流域绿水管理博弈建模及应用分析

绿水资源表示水循环通过降水渗透入土壤非饱和层并由植物蒸腾或土壤蒸发返回大气层的水汽,是农业作物生产的重要基础,但是通常被传统流域水资源管理所忽视。基于流域水量平衡和蓝水绿水综合思维,将绿水资源纳入流域水资源管理体系。在绿水信贷理念和博弈建模分析框架下,结合SWAT分布式水文模型、多目标优化及情景比较分析,利用绿水管理措施合理优化配置流域蓝水绿水资源,采用绿水生态补偿协调处理上下游利益冲突的博弈问题,探索性地提出了流域绿水管理博弈框架。该框架通过博弈建模可以识别分析流域绿水管理问题的博弈空间、博弈结构和纳什均衡等博弈特征;通过合作博弈约束条件改进的多目标优化,可以计算流域绿水管理情景的绿水补偿标准和帕累托最优收益。将建立的绿水管理博弈框架应用于涟水流域实例研究,NSE、R2、PBIAS、p-factor与r-factor等模拟效果评价和不确定性分析结果表明,涟水流域SWAT分布式水文模型的蓝水绿水模拟均达到可信程度。上下游收益变化、绿水补偿标准与帕累托最优解集等博弈分析结果显示,涟水流域整体社会经济与生态环境收益明显改善,其帕累托最优收益平均增长2.72亿元/a,年均绿水补偿标准折合1.94、1 253.7元/hm²。实例分析表明提出的绿水管理博弈框架在涟水流域具有较好的适用性和可行性。因此,该方法可以为流域蓝水绿水管理试点研究及其绿水补偿标准核定提供相关理论依据和技术参考,具有一定程度的的应用价值和现实意义。     

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。     

土地整理对区域蓝绿水资源配置的影响

绿水是流域内对植物和生态有积极作用的水量,是通过蒸散发流向大气圈的水汽流.绿水概念的提出有助于强化人类对自然界生态需水的重税.论文分析了大尺度水文循环中绿水流的影响因素,阐述了绿水资源对维持全球生态系统服务功能的积极意义.论文以土地整理过程为研究对象,按照水资源配置的公平性要求,构建符合土地整理特点的蓝绿水资源配置模型.模型综合考虑了蓝绿水生成机理、区域水权配置原则、上下游水量传输规律及区域水量配置方法等关键技术.最后以湖北省武汉市新洲区汪集街孔埠新农村试点土地整理工程为实例,对该区域蓝绿水配置情况进行深入研究.结果表明,土地整理中的土地利用/覆被变化影响区域耕地结构和生态系统服务价值,从而改变区域蓝水和绿水配置权值,实施区域内的人胜村、姚堤村、程山村的蓝绿水配置水量分别增加74 799 m<'3>/a、779 m<'3>/a、21 539 m<'3>/a,而堤围村、吴河村则分别减少了14 372 m<'3>/a、12 745 m<'3>/a.     

水资源价值理论研究进展与展望

水资源价值理论是价值核算的基础,在水资源价值研究中举足轻重。水资源价值研究是在对传统自然资源价值观反思的基础上开展起来的,伴随着现代经济的迅速发展,人们已认识到传统的价值观念难以适应现代化经济发展的需要,水资源价值理念必须进行重新认识并加以完善。旨在分析水资源价值理论的研究进展,提出未来发展的方向,给水资源价值理论研究以启示。首先分析了水资源价值的构成和内涵,指出水资源价值是经济、社会、生态环境价值的统一;接着详细介绍了各价值论的主要观点,并分析提出了目前存在的主要问题;最后在展望部分从生态经济学角度出发,将能值价值论引入水资源价值研究中,提出水资源能值价值理论的想法,以期为水资源价值评估提供有启发意义的思路与方法。     

