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。     

“一带一路”倡议下甘肃省灰水足迹测度及GM(1,1)模型预测研究

【目的】研究"一带一路"倡议下甘肃省水资源利用情况。【方法】采用灰水足迹模型,分析了2003—2015年甘肃省剩余灰水足迹、灰水足迹效率、水环境荷载指数指标,运用GM(1,1)模型定量预测了2016—2020年甘肃省生活、工业和农业部门的灰水足迹。【结果】(1)2015年甘肃省的灰水足迹为115.2亿m3,各部门对灰水足迹的贡献度依次是:生活农业工业;(2)2003—2015年,灰水足迹总量呈上升趋势,但部分年段小幅下降,工业灰水大幅提高,增加了105.91%;(3)剩余灰水足迹总体呈上升趋势,2013—2015年增幅最大,增加了67.11%,说明甘肃省的水资源压力逐年加大,水污染不断加重、水质即将出现恶化;(4)灰水足迹效率提高了约2.3倍,表明在单位灰水足迹上能够创造出更多的GDP;甘肃省灰水足迹效率均值为38.62元/m3,与中国平均灰水足迹效率42.21元/m3相比,仍处较低水平;(5)水环境荷载指数呈波动上升趋势,在2003年基础上增长了1.2倍,2013年以来,该指数快速上升,逼近0.8,表明甘肃省的水环境压力在不断增大,所排污染物持续增多,存在水环境恶化风险。【结论】基于GM(1,1)模型预测,2016—2020年生活、工业灰水有所下降,到2020年将分别减少到6.976 9×109m3和3.569 9×109m3;农业灰水持续增长,2020年将达到7.620 6×109m3,对水资源构成较大威胁。     

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。     

榆林市用水指标变化原因及节水潜力分析

通过对榆林市1980-2005年的用水指标分析表明,农业灌溉用水指标、工业万元用水量均表现为一定的下降趋势;随着生活水平的提高,城镇生活和农村生活用水指标有了一些提高.但与其他地区相比,榆林市用水效率低下,其原因是多方面的,且不同部门各有差异.在遵循技术细则的前提下,结合榆林市水资源开发利用现状,对未来水平年榆林市国民经济各部门节水潜力进行了估算.结果表明,随着科学技术的发展,农业节水潜力巨大,在2030年,工业节水水平将明显提高,节水潜力较大.     

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。     

哈萨克斯坦水资源与人口、GDP的时空匹配研究

【目的】探究哈萨克斯坦水资源利用与经济社会发展的匹配关系,促进中亚干旱地区人口-资源-经济的可持续发展。【方法】根据基于数列的匹配度计算方法,确定了哈萨克斯坦1995—2015年16个州(市)水资源利用与人口、GDP的匹配水平。【结果】①不同部门用水量与GDP、人口的时间匹配度的变化趋势不同,水资源利用量与GDP匹配度的波动变化大于其与人口的匹配度。②1995—2015年,总体上各部门水资源利用量与其GDP的匹配度先上升后下降,与其人口的匹配度则逐年上升,至"相对匹配"的稳定状态;其中,克孜勒奥尔达州、南哈萨克斯坦州和阿拉木图市的匹配水平较差。③水资源利用总量与人口的匹配水平空间相关性不显著,与GDP的匹配水平空间相关性较显著,整体呈现西部优、南部劣,且逐渐由西向东转移的态势。【结论】应针对具体地级州(市)的实际情况采取不同措施,使水资源利用与经济社会协调发展。     

基于可变模糊集理论的宜昌市水资源承载能力评价

水资源承载能力是指某一区域某一时期内水资源系统能够支撑社会经济系统的最大规模。鉴于水资源承载能力评价中各指标属性的不确定性和模糊性,为了提高水资源评价模型评价结果的可靠性,构建了一种基于可变模糊集理论的水资源承载能力评估模型。该模型首先将评价指标分为准则层和指标层2个层次,通过层次分析法和熵值法分别确定两个层次的权重,结合可变模糊集理论运用最大贴近度准则对研究区的水资源承载能力进行综合评价。用该模型对宜昌市2009-2014年的水资源承载能力进行计算,结果表明:(1)该模型应用简便,克服了水资源承载能力评价中各指标的不确定性和模糊性问题,得出的结果更为可靠;(2)在目前的经济技术水平和发展趋势下,宜昌市水资源承载能力处于较强的水平,能够满足社会经济发展需求。     

