基于系统熵值分析的水资源复合系统承载力可变模糊综合研究

水资源的承载能力是其所在区域内整个社会经济-水资源-生态环境复合系统功能的宏观体现。通过计算系统有序度熵值,评测调控各子系统发展协同程度,并利用可变模糊综合评价方法对水资源复合系统的调控效果作出评价,旨在加强各子系统联合效应,提高流域水资源承载水平。将构建的水资源承载力调控评价模型应用于叶尔羌河流域,经评测,2013年水资源承载力评分为0.51~0.73分,此时流域各子系统发展严重失衡,照此趋势发展,2020年评分为0.36~0.60,分值下降,承载力降低;经过系统熵值分析调控后分值维持在0.69~0.88,承载力水平明显提高。结果表明,该模型可以科学的模拟优化各子系统发展趋势,提高水资源复合系统承载水平,有利于流域可持续发展。     

投影寻踪技术在水资源可持续利用评价中的应用研究

水资源短缺是制约玛纳斯河流域水资源可持续发展的"瓶颈"因素,因此,水资源可持续发展水平综合评价研究对流域国民经济可持续发展至关重要。从水资源、社会、经济、生态环境等4个子系统出发,结合投影寻踪技术,对流域水资源可持续利用水平进行了综合评价,评价结果表明,流域水资源可持续利用水平2000年处于V1级,2010年,2020年分别位于V2和V3级,流域水资源可持续利用呈良好变化趋势;该模型方法可靠,分析结果合理,评价结果可以为水资源可持续开发利用提供科学依据。最后,提出了促进流域水资源可持续利用的建议,为实现水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。     

疏勒河流域水资源安全评价研究

水资源安全研究是水资源合理配置与生态环境建设中必须面对的基础科学问题。选取疏勒河流域作为研究对象,利用流域2005-2017年自然、经济、社会和水资源状况等相关数据,构建了5个方面20个评价因子所组成的综合评价指标体系,利用多层次多目标模糊综合评判模型,对流域水资源安全进行了综合评价。结果表明:13 a中疏勒河流域水资源安全程度最高的是2015年,最低的是2011年。其中,供水安全在水资源安全中所占比重最大,权重为0.325 7;生态环境安全在水资源安全中所占比例最小,权重为0.098 4。基于长序列时间尺度的AHP和多层次多目标模糊综合评判模型能够较好地模拟疏勒河流域水资源安全状况,为水资源安全评价提供了一个新视角和新方法。为进一步提高流域水资源安全程度,应继续调整流域经济结构,提高水资源综合利用效率,制定合理水资源管理制度,科学规划流域用水结构。     

挠力河流域径流变化特征与影响因素分析

挠力河作为三江平原最大的流域,其径流变化过程对三江平原的社会经济发展、生态环境变化起着至关重要的作用。为获取该流域的径流量变化特征,首先采用线性趋势分析法和Mann-Kendall趋势检验法对流域4个代表性水文站径流序列进行趋势分析,然后采用滑动移除近似熵法(MC-Ap En法)和Mann-Kendall突变检验法分别对径流进行突变检验,并对径流发生变化的原因进行了探讨。结果表明:挠力河流域上、中、下游径流量分布不均匀,且同一水文站径流年际变化较大,不利于挠力河流域水资源的开发利用;挠力河流域近50 a来径流量呈明显的减少趋势,其中宝清站、保安站、菜咀子站径流下降趋势明显;挠力河径流量在1966年发生突变,突变后径流呈明显的减少趋势,发生突变的主要原因是降雨量减少、农业开垦的扩张以及水利工程建设的日益增多;滑动移除近似熵法在进行径流突变分析的过程中,表现出精确度高、抗干扰能力强等特点,是一种适于径流序列突变检测的方法。     

玛纳斯河流域生态系统适应性评价

以天山北麓玛纳斯河流域作为研究区,通过建立节水措施下玛纳斯河流域生态系统适应性评价指标体系、评价标准,运用层次分析法和模糊数学综合评判法对节水措施下玛纳斯河流域生态系统适应性进行综合评价,从流域生态学的角度对节水措施下干旱区生态系统适应性进行了分析。研究分析得出2000、2005和2010年节水措施技术的推广造成生态系统适应性呈现下降趋势的影响结论,采用评价指标体系的方法验证流域节水措施的运用与流域生态系统适应性的相关性。     

