人类活动影响下内陆干旱区张掖盆地需水量预测

为了研究内陆干旱区水资源的可持续利用,采用系统动力学方法,考虑经济发展、城镇化加剧和节约用水3种人类活动,设定5个不同情景,对黑河中游张掖盆地的需水量进行预测。结果表明,张掖盆地生活和工业需水量保持增长趋势,农业和总需水量表现出一定波动性,预测期内5种情景下农业需水量分别为26.21、26.21、19.51、25.77和19.07亿m~3,总需水量分别为28.80、30.35、22.52、28.31和22.09亿m~3。不同人类活动对张掖盆地需水量影响的方向和程度各不相同,经济发展对工业需水产生最大的正影响,城镇化对农业需水产生最大的负影响,节约用水对需水量的影响较低。内陆干旱区水资源可持续利用必须综合考虑各种人类活动的影响,只有这样才能显著降低农业用水量及总用水量,保证水资源的可持续利用和发展。     

玛纳斯河流域用水分析、需水预测和影响因素

从部门结构和地区结构分析了玛纳斯河流域2001-2014年用水现状和趋势,以及各地区用水效率;采用支持向量机回归方法构建需水模型,并进行了短期需水预测,利用主成分法分析需水影响因素。研究期内玛纳斯流域用水量变化不大,其中农业占90%以上,有下降趋势,其他部门用水比例有一定的上升;各地区用水量比较固定,石河子地区占最大比例,其次是沙湾,玛纳斯最少;流域单位用水总产出和第一产业产出都不高,增长缓慢,第二产业单位产出最高,增长迅速;各地区单位用水总产出差异不大;流域用水效率较高。支持向量机回归对玛纳斯河流域需水量的拟合和预测效果较好,模型预测出短期内流域总用水量略微下降。流域人口和经济社会的发展是影响需水量的主要因素,其次是气温和降水等气候环境因素的影响。     

基于多目标模糊优化模型的兰州市水资源优化配置研究

构建可持续发展视角下的兰州市水资源优化配置模型。以净效益系数、水利用系数和供水成本为指标,运用熵值法修正由层次法获得的各项指标的权重,并采用多目标模糊线性优化模型确定各用水部门的综合效益系数,代入线性规划法求解规划年2020年在不同用水保证率(多年平均、50%、75%、90%)下各用水部门分配水量。分配结果(多年平均)与预测结果相比工业用水量减少了1.363 5亿m~3,农业用水量和生态用水量分别增加了1.126 0和0.237 5亿m~3,该分配结果有利于实现兰州区域经济的可持续发展与水生态的协调发展。     

基于系统动力学的青铜峡灌区农业用水效率调控研究

【目的】提出青铜峡灌区合理有效的节水政策。【方法】基于作物蒸发蒸腾量,计算青铜峡灌区主要粮食作物的蓝水足迹、绿水足迹,建立青铜峡灌区农业用水效率系统动力学模型,研究青铜峡灌区内的农业用水效率,对其水资源利用效率的可变影响因素进行调控。【结果】青铜峡灌区的农业种植需水来源主要是灌溉水,形成了以蓝水为主、绿水为辅的生产用水格局,同时当作物需水量被满足时,蓝水足迹和绿水足迹表现出相反的变化趋势;在保证青铜峡灌区内粮食作物蓝水用水量不变的前提下,选取绿水利用系数和灌溉水利用系数为主要参数对模型进行仿真模拟,当绿水利用系数从0.7增加为0.8时,2020年小麦产量增加了0.27万t,水稻产量增加了0.2万t,玉米产量增加了0.55万t;当灌溉水利用效率增加10%时,2020年小麦产量增加了0.47万t,水稻产量增加0.35万t,玉米产量增加0.77万t;当绿水利用系数和灌溉水利用系数同时增加时,2020年小麦产量增加0.75万t,水稻产量增加0.55万t,玉米产量增加1.32万t。【结论】青铜峡灌区农业种植用水应增加对绿水的利用率,通过各种工程或非工程措施提高灌区内的农业用水效率。     

河套灌区农业深度节水的思考和建议

【目的】综合现有河套灌区现代化改造成果,探讨当前形势下灌区在农业深度节水方面的潜力及问题。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区2015—2022年的生态引黄用水量、农业引黄用水量、春汇秋浇用水量及灌溉面积等历年水情数据资料进行统计分析。【结果】截至2022年高效节水灌溉面积占有效灌溉面积的22.7%,灌区农田灌溉水有效利用系数达到0.457,较2015年明显提高;2015年至2022年以来,灌区每年生态需水量在4亿m³左右,秋浇年平均水量为14.77亿m³,占年平均用水量的34.1%,有近一半秋浇水量补充地下水;每年秋浇面积40.8万hm²,约占灌区灌溉面积的53%,折算后的田间净秋浇水量为1 980 m³/hm²,较推荐秋浇净定额多用约300 m³/hm²。【结论】灌区节水阈值为40亿m³,另外每年还应引入约4亿m³的生态用水;灌区的节水潜力主要在秋浇,可以通过压缩秋浇面积、分区域、分年...     

