巢湖流域水资源可持续性评价方法研究

水资源可持续性评价模型(WRSEM,Water Resource Sustainability Evaluation Model)能够定量地评价流域水资源的可持续性,是流域水资源管理的一个有效工具。本文为了科学地衡量巢湖流域水资源开发、利用和管理的可持续性,构建了巢湖流域水资源可持续性评价模型和评价指标体系。巢湖流域水资源可持续性评价指标体系由4个一级指标(经济效率、社会公平、环境保护和保障能力)和20个二级指标构成。最后根据相对权重综合计算得到流域水资源可持续性指数。评价结果表明了巢湖流域水资源可持续性的程度,同时研究结果为巢湖流域水资源管理及其相关政策制定提供了科学依据。     

基于多流域生态网络模型的用水系统结构特征演化分析

以黄淮海流域为案例,将其涵盖生态环境和社会经济用水的水资源利用系统作为研究对象,构建多流域生态网络模型,从系统整体角度自上而下对其进行描述并开展生态网络分析,通过系统整体分析指标的计算,对黄淮海流域在2003~2014年期间系统结构特征的演化进行了分析.研究结果表明,2003~2014年期间,通过"十一五"、"十二五"规划所开展的多项水资源可持续利用措施的实施,系统受到来自外界环境的压力和干扰有所减小,系统逐渐趋于稳定,但却仍存在着生态用水量严重短缺的问题,系统的可持续性还有待进一步研究和提高.     

汉江流域水资源可持续利用的对策研究

水资源的可持续利用是经济社会发展可持续的前提和基础。随着经济社会的快速发展,汉江流域地区水资源紧缺矛盾日益突出,从汉江流域水资源开发利用现状及其存在的问题出发,提出促进汉江流域水资源可持续利用的建议,从而加强水资源管理,保障汉江流域地区经济社会发展、水环境保护协调发展。     

伊犁河流域水资源开发利用的水文及生态效应分析

伊犁河是流经中国～哈萨克斯坦的跨境河流,多年来由于缺少境外地区的基础资料支持,对流域水资源的研究大多局限于国内部分,对流域整体水资源开发及其生态效应认识不足。论文以2000年Landsat ETM+数据为基础,应用遥感和GIS技术,依据生态适宜性理论划定生态分区,分析和计算了流域的生态耗水量。以此为基础,并结合已有的研究成果,分析了伊犁河流域水资源开发利用,尤其是下游卡普恰盖水库建设与灌溉农业发展所引起的区域水资源转化与水资源利用格局的变化,以及由此产生的水文与生态环境效应。     

基于水资源转化模拟的石羊河流域水资源优化配置

流域水循环过程是水资源合理配置对象依存和演化的基础。针对内陆河流域水资源多次转化多次利用的特点,建立以水资源转化过程为基础的流域水资源优化配置模型。按水力联系将内陆河流域系统分为独立的子系统。按水资源转化特点和用水格局将各独立水系统分渠灌区、井灌区和渠井混灌区三个一级计算单元,每个一级计算单元由若干灌区(二级计算单元)组成。运用水均衡模型和BP人工神经网络模型模拟一级计算单元间的水资源转化过程,分别模拟井灌区和渠井混灌区的来水量。建立一级计算单元和二级计算单元两层水资源优化模型,分别以灌溉用水效益最大和公平用水为配置目标。将一级计算单元的优化模型耦合到水资源转化模拟模型中。凉州区配置水量10.68×10⁸ m³,金川区为2.63×10⁸ m³,流域农业灌溉用水16.64×10⁸ m³,占总毛用水量的75％,相比现状有大幅下降。分别采用模拟寻优和遗传算法求解两层优化模型,将水量分配到灌区,进而分配到行政区,实现水资源的流域配置和行政区配置的统一,便于水资源统一管理。     