基于二元水循环理论的水资源资产化管理框架构建

我国实行的是国家所有的水资源产权制度,在水资源的实际管理中存在多级代理和管理者短视行为等问题。水资源资产化管理作为解决管理者短视行为的重要措施引入到水资源管理中,然而由于相关理论的不足,相应措施沦为缺乏监督的政府间行为,并限制水资源资产市场机制的形成。本文考虑到水资源的多重功能,以及水资源资产与承担支撑社会经济功能的社会水循环通量的内涵一致性,将二元水循环理论引入水资源资产化管理的框架构建中去。本文根据资产的定义和水资源的功能界定了水资源资产的内涵,并发现其与社会水循环通量的重合,提出这部分水资源可以作为水资源资产进行管理,并总结了二元水循环耦合水资源资产化管理中的水资源资产界定、监管体系、用途管制以及产权界定方面的路径。在此基础上,本文辨析了水资源资产管理与水资源管理的关系,认为水资源资产管理与传统的水资源管理组成水资源管理,水资源资产管理弥补了传统水资源管理上的不足。在分层管理上,提出传统水资源管理作用于宏观、中观管理,水资源资产管理作用于微观管理的机制。此外,根据二元水循环理论中的社会水循环过程,将其权属进行分解,并结合各部门的社会水循环机制对水资源资产化管理进行了设计。     

VIC模型与SWAT模型在中小流域径流模拟中的对比研究

结合GIS与RS技术的分布式水文模型已成为当今水文界研究的重点。从气象与水文水资源学科交叉的角度对分布式水文模型VIC模型与SWAT模型进行研究,并将其应用于白莲河流域,以此探讨该模型在中小流域的适用性。模拟结果表明,VIC模型与SWAT模型在白莲河流域率定期与检验期的模拟效果相差很小。SWAT模型的效率系数与相关系数略高一些,SWAT模型的模拟效果比较平均,每年相差不大;但VIC模型在1995年和1999年模拟效果明显好于其它年份,尤其在2002年,VIC模型模拟的洪峰与实测的相差较大,从而影响总体的效率系数偏低,而SWAT模型模拟的更接近实测值。研究结果表明两种模型对于我国中小流域的径流模拟具有一定的适用性.     

基于水质的水资源模型与水质经济学初探

在对传统的以水量为核心的水资源模型理论与实践矛盾的分析基础上,阐述了水资源社会及自然循环规律,提出城市-流域系统中水资源利用的水质自然与人工再生过程和自然、人工修复的双要素.提出水质再生和水量循环的水资源模型及其假设和约束条件,确定了模型适用的边际条件和范围,据此进一步辨析了城市污水回用与再生水的异同,将再生水置于流域尺度的城市群上下游用户层面,提出污水回用(包括中水利用)是降低需求,再生水是增加总量的基本结论.在以水质为核心的水资源模型基础上,对现有水资源经济学定义进行了修正和补充,提出了水质经济学的基础概念,并讨论了水质经济学指导下的供水服务和价格模型结构,重新定位了再生水的战略并提出以流域水体的净化成本和人工水质改善成本共同形成的全成本高低来表征流域水资源短缺程度的缺水等级划分新思路.     

陕西省渭河流域各城区水资源社会可再生性评价

陕西省渭河流域位于干旱、半干旱区,流域内许多城市都面临着水资源短缺问题.水资源社会可再生性是水资源在利用过程中所表现出的特性,其值的增强对于实现水资源的高效利用具有重要意义.本文针对陕西省渭河流域提出了基于若干指标来综合表征缺水城市水资源社会可再生性的方法,并在此基础上对该漉域6个城区的水资源社会可再生性进行了评价.通过建立城市水资源社会可再生性评价指标体系、分级评价标准.引入灰色关联理论,构建了灰色关联分析等级评价模型,并运用该模型分析了研究区域内各城区的水资源可再生程度.研究结果表明,宝鸡的水资源社会可再生性最强,西安、咸阳较强,杨凌区中等.渭南、铜川较弱.本文最后提出了增强这些城市水资源社会可再生性的途径.     