海口市第三产业用水定额及用水量研究

通过对海口市第三产业现状用水情况分析,结合第三产业经济发展目标和未来节水水平,制定规划年2020年和2030年第三产业用水定额在适度节水方案下海口市分别为15m3/万元、10m3/万元,在强化节水方案下分别为12m3/万元、7m3/万元.研究分析了第三产业用水定额与社会经济发展指标、用水量之间的关系:在第三产业发达的城市(即第三产业产值占GDP比重较大的城市),其用水定额的变化对总需水量的影响;随着技术的进步、工艺水平的提高以及人民节水意识的提高,需水量的增长势头将会得到遏制,边际需水量逐渐减小.     

蒲河流域沈北新区段生态需水计算

根据生态水文季节将生态需水分为枯水期、丰水期,分别计算这2个时期的最佳生态需水、适宜生态需水、最小生态需水。计算结果表明:蒲河流域沈北新区段枯水期的最佳生态需水量为3 905.03万~6 508.38万m~3,适宜生态需水量为1 952.52万m~3,最小生态需水量为650.84万m~3。     

黄河流域农业系统水资源价值及其空间分布研究

【目的】分析黄河流域农业系统水资源空间分布特征。【方法】以黄河流域为研究对象,通过能值理论与方法、空间自相关分析法及空间滞后回归模型,研究了农业系统水资源价值空间分布特征及其主要影响因素。【结果】①农业系统水资源价值介于4.01～6.10元/m~3,流域中下游价值较高;②农业系统水资源价值全局莫兰(Moran)指数为0.277 2,呈空间正向自相关特征;主要以高值集聚型(H-H)聚集在流域中下游;③农业系统水资源价值空间变化的主要影响因素为GDP、海拔、用水量。【结论】以价值引导水资源分配,增加流域中下游农业用水有助于提高流域整体水资源农业生产效益。     

基于定额定量分析的农业用水需求预测研究

在分析农业需水预测常用方法的基础上,提出了基于定额又不同于传统定额法的需水预测方法:采用主成分分析法和相关分析法定量地辨识农业用水与各影响因素之间的关系,并利用回归分析法建立需水预测模型。以郑州市为例,对预测方法进行了检验分析。结果表明:在降雨保证率为75%的情形下,郑州市2020年和2030年的灌溉需水总量为66863.40×104m3和64001.63×104m3,灌溉用水呈下降趋势,符合实际发展情况。方法具有一定的可行性。     

南水北调后石家庄水资源优化配置研究

南水北调中线实施后,石家庄市将获得外调水资源,这在缓解当地水资源匮乏现状的同时,也给石家庄市水资源优化配置带了新的问题。在对石家庄市水资源开发利用现状、外来调水量进行分析基础上,预测了2010年石家庄市的水资源供求关系,利用目标规划法,建立了石家庄市水资源优化配置模型,并用GLPS软件对模型进行求解。结果表明:2010年,石家庄市在保证满足生活用水、工业用水和生态环境用水的前提下,农业用水量将短缺7.795×10~8m~3,占总需水量的20.6%,缺水形式依然严峻。     

基于水生态足迹模型的重庆市水资源可持续利用分析与评价

【目的】探讨重庆市水资源的可持续发展前景。【方法】运用水生态足迹、万元GDP水生态足迹等模型分析了重庆市2003—2016年水生态足迹、水生态承载力及水资源开发利用状况。【结果】2003—2016年重庆市水生态足迹除个别年份有微弱下降外,总体呈上升趋势,变化范围为0.725 6～1.407 2亿hm~2,用水量主要集中在第一产业和第二产业,城乡居民生活污水是影响重庆市水质的主要来源;水生态承载力受降水影响大,变化范围为0.513 0～0.894 2亿hm~2,地区分布不平衡;万元GDP水生态足迹在2011年突升,总体呈下降趋势,水资源利用率在不断提高,但水资源的开发利用不合理,开发利用潜力大。【结论】基于水资源可持续开发利用,应加大对重庆市生活污水的处理率,优化产业结构,将发展重心移至第三产业,利用政策辅助,优化地区用水结构。     