1998—2017年海河流域水资源变化趋势分析

海河流域是我国水资源开发利用程度最高、水资源最为紧缺、水质污染尤为突出的地区。【目的】明确该流域近年来水资源现状及变化趋势。【方法】统计1998—2017年海河流域水资源数据,分析了水资源量、供用水量和水质的变化趋势。【结果】海河流域人均水资源量不足全国人均的1/10,水资源极度匮乏且年际波动较大;在供水量方面,近年来地下水供给占比呈下降趋势,域外调水和其他水源供给占比呈增加趋势;在用水量方面,农业和工业用水量呈降低趋势,生活用水量不断提高,生态用水量快速增长;河流水质有所改善,但仍处于较差水平;大中型水库水质达标率较低,近况堪忧。【结论】海河流域水资源量与质的问题依然十分严峻,更加严格的水资源管理措施有待执行。     

面向可持续发展的水资源优化配置研究

结合可持续发展与水资源优化配置的关系,从水资源承载能力、经济社会和生态环境指标体系三方面建立了基于可持续发展的水资源优化配置的评价体系。以工程模糊集理论中的隶属度计算方法为基础,进行评价因子可持续度的计算,衡量区域可持续发展能力。以鄯善县为例,采用区域水资源供需平衡的模拟计算结果,作为指标评价体系的实际指标值,进行鄯善县水资源配置可持续度的评判。结果表明：鄯善县的可持续度随着规划水平年（2015、2020、2030年）的延续而逐渐增大。2030年鄯善县可持续度达到0.74,处于中上级可持续发展水平。最后给出了鄯善县多目标协同可持续发展的策略。     

引黄农业灌区测控一体化闸门调控技术探究

【目的】有效促进测控一体化技术在引黄农业灌区的推广应用,提高灌区灌溉管理水平和水资源利用率。【方法】在探讨测控一体化技术组成和应用的基础上,从测控一体化闸门的作用和重要性、调控技术原理、调控技术方法和措施、调控技术数据分析与调控效果评估方面探究了测控一体化闸门的调控技术。【结果】闸门调控技术的核心是自动化控制,基于传感器采集的实时数据,控制系统能够智能地调节闸门的状态,确定何时打开或关闭闸门,以及以何种速度和水量进行灌溉,灌溉策略的设计需要考虑农田的特性、作物需水量和水资源供应情况,进一步优化灌溉策略以及改进技术性能,提高精度和效率。【结论】农业灌区测控一体化闸门调控技术具有广阔的应用前景,可以提高水资源利用效率、降低能源消耗、保护环境、提高农业生产效益,为实现农业灌溉高效管理和水资源高效利用提供技术支撑。     

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.     

1990—2015年内蒙古地表水时空变化特征研究

【目的】分析1990—2015年内蒙古地表水的时空变化,探究气候和人类活动对地表水的影响。【方法】基于4个典型子区域对6种光谱指数(MNDWI、NDWI、AWEI、MBWI、WI₂₀₁₅和TCW)的性能和稳定性进行评估,分析适合于内蒙古地表水识别和提取的最优水体指数,并将其应用于整个内蒙古地表水研究中。【结果】1990—2015年内蒙古地表水整体呈先减少后增加的趋势,1990—2010年内蒙古地表水面积急剧下降,2010—2015年研究区地表水面积有所上升和恢复。1990—2015年除兴安盟、呼和浩特、乌海呈缓慢增加趋势,其他的9个盟市水体面积均下降。AWEI水体指数阈值稳定,有很好的试用性,更适合于研究区的地表水识别和监测。【结论】影响研究区地表水变化因素复杂多样,整体来看内蒙古地表水面积变化是由于气候和人类活动的双重因素所致,其中人类活动是地表水面积减少、湖泊萎缩的主要影响因素。     

