城市水生态足迹研究——以北京市为例

以"水"为要素评价城市资源利用的可持续性,并以水资源短缺的北京市为案例城市进行剖析.探讨了城市水生态足迹的内涵和4种典型城市水生态足迹的发展轨迹,提出了基于城市生态需水量的水生态足迹的核算方法.对案例城市北京的研究结果表明:(1)北京城市河湖多年平均生态需水量为10.45×108m3,地下水多年平均生态需水量为26.34×108m3;(2)北京市多年平均的水生态足迹为1.42.以上结果表明北京的水资源利用是不可持续的.     

基于水劣化足迹的城市发展的水环境效应评价——以北京市为例

水劣化足迹是反映污染物排放对水质影响程度的一种评价方法和指标.为了评估和揭示北京市城市发展的水环境效应,本文基于水劣化足迹评价的方法框架,发展和完善相关模型和参数,选取关键污染因子,对北京市2004—2013年水体酸化足迹、水体富营养化足迹和水体生态毒性足迹进行了评价,进而对水劣化足迹与部分城市发展指标的相关关系进行了分析.结果显示:12004—2013年北京市水酸化足迹逐年减小,由2004年的19.1×107kg SO_2eq减少到2013年的8.7×107kg SO_2eq,污染排放对水体酸化的影响有所减弱;2水体富营养化足迹在2004—2009年和2010—2013年两个时间段内总体均呈现减少趋势,但后一时间段内水体富营养化绝对值总体高于前一时间段.2004—2009年,水体富营养化足迹减少了约1.5×10~7kg NO_3eq,而从2010—2013年减少了约0.8×107kg NO_3~-eq;2011年至2013年期间,基于新增污染物(氨氮、总氮和总磷)计算的水体富营养化足迹减少了2.4×10~7kg NO_3eq.从其组成来看,水体富营养化的关键因素为总磷;3选取铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)5种重金属污染物,对北京市2011—2013年的水体生态毒性足迹进行评价发现,水体生态毒性足迹从4234.7×106m3H_2O eq增加到4653.1×106m3H2O eq.从其组成来看,重金属水体生态毒性足迹的关键污染因子为镉(Cd);4水劣化足迹与城市发展特征指标的关系分析显示,人口数量增速减缓、产业结构调整(第二产业向第三产业转化)以及农业化肥用量的减少,对于水劣化足迹的改善有积极作用.     

城市水价研究的理论与实践——以济南市自来水价研究为例

在分析水资源价值的基础上,重点阐明合理的水资源价格应由水资源价值、供水成本、外部成本和机会成本四部分构成;进而针对目前济南市水价中存在的问题,提出合理的水资源费征收标准应按地表水水资源费、地下水水资源费和引黄水水资源费分别制定,以使水资源费全面体现水资源价值;污水处理费征收标准应提高到包括工程费、服务费和资本费在内的水平,以补偿污水处理成本;改革现行的计划定价法和成本定价法这两种不合理的水价制定方法;实行季节水价、两部制水价和阶梯式计量水价,使水价反映水资源开发利用成本和条件的变化,以促进全社会节约用水。     

城市再生水的自主定价问题及定价方法研究

分析了现有再生水定价理论方法存在的缺陷,总结了我国城市再生水回用现状及定价实践中存在的随意定价和盲目定价问题,通过考虑再生水作为自来水替代品以及无需垄断管制的特点,提出了再生水可由生产企业自主定价的论点,建立了基于成本与需求综合考虑的再生水自主定价模型,提出了具有可操作性的定价方法。首先建立用户使用再生水的充要条件假设,确定用户对再生水的保留价格公式,然后分别计算在各种水价下对用户供水的收入和成本,再求得供水总利润最大时的再生水价格,该价格即为再生水自主定价时的最优价格。通过具体算例,对上述定价方法进行了演示说明。最后,总结了再生水自主定价的现实意义及实施自主定价的支持条件。     

