基于PSR与DCE综合模型的水资源短缺程度及变化趋势分析——以北京市为例

开展水资源的短缺程度及变化趋势研究是实施最严格水资源管理的基础支撑。以PSR和DCE综合模型为研究工具,构建了水资源短缺程度及变化趋势动态评价模型,并对北京市各行政区2003—2010年水资源短缺程度及变化趋势开展应用分析。研究结果表明,北京市的水资源短缺程度呈先加重再减缓又加重的波动变化,除市辖区、昌平区、密云县、延庆县的变化幅度较为明显,大多数行政区水资源短缺程度变化并不剧烈;房山区、顺义区、昌平区、怀柔区、平谷区、延庆县在2003—2010年水资源短缺程度变化速度综合情况为正值,即短缺程度呈现加重趋势;市辖区、通州区、大兴区、密云县在2003—2010年水资源短缺程度变化速度综合情况为负值,即水资源短缺程度呈现减轻趋势。     

基于Logistic回归和NFCA的水资源供需风险分析模型及其应用

我国城市水资源供需研究多从需水的角度考虑供需平衡,而忽略了供需风险的研究。针对这一问题,论文从危险性、暴露性和脆弱性的角度构建水资源供需风险指标体系,建立了基于Logistic回归和非线性模糊综合评价(NFCA)的供需风险分析模型。考虑供水的随机不确定性,以北京市为例,研究多种不同来水条件下的风险,结果表明:在1956-2007年的来水条件下,2020年固有风险均为一级风险;利用外调水和再生水后,现实风险中三级和四级风险占75%,一级和二级风险仍然占了25%。因此在降水量很小的情况下,水资源供需风险仍然处于较高水平。     

重庆市页岩气开采流域地表水资源安全的综合评价

页岩气开采消耗大量水和产生组成复杂的高盐返排-产出水,对开采区水资源的安全构成很大风险。论文识别了决定山区页岩气开采的水资源可利用性和返排-产出水对地表水环境胁迫的关键因素,构建了流域地表水资源安全评价方法,以亚流域为单元,完成了2010—2020年重庆地区页岩气开采前后、不同开采强度下地表水资源安全的评价。2010—2020年重庆市页岩气开采的取水对区域水资源的总体压力小,对渝西局部缺水地区的短时影响较大;页岩气开采的返排-产出水对重庆中西部都市区及周边的污染负荷高值区,东北部秦巴山城口、巫溪水环境高敏感区的潜在污染风险大;重庆市页岩气开采的水资源安全水平以好、中等为主,占重庆总面积的2/3,其总体格局呈渝东南>渝东北>渝西。随着经济、社会发展及页岩气的规模化开采,局部水资源安全等级有下降的风险,研究成果可为区域页岩气开采水资源配置和水环境保护提供决策支持。     

三峡水库运行后荆南三口地区水资源安全状态及归因分析

论文基于驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）概念模型,建立荆南三口地区水资源安全评价指标体系,运用熵权模糊综合评价法评判该地区2000—2015年的水资源安全状态且以Ⅰ~Ⅴ等级来表征水资源安全由弱到强的状态,并运用因子分析法分析水资源安全状态变化的动因。结果表明：在2000—2015年间三口地区整体水资源安全的综合评价结果以Ⅲ等级占主导,为整体评价结果的45.83%,尚处在中间水平,并在时空上呈现出明显的阶段性变化：1）从时间上看,华容县水资源安全状态从2000年的Ⅱ等级上升到2015年的Ⅴ等级,其水资源安全隶属度整体上由低等级向高等级过渡;而安乡县水资源安全状态在2000—2002年处于Ⅳ~Ⅴ等级,三峡水库运行后下降到Ⅲ等级,且在各个等级上其水资源的安全隶属度变化幅度小,高等级增长缓慢;南县水资源安全状态在此期间波动幅度较大,2000—2002年从Ⅲ等级下降到Ⅱ等级,2003年后又缓慢上升到Ⅲ等级,但在2010后其水资源安全状态从Ⅱ等级下降到Ⅰ等级,并在2011—2013年连续3 a处于Ⅰ等级状态,其水资源安全隶属度在三峡水库运行后波动较大,主要向低等级方向移动。2）从空间上看,三峡水库运行前荆南三口地区水资源安全状态由高到低排序为安乡县>南县>华容县,三峡水库运行初期水资源安全状态的高低排序为安乡县>华容县>南县;试验性运行期为华容县>安乡县>南县。3）人类经济活动与供水能力是影响三口地区水资源安全的主要贡献因子,方差贡献率分别为26.758%与25.587%;而气候与人口因素为次要贡献因子,方差贡献率分别为16.240%与15.469%。     

