干旱区绿洲城市发展与水资源需求预警分析——以乌鲁木齐市为例

基于乌鲁木齐市城市发展与水资源开发利用历史数据,采用系统动力学方法,构建干旱区绿洲城市发展与水资源需求预警系统仿真模型,并对乌鲁木齐市城市发展的水资源需求进行多情景模拟。模拟结果显示:①现有水资源条件难以满足城市发展的需要,各情景下水资源对城市发展系统均存在较强约束,采用调水与节水方案,乌鲁木齐市中、高速发展情景下到2030年将分别存在5.17亿m3、30.15亿m3的水资源缺口;②节水方案对水资源开发利用潜力提高的效果远大于调水的效果,社会经济发展越快,节水带来的效果越明显;③适度增强城市人口和产业的集聚与规模效应,降低用水定额,提高水资源利用效率,是提高水资源开发利用潜力最有效的途径;④通过跨流域调水提高区域的供水能力,有助于减弱水资源系统对城市发展系统的约束作用。     

华北平原地下水资源可持续利用研究

本文通过对华北平原1991年～2003年系列地下水资源潜力及供需分析,浅层地下水总体处于采补平衡状态,但黄河沿岸及中东部平原古河道带尚有54.95×10⁸m³/a潜力,而在山前平原的地下水位降落漏斗区地下水超采27.83×10⁸m³/a;深层地下水除豫北平原、鲁北平原部分地区尚有一定潜力外基本处于严重超采,总超采量12.44×10⁸m³/a;南水北调工程虽然无法从根本上解决水资源供需矛盾,但在短期内可满足经济发展对水资源的需求,因此利用南水北调的契机涵养水源是地下水可持续利用的基本保障。     

黄河源区未来气候变化的水文响应

借助大气环流模式（GCMs）进行区域气候影响评价往往受气候模式的分辨率限制,缺少对应尺度的气候情景,目前一般的做法是通过降尺度方法弥补GCMs气候情景的不足。本文集成GCMs输出数据、降尺度模型和分布式水文模型SWAT（Soil and Water Analysis Tool）建立了气候-陆面单向连接系统。将未来气候情景（日降水量、最高和最低气温情景）,输入到SWAT模型模拟径流,重点预测评估黄河源区未来不同时期的径流变化情况,并分析讨论气候变化情景下径流深的空间分布及响应。其结果表明,SWAT模型可以较好地模拟黄河源区的流量过程,未来气候变化对黄河源区径流量变化影响很大,而且不同的降尺度情景对模拟结果会产生不同的影响。统计降尺度（SDS）情景模拟表明,黄河源区未来径流量的减少趋势不可避免,未来3个时期（2020s、2050s和2080s）将分别减少88.61m³/s（24.15%）、116.64 m³/s（31.79%）和151.62m³/s（41.33%）,而Delta情景下研究区年平均流量变化相对较小,与基准期相比未来2020s和2050s分别减少63.69m³/s（17.36%）和1.73m³/s（0.47%）,而2080s将增加46.93m³/s（12.79%）。     

天津北三河水系雨洪水资源潜力的估算及其应用

基于资源水利的理念,以雨洪水资源为研究对象,针对其动态性分别引入理论潜力、可实现潜力、现实潜力及待开发潜力的概念及算法。以天津北三河水系为典型区域,分别计算了各流域和整个水系的各个频率年的自产水量、理论潜力、可实现潜力,给出了各频率来水情况下雨洪水资源潜力的年内分配过程,并以待开发潜力为主要关注对象,对其进行频率分析,计算得到50%、20%、10%、5%各频率年下的待开发潜力值依次为4.42×10⁸m³、12.96×10⁸m³、20.02×10⁸m³、27.35×10⁸m³,为以后的雨洪水资源利用模式的制定提供了依据。     

