基于控制单元的水环境容量核算研究——以锦江流域为例

水环境容量核算是流域水环境容量总量分配的重要依据,关系到流域水质目标的实现。控制单元作为流域水环境管理的一个基本实施单位,以其为基础开展水环境容量核算,对于科学制定控制单元容量总量分配具有重要意义。以江西省锦江流域为例,根据水环境容量核算的基本原理,结合锦江流域的污染状况、水质现状和水环境功能区划,对流域各控制单元COD和氨氮的水环境容量进行分析,结果表明,控制单元的水环境容量与其内排污口的分布及功能区水质目标密切相关,COD的水环境容量以高安控制单元的最大,为 21 811 t/a;其次为上宜控制单元,为 21 168 t/a;再次为新丰控制单元,为 14 493 t/a;万载控制单元的最小,为 7 607 t/a。氨氮的水环境容量在各控制单元的分布特征与COD的略有不同,以上宜控制单元的最大,为790 t/a;其次为高安控制单元,为664 t/a;再次为新丰控制单元,为462 t/a;万载控制单元的最小,为303 t/a     

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。     

基于双子系统协调耦合的流域初始水权配置模型

省区初始水权和流域级政府预留水量是流域初始水权的重要组成部分,研究省区初始水权配置子系统和政府预留水量配置子系统之间的耦合协调性是提高流域水资源利用效率的重要途径。面向最严格水资源管理制度要求,建立基于“三条红线”的耦合协调性判别准则,针对省区初始水权和流域级政府预留水量的配置方案,分别从水量、水质和用水效率视角判别两者之间的耦合协调性;针对未能通过耦合协调性判别的情形,提出调整两个子系统配置方案的方法,并重新进行判别,直至配置方案通过耦合协调性判别,从而获得流域初始水权配置推荐方案;最后,针对太湖流域进行实证研究。结果表明模型和算法具有可行性和有效性,可为其它流域开展同类研究提供借鉴     

农田土壤中的磷向水体释放的风险评价

通过对比土壤的固磷能力和磷素水平可以评估不同类型土壤中的磷向水体释放的风险。研究表明，磷吸持指数（SI）可以作为土壤最大吸磷量的替代指标来表征土壤的固磷能力。在太湖地区，影响水土界面磷素迁移能力的主要因素是土壤有效磷水平和土壤固磷能力。SI值30左右为一临界值，SI大于此值的土壤对于施磷具有较大的缓冲能力，而SI低于此值的土壤对施磷非常敏感，磷流失风险将随施磷量的增加而呈直线上升趋势。     

中水回用与效益分析

当前我国水资源供需矛盾日益加剧,实现中水利用是节约水资源的一条有效途径.通过分析中水水源、MBR处理技术及中水用途,结合一个高校实例,进行经济效益分析,并对建设中水回用系统的可行性进行论证.经计算可得效益费用比达到2.38,经济效益是非常明显的,具有实际的参考价值.中水回用不仅节约了水资源而且也产生了明显的经济效益,是城市发展的趋势.     

城市水环境的改善和治理

近年来,我国城市化的脚步逐渐加快,然而有很多问题也接踵而来。其中,如何解决城市化发展带来的水环境恶化问题,也是最重要的问题之一。文章对城市水环境治理提出了三方面意见:第一、规划为先,做好城市水资源规划、防洪规划、生态环境用水规划,并尽可能提前采取相应措施;第二、预防先行,要提前预防水资源污染问题,提高污水处理深度和再生水回收率;第三、体制保证,在城市实行良好的水务管理机制,建立以供定需的水务管理模式。     

基于模糊综合评价法的赤峰中心城区水资源承载力研究

区域水资源承载力是进行生态环境建设以及经济发展的重要基础,利用模糊综合评价法,根据赤峰中心城区2018—2021年的水资源数据,选取年降水量、人均水资源量、万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、农田灌溉亩均用水量、灌溉水有效利用系数、生态用水量7个指标建立评价模型,对该区域的水资源承载能力进行评估。结果表明：2018—2021年水资源承载力综合值在0.5～0.6范围内且整体呈小幅上升趋势,说明该地区的水资源开发利用虽已达一定规模,仍具有空间继续开发利用。该研究结论可为该区域水资源的可持续发展提供理论参考。     

基于GA-BP神经网络的页岩气开发区域水资源承载力研究

以西南地区威远县为例,从社会、经济、生态、水资源和页岩气开发5个方面构建水资源承载力评价指标体系及分级标准,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化BP(back propagation)神经网络,形成GA-BP神经网络组合模型,对研究区2014—2019年的水资源承载力状态进行评价.结果表明:使用...     

基于Landsat多光谱与PALSAR/PALSAR-2数据的汉江流域森林覆盖变化研究

汉江流域是南水北调中线工程的水源地,森林覆盖对于保障水源地生态安全具有重要作用.为监测汉江流域2007～2017年森林变化情况,以Landsat多光谱数据与ALOS(Advanced Land Observation Satellite)雷达遥感数据为基础,在GooSe Earth Engine平台上对数据进行处理分析,根据区域特点,选取9个特征指数,利用随机森林分类算法,提取2007和2017年森林分布,监测汉江流域森林覆盖变化.结果 表明:结合Landsat多光谱数据与ALOS雷达遥感数据的分类精度最高,2007年森林分类整体精度为98.0％,2017年森林分类整体精度为98.6％,精度明显高于单独使用Landsat多光谱数据或ALOS雷达数据的森林分类结果;2007 ～ 2017年十年间汉江流域森林面积增加了5 653.21 km2;森林呈现增多的区域主要分布在河南省的西峡县、南召县和丹江口水库附近,而森林呈现减少的区域在荆门市、十堰市和汉中市附近区域.     

区域主体功能实现与自然资源利用的定量关系研究

主体功能区划通过主体功能划分的方式将开发和保护结合,自然资源开发利用复杂化过程中资源利用与目标实现之间亟需实现基本的定量核算关系。本文从自然资源可持续利用角度,试图探讨建立初步的主体功能核算关系,通过核算框架进行生产、生活、生态主体功能概算与比较。以京津冀主体功能区与水资源为例,对所设立的核算关系进行了验证与应用,并构造绝对与相对量指标量化京津冀主体功能量、功能水资源投入量与效率,进行了异空间尺度与异质性功能的比较,为以主体功能实现最大化为目标的资源优化配置提供量化工具。结果显示:①利用生态服务价值测算的当量因子法与水足迹测算的投入产出法,刻画了水资源对于地区主体功能的支撑作用。②利用功能总量与单位功能水资源投入量指标完成了异质性功能在异质性空间上规模、结构、相应水资源效率的比较。基于算例结果得到以下结论:①本文构建的自然资源-主体功能核算关系框架能够有效衔接主体功能规划,定量核算能有效反映与评价资源对区域功能目标、经济开发活动的支撑作用。②区域资源配置存在相对功能实现的效率差异,可根据资源投入与功能产出之间的关系引导实现功能最大化目标的资源配置。合理、有效的量化手段能够推进主体功能制度的落实,也有助于当前中国空间规划体系编制与落实的实际指导效果。