土地利用变化对区域水—能源—粮食系统耦合协调度的影响——以京津冀城市群为研究对象

将土地因素引入水—能源—粮食系统,运用耦合协调模型对京津冀城市群2005— 2018年水—能源—粮食—土地系统的时空变化特征进行研究。结果表明：（1）从空间尺度上来看,京津冀城市群建设用地由中心向四周扩散;从京津冀城市群土地利用格局来看,耕地和建设用地面积分别呈现较为明显的下降和增长趋势。（2）将土地纳入水—能源—粮食系统降低了京津冀城市群大多数城市水—能源—粮食系统间的耦合度和耦合协调度。（3）土地与水—能源—粮食子系统组成的两要素系统的协调水平会进行叠加或抵消进而影响水—能源—粮食—土地系统耦合协调度。本文的研究启示在于：京津冀城市群在考虑水、能源、粮食协调发展的同时,应考虑土地对水—能源—粮食系统整体及内部子系统的影响,根据城市自身资源优势合理配置资源、优化产业布局以实现可持续发展。     

基于能值理论的农田—畜禽生产系统可持续动态

为了解我国东南丘陵山区农业生产动态及其可持续性,以福建典型山区德化县为例,构建废弃物能值比例、环境污染能值负产出等指标,运用能值理论定量分析德化县2007—2016年农田—畜禽生产系统投入产出、环境负荷及可持续性的变化。结果表明：德化县农田—畜禽生产系统能值投入以购买能值为主,占能值总投入的68%~79%,水资源能值约占21%~31%;畜禽子系统能值产出占72%以上;能值密度在2.68×10¹²~3.33×10¹² sej·m^-2之间波动上升,净能值产出率下降40%,环境负荷明显加重,2015年以来有所减轻;可持续发展指数在2007—2010年短暂上升后快速下降,由1.14降至0.42。从构建的指标来看,系统废弃物能值比例有所下降,环境污染能值产出减少约22%,综合经济效益和废弃物利用情况,近年来可持续发展状况逐渐好转。德化县目前正处于农田—畜禽系统产出结构调整期,应增加系统内部反馈能值用量,控制化肥、饲料投入,提高废弃物利用率,以实现可持续发展。     

黄土丘陵沟壑区生态风险时空动态及其风险分区—以陕西省米脂县为例

目前,黄土丘陵沟壑区等生态脆弱区生态风险评估已成为地理学与生态学应对生态系统管理的研究热点之一。以黄土丘陵沟壑区米脂县为研究区,构建“风险概率—敏感性—损失度”（PSI）的三维评价框架,并以子流域为评价单元进行数据整合,分析了米脂县2009-2015年准则层与综合生态风险的时空分异及其重心转移,并基于风险主导因子给出米脂县风险防范分区及降险对策。结果如下：（1）2009-2015年风险概率分别为49.93%、52.92%,有上升趋势;生境敏感性分别为0.61、0.60,下降了1.6%,生境质量趋好;损失度分别为0.42、0.46,损失度增加。（2）生态风险呈现中间高南北低的空间分布;研究期间生态风险值分别为0.14、0.15,风险有所升高;风险重心向西南转移跃入银州川道且风险演化主体方向为西北—东南走向。（3）风险预警区、生态恢复区、预警恢复兼顾区、自然调控区面积占比分别为7.53%、6.57%、23.86%、62.04%。基于风险主导因子的风险防范分区可有效进行风险消解,促进区域生境的可持续。     