西部水资源开发利用风险现状评价

我国实施西部大开发战略后,西部水资源开发利用问题变得越来越突出.为了弄清楚西部水资源开发利用存在的风险现状,本文在风险概念的基础上探讨了水资源开发利用风险概念和影响因素,并构建了西部水资源开发利用风险评价指标体系.根据水资源系统表现出多模态、突跳和发散的基本突变特征,论述了运用突变理论评价水资源开发利用风险具有一定的可行性,将突变理论引入到水资源开发利用风险评价中,对西部水资源开发利用风险进行评价.首先对各项风险评价指标按照重要性排序,并对各指标值进行无量纲化;然后利用突变模型的归一公式和突变模型的评价准则进行递归运算,最后求出各层指标相对风险值(突变隶属度),将评价结果与风险等级对照,综合判断和分析各层各项指标相对风险状况.计算结果表明:在西部12个省份中,各层指标的风险值差异显著,但是水资源开发利用综合风险值分布在0 66-0.92之间,总体上属于中高度风险水平,12省份风险从小到大排序为:西藏→陕西→重庆→四川→青海→云南→贵州→广西→内蒙→甘肃→新疆→宁夏,这一结果与西部12省份水资源开发利用实际状况相符,可以为西部大开发过程水资源合理有效利用和管理提供风险决策参考依据.     

基于云模型的我国西南边境水资源安全风险评估

基于全球气候变化背景下水环境和水资源响应的不确定性,针对我国西南边境地区复杂自然环境和国际关系对我国水资源安全和国际河流水资源开发利用的影响和潜在风险,探索了西南边境接壤4国与我国发生水资源争端的潜在风险,并引入"云模型"研究思想对其中定性的人文环境风险因素予以了量化表达和客观评估,旨在为我国西南边境水资源开发利用规划和边境冲突危机处置提供决策咨询。     

城市绿地生态系统合理供水辨识分析

城市绿地因具有美化环境、降低空气污染、控制城市热岛等作用而日益得到重视。合理的城市生态供水不仅有益于植被的正常生长,对城市水资源合理配置同样具有积极意义。为统筹城市生态与国民经济发展,保证绿地健康,需要合理的绿地供水管理。本文以土壤含水量为标准,根据田间持水量、临界土壤含水量和凋萎系数三个土壤含水量值划分不同等级的绿地需水量,将供水量分为四个等级,建立了城市绿地供水合理性评价模型,为有效辨识供水合理性提供了参照依据。以2009年北京市城市绿地供水为例,进行了供水合理性分析,结果表明,从全年来看,供水基本合理,虽然绿地蒸散发受到一定抑制,但不影响植被生长;从逐月供水来看,个别月份存在供水过少或过多现象,影响植被生长,且不利于水资源合理利用。     

推进城市化进程,跨越水资源门槛,实现大开发战略

人类社会的城市化进程始终是与对水资源的开发利用同步的 ,水资源短缺将是制约城市发展的一道门槛。然而 ,在我国西部地区存在着严重的水资源短缺和难以利用的情况 ,无序的城市化又进一步恶化了本已极为严峻的水资源短缺。但城市化始终是实现西部开发的必然选择。因此 ,在实现西部大开发战略 ,推进城市化进程的过程中 ,必须通过严格控制中心城市规模 ,以控制对水资源的局部过度需求 ;通过进一步优化城镇体系布局 ,在推进城市化进程的同时 ,实现区域范围内水资源的供需平衡 ;通过对现有的城市产业结构加以调整 ,以提高水资源的利用效率。只有依靠这种适宜的城市化战略 ,才能在城市化进程中跨越水资源门槛 ,最终实现西部地区的可持续发展     

流域水生态承载力研究的起源和发展

流域水生态承载力的研究是近几年来从水生态的角度解决流域可持续发展问题的有效手段。通过文献综述的方法,从流域水生态承载力的起源和发展入手,对流域水生态承载力的理论基础,与相关已有研究的区别和联系进行了探讨,并对流域水生态承载力的进一步研究进行了展望。从起源上看,承载力理论、可持续发展和生态足迹理论、流域生态学理论分别是流域水生态承载力研究的基础、落脚点和支撑。从发展上看,水生态承载力是水资源和水环境承载力的有机结合和深化。从测度和评价方法上看,第一生产者的净初级生产力方法、生态足迹法、可持续发展指标法和生态系统健康等生态承载力的测度方法为流域水生态承载力的评价奠定了基础。目前流域水生态承载力的研究尚处于初级阶段,今后不论是在理论探讨还是模型应用中均应进一步体现人类与自然和谐共存的根本目的以及水体质、量辩证统一的规律,通过物质、能量、信息、空间和时间五位一体的研究方法,使流域水生态承载力的研究更具有实践意义     

