江苏省各部门用水特性、排污特性和经济效益特性进行计算测度,由此构建了3种产业发展模拟方案。依据系统动力学模型输出结果,对2025年3种方案下的重点产业部门用水综合效用情况进行对比分析,进而优选出"节水治污型"方案,并最后提出保障方案实施的对策建议,为江苏省产业和用水结构调整提供决策依据。     

基于模糊聚类因子分析的区域洪灾风险评价

在从洪灾风险形成机理出发建立区域洪灾风险评价指标体系的基础上,综合模糊C-均值聚类、因子分析和聚类有效性函数,建立基于模糊聚类因子分析的区域洪灾风险评价方法,并将其应用于怀洪南片防洪保护区15个乡镇的洪灾风险评价中。结果表明,怀洪南片防洪保护区的洪灾风险与社会经济因子、土地覆盖物因子和洪水因子等3个主要因子关系密切,被评价的15个乡镇中,小蚌埠镇为特高风险区,怀远县城关镇为高风险区,吴小街镇为较高风险区,新集镇、头铺镇、大新镇、曹顾张乡、梅桥镇、曹老集镇和沫河口镇为中等风险,临北回族乡为较低风险区,新马桥镇、王庄镇、浍南镇和魏庄镇为低风险区。研究结果揭示了影响怀洪南片防洪保护区洪灾风险的主要因子及防洪保护区洪灾风险的空间分布,可为区域防洪减灾活动提供指导。     

保障农村饮水安全的水价模式研究

合理的水价模式是实现农村饮水安全工程高效率和可持续运营的关键.当前我国正在进行水价改革,传统的水价制定方法只是基于单纯的成本分摊,忽视了用水者的需求行为,使水价不能真正起到优化配置水资源的作用.通过综合运用经济学、管理科学、水利科学、概率统计等基本理论,提出了农村饮水安全工程的非线性水价模式.     

1951-2010年珠江流域洪水极值序列平稳性特征研究

水文序列的平稳性假设是传统水文统计学方法在水文序列分析研究中的基本假设,随着气候变化与人类活动对地表水文过程的影响,这种假设往往存在问题,使水文分析得出误导性结论。以珠江流域28个测站1951—2010年年最大洪峰流量序列为例,用Pettitt方法结合Loess参考函数检验序列中均值和方差变异,用Mann-Kendall(MK)和Spearman法检测时间趋势性,用广义可加模型(GAMLSS)和长期持续效应等具体分析序列的平稳性。研究结果表明:1均值/方差变异主要集中在西江和东江流域,变异时间分别集中在1990年左右和1968—1987年间;2变异点的存在与否对序列趋势检验结果有重要影响,在考虑变异点前提下,珠江流域年最大洪峰流量序列基本无显著趋势性;3在GAMLSS模型中,对于不具有和具有突变点序列,Gamma分布均为选择次数最多的最优极值分布,不具有突变点序列分布参数θ1或θ2非平稳模型与平稳模型差距较小,具有突变点序列则相反;4统计上检测出具有突变点或者显著时间趋势性的测站,同样检测出高Hurst系数,反之亦然。Hurst系数估计因样本容量较小具有较大不确定性。东江流域受流域内水利工程的剧烈影响,尽管检测出高Hurst系数,但仍认定为非平稳序列;西江干流主要受支流汇流和气候变化影响,高Hurst系数表明其水文过程可能是长期稳定过程中局部波动的结果。