气象干旱对甘肃省榆中县乡村社会—生态系统的影响

干旱影响研究是干旱及半干旱地区人地关系研究的重要内容,社会—生态系统的视角为西北地区生态脆弱—贫困区的可持续性研究提供了新的思路。选取甘肃省榆中县为研究区,运用标准化降水指数、干旱经济损失估算模型和GIS分析工具,分析干旱对粮食产量、经济发展和农户家庭的影响,归纳干旱对乡村社会—生态系统的影响机制。研究结果表明：（1）1960-2015年,榆中县气象干旱程度较强,且与粮食产量呈显著正相关,尤其对榆中县南、北部山区的粮食产量影响显著;（2）气象干旱造成的经济损失具有频率高和空间分布广的特征,经济损失严重区集中在榆中县南、北部山区;（3）农户家庭受灾面积较大,农作物减产和家庭收入损失明显,气象干旱造成的粮食安全问题严重,且“纯农型”家庭收入损失和粮食安全问题尤为突出;（4）水资源利用环、产量环、收入环—生计环和经济环为干旱影响社会—生态系统运行机制的关键环节。     

基于水量变化的塔里木河统一管理成效评价

为科学明确评价塔里木河统一管理成效,论文基于源流及干流的来水与耗水量数据,利用非参数检验、周期叠加模型等构建人类活动对源流区水量影响分离模型,进而结合距平百分比和变异系数等参数,对比分析统一管理措施对塔里木河利用管理水平的影响,结果表明：1）人类活动对源流区水资源的影响程度在1994—2001、2002—2010、2011—2013年呈减弱趋势,流域过度引水的现象得到一定的好转,源流区水资源利用水平和管理效能提高;2）实施统一管理后,干流来水保证度提高,干流来水距平百分比的变异系数由-4.67减小至0.33,源流与干流来水距平百分比差异的平均值由-19.6%变为-4.9%,且源流干流来水差异值累积距平曲线由上升转为下降,源流和干流来水的波动性减弱,尤其是干流来水波动性要弱于源流,同时源流及干流来水更具协调性,管理部门对塔里木河径流的调度和管控能力明显提升,统一管理成效显著。     

跨境水资源分配典型模式特征评述及中国主张思考

跨境河流治理的核心是跨境水资源分配问题。结合案例分析,从流域国利益关系视角概括出四种跨境水资源分配典型模式——“强权”模式、“传承”模式、“绅士”模式和“共享”模式,并从适用条件、磋商履约、运行效率和潜在问题等方面进行特征评述。对跨境河流水资源分配的中国主张提出如下建议：拒绝“强权”模式,依托“一带一路”走出“水霸权”话语困境;主张“共享”模式,倡导构建跨境水资源“命运共同体”;对水资源相对丰沛的跨境流域,主张创新特殊水情下的跨境水资源调控机制;对水资源相对稀缺的跨境流域,通过实施虚拟水贸易战略促进“共享”;排除外界干扰,主张建立独立、权威的跨境水资源协调机构。     

中国优势金属供应全球需求的风险评估

随着新一轮科技革命和产业转型的发展,全球金属资源供需格局发生重大调整,美国、欧盟、日本等主要发达国家不断倒逼中国敞开优势金属供应。为保障国家金属资源安全,论文从可依赖性、可持续性、可承受性3个维度建立了一套金属资源供应风险评估体系,对中国优势金属供应全球需求的风险进行评估,结果表明：1）中国优势金属整体供应风险较高,铟、铋等两种金属风险值都在80以上,处于高风险水平;锑、锗、钡、镁、钨、稀土等6种金属风险值都是60~80之间,处于中高风险水平;镓、锶等两种金属处于中风险水平。2）在10种中国优势金属中,钡的可依赖性风险最高,达到81.88,稀土的风险最低,只有42.42。铟的可持续性风险最高,达到81.80;锑的最低,风险值为69.46。铟的可承受性风险也最高,高达100;铋的次之,风险值为89.23;钡的最低,只有33.96。3）随着未来新兴产业的快速发展,中国优势金属的供应风险将更加严峻。     