金坛市饮用水源地保护方案研究

:钱资荡是金坛市目前直接饮用水源地 ,根据环境环境监测结果 ,已处于中营养化后期。本文借鉴国内外先进的湖泊管理的成功经验 ,运用系统工程的思想和方法提出了切实可行的金坛市饮用水源地保护方案。该方案由 4个工程子系统组成 ,(1)截污工程 :在岸丘桥和南州桥位置各筑一节制闸 (而岸丘桥工程又是首选工程 ) ,以封住湖泊两头入流 ,杜绝污染物进入水源地的截污工程 ;(2 )引水工程 :是截污工程的配套工程 ,利用下游长荡湖来补充水量 ,并对 3个引水工程设想进行了系统分析 ,推荐涵管方案 ,同时将长荡湖作为该市战略水源地一并纳入保护体系中 ;(3)湿地生态处理工程 :对进入荡区前的芦苇区进行综合整治 ,发展以芦苇为主的湿地生态处理工程 ;(4 )环湖绿色自然保护带工程 :包括建设围湖芦苇荡、环湖林带、绿色食品基地以及污泥处置。最后还提出了三级水域保护区范围、水域行政管理体系建设以及工程方案分步实施计划     

新疆玛纳斯河流域水资源开发的生态意义研究

水作为绿洲环境和经济建设的主要限制因素 ,直接决定着经济建设的规模、方向和水平。对水资源形成及其分布规律和生态意义的分析研究 ,对整个流域的发展规划和战略布署都具有深远的理论和现实意义。玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河 ,上、中、下游及山地、绿洲、荒漠的生态建设和保护均取决于对整个流域水资源的集约高效利用     

水资源的可再生性与可持续利用

本文探讨了对水资源可再生性及持续利用的一些基本认识 ,指出水资源的持续利用是水资源可再生性的最终落脚点 ,水资源的可再生性可用弱、中等、强来区分 ,水资源的弱可再生性是起点 ,水资源的强可再生性是最高境界 ,可以通过水资源可再生性维持来达到此最高境界 ,从而促进区域可持续发展。     

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BWSI与GWSI的江苏省农业生产水资源压力评价

为评价农业生产过程对区域水资源的影响,在核算江苏省农业广义水资源量和农作物生产水足迹的基础上,构建基于水资源消耗和水足迹的农业生产水资源压力指标BWSI和GWSI进行1999~2013农业生产水资源压力评价。结果显示,江苏省农业广义水资源约为1 034.6×10~8 m~3,绿水占70.4%,苏南地区相对丰富;农作物生产水足迹为1 069.5×10~8 m~3(5.9%蓝水、74.6%绿水、19.5%灰水),苏北地区占61.6%且有随时间增大趋势。全省BWSI和GWSI分别为2.60与1.09,水资源压力较大,且有随时间微弱增大的趋势;农业生产水资源压力由南向北呈增大态势,且在时间上呈现苏南减低、苏中稳定、苏北增大的整体态势。引江水缓解了全省及各分区水资源压力,对BWSI的影响大于GWSI。BWSI和GWSI可以用于区域农业生产水资源压力评价,BWSI能揭示缺水地区的水资源稀缺性,而GWSI适合全面反映水资源丰富地区的用水状况。     

重庆市2004年的水足迹分析

把水足迹分析方法作为一个实用的工具,用来分析一个国家或地区的生产结构或消费方式是如何影响水资源的利用,是当前国际水资源领域研究的一个热点。而研究一个国家或地区如何通过客观评价水足迹来减少国内水资源压力、如何通过虚拟水贸易来获得最大的利益则是水足迹分析方法的两个发展方向。首先介绍了水足迹分析法的基本理论和研究方法,接着计算了重庆市2004年的水足迹。结果表明,重庆市2004年的水足迹为37017×108 m3,人均水足迹为1 177 m3／a,水自给率为9869％,过高的水足迹和自给率给重庆市的水资源带来巨大的压力。同时也分析了产生这么高水足迹的原因,并探讨了水足迹对重庆市水资源管理的启示和战略意义。最后对该方法及其应用前景进行了评价。