水资源与粮食生产耦合关系研究现状与展望

粮食安全和水安全对人类生存与发展具有极其重要的意义。以水资源的可持续利用来保障粮食安全已经成为国内外学者关注的焦点,同时也是实现水资源合理配置的迫切要求。本文分别从水量和水质两个方面对水资源与粮食生产的关系进行了回顾和总结,分析了当前研究中存在的问题,认为单纯从水量或水质的角度研究水资源对粮食生产的影响不能满足实际的要求。因此,应在研究水量和水质分别对粮食生产影响的基础上进行耦合,构建综合考虑水质和水量影响的水资源-粮食产量模型。     

基于水质约束的中小河流水资源可利用量计算方法

河流水资源可利用量是指导河流水资源开发利用的重要指标,目前河流水资源可利用量计算仍以水资源数量的方法居多,而考虑河流内在水质约束与水资源可利用量关系的研究较少,本文提出了一种基于水质约束的水资源可利用量计算方法,从河流内在水质约束的角度出发推求水资源可利用量,以此作为传统水量方法的补充及复核手段,对于科学确定河流水资源可利用量进而指导河流的合理开发利用具有一定的参考价值。     

基于模拟-优化模式的流域水量水质联合调度研究

为了改善流域水质型缺水日益严重的状况,基于传统的自然水循环水资源调控问题,考虑水质因素,依据生活、生产、生态用水对水质的不同需求,建立水量-水质联合调度模型。此外,为了充分发挥水库群等水利工程的调节作用,通过考虑流域节点上下游间的水力联系,将模拟与优化模式相结合,构建基于模拟-优化模式的流域水量-水质联合调度模型,并采用自适应遗传算法以洪汝河流域为例用vb编程求解。计算结果不仅验证了模型的实用性,且较传统的流域联合模拟供水方案更优,效率更高,同时也能体现水质改善效果。     

个考虑水量和排污量的城市二维初始水权分配优化模型

水资源具有量与质的双重属性,这也就要求从水量与水质二维角度出发开展初始水权分配方面的研究。为此,以合肥市为例,构建了城市二维初始水权分配评价指标体系;建立了城市二维初始水权优化模型,对比分析结果表明:考虑了水量与排污量相互影响、相互制约的关系,优化得到市区分配的水量较不考虑排污时减少了1.223亿m~3,减少了18%的水量;而优化后巢湖市分配的排污量较优化前下降了约20%,其他区县分配的水量和排污量均略有不同幅度的增加或减少,且优化后分配的水量和排污量能更好地反映该地区的经济和水资源开发利用条件。表明基于水量和排污量对城市二维初始水权进行优化是可行的,其结果可为提高水资源的利用效率和制定科学排污水量提供科学依据。     

基于生态经济学的区域水质水量统一优化配置模型

指出了以传统经济学为基础的水资源优化配置的缺陷,从生态经济学的角度提出了水质水量统一优化配置的生态经济学概念;在分析水质配置要素内涵的基础上,以生态经济效益最大为目标,建立了区域水质水量统一优化配置方案生成模型;模型考虑了经济效益、社会效益和生态环境效益的耦合,以及水质和水量的耦合;以安阳市为例,对模型进行了应用研究,结果表明模型除可以得到水量在各分区、各用水部门配置结果外,还可得到水环境容量在各用水部门的优化配置结果,证明了模型的有效性和合理、可行性。     

水库供水预警方法及应用研究

水库预警对水资源综合利用和可持续发展具有理论意义和实用价值.目前,水库预警多为定性分析,定量研究很少.在参照前人研究成果的基础上,基于“三条红线”中的用水总量控制红线,首次提出了定量确定不同功能水库(包括以灌溉为主、以城乡生活和工业供水为主、综合供水水库三种情况)可供水量警戒线和预警区的方法,给出了水库预警的定义和方法.以胶南市小珠山水库为例,将预警期延长为非汛期,并进行了预警管理.为胶南市最严格的水资源管理的实施,经济社会可持续发展提供了技术支撑.     

水资源水质水量优化配置分析

本研究旨在实现水资源水质水量的优化配置,通过对水资源水质水量优化配置的生态经济学理论进行分析,指出水资源水质水量优化配置的概念,在内涵分析基础上确定了水资源水质水量优化配置的具体阈值原理和模型体系框架.同时对青海水资源水质水量的优化配置进行分析,指出不同区域的水资源水质水量需要进行针对性的优化配置.     