基于数值模拟的天津市地下水资源均衡分析及压采方案制定

【目的】在深层地下水超采严重地区,分层组进行深层地下水资源均衡分析,合理开发利用地下水资源。【方法】以天津市平原区为研究区,将含水层结构概化成Ⅰ～Ⅴ共5个含水层组,分层组概化边界条件、进行水文地质参数分区,整理源汇项、蒸发量、各含水层组分乡镇开采量和观测孔水位数据,在Visual Modflow平台建立了地下水流数值模型。通过对开采量进行调参、反演,完成模型识别与验证。据此进行深层各层组地下水均衡分析,计算地下水蓄变量,制定了分层组压采方案。【结果】末刻第Ⅱ～Ⅴ含水层组的模拟流场和观测流场分布一致,观测孔模拟水头和实测水头相关系数分别为0.961、0.968、0.951、0.960,典型观测孔动态水位变化过程拟合较好。2013—2015年,深层各层组地下水蓄变量分别为-12 499.3×10~4、-12 055.7×10~4、-9 257.81×10~4m~3,处于超采状态。压采方案下,各含水层组压采量分别为15 862.98×10~4、4 961.24×10~4、1 414.97×10~4、2 469.38×10~4m~3,2020年、2030年深层地下水的蓄变量分别为1.09×108m~3和1.05×108m~3。【结论】模拟结果与天津市深层地下水实际情况相符。     

水资源承载能力分析模式与计算模

通过分析一些学者对水资源承载能力所作的定义，从水资源可持续利用的角度，探讨水资源承载能力的基本概念、理论内涵及评价指标体系，并分析了影响水资源承载能力的主要因素，提出一套水资源承载度指标计算和水源承载能力计算方法。通过对计算模型的分析，可以看出，对于一定区域的某一时段，在可利用的水资源量、人均需水量一定的情况下，水资源承载能力的求解是一个以配水系数为决策变量的线性优化问题。     

基于文献计量分析的投影寻踪法在水问题中应用的研究进展

投影寻踪法因其良好的高维数据处理能力和灵活的问题导向性而得到广泛应用。【目的】系统分析投影寻踪的研究现状、探索其未来发展趋势。【方法】以中国知网数据库收录的投影寻踪中文文献为基础进行了文献计量分析,借助VOSviewer可视化分析功能进行了研究热点聚类分析。从理论研究、水质评价、水资源承载力、水安全、水资源系统脆弱性5个方面综述了投影寻踪在水问题中的研究进展,在此基础上指出了投影寻踪研究未来发展趋势。【结果】水利工程、环境、数量经济是投影寻踪法应用较多的学科领域;研究热点主要有投影寻踪评价、投影寻踪回归模型、投影寻踪方案优选和投影寻踪动态聚类;相对其他学科,投影寻踪在水问题中的应用较多。【结论】在理论研究方面,需要继续深化投影寻踪思想,进一步探讨投影指标函数和窗宽半径的确定方法,深化投影寻踪与其他方法的耦合;在应用研究方面,需在预测、动态评价、诊断识别、预警、决策等方面继续深化研究。     

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。     

区域水资源承载能力与优化配置模

水资源的紧缺制约了社会经济的可持续发展，通过分析水资源的特性,对水资源承载力和优化配置的内涵进行了探讨。在可持续发展理论指导下,以系统工程方法为依据,建立了区域水资源承载能力分析计算模型。该模型着重从水资源的可利用性出发,来研究水资源对区域经济的支持作用,得出了水资源支持下的区域经济合理发展规模及在一定生活条件下的合理人口载量。最后以黄河下游小开河灌区为例，对上述模型进行了实例计算。结果表明,该模型概念清楚,计算简单，能够满足生产实际的需要。