Nutrient flows in small-scale peri-urban vegetable farming systems in Southeast Asia—A case study in Hanoi

In many peri-urban areas of Southeast Asia, land use has been transformed from rice-based to more profitable vegetable-based systems in order to meet the increasing market demand. The major management related flows of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), copper (Cu) and zinc (Zn) were quantified over a 1-year period for intensive small-scale aquatic and terrestrial vegetable systems situated in two peri-urban areas of Hanoi City, Vietnam. The two areas have different sources of irrigation water; wastewater from Hanoi City and water from the Red River upstream of Hanoi. The first nutrient balances for this region and farming systems are presented. The main sources of individual elements were quantified and the nutrient use efficiency estimated. The environmental risks for losses and/or soil accumulation were also assessed and discussed in relation to long-term sustainability and health aspects.The primary source of nutrient input involved a combination of chemical fertilisers, manure (chicken) and irrigation water. A variable composition and availability of the latter two sources greatly influenced the relative magnitude of the final total loads for individual elements. Despite relatively good nutrient use efficiencies being demonstrated for N (46–86%) and K (66–94%), and to some extent also for P (19–46%), high inputs still resulted in substantial annual surpluses causing risks for losses to surface and ground waters. The surplus for N ranged from 85 to 882 kg ha⁻¹ year⁻¹, compared to P and K which were 109–196 and 20–306 kg ha⁻¹ year⁻¹, respectively. Those for Cu and Zn varied from 0.2 to 2.7 and from 0.6 to 7.7 kg ha⁻¹ year⁻¹, respectively, indicating high risk for soil accumulation and associated transfers through the food chain.Wastewater irrigation contributed to high inputs, and excess use of organic and chemical fertilisers represent a major threat to the soil and water environment. Management options that improve nutrient use efficiency represent an important objective that will help reduce annual surpluses. A sustainable reuse of wastewater for irrigation in peri-urban farming systems can contribute significantly to the nutrient supply (assuming low concentrations of potential toxic or hazardous substances in the water). Nutrient inputs need to be better related to the crop need, e.g. through better knowledge about the nutrient concentrations in the wastewater and improved management of the amount of irrigation water being applied.     

Catastrophe theory to assess water security and adaptation strategy in the context of environmental change

Economic development, population growth, urbanization and climate change have led to an increasing water shortage across the globe. Ensuring water security under changing environment will be the greatest challenge for water resources managers in near future. In this paper, catastrophe theory based multi-criteria evaluation model has been proposed to assess water security under different management strategies to recommend the best water management strategy to achieve water security in the context of global environmental change. The assessment model involves future scenarios of climate change, population growth and economic development. Total 16 indicators related to climate, socio-economy and water availability and consumption have been proposed to measure water security under three management strategies viz. business-as-usual, water demand management and water supply management. The model has been applied to Yulin city of North West China to assess water security as well as to identify the water management strategy under changing environment. The results show that under business-as-usual situation the water shortage rate will reach up to 44 % by the year 2020 and up to 70 % by the year 2030 in Yulin. Water supply is required to increase by 41 % to meet the water demand under supply management strategy which is beyond the safe baseline rate. The study reveals that water demand management can reduce the gap between water supply and demand to a reasonable amount and therefore, can be considered as the most effective approach for adapting with environment change.     