基于水生态足迹的山东省水资源利用与经济发展分析

为了研究水资源利用情况与经济增长的协调性,提出了一种考虑不同受纳水体的水生态足迹计算方法,并以此计算了山东省2003—2015年水量与水质生态足迹,构建了宏观方面的协调发展脱钩评价模型与微观方面的协调度理论,对水资源消耗与经济增长之间的协调关系进行评价.结果表明山东省水生态足迹总体呈现波动上升趋势,水量生态足迹显示出明显的农业主导型;水质生态足迹计算中,地表与地下水质生态足迹比例约为3∶4;地表水质生态足迹中,2003—2009年硝态氮为决定性污染物,2010—2015年总磷为决定性污染物;地下水质生态足迹则表现为硝态氮主导.人均GDP增长与水生态足迹由弱脱钩的初级协调向强脱钩的中级协调转变,初步说明山东省水资源与经济的协调发展呈现改善趋势.     

基于水生态足迹的山东省水资源利用与经济发展分析

为了研究水资源利用情况与经济增长的协调性,提出了一种考虑不同受纳水体的水生态足迹计算方法,并以此计算了山东省2003—2015年水量与水质生态足迹,构建了宏观方面的协调发展脱钩评价模型与微观方面的协调度理论,对水资源消耗与经济增长之间的协调关系进行评价.结果表明山东省水生态足迹总体呈现波动上升趋势,水量生态足迹显示出明显的农业主导型;水质生态足迹计算中,地表与地下水质生态足迹比例约为3∶4;地表水质生态足迹中,2003—2009年硝态氮为决定性污染物,2010—2015年总磷为决定性污染物;地下水质生态足迹则表现为硝态氮主导.人均GDP增长与水生态足迹由弱脱钩的初级协调向强脱钩的中级协调转变,初步说明山东省水资源与经济的协调发展呈现改善趋势.     

基于水量水质耦合模拟优化的渠井结合灌区多目标水资源优化配置模型与方法

为探究灌区考虑水质水量耦合模拟优化的水资源优化配置模型与方法，基于FloPy和Pymoo构建了水量水质耦合的多目标模拟优化模型。采用地下水数值模拟模型MODFLOW和溶质输移模型MT3D模拟了灌溉引起的地下水位变化和污染物的扩散过程，考虑灌溉收益、作物水分生产率、地下水位变幅和污染扩散4个目标，分别采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ对该问题进行求解，并对比分析了两种方法的实际应用效果。采用多准则分析评价方法 TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)，推荐了灌溉方案。推荐灌溉方案在平水年和枯水年分别可以最大减少地下水位变幅56%和43%，最大减少污染扩散面积54%和40%。     

水资源管理中水量水质联合调控的模式探讨

在水资源管理中,水量水质联合调控主要是为了协调生态环境.利用运筹学、系统方法论、宏观经济学为计算基础,通过控制流域污染物来达到水质控制的目标.基于此,本文对水资源管理中水量水质联合调控的模式进行探讨.     

再生水利用建设项目水资源论证探讨

针对深圳市水资源紧缺的现状,通过对坪山分布式能源电厂采用污水处理厂尾水水量和水质的论证,分析项目取水对区域水环境及其他用水户的影响.结果表明:建设项目取水水量充足,水质可以满足要求,对区域水资源和其他用水户都不会有负面影响,并且对减轻区域水资源紧缺问题具有重要作用.     

太湖流域水资源承载力特征分析及评价研究

针对水资源承载力多元复杂综合体系,在太湖流域水资源承载力内涵和特征分析基础上,突出水质、水生态对流域水资源承载力的重要作用以及湖泊水体循环流动的特性,对流域水资源承载力定义进行了界定。基于水资源的水量、水质、水生态、水流4要素,构建由目标层、要素层、表征层及指标层构成的多层次、分要素、能力-负荷双向表征的水资源承载力评价指标体系,采用单要素评价法和综合指数评价法对太湖流域水资源承载力进行了现状评价,评价结果表明:太湖流域现状水量要素能支撑人口经济发展,水质、水生态状况仍较为严重,对流域人口经济的承载能力薄弱。     

基于鲁宾斯坦讨价还价模型的跨区域河流水资源分配研究

行政区的人为分割使同一条河流流经不同的行政区域,当可分配水资源不足以满足整个区域水资源需求时,跨区域河流沿岸多利益主体因争夺稀缺的水资源就可能产生冲突。跨区域水资源分配成为解决跨区域水资源冲突问题的重要手段,鲁宾斯坦讨价还价模型凭借其能反映各利益主体讨价还价能力的特点,已在解决水资源冲突问题得到成功应用。而上述鲁宾斯坦讨价还价模型大多对各利益主体的贴现因子进行单一定值处理,忽略了贴现因子的动态变化影响。为此,在考虑贴现因子动态变化的基础上,提出了多主体鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型。首先,基于讨价还价轮次、需水量的偏离程度和调节系数确定了动态贴现因子,构建了考虑动态贴现因子的报价策略,并综合考虑时间成本和水量损失因素确定谈判成本;然后,构建了多主体鲁宾斯坦讨价还价水资源分配概念模型,讨论了3种因素对贴现因子的影响,开展了基于动态贴现因子与固定值贴现因子的鲁宾斯坦讨价还价模型的对比研究;最后,以大汶河流域泰安段6个行政区为例展示了模型的效果。结果表明：提出的多主体鲁宾斯坦讨价还价水资源分配模型得到的水资源分配方案能够使结束谈判轮次提前,降低谈判成本,较好的均衡了各利益主体之间的经济社会发...     

