河西走廊城市化与水资源利用关系的量化研究

基于1985-2003年的统计数据,分析了河西走廊5市以及三大内陆河流域城市化水平与用水总量、用水效益、人均用水水平的定量关系,建立了它们之间关系的数学模型。结果表明,河西走廊城市化水平与用水总量呈对数增长关系,与用水效益呈线性增长关系,与人均用水水平的定量关系则较为复杂。同时,河西走廊短缺的水资源对城市化进程存在明显的约束作用,而且约束强度在水资源最为紧缺的东部地区表现最为明显;中部地区城市化的较快发展是以水资源的巨大消耗为代价的;而西部的疏勒河流域,则是城市化水平和用水效益相对较高的地区,但也是人均用水量相对较高的地区。因此,建立集约的水资源利用体系,缓解水资源对城市化进程的约束,是河西走廊各地区实施城镇化战略和西部大开发战略所面临的共同任务。     

水资源约束力的内涵、研究意义及战略框架

针对世界和我国快速城市化进程中水资源对社会经济发展制约作用不断加强的态势,首次较为系统地提出了水资源约束力的概念,并在阐述其基本内涵和研究意义的基础上,就水资源约束力研究的战略框架进行了初步探讨。研究认为:水资源约束力研究是我国和世界21世纪水安全研究的重要内容之一;在水资源承载力、水资源压力研究的基础上,进一步研究水资源约束力,可以完整地揭示水资源系统与社会经济系统之间的相互作用和关系,对水资源科学的发展具有重要的理论和现实意义;当前应尽快建立并完善水资源约束力研究的理论体系,加强水资源约束力的基本理论、量化方法和实证研究,重点加强区域水资源约束力的产生、影响因素、影响机制、变化规律、调控途径等的研究,并不断拓展研究领域,加强水资源约束力与水资源科学其它领域的集成研究。     

生态环境约束下的干旱区城乡用水联动模式——以河西走廊张掖市为例

在脆弱的生态环境和短缺的水资源条件约束下,促进水资源农转非是适应西北干旱区城镇化加速发展的迫切需要。论文以黑河流域张掖市为例,针对张掖市城镇化和工业化水平低、第二三产业用水比重低、用水经济效益低、社会经济用水总量受限等问题,设计了城乡用水联动的总体思路,并提出了生态环境约束下干旱区城乡用水联动的5种主要模式,即:退耕稳粮给水模式、农业科技进步供水模式、农业产业化促水流转模式、城市中水农用模式、水资源农转非补偿模式。通过5种模式的联合运用,旨在为张掖市及西北干旱区创新水资源管理并促进城乡协调快速发展提供参考。     

水资源约束下北京地区2004-2020年土地利用变化情景模拟研究

利用系统动力学(System Dynam ics,SD)的原理和方法,发展了水资源约束下的城市土地利用情景变化SD模型。基于北京1980-2003年土地利用变化过程,构建了水资源约束下北京市城镇建设用地情景变化SD模型,对2004-2020年北京市城镇建设用地的变化进行了模拟研究。结果表明,该模型具有一定的有效性,有助于正确理解自然资源对城市发展和土地利用变化的深远影响。模型模拟结果显示,2004-2020年无约束情景下建设用地年均增长量为40.42～63.38km₂,建设用地占总面积的22%～25%;约束情景下年均增长量为21.21～51.3km₂,建设用地占总面积的20%～24%,远低于无约束情景;水资源强约束情景下建设用地的扩张速度仅为弱约束情景的37.6%,为无约束情景C的33%。可见,随着北京城市化进程的加剧和经济的进一步发展,水资源对北京区域发展的制约作用越来越明显,对土地系统的影响也将更为直观和深刻。     