基于改进综合赋权法的塔里木河流域“三源一干”水资源承载力评价

科学客观的评价流域水资源承载力,对于合理、高效利用水资源,促进经济社会的可持续发展具有重要意义。根据干旱区水资源特点,并结合塔里木河流域实际情况,建立了涵盖4个方面、12项指标的水资源承载力评价体系。利用可变模糊集理论与综合赋权法对研究区不同水平年水资源承载力进行评价,结果表明:2015年,阿克苏河流域与塔里木河干流水资源承载力评价等级为2级,和田河流域与叶尔羌河流域水资源承载力已达到2～3级,若继续恶化必将阻碍流域可持续发展;至2035年,叶尔羌河流域与和田河流域水资源承载力等级均为2级,表明研究区水资源复合系统有好转趋势,承载力有所增强;阿克苏河流域水资源承载力评价等级为2级,水资源复合系统相对稳定;塔里木河干流水资源承载力等级稳定在2级,说明该流域水资源系统可支撑当地生产生活与生态用水。所建模型评价结果稳定、精准程度高,研究结果为流域水资源优化配置提供了重要参考。     

东江流域水资源承载能力评价及可持续利用对策

根据东江流域水资源状况、社会发展水平及经济结构等特点,建立东江流域水资源承载能力评价体系,运用模糊综合评判法对东江流域水资源承载能力进行评价。评价结果表明,东江流域水资源承载能力呈现中上游高下游低的分布趋势,对此提出水资源可持续利用的对策,以促进流域水资源与社会经济的协调发展。     

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。     

伊犁河流域地表蒸散量时空特征分析

【目的】探究伊犁河流域2000—2014年蒸散量时空特征,为跨境水资源确权与分配提供依据。【方法】本文利用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析、Mann-Kendall和Hurst指数方法研究了伊犁河流域2000—2014蒸散量时空变化特征及波动性。【结果】①伊犁河流域多年平均蒸散量值为249.80mm,其波动范围在224.03～274.10mm之间。②多年平均ET值在空间上具有明显差异,取值范围在115.6～758.79 mm之间,总体上呈自上游向下游减少的空间格局。③该流域年内蒸散量具有明显的季节差异,总体呈先增后减的单峰波趋势。④该流域内各土地利用多年平均蒸散量表现为:耕地(327.23 mm)林地(319.10 mm)草地(239.50 mm)稀疏植被(151.67 mm)。⑤2000—2014年该流域的多年平均ET整体上变异程度不明显,变异程度中比较稳定和稳定所占面积比为85.47%;变异系数在空间上取值范围为0.01～0.71,其平均值为0.097。⑥整个流域内ET减少的趋势和增加的趋势所占面积比例分别为64.48%和26.72%,变化趋势以减小为主,变化率为-1.152 mm/a,该流域未来ET的变化状况与过去一致,以持续性减少为主。【结论】利用变异系数、Theil-Senmedian趋势分析、Mann-Kendall和Hurst指数方法能够有效发现伊犁河流域时空变化特征,研究结果可为伊犁河流域规划及合理分配流域水资源提供依据。     

诺敏河流域生态环境需水量计算

总结了国际上常用的生态环境需水量的几种计算方法:历史流量法、水力学法、栖息地法、综合法;在其基础上提出了适合我国的生态环境需水量计算方法:Montana、7Q10法和多年最小月平均流量法。并利用上述三种方法计算了诺敏河的生态环境需水量,最终结果选用Montana法的计算结果。计算诺敏河流域生态环境需水量最终目的是为了保护诺敏河流域的生态环境,为流域系统的水资源优化配置提供依据,以解决河流生态问题与水量优化配置问题,提高流域的综合效益,处理好有限的水资源与用水量增加之间的矛盾。     

