实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动理论基本框架

在变化环境下,区域水资源系统演变规律正在发生深刻变化。解决新形势下出现的水问题单单依靠传统的实体水资源规划、调度和调控手段还不够。虚拟水概念和理论的提出拓展了水文水资源的认知范畴,丰富了水问题的解决手段。然而,如何搭建虚拟水理论与传统水文水资源认知体系的统一框架,认识自然-经济-社会连续系统中水资源演化的新规律,目前学界还没有成熟统一的看法。该文首先提出了实体水-虚拟水耦合流动效应的基本理论框架,指出实体水-虚拟水耦合流动是现代环境下自然-经济-社会水资源系统呈现的新特征。其次,从文明进步和生产力发展角度,论述了人类社会水文水资源系统的演化历史,将水文水资源系统演进大体分为三个阶段:早期的实体水"一维一元"自然循环阶段,近现代的实体水"二元"水循环阶段和当前的实体水-虚拟水"二维三元"耦合流动阶段。最后,该文详细论述了实体水-虚拟水耦合流动过程的路径结构,并针对其流动过程和状态表征提出了定量表达方程,初步构建了实体水-虚拟水耦合流动基本理论框架。     

基于FS-DDDP算法的水库群生态调度模型研究

根据生态系统受水库调度不利干扰及太子河流域水资源供需情况,以下游及库区雨洪资源调节利用和优先"三生用水"为调度准则,通过概化水资源系统设定所辖虚拟供水片区的单个独立水库系统为计算单元.然后考虑流域内供水区、下游区及内库区生态需水要求,构建了基于FS-DDDP算法的水库群生态调度模型,在此基础上提出动态求解方法,分别为水...     

中国省际间农畜产品虚拟水流动合理性评价与调控研究

为探究区域虚拟水流动适宜性与流动现状之间的匹配度, 提高我国水资源配置效率, 优化农畜产品生产空间布局, 从水资源、土地资源、农业发展基础、社会经济发展水平和生态环境5个方面构建了中国各省农畜产品虚拟水资源流动适宜性评价指标体系, 运用综合加权求和方法, 计算农畜产品虚拟水资源流动适宜性。并在此基础上, 结合农畜产品虚拟水流动现状, 提出农畜产品虚拟水流动合理性的概念, 构建定量评价模型, 计算中国省际间农畜产品虚拟水资源流动合理性指数。结果表明: 农畜产品虚拟水适宜输出地较适宜输入地多, 且多位于内陆, 西藏、黑龙江、内蒙古农畜产品虚拟水输出适宜性指数大, 北京、天津、上海农畜产品虚拟水输入适宜性指数位居前三; 影响各省农畜产品虚拟水流动适宜性指数大小的原因各异; 全国各省农畜产品虚拟水流动合理性整体水平不高, 合理性指数小于1的仅有14个省, 虚拟水流动较合理的有上海、山西、吉林等省, 其合理性指数分别为0.16、0.21、0.23, 最不合理的为贵州, 其合理性指数高达4.84, 其次是河南、宁夏, 其合理性指数分别为4.18、4.04; 合理性的分布没有明显地域规律, 不同程度的合理性杂乱分布, 没有明显的南北分异或东西分异。最后, 根据各省农畜产品虚拟水流动适宜性以及流动现状, 提出农畜产品虚拟水流动调整策略, 调整类型大致分为控制输出型、鼓励输出型、控制输入型、鼓励输入型、转换输入型和转换输出型6种。宁夏、内蒙古、新疆、黑龙江、河南和吉林属于控制输出型, 西藏、青海、安徽应增加其虚拟水输出量, 福建、浙江、重庆、广州应减少其虚拟水输入量。上海、北京、天津、山西、江苏和陕西6省市农畜产品虚拟水输入现状水平低于其输入适宜性水平, 应该增加其虚拟水输入量。     

基于区域投入产出模型的甘肃省水资源状况分析

基于投入产出分析法,以甘肃省2007年行业经济及用水数据为基础,构建了地区水资源投入产出表。通过对甘肃省行业用水系数、用水乘数、用水量等指标的分析,研究了甘肃省各行业对经济系统的水资源消耗间接拉动效应。在此基础上进一步研究了经济系统内部行业间虚拟水的转移,分析了经济系统内部虚拟水的流向,并通过计算甘肃省虚拟水的进出口量对经济系统间虚拟水的流向进行了分析。分析结果表明,种植业用水系数、用水量在该省行业中处于最高,对经济系统水资源的间接拉动影响较小,是主要的虚拟水输出行业。其中一部分虚拟水流向制造业,经由制造业流向建筑业与服务业等行业,另一部分流向省外。在构建节水型经济系统的过程中,由于行业间水资源消耗的关联性,考虑到其他行业对种植业的间接拉动,在采取缩小种植业规模提高种植业节水效率及调整区域产业结构的情况下,应将减少消费端的物质消费因素考虑进去。     

