中国省区虚拟水流动及对农业用水的影响

模拟省区间粮食虚拟水流动格局的基础上,从节水效应和对区域用水效率的改变2方面评价虚拟水流动对中国农业用水的影响.粮食虚拟水呈由北向南流动的总体格局,其中黑龙江与吉林贡献了虚拟水输出量的69.1%,广东、浙江、福建及上海占流入总量的56.2%;虚拟水在全国范围内节约了199.4亿m³的水资源;虚拟水流动提高了全部输入区的单位产品耗水(WFP)和用水量(WUP)和主要输入区的WFP,降低了除黑龙江、吉林之外所有输出区的WUP和WFP.各省区应根据自身状况和在虚拟水流动中的地位制定水资源高效利用与管理策略.其中,东北粮食主产区应从区域视角发展节水农业,提高农业的水资源利用效率.     

北京市农业生产消费虚拟水对比分析及评价

基于虚拟水理论和北京市养殖场实地调研资料计算了农产品单位虚拟水量,结合生产、消费数据计算了北京市虚拟水量。从虚拟水角度对广义水资源利用情况进行了评价,并通过灰水足迹概念来衡量水污染程度。结果表明:1动物产品虚拟水量高于农作物,牛肉虚拟水量最大,猪肉、鸭肉、蛋类、鸡肉次之,农作物中大豆、花生、水稻的虚拟水量较高。22000—2012年间,农作物生产虚拟水量年均减少0.59亿m~3,平均蓝水利用率41.2%,绿水利用率58.8%。32000—2012年间,农产品生产虚拟水量呈现波动减小,消费虚拟水量增加,农村居民人均虚拟水消费显著低于城镇居民。413年间,虚拟水进口量介于13.26~42.20亿m~3之间,水资源自给率下降,农业万元产值水资源使用量由0.42亿m~3/亿元减小至0.20亿m~3/亿元,水资源人口承载密度略微增加。5农业灰水足迹由6.24亿m~3减小到3.90亿m~3,年均减小0.20亿m~3。     

基于虚拟水的广西农业产业结构优化

虚拟水战略是农业产业结构优化的有效途径之一。通过测算分析广西主要农作物的虚拟水含量,对其农业产业结构进行优化。结果表明:广西主要农作物的虚拟水含量差异非常大,油菜籽的虚拟水含量高达8.733 m3/kg,是蔬菜的54倍。2000-2014年,农作物虚拟水含量的变化趋势也不尽相同,稻谷、甘蔗、木薯和蔬菜较为平稳,小麦、油菜和烤烟处于波动状态,豆类、薯类和玉米总体呈下降趋势。经规划后,各主要农作物的种植面积都有不同程度的调整。与现有种植模式相比,经济效益模式的农作物产值增加了5.43%、但水资源总体消耗量依旧很大,生态效益模式的农业产值基本持平,但其虚拟水总量却减少5.47%。在此基础上,提出了广西农业产业结构的优化对策。     

基于IO-SDA中国虚拟水贸易格局及驱动因素分析

虚拟水贸易作为解决缺水地区的水资源供需矛盾问题的战略受到越来越广泛的关注,量化地区虚拟水贸易格局,并分析该格局下区域虚拟水贸易量变动的驱动因素是研究虚拟水和水资源管理的新思路。首先运用投入产出模型计算出2002-2011年中国虚拟水进出口贸易量,分析中国当前虚拟水贸易格局,再运用结构分解法,分解出强度效应、结构效应和规模效应对虚拟水净进口贸易量变动的驱动力。研究结果表明:中国虚拟水贸易呈现净出口状态,其中制造业和农业的虚拟水进口和出口贸易量最大,占虚拟水进出口总量比例最高,是当前中国虚拟水贸易格局的决定产业。规模要素对中国虚拟水净进口贸易量变动逐渐由负向驱动变成正向驱动,强度要素和规模要素对虚拟水净进口贸易起正向作用。了解中国虚拟水贸易格局,探索虚拟水政策化是实现水资源优化配置的重要途径之一,能为中国缓解用水矛盾,解决水资源短缺危机提供一个新视角。     

虚拟水引出缓解水资源短缺问题的

虚拟水是水资源管理领域提出的新概念,水足迹是继生态足迹以后的又一衡量资源占有量的新方法,这两个概念深刻的揭示了生产产品和居民生活消费所需要的水资源量。根据虚拟水与水足迹的计算方法对2000年江西省主要农产品虚拟水含量和城乡居民生活消费虚拟水含量进行计算,然后与陕西、甘肃两省城乡居民生活消费虚拟水含量进行比较分析,得出了调整区域生产与消费结构,增加虚拟水贸易,是缓解我国缺水地区水资源短缺与社会、经济发展矛盾的新途径的结论。     