基于组合赋权模型的小洪河流域生态补偿效果评价

构建了生态补偿效果综合评估指标体系,涵盖社会经济发展、污染排放与监测、污染处理水平三个层面;建立了基于层次分析法与熵权法的组合赋权模型,综合考虑主观与客观评价,核算生态补偿效果综合指数。以小洪河流域为例,对流域内4县2008～2015年在生态补偿政策实施前后的补偿效果进行综合评价。结果表明,通过流域生态补偿政策的实施,小洪河流域4县的综合生态补偿效果呈上升趋势,且各县水环境质量差异明显缩小,表明流域生态补偿已取得一定的效果。研究成果能够为生态补偿效果评价提供科学参考与技术支撑。     

贾鲁河流域郑州段水域生态系统健康评估

为了确定贾鲁河流域郑州段水域生态健康的主要制约因子,以为水域生态系统修复提供参考,采用综合指标体系法,在环境保护部《流域生态系统健康评价技术指南(2013试行)》基础上,制定贾鲁河流域郑州段水域生态健康评估的指标体系,结合遥感解译、采样监测及实际调查数据,对区域内4个评价单元进行了水域生态系统健康评估。结果表明,贾鲁河流域郑州段水域生态健康整体处于"较差"水平,上游索须河和源头段水域生态健康状况优于中下游的市区段和中牟段,主要限制因子为河道连通性,其中市区段水质状况指数影响更显著;水域生态系统健康压力主要来源于水资源开发利用强度和生态需水保证率。贾鲁河流域郑州段水域生态修复应重点从补充生态需水、保障河道连通性和控制入河污染物3方面展开。     

水资源系统与社会经济生态系统协调性评价

水资源系统与社会经济生态系统的协调性已越来越引起关注。首先利用主成分分析法,分别求出水资源系统与社会经济生态系统的综合评价指数,然后采用距离协调度模型得到两个系统间的协调度值,对两个系统的协调性进行了定量分析。以山东省为例,计算了2001-2012年两系统的协调度值。结果表明:两系统综合评价指数总体趋势上升;两系统发展虽然不同步,但协调性良好。     

苏子河流域生态补偿研究

在生态环境危机日益加剧的社会背景下,流域生态补偿已成为恢复和保护流域生态环境的重要措施。苏子河流域是大伙房水库的重要水源涵养地,近年来由于生态补偿制度不完善,严重阻碍了生态环境的保护和建设,制约了流域经济的发展。探讨了苏子河流域生态价值的计算,为该地区补偿标准的确定提供了依据。在分析苏子河流域生态补偿存在的问题的基础上,提出了建立生态补偿的基本思路和较完善的生态补偿体系,以确保整个流域生态环境和经济发展的良性循环。     

塔里木河流域产水量时空分布及驱动因素分析

【目的】研究区域产水量时空变化及其驱动因素,为区域水资源的调配与管理提供理论支撑。【方法】利用In VEST模型模拟了2000―2015年和田河流域、开都-孔雀河流域和叶尔羌河流域产水量的时空分布并对驱动因素进行了分析。【结果】空间上,各流域多年平均产水量均集中分布在流域上游地区,平均产水量多在30 mm以上。2000―2015年和田河流域和开都-孔雀河流域产水量以下降趋势为主,而叶尔羌河流域则相反。降水对流域产水功能起着关键作用,和田河流域、开都-孔雀河流域和叶尔羌河流域产水量与降水呈显著相关性的面积占比较大,分别为73.99%、88.49%和71.11%。气温和降水是影响各流域产水量空间分布的主导因素,其q值都在0.4380以上;各流域两两因子之间的交互作用都存在着非线性增强;和田河流域人口密度与GDP、开都-孔雀河流域相对湿度与太阳辐射和风速、叶尔羌河流域GDP、人口密度与相对湿度之间差异显著。【结论】西北干旱区内陆河典型流域产水量主要受气温和降水的影响。     