白洋淀流域水资源管理中的公众参与分析及评价

有效的公众参与是提高流域水资源管理效率和流域综合管理成功的关键因素. 选取白洋淀流域的典型城市模块(保定市)、乡村模块(涞水县)及水敏感区(安新县)进行研究,综合采用问卷调查、利益群体访谈和专家咨询等方法,对政府管理人员、流域居民的环境意识及水资源管理参与现状进行了分析评价,比较与评估了政府及相关利益群体的环境知识、环境满意度、信息流通渠道、参与意愿、实际参与度、政府行为及其公众认知度和接受度. 结果表明:公众参与水资源管理的现状是水敏感区的参与效果好于城镇模块,且城镇模块好于乡村模块;公众获取环境知识与环境信息的途径主要以亲身感受与媒体宣传的被动接受形式为主;参与途径不畅通,实际参与度低于有参与意愿的比例,参与意愿不确定性高;公众对于政府行为的认知度为41.3%,接受度仅为19%;管理者对于公众参与在水资源管理中作用的认识仍有待提高,参与活动以宣传教育为主,缺乏整体考虑及上下游沟通与设计,缺乏全过程参与,居民尚未形成共同认可的流域价值观. 建议加强全过程参与、环保民间团体的作用以及学校环境教育.      

滦河流域水资源开发的水文效应及其生态环境响应

通过滦河干流滦县水文站径流的长期演变趋势,分析流域水资源开发利用的水文效应及其生态响应。结果表明,在气候变化和人类活动影响下,滦河流域地表水资源量出现显著的衰减趋势,并引起滦河下游河道系统严重退化、近代滦河三角洲萎缩、下游平原区地下水位下降等若干生态环境问题。提出应加强竞争性用水条件下的河流生态水文调控,以改善滦河下游的生态环境。     

生态重建目标下石羊河流域水资源空间配置优化——基于分布式水资源管理模型

石羊河流域的生态环境退化对于河西走廊乃至西北干旱地区的生态安全形成了严重的威胁。论文构建了基于GBEM模型的分布式水资源管理模型,研究了在生态重建目标下石羊河流域水资源空间配置优化方案和实现途径。分析结果显示,“石羊河流域重点治理规划”的预期目标难以实现,应当在不影响生态重建目标的前提下,以提高流域整体的水资源利用效益为导向,优化水资源利用的空间组织,并通过流域内部的利益补偿,解决水资源空间配置优化带来的区域间收入差异问题。应通过推进水权交易实现水资源空间配置优化及相应的利益补偿,在提高水效益的同时,促进水资源分配的公平。生态退化严重的民勤湖区的农业人口需要逐步转移出来,以减轻当地的生态环境负荷。     

气候变化对钱塘江流域水资源带来的威胁

文章以钱塘江流域水资源作为研究对象,介绍了钱塘江流域自然地理与水文气象数据概况,分析了钱塘江流域水文气象要素变化特征分析以及其气候变化对钱塘江流域水资源带来的影响,气候变化情景下水资源适应对策。     

流域水资源管理的“重拳”

重视水权的必要性 水资源是关系国计民生的战略性资源,由于水资源具有的特性,水资源管理不能仅仅依靠区域管理,应该进行流域水资源综合管理。     

基于负载指数的湖北省水资源开发潜力综合评价

以湖北省为研究区域,采用水资源负载指数法,在Arc GIS软件的支持下评价了湖北省各城市和各分区的水资源利用程度及开发潜力,定量揭示了不同地区人口-经济规模和水资源量之间的平衡关系。结果表明:整体上,湖北省多年平均水资源负载指数为7.31,水资源利用程度较高,进一步开发的潜力较小。在城市尺度上,神农架林区、恩施自治州、十堰市和咸宁市等城市水资源潜力较大,其他城市水资源潜力较小;在分区尺度上,鄂西南地区水资源潜力较大,江汉平原水资源潜力较小。研究成果将为该地区合理开发水资源、制定中长期生态环境保护和社会经济发展规划提供科学依据。     