基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型

为提高地区农业综合效益的同时节约灌溉用水量,促进地区水资源高效利用,以人民胜利渠灌区为例,在分析计算农作物虚拟水量的基础上,建立了基于虚拟水贸易的灌区种植结构多目标优化模型。结果表明,灌区虚拟水量相对较大的作物为棉花、油菜和水稻,虚拟水量较小的作物为花生、小麦和玉米。通过模型的优化调整,最终优化方案与现有方案相比,水稻和油菜的种植面积均有所减少,而花生的种植面积有所增加。优化后灌区粮食总产量可达6.4亿kg,灌区的粮食安全得以保障。经济效益值增加了1.8亿元,占现状年效益的15.4%;生态效益值增加了1.2亿元,占现状年效益的3.1%;节约灌溉水6 370.7万m3,占现状年用水量的15.6%;节约虚拟水1 659.5万m3,占现状年虚拟水量的2.0%。可见,考虑虚拟水贸易来指导种植结构的调整,在提高灌区综合效益的同时,还促进了灌区水资源的高效利用,缓解了水资源压力,为灌区种植结构调整提供了一种新途径。     

基于农业用水的虚拟水战略分析

虚拟水战略是现阶段水资源研究领域的新思路.以虚拟水理论为指导,计算分析河南省2008年主要农作物的虚拟水含量.结果显示:农作物产品的虚拟水总含量不仅与单位产品的虚拟水含量有关,还与作物的总产量有关;不同地区、不同农产品虚拟水含量之间存在着空间差异性,同一作物虚拟水含量空间差异性也较为明显.从而为河南省调整农业种植结构,...     

黑龙江省商品粮的虚拟水输出研究

黑龙江省是全国的农业大省,商品粮调出比例高达70%,商品粮输出导致大量的虚拟水流出。采用联合国粮农组织(FAO)推荐的计算模式,得到黑龙江省三种农作物的虚拟水总量及虚拟水输出量。研究表明:黑龙江省的商品粮虚拟水输出量较大,水稻的虚拟水输出量最高,并呈现持续增长趋势,玉米虚拟水输出量稳定增长,大豆虚拟水输出量有下降趋势。虚拟水流出对区域水资源和生态产生影响,为解决此问题应采取发展现代节水农业方式,提高粮食生产的综合用水效率,并研究实施商品粮虚拟水运移补偿政策。     

猎豹优化算法在水资源优化配置中的应用

水资源优化配置能够解决区域水资源短缺及不合理利用问题,近年来优化算法成为获得水资源优化配置结果的重要工具。为有效缓解现有优化配置算法中存在的收敛缓慢、局部优化和早熟等问题,介绍了一种新型的元启发式算法：猎豹优化算法（the Cheetah Optimizer,CO）,利用该算法收敛速度快、鲁棒性强、寻优能力强等优点,将其运用至水资源优化配置问题中。以太原市为研究区域,建立了以经济效益、社会效益和生态效益为目标的水资源优化配置模型,采用CO求解该模型,并与遗传算法（Genetic Algorithm,GA）结果进行对比分析。结果表明：CO的污染物排放总量在规划年（2030）控制目标内,区域用水满意度达到0.98,能够满足基本用水和发展用水需求;与现状年（2020）相比,生活用水占比下降22.58%,三次产业用水占比分别上升10.53%、25.81%、12.5%,地表水和地下水供水比例分别降低21.70%、11.14%,回用水和引黄水供水比例分别提高了5.43%、27.40%,符合太原市水资源配置思路,验证了CO的有效性;与GA相比,CO的区域满意度、综合用水价值和配水公平性分别提高了7....     