水资源约束下江苏省城镇开发安全预警

城镇规模的扩张离不开水资源的支撑,水资源承载力是影响城镇开发的重要因素。论文提出一种以水资源约束测算城镇开发度阈值及从"状态-趋势-效应"尺度进行开发度预警的方法,并以江苏省为例进行实证探索,最终划分综合预警分区。结果显示:到2020年,苏州、 无锡、 常州、 南京将成为重度预警区;徐州、 连云港为高度预警区;镇江、 扬州、 泰州、 南通为中度预警区;淮安、 宿迁、 盐城为轻度预警区。利用GM(1,1)模型和相关方程,对城镇开发度、 开发容量、 开发临界时点及开发后温度变化与碳汇损益定性定量化,进行整个开发过程的模拟,客观反映城镇开发安全变化的动态性,以期为政府制定差别化的开发政策和预警措施提供科学依据和理论支撑。     

基于水足迹强度的江苏省水资源利用效率分析

水足迹强度是可以量化水资源利用效率的指标,文章在计算江苏省水足迹的基础上,选取6项水足迹强度指标,分部门比较各地市水资源利用效率的差异,并基于ESDA研究水足迹强度的空间自相关性,构建空间集聚图。研究表明:2002~2014年江苏省各市水足迹总体呈现上升趋势,水资源压力增大;总体上苏南和苏北地区的农业水足迹强度都偏高,农业水资源利用效率低;苏南地区工业产值高但耗水量大,因此工业水足迹强度也偏高;苏北地区的灰水足迹强度偏高,水资源压力较大;江苏省水足迹强度具有不断增强的全局自相关性,地市出现集聚现象,不同地市的集聚分布也日益明显;大部分苏北地区属于高高集聚并且向外扩张,低低集聚主要分布在苏南地区。研究结果为政府部门分析地市间水资源利用效率差异,制定高效的水资源利用政策等提供依据。     

西北干旱区水资源开发利用潜力分析

通过对西北干旱区农业、工业和城镇生活节水途径的分析,定量计算了2020水平年的节水潜力;根据工业和城镇用水情况,定量描述了远景污水处理回用水量;以水资源可利用量作为潜在能力,从水利工程对水资源实际调控角度,进行地表水和地下水可供水量预测,给出了定量分析结果。认识到:要在整体上维持西北干旱区生态环境现状并使局部区域有所改善,南水北调西线工程远景向黄河中上游补水,并通过换水支持河西走廊的经济发展和生态建设是必要的。     

基于耦合模型的城市化与水资源保护关系研究——以南京市为例

利用耦合度模型,建立城市化综合水平与水资源保护综合水平指标评价体系,对南京市2005年-2014年城市化与水资源保护耦合关系度量化分析.结果表明:南京城市化与水资源保护耦合度总体波动式增长,其中2005年-2012年处于中度耦合时期,2013年-2014年处于高度协调时期;南京城市化综合水平与水资源保护综合水平呈现稳量增长趋势,但后者滞后于前者.为促进南京城市化与水资源保护关系向高度耦合状态发展,应尽快优化产业层级,促进第三产业链的延伸;同时尽快建立水资源保护政府、企业和居民三方参与的协同保护机制.     

干旱区番茄酱生产企业水资源利用的清洁生产分析

我国西北部地区水资源短缺,特别是以绿洲农业为主的新疆地区,而新疆又是我国红色产业番茄酱加工的主产区。本文根据番茄酱生产的特点,主要通过生产过程中水资源的利用情况,分析其清洁生产的可行性,这也是实现节能减排的有效途径,进一步为新疆干旱区番茄酱生产在环境保护方面提供一些支持。     

自然资源对中国城市化水平的影响研究

采用一般均衡的方法,从供给和需求的角度,得出自然资源是中国城市化快速发展硬约束的结论。在自然资源约束下,资源最优配置的结果表明:城市化水平与城市化质量之间存在替代关系。在此基础上,对均衡结果进行了比较静态分析,研究表明:经济全球化有利于增加自然资源的供给,城市化道路的偏好直接影响到城市化水平。针对中国城市化快速发展面临劳动力转移和城市化质量提升的双重压力,提出了转变经济增长方式,城市化数量和质量并重的政策建议。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