榆林市水资源承载力空间分异

以榆林市为研究对象,选取19个评价指标,利用因子分析法与熵值法综合定权,将指标体系分为水资源、社会、经济、生态4个子系统,构建模糊综合评价模型.对榆林市2015年各县的水资源承载力进行综合评价,并与聚类分析的分类结果进行对比.评价结果显示:榆林市2015年各县区的水资源承载力综合得分为0.4~0.6,府谷和神木处于理想可承载区;榆阳、靖边、定边处于水资源可承载区,表明水资源供需基本达到稳定;横山县处于水资源轻度超载区;绥德、米脂、佳县、吴堡、清涧和子洲属于水资源重度超载区.聚类分析的分类结果与综合评价结果基本一致.整体上,南部六县水资源承载力普遍较北部六区县差.就各个子系统而言,经济子系统与生态子系统空间差异性明显.评价结果可为今后榆林市各区县水资源规划与可持续开发利用提供参考.     

贵州省水资源-经济-生态环境-社会系统耦合协调演化特征研究

以贵州省为研究对象,构建水资源-经济-生态环境-社会系统耦合评价指标体系,经过主客观综合权重法赋权后,对2000—2011年水资源-经济-生态环境-社会系统进行定量评价并分析其耦合协调特征。结果表明,2000—2011年,贵州省经济、生态环境和社会系统虽然处于较低发展水平,但已对水资源系统产生胁迫。水资源-经济-生态环境-社会系统的耦合协调性较小,波动幅度也较小,但耦合度普遍高于协调度。水资源-经济-生态环境-社会系统的耦合度处于较低水平耦合阶段和颉颃阶段。协调度全部处于低度协调的耦合阶段,而且各子系统的协调度相差较小。     

基于多变量时间序列CAR模型研究

根据呼图壁河流域石门水文站1978-2011年的气温、降水及径流量资料,研究了呼图壁河流域近34年来径流量的变化趋势和突变特征,建立了基于多变量时间序列CAR(Controlled Auto-regressive)的径流预测模型,并应用该模型预测了未来不同气候变化情景下呼图壁河流域的年径流量。结果表明,呼图壁河流域年径流量、气温及降水量都呈现不同程度的增加趋势,其中年径流量在1987年发生明显突变,而年降水量和年均气温突变特征不明显;CAR模型在呼图壁河流域年径流量模拟的结果较好,平均相对误差为7.1%,达到了模型精度要求,说明该模型在呼图壁河流域有较高的适用性。在未来区域气候暖湿化背景下,对呼图壁河流域未来不同气候变化情景下的径流量进行预测,发现在降水和蒸发增加的情景下,呼图壁河年径流量均呈增加的趋势;在极端干旱条件下,径流量也表现出增加的趋势。该研究对流域水资源的合理利用与综合管理具有重要意义。     

云南省金沙江流域水资源承载能力评价分析

根据云南省金沙江流域水资源分布及利用情况、环境保护状况、社会发展水平及经济结构组成等特点,利用模糊综合评判方法,以水资源承载力评价指标体系为导向,对流域水资源承载能力的各个因素进行单因素分析,通过综合评判矩阵对其承载能力作出多因素综合评价,采用相关的评价模型,计算出与之对应的模糊子集的隶属度,得出相应的评价结果及综合评分值,评价不同区域水资源承载力大小,从而全面地分析流域水资源承载能力的状况。结果表明,金沙江流域水资源承载力相对较好,存在一定的开发利用潜力。研究成果可为云南省金沙江流域水资源可持续开发利用提供决策依据,同时促进流域水资源与社会经济的协调发展。     

区域水资源可持续利用评价——以乐山市为例

水资源可持续利用评价是制定区域可持续发展战略的依据和基础。基于模糊熵权法,构建了乐山市水资源可持续利用综合评价指标体系。利用熵权法确定各级指标的权重,并结合模糊综合评价模型,从社会、经济、生态合理性3个维度对乐山市的水资源利用情况进行了综合评价。结果表明自2001-2012年间乐山市水资源利用综合合理性呈下降趋势,反映出该区域的水资源可持续性在逐步减弱。分项评价结果中,社会合理性呈下降趋势,经济合理性呈先增后减的趋势,而生态合理性基本保持平稳。基于评价结果,提出了水资源可持续利用的建议,以期为水资源的合理开发,高效管理及利用提供依据。