引洮供水工程水资源开发利用探讨

引洮供水工程是以九甸峡水利枢纽为龙头,为改善甘肃省中部地区极度缺水现状而实施的跨流域调水工程。2010年和2020年水平年洮河下游总需水量分别为47.26×10⁸m³和47.74×10⁸m³,引洮需水量分别为2.14×10⁸m³和6.04×10⁸m³。在分析九甸峡梯级水库群特点的基础上,以尽可能满足引洮水量、洮河下游生产生活需水,以及下游生态用水为目标,建立了该系统的模拟调度模型,并确定了系统结构和调度原则。结合引洮工程实际情况,设定了三种方案,分别考虑2010年一期工程、2020年一期工程和2020年二期工程。通过长系列模拟计算,得出了各方案的水资源利用情况,模拟计算表明,不同水平年多年平均引洮水量和洮河下游经济社会、生态环境用水均可保证,但冲沙用水不能满足,三个方案缺水量分别为0.95×10⁸m³、0.98×10⁸m³和2.31×10⁸m³;典型年计算结果表明,只有在来水较丰时,才能同时满足洮河下游需水量和引洮水量的需求,典型枯水年和平水年分别缺水11.51×10⁸m³和3.13×10⁸m³。     

黄河水资源统一管理效果与综合管理对策

黄河流域占全国国土面积的8%，多年平均径流量则仅占全国河川径流量的2%，流域可开采的地下水资源量139×１０⁸m³（扣除与河川径流重复量），人均水资源量543m³，为世界人均水资源量的1/15，远远低于人均1　000m³的国际水资源紧缺标准，是一个水资源相当匮乏的地区。本文系统分析了黄河水资源管理取得的最新进展：一是实现了黄河枯水年连续6年不断流；二是基本统筹兼顾了各方面用水；三是初步建立了黄河统一管理体制和运行机制。同时，分析了黄河流域面临的重大问题与挑战：尚未建立水权制度和水市场；现行的统一管理机制十分脆弱；配水模式严重失控；河流维持水量大量减少；河流健康生命受到严重威胁。在此基础上，提出黄河水资源综合管理的对策：建立河政管理与水利水电开发利用相结合的水务管理体制；完善水权转让制度和建立水市场；制订推行科学的水价体系；制约供水与用水双方厉行节水；建立和健全水资源综合管理法律法规。     

泾河流域水资源需求结构分析与调控策略

泾河流域生态环境脆弱，水土流失严重，同时水资源短缺这些都已成为其发展的障碍，因此有必要弄清流域目前水资源需求状况和存在的问题。水资源需求部门主要是农业需水、工业需水、城镇居民生活需水、农村居民生活需水、河流生态环境需水、林地需水和草地需水，分别属于生产需水、生活需水和生态环境需水。为表征不同部门需水的时空特征，计算了该区域2000年各县各类需水部门的需水量，并从水资源需求部门差异、空间差异和时间匹配三个方面进行分析。结果表明：①各县总需水量变化在1.57×10⁸m³～14×10⁸m³之间，流域单位面积需水量变化在145.11mm～728.98mm之间，基本趋势是由东南向西北逐渐减少; ②流域以生产需水和生态需水为主，生产需水以农作物需水为主，在2/3县区易出现生产与生态环境争水现象; ③农作物和林地，尤其是农作物亏缺水量大，目前的灌溉水平很难改变亏缺局面，势必影响二者经济效益和生态效益的发挥; ④农业结构性用水短缺格局相对突出。单位面积农作物需水量，最高值在泾阳县，为5 682 m³/hm²；最低值在定边县，为4 022 m³/hm²，由于事先设定大多数需水定额不随县(区)的改变而改变，因此该值与作物结构密切相关。本文根据上述研究结果，对该区域水资源的合理利用提出建议，要求重点加强植被结构与农作物结构的调整。     

宁夏平原区耗水量研究

由于地表地下水转换频繁、生产和生态耗水难以区分、当地降雨与外来水彼此混合、引排水量测算不清等因素，导致宁夏平原区耗水量难以计算。本文在分析现有耗水量计算方法优缺点的基础上，采用水循环模拟法研究宁夏平原区耗水量变化规律，建立平原区分布式水循环模型，从区域水循环机理出发，模拟当地水、周边来水和引黄水量在平原区人工系统和天然系统中的分配、蒸散发、入渗、产汇流等水循环过程。模拟结果表明：2000年宁夏平原区总蒸腾蒸发消耗水量为47.2×10⁸m³，其中消耗黄河干流水量为33.5×10⁸m³，若加上黄河河道耗水量，则宁夏平原区消耗黄河水资源总量为36.9×10⁸m³。1991年～2000年宁夏平原区耗水量规律为：灌溉面积增加是平原区耗水量增加的主要因素；区域总蒸发量呈现增加趋势，但天然生态系统消耗黄河水量逐渐减少；平原区消耗黄河水量不断增加，从1991年的27.6×10⁸m³增加到2000年的33.5×10⁸m³；黄河流域统一调度促使宁夏平原区引黄灌溉的效率呈现提高趋势。     