新疆水资源承载力的系统动力学仿真与情景模拟

新疆作为丝绸之路经济带核心区迎来了前所未有的发展机遇,但长期以来新疆受到水资源短缺的困扰,这在一定程度上阻碍了丝绸之路经济带核心区建设的步伐。为此,研究新疆水资源能够承载的最佳可持续发展模式成为了当前亟待解决的问题。该研究在分析新疆水资源承载力系统模型结构以及系统基本反馈回路的基础上,构建了新疆水资源承载力的系统动力学模型,设计了现状延续、高效节水、区内调配、跨区调水以及协调发展等5个情景,并分别对每个情景的经济发展与人口增长的高速、中速、低速发展的31种方案进行了仿真与预测。研究认为,不顾水资源的承受能力单纯追求经济与人口的高速增长,或是为了减少水资源消耗而牺牲经济与人口的增长,都无法保证新疆水资源与经济社会的可持续发展。为此,该文认为经济与人口的中速发展,高效节水与跨区调水相结合的方案31是新疆水资源与社会经济可持续发展的最优选择。     

面向水质安全预警的流域产业化和城镇化压力源评估方法

为适应水环境风险管理中对压力源的快速评判需求,构建了流域产业化、城镇化压力源评估方法,并开展其应用研究.从压力源危险性及受体易损性着眼,提出了压力源结构风险和布局风险双重控制思路;围绕警示性评估的定位,针对单项及综合风险分析,阐明了评估指标选取、风险指数计算和预警级别划分等步骤,并以三峡库区为案例进行了评估.结果显示,三峡库区产业化、城镇化压力源综合评估Ⅰ级(重警)区主要集中在重庆市主城区附近的8个区县,其结构风险指数值(0.375 6～0.624 6)和布局风险指数值(0.598 7～0.967 8)均较高;Ⅱ级(中警)区域包括江北区、北碚区、巴南区、大渡口区和巫山县,呈现布局风险指数值(0.820 7～1.000 0)较高、结构风险指数值(0.258 4～0.355 5)相对低的特征;Ⅲ级(轻警)区域包括渝东南和渝东北的5个区县和渝中区.其中,渝中区结构风险指数值(0.135 6)小,但因其布局风险指数值(0.960 7)较大而使得综合评估结果为轻警状态.      

水资源环境承载能力监测预警平台设计探讨

建立水资源环境承载力监测预警平台与机制,是实现我国环境管理战略由以环境污染控制为目标导向,向以环境质量改善为目标导向彻底转变的重要支撑手段。以水资源环境承载力领域的相关研究进展为基础,提出水资源环境承载力监控预警平台的设计框架,平台设计的逻辑结构、核心功能以及相对应的水资源环境承载力评估技术,并对该平台建设的困难、问题及未来的发展趋势进行了分析,以期为水资源环境承载能力监测预警机制建设提供有益的参考。     

藏南干旱区湖泊及地热水体氢氧同位素研究

青藏高原水循环过程情况复杂,水体氢氧同位素包含了其重要信息.选取西藏南部干旱区淡水湖、咸水湖及地热水水体为研究对象,分析研究区内不同水体氢氧同位素组成、变化特征、影响因素及水循环过程.结果表明,3种水体均表现出了高海拔地区氢氧同位素组成偏负的特点,淡水湖打加芒错δ18O平均值为-17.0‰,δD平均值为-138.6‰,咸水湖朗错δ18O平均值为-6.4‰,δD平均值为-87.4‰,搭格架地热区热水δ18O平均值为-19.2‰,δD平均值为-158.2‰;受内陆干旱区强烈的蒸发作用影响,湖泊及地热水蒸发线斜率均小于8,氘过量d值均为负值;搭格架地热区热储温度较高,氢氧同位素关系存在氧漂移现象.     