城市生态环境需水量研究

将城市作为一个生态系统，论述了其自然生态环境需水量的特征。基于水量平衡与水文循环基本原理，分别从绿地、河流、湖泊、地下水四个方面分析了城市生态环境需水量的计算方法。以太原市为例，进行了实证研究。预测各目标年(2010,2020,2030年)全市生态环境需水量分别为5163，6838，7163万m3；实施过程中考虑污水回用以及城市雨洪利用工程，为太原市保护水资源、合理开发配制利用水资源提供依据。     

城市发展过程中用水量预测研究

城市化程度的不断提高使得城市对资源环境的需求越来越多,对资源环境的压力也越来越大,尤其是对作为城市物质基础的水资源的压力越来越大。因此需要对城市经济发展过程中城市发展与城市用水的关系进行更进一步的研究。用衡量城市经济发展的4个指标组成一个向量-Ψ来定量描述城市化,并利用神经网络建立了向量-Ψ与城市用水量Q的数量关系,然后根据城市经济发展目标预测相应城市规模条件下城市用水量,为城市规划提供依据。     

滇池流域水资源承载力评价与驱动力研究

【目的】探求滇池流域水资源承载力与流域社会经济发展、环境的协调关系。【方法】选取水资源、社会经济、环境相关指标,构建滇池流域水资源承载力综合评价模型,计算分析流域2011—2015年的压力指数、承载力指数、协调指数、水资源承载力指数的变化趋势,并用因子分析法进一步对流域水资源承载力进行评价,利用提取出的主要因子构建水资源承载力驱动力模型,识别出影响滇池流域水资源承载力的主要驱动力。【结果】滇池流域2011—2015年水资源承载力指数呈上升趋势;滇池流域水资源承载力的主要驱动力有人类活动因素和自然因素,包括城镇化率、经济发展因素以及年均气温和年降水量。人均GDP和年降水量属于正向驱动因子,城镇化率和年均气温是负向驱动力。【结论】基于社会经济可持续发展与水资源系统协调发展,应加大外流域向滇池流域调水工程的建设,形成多水源联合调水的格局,同时在保证大力发展经济的基础上控制人口数量,建立健全流域水资源系统多水源供水的水资源高效配置与统一调度方案。     

1968―2018年民勤地区参考作物需水量的年际变化特征及相关气象影响因子研究

【目的】研究民勤地区作物需水量的主要影响因子。【方法】基于民勤地区1968―2018年气象数据,利用Penman-Monteith公式计算了不同时间尺度的平均参考作物需水量ET0,分析ET0变化趋势,并与气象因子变化趋势进行相关性拟合。【结果】1968―2018年民勤地区年平均参考作物需水量呈波动上升趋势,最低值为1968年的3.15mm/d,最高值为2013年的3.72 mm/d,且参考作物需水量的上升趋势是从2003年开始最为明显;参考作物需水量与年平均最高气温、年平均最低气温、年平均气温、年平均相对湿度、年平均日照时间以及年平均风速的相关性比较显著,与降雨量和净辐射相关关系不显著。【结论】民勤地区的干旱状况目前处于平稳期,年平均最高气温和年平均相对湿度是导致民勤地区参考作物需水量年际变化的最主要的气象因子。     

基于完全分解模型的安徽省用水变化驱动效应测度与分析

为了探索安徽省用水变化驱动效应,采用完全分解模型,从人口、经济增长、技术进步、结构变动4层面对用水变化驱动效应进行了测算。结果表明,(1)经济增长对用水变化具有正向驱动作用,是用水增加的主导因素,2001—2014年,共贡献了472.26亿m~3用水,增量效应高达819.75%;(2)人口、技术进步、产业结构变动对用水变化具有抑制作用,其中,以技术进步因素最显著,2001—2014年,技术进步共减少用水333.87亿m3,减量效应达到579.53%,结构变动因素次之,考察样本期,共减少用水量78.4亿m~3,减量效应为136.09%,人口变动因素影响不大,减量效应仅为4.13%;(3)在人口、经济增长、技术进步、结构变动因素共同作用下,年均增加用水4.43亿m~3,若按惯性发展模式,2020年用水将增至298.67亿m~3,远超政府设定的270.84亿m~3红线目标。基于研究结果,提出了大力发展节水型现代农业,积极对传统工业进行节水技术改造,强化第三产业节水型器具推广,着力提升以现代服务业为主的第三产业比重等政策建议。     