华北平原地下水调蓄研究

本文根据华北平原地质和水文地质条件,对可调蓄地层、调蓄空间、调蓄水源以及调蓄有利地带进行了系统分析。在此基础上,计算出华北平原地下水最大可调蓄空间为1478.05×10⁸m³,现状地下水位埋深条件下的可调蓄空间为326.29×10⁸m³。制定了地下水调蓄有利地带的选取原则,华北平原地下水调蓄的最好地带是山前冲洪积扇和中东部平原的古河道带。本文在山前冲积扇地带选择了7处地下水调蓄有利地带进行专门研究,提出了各调蓄有利地带调蓄空间、调蓄水源以及调蓄方式。7处调蓄有利地带利用当地水源调蓄方案实施后,地下水可增加补给量为16.68×10⁸m³/d。运用地下水数值模拟方法对3处有利地带的调蓄效果进行了模拟分析,结果表明地下水调蓄方案实施后对地下水供水环境的恢复效果十分明显。     

湖北省水资源利用与经济协调发展脱钩分析——基于水足迹视角简

为定量评价湖北省水资源利用与经济增长的协调关系,本文计算湖北省1995-2010年水足迹和水资源利用指标,识别其真实水资源利用情况,分析社会生产、生活对水资源系统造成的压力及其程度,并构建协调发展脱钩评价模型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,湖北省水足迹近16年呈波动上升趋势,农业用水和工业用水是水足迹的主要组成部分,水资源自给率一直保持在95%以上,水资源压力指数近6年逐步上升,水资源利用效率从1995年的7.85元/m³显著提高至2010年的53.72元/m³,GDP增长与水资源消耗由强脱钩的优质协调向弱脱钩的初级协调转化,协调发展状态呈减弱趋势。基于以上研究结论,从水资源管理制度、水权制度改革、价格杠杆调控、农业节水工程建设四个方面提出了促进湖北省水资源利用与经济协调发展的调控策略。     

绿洲城镇发展与水土资源开发的耦合效应及其时空分异

本文借助脉冲响应函数、因子分析和耦合度评价等对天山北坡绿洲城镇发展与水土资源开发之间的耦合效应及其时空分异进行分析.结果表明:随着城市化水平的提高,人均建设用地变化不大,反映了城镇以有限的绿洲发展的显著特点;人均供水量缓慢增长,随着城镇发展和人民生活水平的变化水资源消耗逐步加大.总体而言,绿洲城镇综合发展水平较高且水土资源开发程度较高的区域,城镇发展与水土资源开发的耦合度较高,绿洲城镇发展水平和水土资源开发程度较低的区域,其耦合发展度也较低.受西部大开发等影响,部分县市的耦合发展度有所波动,但受绿洲城镇自身特性影响,大部分城镇将长期处于协调发展度较低的状态.     

桂林市水资源可持续利用定量测度与动态分析

为了定量评价水资源可持续利用的状态和程度,在阐述水资源足迹内涵的基础上,通过构建实体水消费、产品水消耗和生态水需求等账户对2000年-2009年桂林市的水资源利用进行定量测度,并根据水资源匮乏度和万元GDP水资源足迹等评价指标对其进行动态分析.结果表明:10年来,桂林市的水资源足迹总体呈上升趋势,水资源的利用越来越接近不可持续的临界状态;实体水消费在水资源足迹中占的比重最大,而农业灌溉用水又占据了实体水消费的80％以上,今后应进一步调整产业结构,减少传统农业尤其是猪肉、牛肉等水资源密集型产品的生产,大力发展电子信息产业和旅游业;尽管万元GDP水资源足迹逐步下降,但与国内发达地区相比还存在很大差距,水资源的利用效率和效益还应进一步提高.     