我国粮食虚拟水流动对水资源和区域经济的影响

虚拟水流动是虚拟水形态的水资源在地理空间上的再分配,对区域经济和水资源具有重要影响。以省级行政区为单元,计算了2010年我国粮食生产、消费、调运及生产用水和虚拟水流动情况;选取节水量、水资源压力指数和人均国内生产总值3个指标,定量研究了我国区域间粮食虚拟水流动对区域经济和水资源的影响。结果表明:我国省级行政区之间粮食虚拟水流动量为1 138.1亿m3,其中蓝水为449.7亿m3,流动的主要规律是从水资源效率高的地区流向效率低的地区,从缺水地区流向丰水地区,从经济欠发达的地区流向经济相对发达的地区。相应地,在国家尺度上,省级行政区之间的粮食虚拟水流动节水578.9亿m3,其中蓝水为478.9亿m3;粮食虚拟水输出使输出省级行政区水资源压力指数由1.61(假设输出区粮食虚拟水输出为0)上升到2.04;人均GDP由43 428元(假设生产调出粮食的水量全部转变为工业用水)减少到31 776元。提高农业用水效率,实施虚拟水补偿,优化作物种植结构是解决我国区域虚拟水流动负面效应的关键措施。     

山东省与其他区域间虚拟水贸易定量研究

以虚拟水等相关概念为理论依据,山东省与南北方及国外各区域间的虚拟水贸易为切入点,合并中国30省市区域(除台湾、香港、澳门和西藏)间投入产出数据为山东与南方及北方区域间贸易,计算不同区域贸易比例系数以及山东省与其他区域间行业及虚拟水贸易情况。结果表明,工、农业上,南北方及国外都有虚拟水净输入到山东省,山东省虚拟水在第三产业上是净输出状态。总量上,南北方及国外都有虚拟水净输入到山东省,其中南方输出的虚拟水占山东省所调入的虚拟水总量的15%,北方占31%,国外占54%。     

虚拟水价值视角下新疆主要农作物种植偏好及布局研究

选取新疆主要农作物小麦、玉米、棉花、水稻、甜菜、薯类为研究对象,在采用Penman-Monteith公式计算新疆14地州及64个主产县6种主要农作物单位虚拟水产量的基础上,明晰了主要农作物的单位虚拟水价值。并借助IBMSPSS软件进行对应分析,从虚拟水价值的视角研究了新疆主要农作物种植偏好与布局。结果表明:①6种主要农作物中虚拟水价值最高的是薯类(8.34元/m^3),最低的是棉花(1.51元/m^3);②从虚拟水价值视角看,农作物的种植偏好与种植规模存在显著差异。县际层面上,按照农作物虚拟水价值由高到低排序,前三位的县与自治区“十三五”规划(种植业)的契合度较高;③调整种植业结构后农作物的虚拟水总产值可增加601.25亿元,可实现“十三五”规划(种植业)中“调棉减水”的目标。研究认为:不同农作物单位虚拟水价值在农作物种类与地区上存在显著差异,优化水资源配置可以带来种植业生产总值的增加,新疆应在调整外显性种植结构的同时注重内涵式品质的提升,生产特色高质产品。     

中国农作物水足迹时空分布与影响因素分析

为全面评价中国农作物对水资源真实消耗,计算并分析了31个省区1996—2015年农作物水足迹,并借助通径分析方法分别对影响农作物生产水足迹(单位耕地面积水足迹)时间变化和空间分布的影响因素进行了揭示。结果显示:全国年均农作物水足迹为1 421.07 Gm3,蓝水、绿水和灰水足迹分别占10.05%、66.79%及23.16%;粮食和水果类作物水足迹占总量的85%以上,二者很大程度上决定着中国农作物水足迹的变化。中国农作物生产水足迹为1 156.90 mm,时间上呈先下降后缓慢上升态势,空间上为从东南向西北逐渐递减的格局。人口密度、人均纯收入和化肥施用量是农作物生产水足迹时间变化的主要驱动因子,而降雨量、人均GDP及人均纯收入对其空间分布有重要影响。经济发展是降低农作物水足迹的原动力,可以促进化肥施用量降低、灌溉用水效率提高以及增强绿水资源调控能力。     

河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出时空演变

为了正确评价灌区内水资源使用对改善现有水资源管理的影响,文中引入水足迹与虚拟水概念,同时考虑降雨和灌溉用水,计算了1960—2008年内蒙古河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出量的时空变化,进一步评价了灌区水资源在区域内和区域间的分配.结果表明：1960—2008年河套灌区粮食水足迹由3.534×109m3减小为1.634×109m3,自2000年灌区粮食虚拟水净输出量呈下降态势,两者构成均以蓝水为主（90%）;空间分布上,河套灌区中部地区（杭后、临河和五原）的粮食水足迹和虚拟水净输出量较大,而其他地区（磴口和前旗）较小;1960—2008年,粮食生产用水在灌区用水总量中所占比例呈显著下降趋势,年均下降1.07%.粮食生产用水的大部分以虚拟形式输送到灌区外部,该比例近年有所降低,但2008年仍高达76.22%.未来河套灌区应注重绿水和蓝水资源利用效率的提高.该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定和可持续发展的实现提供理论依据.     