水资源安全的度量:水资源承载力的研究与挑战

水资源承载力是对水资源安全的一个基本度量,研究水资源承载力对于认识和建设水资源安全保障体系具有重要意义。基于水资源承载力的定义和水资源承载力系统关系,论文给出了水资源承载力的度量与计算方法,包括可利用水资源量、水资源需求量的计算,流域水资源承载力平衡指数、水资源承载力分量的测度等。西北干旱区是我国水资源极为短缺的地区,因此,论文就西北干旱区水资源承载力综合研究的一些关键问题,如变化环境下的流域水循环模拟研究、生态需水研究等进行了重点讨论,并认为水资源承载力的进一步研究应加强水文基础与水资源、社会经济学科的综合研究,促进RS、GIS等信息技术和现有模型方法的结合,并重视区域差异研究。     

Integrated water resources management for emergency situations: A case study of Macau

Integrated urban water management (IUWM) is a useful tool that can be used to alleviate water resource shortages in developing regions like Macau, where 98% of the raw water comes from mainland China. In Macau, scarce water resources deteriorate rapidly in emergency situations, such as accidental chemical spills upstream of the supply reservoir or salty tides. During these times, only the water from the two freshwater reservoirs in Macau can be used. In this study, we developed urban water management optimization models that integrated the raw water supply from the two reservoirs with various proposed governmental policies (wastewater reuse, rainwater collection, and water saving). We then determined how various water resource strategies would influence the urban water supply in Macau in emergency situations. Our results showed that, without imported raw water, the water supply from only the two Macau reservoirs would last for 7.95 days. However, when all the government policies were included in the model, the supply could be extended to 13.79 days. Out of the three non-conventional water resources, wastewater reuse is the most beneficial for increasing the Macau water supply, and rainwater collection also has great potential.     

北京市灰水足迹评价

北京市属于重度资源型缺水地区,加上严重的水污染情况,使得水问题成为制约当地社会经济发展和生态安全的关键性因素。研究采用灰水足迹理念将北京市1995-2009年间不同部门产生的污染物以"稀释水"的形式进行量化。研究表明:①北京市2009年灰水足迹为49.5×10⁸ m³,约为北京当年水资源量的2.3倍;②生活部门的灰水足迹最大,农业部门次之,工业部门的灰水足迹最小;③北京市灰水足迹呈现逐年下降的趋势,农业、生活和工业部门的灰水足迹在1995-2009年间分别下降了45%、62%和93%;④虽然北京市灰水足迹逐年减小,水体水质却呈现逐年恶化的趋势,剩余灰水足迹(即灰水足迹与水资源的差值)累积值的增加,是北京市水质逐年恶化的直接原因。严格控制灰水足迹是实现水环境总体改善的重要途径。     

影子价格法在水资源价值理论测算中的应用

黄河是我国西北、华北地区的重要水源,对这些地区经济的发展起着巨大的作用。论文采用影子价格法,结合黄河的实际情况,将黄河分为4个河段,建立和求解流域水资源优化配置线性规划模型,得到各河段各用水部门的水资源影子价格,即为水资源的理论价值。     

水资源与社会经济发展要素时空匹配特征——以张家口为例

水资源短缺已成为制约区域经济社会发展的重要因素,协调水资源与社会经济关系是水资源可持续利用的关键。以张家口为例,采用洛伦兹基尼系数和不均衡指数模型对水资源与社会经济发展要素的时空匹配特征进行研究,结果表明：2004—2015年张家口水资源与人口、耕地面积分布处于“匹配比较合理”和“相对匹配”状态,水资源与经济布局匹配呈现出由“完全不匹配”状态逐渐转变为“相对不匹配”状态。在空间匹配演化方面,水资源与人口、耕地面积的匹配度变化不大。水资源与经济匹配结果表明在水资源禀赋越差的地区,经济增速越快,水资源与经济的空间匹配状况越差。张家口水资源与社会经济发展要素时空匹配特征研究,对于指导区域水资源合理开发利用具有重要的现实意义。     

北京市再生水利用生态环境效益评估

随着我国社会经济的快速发展和人口的持续增长,我国面临着日益严峻的水资源问题,再生水利用已成为解决水资源严重短缺、控制生态环境进一步恶化的有效措施.再生水利用不仅可以节约大量的新鲜水,而且还可以降低污水排放对环境的影响,具有巨大的生态环境效益,包括资源效益、环境效益和对人体健康的效益等.本研究采用机会成本法构建了再生水利用生态环境效益的评价体系,并以北京市为例对其再生水利用的生态环境效益进行了估算.结果表明,2010年北京市再生水利用具有可观的生态环境效益12.0亿,其中再生水替代新鲜水的资源效益占比重最大,环境改善效益和地下水补给效益也较大,其余效益较小或为负.北京市再生水利用的生态环境效益约为其直接经济收益的1.8倍,说明北京市再生水利用符合可持续发展的理念.相关方法与研究成果可以为推动我国再生水利用的发展提供科学依据.     