基于虚拟水流动均衡性的农业用水综合调控

为了解决密不可分的干旱区水资源和农业问题,使虚拟水流动与水资源量和经济规模相适应,该文借鉴基尼系数概念评价虚拟水流动的区域均衡性,并以尽量提高区域均衡性为目标,建立融合了粮食流通模型的农业用水综合调控模型,从而在控制灌溉水使用总量的前提下,通过调整粮食生产耗水和产量来改变粮食流通格局,进而优化虚拟水流动状态。在甘肃的应用研究证明该方法可在满足用水总量限制要求前提下,使虚拟水流动均衡性较调控前有明显改善,实现了干旱区实体水和虚拟水的统一管理。这对促进干旱区不同地区间的协作、缓解水资源利用与粮食生产间的矛盾,具有重要的理论指导意义。     

海河流域水资源演变与驱动机制

海河流域含京津冀及周边三省,是我国水资源短缺和用水矛盾最突出的地区。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心团队围绕不断加剧的水资源短缺,研究了流域水资源演变的关键驱动机制:山区径流变化、农业需水和虚拟水外输,分析了流域水资源演变的主要原因,并对未来的可能调控提出了建议。研究首先选取海河流域的八大山区子流域,分析了20世纪60年代以来的径流变化,确认70年代开始山区来水逐渐减少,径流减少的关键时期是1978—1985年,推断农业用水增加是径流减少的核心驱动因素;其次,基于作物模型、作物系数法和遥感等手段,量化了海河平原农业用水的时空格局和区域水量平衡,通过对比农业耗水量、地下水水位变化和南水北调中线供水量,确立了山前平原区南水北调实施后为实现水量平衡需控制用水的进一步扩大、低平原区仍然亏缺的未来水资源态势;最后,通过粮食贸易的虚拟水分析,指出本地区外输虚拟水达90亿m~3,是造成水资源短缺的重要原因,减缓虚拟水外输或输入一定虚拟水是缓解区域水资源压力的可选方案。     

虚拟水理论及其在粮食安全中的应用

中国的水资源短缺直接影响到粮食生产,进而影响粮食安全。运用虚拟水理论,通过虚拟水战略,使缺水的国家和地区以贸易的方式获得本地区所需要的水资源,促进商品生产和服务,进而稳定本地区经济可持续发展。该文着重介绍了农作物和畜牧产品的虚拟水计算方法,并结合中部四省区在农业生产中的实例,指出虚拟水战略作为解决水资源短缺的一种备选方案,通过虚拟水贸易使虚拟水在全球范围进行配置。作为一种调节手段,可增加水资源紧缺地区的水资源供应,从而维护区域或国家的水资源安全和粮食安全。对实现水资源的优化配置和粮食安全生产有着重要的理论和现实意义。     

北京市水足迹计算与分析

水足迹指的是在一定物质生活标准下, 生产一定人群(个体、城市或国家)消费的产品和服务所需要的水资源数量。虚拟水是指生产产品和服务所需要的“虚拟”水资源, 不是真正意义的水, 而是以“虚拟”的形式包含在产品中的看不见的水。水足迹不仅仅包括对实体水的消费, 更重要的是包含了虚拟水消费的部分。分析区域内的水足迹量及其构成, 能够从消费的角度展现对水资源的占有情况, 展现出通过产业链及产品贸易而产生的该区域对其他区域的水资源占有情况或其他区域对本区域的水资源占有情况。本研究采用基于投入产出表的水足迹计算方法, 估算了北京市2002 年的水足迹状况, 分析了水足迹构成。结果表明: 北京市2002 年水足迹为86.26 亿m³, 其中70%用于居民消费, 30%用于政府消费; 总的人均水足迹为606.21 m³, 城镇居民人均水足迹为537.69 m³, 农村居民人均水足迹为197.12 m³; 2002 年总水足迹中, 实体水消费占8%, 虚拟水消费占92%, 虚拟水净流入量为14.98 亿m³, 占总水足迹的17.4%。结果证明, 在消费结构中, 虚拟水占主要部分,实体水比例很低;受产业链和工艺的影响, 不同消费品(服务)的虚拟水含量并不相同。虚拟水流入能够降低对本区域水资源的占有, 并没有从根本上减少水资源的消耗, 只是将压力转移到了其他区域。研究结果可为节约用水模式和北京市水资源管理提供决策参考     

泾惠渠灌区地表与地下水优化调度研究

在考虑泾惠渠灌区各县区水资源、农业生产、渠系工程现状差异基础上,利用大系统分解协调模型和模糊技术研究该灌区地表、地下水联合优化调度模型,得出其丰、平、枯年水资源利用方案,并与现有用水方案比较分析,表明该研究结果切合实际,可操作性较好     

好水河灌区库坝水资源联合调度研究

好水河流域内的张银水库、11座水保骨干坝、15座中小型淤地坝,在降水频率75%的情况下每年可为好水河灌区提供灌溉水量316.78万m3。由于缺乏水资源联合调度工程,水资源的利用效率极低,灌溉水利用系数只有0.3,且灌区灌溉面积逐年下降,目前已不足333 hm2。开展灌区库、坝、池水资源联合调度技术研究,建设库、坝、池水资源联合调度工程,推广利用库、坝、池联合调度和蓄、引、提相结合的水资源统一管理调度模式,使灌溉面积达到933 hm2,库坝拦蓄的水资源利用率达到73%。研究结果表明,发挥水保骨干工程在水资源配置中的作用,实现库、坝、池、窖水资源联合调度,是加快宁夏南部山区生态建设、发展现代旱作节水农业的有效途径。     