基于指数和法的气矿临时用地复垦适宜性评价研究

建立了指数和法的适宜性评价体系,选取地形坡度、有效层厚度、灌排条件、地表物质、土地利用兼容程度、区位条件和损毁程度7个评价因子,对气矿临时用地复垦适宜性进行评价。研究结果表明:废水岩屑池为勉强适宜和中度适宜,设施基础均属于中度适宜,井场井架基础外用地属于高度适宜。并通过Paired-Samples T-Test检验和修正适宜性评价结果,为科学管理、合理利用与规划土地提供依据。     

水功能区考核指标体系研究初探

水功能区是实施最严格水资源管理制度的重要基础,本文从水功能区划理论、管理现状与考核要求,提出了水功能区考核指标体系建设的原则,并应用频度分析法、理论分析法和专家咨询法等建立了水功能区考核指标体系框架,确定了水文水资源、水环境、水生态和社会属性等四类作为属性层的构成,筛选出生态基流、敏感环境需水量、水质达标率、污染物入河控制量、鱼类多样性指数、珍稀物种生存状况、饮用水源地安全达标建设状况和水资源开发利用率等8个指标,最终确立了不同类型水功能区考核的关键指标和体系,为落实最严格的水资源管理制度奠定了良好的基础.     

基于模糊综合评价的湖水重金属污染评价与分析

采用模糊综合评价法对仙鹤湖湖水重金属的污染状况进行评价研究。为了突出外界有毒物质的影响,发展了模糊综合-加权平均模型,提高了评价结果的精度。模糊评价结果表明仙鹤湖水质有轻度重金属污染,其中As、Cd和Pb的污染相对较重。通过对分值化评价结果进行参数估计,知仙鹤湖水质符合Ⅲ类水质及以上标准的可信度超过95%,Ⅱ类水质及以上标准的可信度为80%以上。通过比较,灰色关联分析法的评价结果与模糊综合评价法的评价结果基本一致。     

基于累积概率分布法评估典型水环境因子对铜毒性的影响

评估典型水环境因子对金属毒性的影响对水质基准预测及修正具有重要意义。通过文献和数据库调研,收集了我国主要流域地表水硬度、DOC含量、pH等指标的测量数据。同时以斑马鱼为研究对象,开展了水体不同硬度、DOC含量、pH值等条件下Cu~(2+)对斑马鱼毒性变化研究。结果表明:我国主要流域地表水硬度、DOC含量和pH值等指标的变化范围分别为27. 6～1007. 3 mg/L,0. 64～45. 17 mg/L和6. 83～9. 49;硬度和DOC含量与Cu~(2+)对斑马鱼毒性呈显著线性关系,可用一级线性方程拟合;选取水体硬度、DOC含量和pH等因子5%和50%累积概率的值,比较各因子相同累积概率区间范围内Cu~(2+)对斑马鱼的毒性变化程度,得出DOC含量为我国主要流域地表水水环境因子中铜对斑马鱼毒性的最大影响因素。研究结果可为金属的水质基准的制修订提供参考。     

基于碳源/汇角度的低碳城市评价指标体系构建

如何发展低碳经济和建设低碳城市已成为国际热点,而构建低碳城市评价指标体系则是低碳城市建设和发展的前提和基础。本文在对低碳城市理论和内涵详细分析的基础上,从城市碳源／汇角度出发,以定量评价城市能源利用和土地利用造成的碳排放为目标,构建了低碳城市评价指标体系。该指标体系包含了工业低碳指数、交通低碳指数、建筑低碳指数和土地碳汇指数4个二级指标及28个三级指标,并相应地设计了评价模型对各级指标进行综合。评价方法简单直观,并且可以根据城市能源消费结构的不同而调整权重,进而保证了评价不同类型城市时的公平性。     