北京都市区土地价格梯度估算与解析

文章简要梳理了国内外地产价格梯度案例研究的脉络,采用特征价格模型、非参数估计方法研究了北京都市区住宅、商业土地出让价格梯度与土地开发强度的变化,解析了新时期城市空间发展的特征。研究表明:住宅和商业土地出让价格梯度随时间呈现扁平化倾向,从土地价格视角说明了北京城市空间持续的郊区化扩展趋势。2009年以来住宅土地价格梯度为正,表明北京住宅空间结构特征不完全符合单中心城市假设,商业地块则较好地体现出市场机制下价格梯度的变化规律。线性模型在刻画住宅土地开发强度的空间变化方面不典型,但却较好地揭示了商业土地随到城市中心距离的增加,开发强度逐步降低的特征,2005年以来这种特征有所缓和。非参数估计方法由于不需要预设函数形式,有效避免了城市中心预设和模型选取引致的估计偏误,应用非参数方法中的核估计拟合北京住宅土地出让价格、开发强度与距离之间的曲线,能够描绘出变量之间的复杂关系,更符合北京都市区的实际。     

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。     

中国水资源短缺地域差异研究

论文以人均水资源量、单位面积水资源量、人均供水量和单位GDP占有水资源量为指标,采用综合评价方法对全国各省、自治区、直辖市(除台湾外)进行缺水程度及缺水类型的划分。根据缺水综合指数划分为丰富区、脆弱区、缺水区和严重缺水区;根据人均水资源量、单位面积水资源量、人均供水量与全国均值的差值划分为资源型、工程型和过载型。     

Restructuring water industry in China: towards sustainable urbanization

１　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎａｒｅｔｗｏｍａｉｎａｓｐｅｃｔｓｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｃｈｉｎａｈａｓｂｅｅｎｕｎｄｅｒｇｏｉｎｇｔｈｅｓｅｃｏｕｒｓｅｓ．ＩｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｏｔａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ２５－８１％ｉｎ１９８８ｔｏ２９－９２％ｉｎ１９９７（ＳＳＢ，１９９０；…     

北京市污水资源化利用现状及其对策分析研究

北京是水资源严重匮乏的城市,水资源短缺已经成为制约北京经济社会可持续发展进程的重要因素.污水资源化将城市污水进行加工处理,转化为达标的、可供人们二次利用的合格水资源,既能增加水源,又能减少水环境污染,是解决北京目前水资源紧缺问题的最为有效的途径.文章梳理了近年来北京市污水资源化利用的发展现状,指出了北京市污水资源化利用所面临的困境,并提出了加快北京市污水资源化利用的对策.     

江库连通条件下珠海市饮用水源水质分布特征及水资源调配措施

珠海市河流型和水库型饮用水源的补给来源均主要来自西江,其中水库型水源主要通过西江泵站调水的方式进行蓄水。利用聚类分析和判别分析对水源水质时空分布特征进行了分析,讨论水期变化和水源位置等因素对水源水质的影响,并通过水力停留时间计算和相关性分析,初步探讨了水资源调度及水力停留时间对水源水质的影响。结果表明：珠海市水源水质可分为西江上游河流型水源、西江下游河流型水源和水库型水源3类;水库型水源中的总磷、粪大肠菌群、硫化物、硝酸盐浓度低于河流型水源,其中,水库型水源、河流型水源中的总磷浓度分别为0.01~0.04、0.04~0.12 mg/L,硝酸盐浓度分别为0.006~1、0.100~2 mg/L;上游河流型水源受咸潮上溯影响较小,下游河流型水源枯水期硫酸盐及氯化物浓度显著上升,但丰水期水质与上游河流型水源差异较小。基于上述分析结果,提出水资源调配措施：1）通过延长水库水力停留时间,包括提高库容量较大水库利用率,调整水库与泵站的连通方式等,以发挥水库型水源营养盐自净功能。2）枯水期可发挥上游河流型水源咸潮抵御的功能优势,保障水源盐度达标,丰水期可发挥下游河流型水源供水成本较低的优势,加大其水源取水比例。3）优先选取总磷、硝酸盐浓度较低（如总磷浓度达到湖库型水源Ⅲ类标准限值）,且距离城区较近的泵站进行供水。通过上述措施的实施,提高水质因素在水资源调配中的作用,降低水资源调度对水源水质的冲击和水源水质超标风险。