基于突变理论的北京市水资源安全分析

在社会经济不断发展的大背景下,水资源安全的重要性日益突显,水资源短缺已成为北京市经济与社会发展的主要制约因素之一。鉴于水资源系统的复杂性和突跳性,基于突变理论,建立水资源安全尖点突变模型,利用突变评价法对模型变量进行量化归一计算,寻求表征北京市水资源安全状态的变量(水资源与社会经济发展协调度)与其两类控制变量(水量和水质)的关系,得出了保障北京市社会经济发展的水量供需差值的安全下限,并对远景年份(2020、2030年)的水资源安全状况进行了评估,为北京市水资源可持续管理提供依据。     

水资源优化配置研究进展

结合我国水资源问题,阐述了水资源优化配置的作用,对国内外水资源优化配置的研究进展做了评述,从可持续发展的角度,对水资源优化配置研究成果的特点进行归纳。在此基础上,指出水质水量联合优化配置和水资源优化配置效果评价的理论、模型和方法,以及3S技术和新优化算法在水资源优化配置中的应用,是水资源优化配置研究的重要领域。     

基于WEAP模型的石羊河水资源安全分析

利用WEAP软件建立了石羊河流域水量和水质预测模型，选取2010年为现状基准年，通过参考预案对流域未来的水量平衡关系、用水结构和水质变化进行定量计算和分析，预测流域水量和水质的变化趋势。结合石羊河流域治理规划，设计不同的预案组合，模拟水资源的管理决策，进行方案比选择优。结果表明：调整产业结构、压田节水、促进工业发展有利于流域水资源安全和可持续发展。     

基于水足迹理念的水资源短缺评价—以2022年冬奥会雪上项目举办地为例

2022年北京冬奥会雪上项目将在崇礼区举行,随着旅游业的发展使得当地面临一定的水资源压力和风险,这对崇礼区水资源及水环境的治理和改善提出了更高的要求.以冬奥会主要雪上项目举办地崇礼区为研究区,基于水足迹理论,核算了2006―2015年崇礼区水资源消耗情况,并结合水量、水质评价崇礼区水资源压力.结果表明,崇礼区2006―2015年平均水足迹为6232.2万m3;蓝水足迹为3389.7万m3,其中种植业消耗蓝水足迹最多;多年平均绿水足迹为2842.4万m3,全部来自种植业;平均灰水足迹为2686.3万m3,其中畜牧业灰水足迹为1524.9万m3,占比达到57％,为主要的污染来源.多年平均水量性缺水指标(Iblue)为2.19,属于重度缺水;水质性缺水指标(Igrey)均值小于1,不存在水质性缺水问题.月尺度的水短缺研究表明,崇礼区水量性水资源短缺集中在5―7月,其中5月份最大,Iblue达5.86.总体而言,崇礼区水环境状况较好,但仍存在水量性水资源短缺的情况,因此需要加强水资源管理,实现水资源的可持续利用.     

水质数值模型与组件GS的集成研

将地理信息系统与水质数值模型通过完全整合的方式进行集成，不仅为水质预警预报提供了实现基础，同时也为进一步开发专业数值模型的实际应用潜力、解决实际应用需求提供了一种思路。本文讨论了水质数值模型和组件式GIS的集成方式，提出了基于分布式“水质预警预报系统”的实现架构，并介绍了在该架构下的集成流程，以及实现的专题模块。     

灌区水量分配的公平性研究

针对灌区水量分配的公平性问题,将微观经济学中的激励、价格、效用研究方法引入灌区水资源管理,提出了2种灌区水资源的分配方式:一是基于动态权重的公平水量分配模型,该模型依据灌溉面积、灌区水资源的缺水率来确定水资源的分配,体现了水资源使用的公平性;二是基于效用的水量公平性分配方法,该方法将价格策略融入效用模型中,利用价格杠杆来调节用户需求和控制资源分配,体现了用户的优先性和水资源使用的效用性。分析表明,这2种方法可以解决灌区水量分配的公平性问题和提高水资源使用效率,可为灌区水量的分配决策提供理论支持。