宁夏水资源存在问题及对策研究

宁夏地处西北内陆干旱地区,水资源极为匮乏,人均可耗水量仅有89m³,属于重度缺水区[1].随着宁夏经济持续快速发展,水资源供需矛盾日渐突出.通过调查宁夏水资源的基本情况,对宁夏水资源开发、利用中存在的问题进行分析,探讨其问题的根源,按照充分合理利用宁夏现有水资源的宗旨,提出了宁夏今后在进行水资源利用、调度、分配和管理方面新的对策,以实现宁夏水资源的可持续利用.     

黄土高原沟壑区水土保持方略探讨—以长武王东沟试验区为例

王东沟试验区将水土保持工作与沟坡经济开发利用 机地结合在一起，以市场经济机制调动群众对整个沟坡资源的进一步开发，在保护和改善资源环境的同时，使群众走向富裕的道路，已成为周围地区的先进典型。     

农产品水足迹评价研究进展

水足迹是消费者或生产者直接或间接使用水资源量的衡量指标,并被广泛应用于全球或区域虚拟水贸易分析研究。本文从全球、国家或地区等不同空间尺度对农产品水足迹评价研究进行了比较全面的综述。近十几年来,农产品水足迹研究从2008年以前的全球农产品贸易虚拟水量分析评价为主,转向2009年以后国家或地区空间尺度的农产品形成过程中所消耗的直接和间接水量的详细核算研究为核心。水足迹评价具有明显的空间分布特征,为了获取准确、全面客观的农产品生产水足迹信息,必须要考虑区域地理特征、土壤理化特性、气候变化、生产技术及污染物生态毒性等因素的影响。水资源管理决策制定时应综合考虑农产品绿水、蓝水和灰水足迹,因为农产品的蓝水足迹表征了社会淡水资源的直接消耗,对国际市场贸易决策制定具有重要意义,而农产品灰水足迹评价则更明确地反映了农业生产对环境的影响程度。实现全球或区域农业水资源保护与可持续利用,不仅要提高农业生产水资源利用效率,还应该调整农业生产结构、农产品虚拟水贸易的模式和方向,减少农产品流通过程和饮食消费的水资源浪费。     

临夏州水资源管理利用现状及节水对策

临夏州受特殊的自然地理和气候条件制约，流域水资源总量持续减少，人均自产水资源只有576 m3，不足全省平均的 1/2，仅为全国平均的 1/5，统筹发展和安全面临着水资源短缺瓶颈制约，必须坚持量水而行、节水为重。采用文献检索和实地调研相结合的方法，在分析临夏州区域概况及水资源管理利用现状的基础上，针对水资源管理利用存在的问题，从突出重点领域节水、完善配套水资源管理政策体系、因地制宜管理和利用水资源三方面提出了提高临夏州水资源管理利用水平的对策。     

关于宁南山区实现可持续发展的战略选择

针对宁夏回族自治区党委、政府所做出的“全区封山禁牧”、“三年完成退耕还林草任务,并实现宁南山区由以农为主到以牧为主的产业结构调整”,“发展县域经济”,“少生快富工程”等决定的重大战略举措,分析和提出了宁南山区可持续发展的战略决策,指出水资源的相对不足而又严重流失,是宁南山区经济社会发展的主要制约因素,也是宁南山区长期贫穷落后的主要根源。以水资源的可持续利用支持宁南山区经济社会的可持续发展应是必然的战略选择。     

西部干旱半干旱地区水资源合理利用问题探讨

中国西部干旱半干旱地区约占全国土地面积的37.1％,降水稀少,蒸发量大,具有独特的水资源特征。该区域水资源的开发利用面临水资源短缺、地下水超采、地下水位下降、荒漠化加剧、水资源污染严重等问题。要合理开发利用该区域水资源,可考虑实施水资源管理战略,提高公众环境意识,并综合运用行政、经济、法津等手段,确保水资源的可持续利用。     

宁夏小流域治理中的水资源调控理论与实践

宁夏干旱少雨,天然降水是可利用的重要水资源。介绍了宁夏小流域治理中利用水资源的理论与实践,即在小流域综合治理中坚持就地拦蓄、流而不失"两个基本论点",贯彻化整为零、化零为整的"两个基本战术",应用工程、植物、耕作"三类治理措施"建立坡面接纳、坡面拦蓄、沟道拦蓄工程的"三道基本防线",实现水资源在空间和时间上的"两个调节"和产流与用水、产流量与拦蓄量"两个平衡",解决好水土流失与干旱、降雨强度大与土壤入渗能力有限、降雨时间与作物需水不同步、分散产流与集中用水的"四个矛盾"。