基于时差相关分析和模糊神经网络的白洋淀流域水环境承载力评价预警

为实现水环境承载力评价和预警,运用耦合DPSR模型和时差分析方法构建了白洋淀流域水环境承载力监测预警指标体系,并结合神经网络与模糊数学构建了T-S模糊神经网络模型,根据控制图法确定了监测预警指标阈值,解决了水环境系统的随机性和模糊性问题,最终实现了白洋淀流域水环境承载力的有效评价和预警。结果表明:1)白洋淀流域水环境承载力在2012-2015年处于较弱承载状态,在2016,2017年处于中等承载状态,现状评价等级由Ⅳ级(橙色警灯)转变为Ⅲ级(黄色警灯);2)在现状发展趋势下,2018-2035年白洋淀流域水环境承载力整体呈先上升后下降趋势,自2026年以后流域水环境整体呈恶化状态,水环境承载力逐渐从中等承载(黄色警灯)向较弱承载(橙色警灯)和弱承载状态(红色警灯)转变;3)未来区域人口的增长和雄安新区的快速发展会给白洋淀流域水环境带来巨大压力,因此可加大区域水环境保护力度,实施基于空间单元的精细化环境管控方案,推动区域经济绿色转型,促进区域水环境质量全面改善和良性发展,以提高区域可持续发展水平。     

基于KH-SVM的鄱阳湖水质评价及变化趋势分析

为了提高水质评价结果的精度,更客观地反映水体环境的质量状况,针对支持向量机（support vector machine,SVM）性能易受模型参数的影响,提出了一种基于磷虾群算法（krill herd,KH）优化SVM的模型,将其与地表水环境质量标准相结合,选取5种代表性水质指标作为模型的输入,5类水质标准作为输出,建立了基于KH-SVM的水质评价模型,并利用该模型对鄱阳湖2013—2018年丰水期、平水期和枯水期的水质状况及变化趋势进行研究。结果表明:鄱阳湖北湖区水质基本维持在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ—Ⅳ类,而南湖区水质各时期波动较大,其中丰水期多为Ⅱ类水,平、枯水期以Ⅴ类水为主,整体上2013—2018年鄱阳湖水质恶化趋势没有明显改善,水质级别仍处于非优类水平;构建的KH-SVM模型性能良好,与传统评价方法相比可以较好地实现水质综合评价,能够从整体上更准确、客观地反映水体质量状况。该研究成果可为区域地表水资源科学管理及水环境保护提供科学依据。     

基于控制单元划分的南海区广佛跨界水环境治理工程效果评估

针对南海区广佛跨界区域的水系分布特点划分控制单元,通过对2018年区域内治水工程的调研分析,定量分析治水工程效果。跨界区域各控制单元中,水口水道的COD和NH₃-N削减量最大,占比分别为42.9%和62.9%;西南涌的TP削减量最大,占比为60.1%;按行政区划分析大沥镇对COD和NH₃-N的削减贡献最大,占比分别为29.8%和35.4%;狮山镇对TP的削减贡献最大,占比为62.9%。通过建立污染物削减量与水质指标的响应关系,对控制单元合理性进行分析,并提出相应的污染防治对策,可为管理部门制定水污染防治计划及环境整治工程提供技术支持。     

四湖流域径流及蓝水绿水资源时空分布模拟

为了解四湖流域的水文特征及蓝水绿水资源时空分布,通过水系概化、子流域划分、总出口概化、湖泊概化,完成SWAT模型构建,采用SUFI-2算法分析了模型参数的敏感性,基于决定系数R2、Nash-Sutcliffe效率系数E_NS与相对误差|R_e|评价了模型的有效性。结果表明:1)对四湖流域径流模拟影响较大的参数有ALPHA_BF (基流α系数)、GWQMN (基流判定系数)、CH_K2(河道水力传导系数)、CN2_AGRL[SCS曲线系数(耕地)]、CH_N2(主河道曼宁系数)和SOL_AWC (土壤层含水率参数),表明地下水模块参数和河网概化参数对四湖流域水文过程影响较大;2)月径流模拟过程与实测水文过程拟合较好,率定期和验证期R2与E_NS分别为0.75、0.72和0.69、0.63,|R_e|均在5%以内,均达到令人满意的结果;3)四湖流域绿水资源量年度变化相比蓝水资源更为稳定,降雨量与蓝水资源呈正相关,在空间上蓝水资源分布较为均匀,绿水资源分布呈西北部、东南部多,中部少的分布特征,绿水系数与绿水资源分布特征相似,降雨量对蓝水资源空间分布影响较大。