西北干旱区资源型城市发展与转型研究

资源型城市是一种特殊类型的城市群体。本文以资源产业的生命周期理论为基础,以西北干旱区为区域背景,以资源型城市为典型案例,通过对西北干旱区资源型城市发展现状的分析,指出西北干旱区资源型城市的发展除了受到经济结构畸形、矿产资源的不可再生性等资源型城市面临的普遍问题之外,还面临水资源短缺和生态环境脆弱两大特殊瓶颈。最后基于资源型城市的生命周期理论和干旱区的特殊性,提出资源型城市的发展与转型要具体分析、分类指导。对处于幼年期的资源型城市,要搞好资源产地和城市发展的长期规划,资源产地不一定要设市;对处于中年期的资源型城市,要通过产业结构调整和资源优势转换,提前做好转型准备;对处于老年期的资源型城市,要利用积累下来的资金、技术、人才等带动其他产业,逐步把重点转移到非资源型行业领域中,在国家和地方政府的支持下,进一步做好城市的未来发展与转型。     

中国主要城市水资源价值评价与定价研究

水资源价值评价与定价是编制水资源资产负债表的基础条件,也是确定城市供水价格和水权交易的前提。本文利用模糊数学评价方法,从供水、需水和水质三个方面构建指标体系,指标的选取既满足反映水价的代表性需要,又考虑数据的可获得性,力求指标体系具有可操作性和推广应用价值。基于该评价模型,本文选取中国32个大中城市为研究对象,对其水资源价值进行评价,同时计算出反映支付能力的水资源价格。结果显示,中国水资源价值具有明显的空间分布特征,北方城市水资源价值普遍高于南方城市,反映出中国水资源空间分布和经济社会发展的区域特征。其中,郑州和银川的水资源价值最高,太原、沈阳、石家庄等12个城市的水资源短缺形势也依然较为严峻。水资源价格方面,北京最高,为28.7元/t;青岛、济南、上海和太原等城市的水资源价格也较高（>15元/t）。     

北京城市扩张的资源环境效应

采用高分辨率遥感数据与实地调查,对比2000-2010年北京城市建成区面积与人口分布的变化,发现:1北京的常住人口2000年以来以每年78万的速度快速扩张,相应地,城市建成区面积以每年109km2的速度不断扩张;22010年1 961万常住人口中,80%集聚在城市建成区,在集聚于城市建成区的人口中,95%集聚于中心城,仅有5%集聚于卫星城;3在北京城市化过程中,人口过度密集地聚集于中心城,集约的社会经济活动不断侵占生态空间,在北京城市建成区,人均生态空间由2000年187.5m2下降到2010年的91.3m2。这种过快过密的人口集聚,同时导致资源消耗量和污染物排放量的增加,城市物质代谢强度超过当地资源环境承载能力,在城市规模突破当地资源环境承载力之后,不得不从外部输入越来越多的淡水、能源、食物等生存资源以维持城市运转。现已成为超大城市的北京未来的发展方向应该是可持续的宜居生态城市。为此建议:1结束城市快速膨胀的进程;2约束中心城建成区面积的继续扩张;3在城市周边进行生态系统的自然化再造与保护;4对城市已有生态系统进行近自然化改造;5在城市建成区建造多样化城市绿地生态景观。     

陕西省南水北调工程受水区水资源供水情势综合评价

本文结合陕西省内南水北调工程,针对规划水平年2020年和2030年,从仅有当地供水系统供水和南水北调供水系统供水两个方面,以缺水率和缺水指数为评估指标进行研究。对南水北调供水系统,分别考虑建立当仅有三河口水库单独供水、黄金峡水库和三河口水库联合供水两种方案,当采用黄金峡水库和三河口水库联合供水时,以南水北调可调水量限制条件分情景一:可调水量10亿m3;情景二:可调水量15.5亿m3进行探讨。研究结果表明:当仅有当地供水系统供水时,受水区内水资源供需紧张;当以南水北调供水系统仅考虑三河口水库供水时,受水区内缺水状况依然存在,当以可调水量10亿m3黄金峡水库和三河口水库联合供水时,年缺水指数由2020年的3.17增加到2030年的8.18,水资源供需状况依然紧张,以可调水量15.5亿m3供水时年缺水指数由2020年的0.82增加到2030年的3.31,较情景一年缺水指数已有改善。可见,以可调水量15.5亿m3供水时,2020年基本可以满足需水要求,但2030年后供需矛盾仍然突出,必须安排新的水源以满足后期增加的水资源需求。     