天津市不同后备水资源对比评价研究

为了缓解天津水资源严重短缺的困境,利用层次分析法,从水资源保证程度、调水协调难度、可供水量、工程成本、供水管网改造成本、水质、水处理成本、污水处理难度、生态环境风险等角度对天津市主要后备水源进行了综合对比评价。评价结果认为海水淡化、南水北调中线调水、地下咸水开发、海水直接利用可以作为天津市理想的后备水资源开发方案;上游水库调水、南水北调东线调水、引黄调水可以作为应急后备水源方案;污水处理后主要用作灌溉、生态、景观用水。     

城市水资源供需系统优化分析

运用系统动力学的方法,研究了城市水资源供需系统的优化分析。系统中主要包括了人口、工业生产、水资源供应和污染等4个状态变量,其中总可供水量是系统的控制变量;得出水价和水污染整治投资比例是两个关键因素,系统运行结果表明,只有二者相互协调,共同发挥作用,才能保证城市水资源的可持续利用,缺一不可。论文以长春市为例,分析了城市水资源供需系统的动态变化,并提出了解决水资源短缺以及水体污染的控制方案。     

石油安全指标体系与综合评价

为科学评价我国石油安全的程度,从国内资源禀赋、国内生产能力、国际市场可得性和国家应急保障能力等4个方面,设计了石油安全评价指标体系。采用德尔菲法、主成分分析法,选取储采比、储量替代率、石油消费对外依存度、石油进口集中度、国际原油价格和国内石油储备水平等6个个指标,构成一个新的综合指标:石油安全度,用其对我国石油安全形势进行定量评价。将石油安全度的安全警戒划分为五级:I级1～0.8,基本安全;II级0.8～0.6,弱安全;III级0.6～0.4,不安全;Ⅳ级0.4～0.2,很不安全;V级0.2以下,严重不安全。1993-2004年,我国石油安全度为0.54～0.75,处于弱安全到不安全之间。     

干旱区旅游业用水供需适配性评价模型及应用——以中国新疆为例

干旱区旅游业在促进区域社会经济发展的同时,也加剧了地区的水资源供需矛盾。针对中国干旱区水资源禀赋及旅游产业的特点,提出干旱区旅游业用水供需适配性评价模型。按照旅游业产值对地区生产总值贡献率、旅游业从业人员占地区就业人员比例、地区水资源禀赋约束等指标,构建综合测算干旱区旅游业用水供给量测算模型;从旅游“食、住、行、游、娱、购”全要素视角,建立由餐饮水足迹、住宿水足迹、能源水足迹、游览水足迹、购物水足迹等账户组成的旅游业用水需求量测算模型;针对“供给”与“需求”水量的数量关系,利用组合分析方法,构建旅游业用水供需适配性程度指数评价模型,并设定评价阈值,测算干旱区旅游业用水供给与需求适配性程度的评价等级。实证分析了新疆2025年旅游业用水供需适配性程度,得出结论：为使旅游业用水维持在“供需基本平衡”或“供需平衡”的状态,新疆旅游业规模最高发展速度应在15%以内,同时新疆政府必须保持社会用水量年均节水率在0.95%及以上;而如某年发生突发性事件,则其之后年份的旅游业规模发展速度可放宽至20%。     

郑州市水污染物排放现状及分析研究

随着经济的进步,水污染问题日益凸显,水资源短缺越来越严重,这不仅制约了城市的经济、社会、环境的可持续发展,更是对人体健康造成了威胁,为了解郑州市近年来污染物排放状况及对其原因进行分析,本文对近几年污染物排放量进行调查,结果表明污水排放总量逐渐上升,这与人口增加、工农业需水量增加有关;主要限排物质COD、氨氮的排放量总体呈下降趋势,但个别年份出现突增现象,这可能与政府的环保政策改变及个别工业偷排有关,对此本研究提出相适应的建议.     

中国城市水资源消费与气候的关系研究

论文利用多项式法将气候耗水量从水资源消费总量中分离出来,用统计分析的方法探讨了气候耗水量与气候因子之间的关系。研究表明:温度、降水量和相对湿度是影响气候耗水量的主要气候因子,在不同地区、不同季节有不同表现,在我国东部,二者的相关性较显著,西部不太明显,而且冬、春季的区域分异明显,夏、秋季不明显,其中冬季在南北向的分异明显,春季在东西向的分异明显。