     

北京市农作物虚拟水含量分布

采用灌溉定额法对北京市各区县粮食虚拟水含量和蔬菜虚拟水含量历年的分布进行了计算和分析,并将其与北京市地下水资源分布和开采状况进行了现状对比.结果表明:①各区县粮食虚拟水含量总体上均呈下降趋势,但延庆县的粮食生产会给当地地下水资源带来较大的压力;②顺义区、大兴区,平谷区蔬菜历年的虚拟水含量总体呈增长趋势,在全市蔬菜虚拟水总量中所占的比例依次逐渐增大,而海淀区、丰台区、朝阳区蔬菜历年的虚拟水含量在全市所占的比例呈逐渐减小趋势;③北京地区历年的粮食虚拟水含量总和整体呈现下降趋势,蔬菜虚拟水含量总和略呈增长趋势,但是二者虚拟水含量的总和呈现下降趋势,这与北京市近年来的农业种植结构调整政策是相符合的.     

Marginal cost pricing for coal fired electricity in coastal cities of China: the case of Mawan Electricity Plant in Shenzhen City,China

By developing a GDMOD model to estimate the environmental externalities associated with electricity generation,this project provides a detailed analysis of the damages and costs caused by different pollutants at varying distances from the Mawan Electricity Plant in Shenzhen,China.The major findings of this study can be summarized that(1) environmental damages caused by electricity production are large and are mainly imposed on regions far away from the electricity plant;(2)air pollution is most significant contributor to the totat damages,and SO2,NOx,and particulate matter are the three major pollutants with highest damages;(3)the damages caused per unit of particulate.NOx,and SO2 emissions are much higher than pollution treatment and prevention costs.The research results of this project showed that China needs to have a more effective levy system on SO2,and a more manageable electricity tariff mechanism to internalize the environmental externalities,The results have also implications for pollution control strategies,compensation schemes as well as emission trading arrangements.     

海岸带资源的价值研究

从历史的角度 ,分析了海岸带资源的价值观 ,认为海岸带资源是有价值的 ,并提出了海岸带资源的价值构成 ,着重阐述了海岸带资源的生态价值。文章最后讨论了海岸带资源价值的确定和实现。本文为对海岸带资源实施资产化管理以及促进海岸带资源的可持续利用提供了理论依据。     

黄河上中游水资源与粮食安全耦合关系特征分析——以陕甘宁青为例

探明陕甘宁青地区水资源与粮食安全的耦合特征,不仅有助于促进区域水资源及粮食生产的可持续发展,且对于经济社会发展具有重要意义。本文应用水资源负载指数及水足迹方法,通过分析区域水资源自然属性以及配置、粮食消费对水资源的需求等维度,系统分析了该区域水资源与粮食安全的耦合特征。结果表明：(1)2000—2016年,区域水资源总量呈不显著的增加趋势,水资源负载指数由3.9增加到13.1,相应的负载等级由Ⅲ级上升到Ⅰ级,说明不具备进一步开发的潜力;(2)农业生产的水资源被挤占,农业用水比例由78.6%(2004年)减小到76.1%(2016年),而区域粮食安全对水资源的需求数量在提高;(3)区域居民膳食结构由口粮性向动物性产品转变,进一步加剧了区域粮食和水资源的负担;区域粮食消费水足迹由2000年的79.7 Gm³增长到2016年100.1 Gm³。依据研究结果从区域种植结构优化潜力、节水灌溉技术和虚拟水贸易的层面提出提高区域蓝水、绿水利用效率,减少灰水数量的措施以便更好地缓解区域水资源压力,促进粮食生产和水资源利用的可持续发展。