干旱区绿洲城市扩张对水资源的影响——以石河子市为例

干旱区绿洲城市扩张必然会对原有的水资源格局产生重要影响,并带来一系列与水资源相关的问题。本文利用1978年-2008年间石河子市的社会经济数据、水文和气候数据以及1991年-2008年间环境监测数据等,采用对比分析和趋势分析等方法对其进行综合分析,讨论典型的绿洲城市扩张对水量、水质等产生的影响。结果表明：①石河子市工业和生活用水量持续增高,地下水位不断下降;说明城市扩张消耗了大量的地下水资源,对水资源产生了压力;②石河子市污水排放量在2000年之前呈直线上升,2000年以后随着工业结构逐步调整、人口增加速度放缓等因素,变得比较稳定,但是人口的增加和工业产能的提高使污水排放量仍有一定程度增加;③作为石河子主要纳污水库的蘑菇湖水库,主要污染物量呈上升趋势或维持在高位,污染形势严重。     

北京市居民食物消耗生态足迹和水足迹

生态足迹和水足迹作为定量测度人类对自然资本利用程度和可持续性发展的综合性指标,已经被广泛应用到我国的生态评价和可持续发展能力评价。食物是人类首要的消费品,其消耗的生态足迹和水足迹将反映维持一个区域的人口基本食物需求所占用的土地资源和水资源。本研究在生态足迹和水足迹理论和模型的基础上,根据北京市的现状,重新计算了均衡因子和单位质量虚拟水含量等模型关键参数,改进计算方法,计算和分析了北京市居民食物消耗的生态足迹和水足迹。研究结果表明,北京市居民食物消耗人均土地面积达到1.967hm2/人,人均生态足迹为2.025hm2/人;北京市居民食品消耗人均虚拟水为1023.05m3/人,约为居民消耗实体水的5倍,反映了北京居民食物消耗需要大量的土地面积和水资源来满足,将对区域土地和水资源造成很大胁迫。本研究采用基于北京市实际食物来源的估算参数更能反应北京市的实际情况,其结果表明北京市食物供应选择从国内其他地方输入有利于减少北京市食物消耗所引起的生态足迹和水足迹,研究成果可为北京市农林渔牧产业结构调整布局,以及食物供应方案的制定提供决策依据。     

北京市居住区屋面集雨资源的潜力分析

随着中国快速城市化,传统的供水方式正面临严峻挑战,雨水利用这一古老的水资源利用技术,被实践证明是解决城市水问题的重要手段之一。与城市其他不透水面集雨利用相比较,屋面收集的雨水水质高,因此屋面集雨利用系统在世界上被广泛应用。本文建立了居住区屋面集雨利用潜力的计算方法,并据此计算出北京2002年～2007年居住区屋面依据实际年降水量和多年平均降水量可收集的水量分别为2.16亿m3和2.75亿m3,雨水利用对家庭生活用水的节水效率分别为7.2%和9.3%。通过分析影响北京雨水利用的因素,预测了2020年北京居住区屋面可收集水量与不同情景下的收集利用量。最后针对北京雨水利用存在的问题提出了相应的政策措施。     

资源节约评价及其驱动机制分析——以南京市为例

随着城市化进程的不断加快、城镇建设规模的日益扩大,城市成为人类经济社会发展的主要空间载体。然而普遍存在的资源浪费现象已严重制约城市经济社会的协调与可持续发展,建设节约型城市就成为当今资源紧缺状态下的必然选择,也是落实科学发展观、建设效益城市的基本要求。本文从投入型节约、技术型节约、循环型节约、消费型节约、保护型节约等5个方面构建资源节约程度的评价指标体系,以资源极度匮乏且又是综合性工业生产基地的南京市为例,进行资源节约程度的评价,并就各指标1986年～2006年的变化特征进行分析,最后借助GDP增长拉动分析技术测度资源节约的驱动机制。研究结果表明：南京市的资源节约水平总体上在波动中不断提高;投入型节约是拉动资源节约的主导力量,消费型节约和技术型节约对节约型城市建设也起了重要的推动作用。最后提出资源节约型城市建设在今后工作的重点及方向。