河北省主要农作物水足迹与耗水结构分析

【目的】调整区域农业种植结构,合理利用区域农业水资源。【方法】基于水足迹理论框架分析了1957—2015年河北省14种农作物的水足迹及其历史变化趋势,通过核算农作物耗水率和单位水价值2个指标,划分了主要农作物的耗水结构。【结果】河北省主要农作物年均总水足迹为434.4亿m~3,其中蓝水、绿水和灰水分别占44%、42%和14%;总水足迹、绿水足迹及灰水足迹均呈逐年增加趋势;而蓝水足迹变化趋势不明显。冬小麦、夏玉米、水果与蔬菜为主要耗水作物。棉花和芝麻耗水率最高,为典型的高耗水作物。甜菜、蔬菜和水果的单位水价值最高,且耗水结构最优。【结论】河北省可进一步控制棉花和芝麻的种植规模,在不造成水压力的前提下,适度扩大蔬菜和水果的种植规模。     

气候变化背景下榆林市参考作物需水量多时间尺度特征分析

【目的】研究气候变化背景下榆林市参考作物需水量的多时间尺度变化特征及其与各气象因子的相关性,便于衡量气候变化背景下榆林市水热资源的演变特征。【方法】根据榆林气象站1959—2014年逐日气象资料(平均地表温度、平均气温、蒸发量、平均气压、平均相对湿度、日照时间和平均风速等),采用彭曼公式、Mann-Kendall突变检验、小波分析及相关分析法研究了榆林市参考作物需水量多时间尺度变化特征。【结果】1959—2014年榆林站全年及四季参考作物需水量均呈增加趋势,线性倾向率分别为30.7、11.4、6.7、5.7、6.9 mm/10 a。全年参考作物需水量突变年份为1995年,春、夏、秋三季参考作物需水量均在1998年发生突变,冬季在1989年发生突变;全年及四季参考作物需水量的第一主周期分别为26、28、27、28、26 a,第二主周期分别为8、7、9、8、4 a,第三主周期分别为4、2、4、4、12 a;参考作物需水量与平均相对湿度、日照时间、平均气温、平均风速以及年平均地表温度的相关系数分别为-0.128、0.223、0.935、0.271、0.940。【结论】榆林站1959—2014年不同时间尺度的参考作物需水量均呈增加趋势,平均气温、日平均地表温度是影响榆林气象站ET_0的主要因素。     

湖北省水资源环境与经济发展耦合关系时序特征研究

【目的】评价湖北省水资源环境与经济发展耦合协调水平,提出合理建议。【方法】运用耦合协调度模型分析了湖北省2006-2017年水资源环境与经济发展耦合关系时序特征。【结果】2006-2017年,湖北省水资源环境综合指数整体呈波动上升趋势,经济发展综合指数呈线性增长趋势。湖北省水资源环境与经济发展耦合协调度表现为线性增长趋势,且具有阶段性,2006-2010年和2011-2017年分别为经济发展滞后于水资源环境水平的过渡发展阶段和水资源环境滞后于经济发展的协调发展阶段,2017年水资源环境与经济发展达到良好耦合协调。【结论】为实现水资源环境与经济发展的优质耦合协调发展,湖北省重视经济转型升级和城镇生活污水控制。     

采煤区水土资源损毁相关影响因素分析

【目的】探讨煤炭企业生产视角下水土资源损毁的关键影响因素。【方法】借助EViews软件对研究区内12个煤炭企业共15个水土资源损毁影响因素进行散点拟合,定量分析了各因素对水土资源损毁的影响;选取7个影响因素进行核密度估计并描述了其曲线特征,结合多元回归模型分析了多因素对研究区水土资源损毁的综合影响并确定了其主要影响因素。【结果】影响研究区水资源耗损的主要因素是地下水径流量和总用水量,二者对数的核密度曲线双峰不明显,地下水径流量核密度曲线变化区间较大;服务年限与井田面积是土地资源损毁主要的影响因素,其对数的核密度曲线都是单峰,服务年限核密度曲线走势陡峭。【结论】研究区水土资源损毁的主要影响因素是地下水径流量、总用水量、服务年限与井田面积。