黄浦江上游水源保护区水质评价与分析

黄浦江上游保护区是上海环境保护工作的重点,其水质状况直接影响上海的饮水安全,分析影响该区域水质的主要水质因子。研究水质的分布特点和近年（2000年-2004年）的发展变化趋势,本文使用因子分析法通过对2000年-2004年黄浦江上游水源保护区的常设监测断面水质进行了分析,得出了黄浦江上游水质保护区的特征污染因子,再使用幂指数法、加权平均法、向量模法等水质综合评价方法对该区域的水质进行了评价,并得到了该区域的水质分布特点。     

水资源管理“三条红线”约束下的城镇化水平阈值分析——以张掖市为例

水资源与城镇化的关系问题是水科学研究的热点,二者之间存在着复杂的交织关系。论文选取典型干旱区城市张掖市为研究对象,以最严格水资源管理制度为约束条件,基于水资源约束下的城镇化水平阈值计算思路,引入节水量和灰水足迹测算方法改进了传统水量水质双要素水资源承载力计算模型,并在此基础上统筹可供水量、可节水量及水功能区纳污能力构建了水资源管理“三条红线”约束下的城镇化水平阈值计算模型;通过分析张掖市城镇化水平与水资源开发利用的历史数据并进行情景模拟,对2020年和2030年张掖市城镇化水平阈值做出了预测。结果表明：1）在水资源开发利用红线约束下,到2030年张掖市可利用水资源量为23.02×10⁸ m³,与现状基本一致,且以当前的水资源开发利用水平,水量承载能力难以支撑政府未来规划中的城镇化进程与经济增长的用水需求;2）严格遵照用水效率控制红线中所规定的用水定额标准时,张掖市将有望改善水量承载能力不足问题,且到2030年时,水量承载城镇人口能力可达331.91×10⁴人,其中水量承载能力提升主要得益于农业部门节水;3）在水功能区限制纳污红线的约束下,2030年张掖市水质可承载能力上限为62.47×10⁴人,仅为规划城镇人口数量的78%,水质可承载能力对城镇化进程形成了强烈的约束作用,约束力主要来自于城镇区域氨氮排放;4）在水资源管理“三条红线”约束下,到2030年时张掖市城镇化水平阈值上限为48.05%。     

中国西北旱区农业水土资源利用情景潜力研究

西北旱区水土资源供需矛盾突出,同时作为该区农业生产的瓶颈因素,决定该区经济社会生态可持续发展,因此有必要开展西北旱区农业水土资源相结合的空间情景潜力研究。论文采用水土资源匹配指数计算分析了西北旱区现状年（2010年）农业水土资源的匹配状况,采用农业水土资源利用潜力估算方法计算了西北旱区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了西北旱区农业水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明：2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,相对于2010年,西北旱区各省2020和2030年的总农业水资源量和种植面积均减小。西北旱区6省份2020和2030年两种情景下整体综合效益和整体潜力值均为正,表明各省种植结构整体得到了优化。2020年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,西北旱区农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.10×10⁴~0.83×10⁴元/hm²之间和 -1.20×10⁴~0.97×10⁴元/hm²之间;2030年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.39×10⁴~2.17×10⁴元/hm²之间和-0.36×10⁴~1.66×10⁴元/hm²之间。     

情景分析法在黑龙江省水环境污染防治工作中的应用

松花江流域黑龙江省地区已有接近80%的人口遭受水污染的威胁,而且受污染地区主要为城市和工业集中的区域.为了预测黑龙江省未来的发展可能造成水污染态势及其严重影响,并在此基础上提出适当的战略对策,采用情景分析的方法,对黑龙江省未来20年城市及工业污染态势和不同控制对策的影响进行了分析,以使为制定东北地区水污染防治战略方案提供科学依据.