基于水足迹理论的宁夏水资源安全评价

基于水足迹理论和计算模型及水资源安全评价指标,以宁夏2012年统计数据为依据,计算了该区2012年的水资源足迹,并对水资源利用现状进行了评价。研究表明:12012年宁夏总的水资源足迹为100.894亿m3,人均水资源足迹为1 558.953m3/人;2农业是宁夏水资源消耗量最大的产业,水资源足迹达到84.715亿m3,占本地生产服务用水量的63.086%;3宁夏水资源匮乏度为93.377%,水资源压力指数为124.280%,水资源利用处于不可持续状态。因此,可通过调整产业结构,转变消费理念和消费结构,从外流域调水和发展虚拟水贸易等方式缓解地区水资源压力,实现区域水资源可持续利用。     

水资源开发利用总量控制的理论、模式与路径探索

"为什么要控制、控制什么、怎样控制"是实行水资源开发利用需要解决的重要科学问题,这些问题的回答对于我国推进和落实最严格水资源管理战略具有重要的价值。本研究首先揭示了水资源开发利用总量控制的基本概念;其次,提出了水资源开发利用总量控制的三大基础理论,即流域"自然-社会"二元水循环理论、分行业耗用水原理以及适应性管理理论,分别为水资源开发利用总量控制提供宏观边界条件、核心驱动力和动态实施依据;再次,提出了区域水资源开发利用总量控制"一核制约、双向协调、三层嵌套"的基本模式;最后,绘制了不同来水频率条件下区域水资源开发利用总量控制曲线,识别了缺水期和丰水期区域水资源开发利用总量控制的起点和路径。     

基于水足迹的区域水资源定量测度与特性分析

水资源定量测度是对区域水资源的开发利用方式、用水结构与合理配置重要的认知定位途径。基于水足迹理论与方法,将用水情况分为实体水资源消费、产品水资源消费和生态水资源需求三种类型,通过水资源利用情况、水资源缺乏度和万元GDP用水量等指标来定量分析水资源利用特性。将水足迹应用于郑州市区域水资源利用的定量测度与演变特性分析中,结果表明:郑州市水足迹呈上升趋势,水足迹利用效益高,但水足迹供需缺口较大,承载力属于重度超载状态。     

中部四省虚拟水贸易的初步研究

虚拟水贸易是实现缺水地区可持续发展的重要战略选择，也是实现区域水资源优化配置，提高用水效率的有效工具。介绍了虚拟水含量的计算方法，并以河南、江西、湖南、湖北为例计算了四省的虚拟水贸易量，结果表明，河南省粮食产品的虚拟水含量较其他三省少，四省都是虚拟水净输出地区，虚拟水净输出量为151．37～476．47亿m^3。     

虚拟水战略在我国粮食贸易中的应用及贡献分析

虚拟水是指生产粮食和其他产品所需要的水资源数量,虚拟水概念的提出为解决我国农业用水短缺问题提供了新思路.采用全球平均值估算1998-2007年我国粮食对外贸易中稻谷和大米、玉米、小麦、大豆所包含的虚拟水童,结果显示,我国粮食贸易格局与虚拟水战略基本符合,10年间通过粮食贸易累计净进口虚拟水量为3 305.85亿m3,平均每年通过粮食贸易节省的虚拟水量占农业用水的9.13%,占总用水量的5.87%.这些虚拟水量对缓解农业用水紧张、弥补我国农业水资源不足具有一定贡献,同时指出实施虚拟水战略应在国家尺度上进行宏观调控.     

基于水足迹视角下的水资源利用与经济协调发展脱钩分析——以贵州省为例

为了探讨贵州省水资源利用与经济协调发展之间的关系,利用贵州省2006-2015年统计数据计算其水足迹指标以及水足迹评价指标,并构建协调发展脱钩评价模型对水资源利用与经济发展之间的关系进行评价,结果表明:贵州省2006-2015年水足迹总体上呈波动下降趋势,其中农业用水是水足迹的主要组成部分,平均占比为57.83%,农业用水中,粮食作物和蔬菜水足迹占比最大,平均占比为38.42%和41.96%;水资源自给率、水资源压力指数和水资源匮乏指标均较高;GDP增长与水资源利用的关系整体上在波动中由弱脱钩的初级协调向强脱钩的优质协调转化。基于以上结论,通过改变消费结构、改变虚拟水贸易结构以及优化产业结构来进一步促进贵州省水资源利用与经济增长之间更好的协调发展。