基于MIKE BASIN的水资源合理配置方案对比分析——以长吉经济圈为例

针对东北部分地区水资源不足问题,以长吉经济圈为例,为实现该地区未来20年的水资源合理分配与调度,以2015年为基准年,采用灰色关联分析与多元线性回归模型相结合的方法,对2020及2030规划水平年进行需水量预测,分别提出供水效益最大化、经济效益最大化以及用水总量和用水效率双指标约束控制下的三种不同水资源配置方案,并利用MIKE BASIN建立水资源配置模型进行模拟。结果表明:在考虑河道生态基流量的基础上严格控制用水总量和用水效率双指标的方案可以满足研究区经济社会可持续发展长期用水需求;到2020年研究区总需水量为29.461×10~8m~3,只有吉林市工业缺水2 397×10~4m~3;2030年总需水量为33.122×10~8m~3,此时长春市工业、九台工业、双阳农业和工业、公主岭工业以及吉林市的工业和农业均存在少量的缺水,缺水量分别为750×10~4m~3、320×10~4m~3、228×10~4m~3、152×10~4m~3、460×10~4m~3、4 280×10~4m~3、1 070×10~4m~3,但相较于优化配置方案前已大大减少了缺水量。研究成果对该区未来20年的水资源可持续利用具有一定的指导意义。     

基于SD模型的干旱区城市水资源供需分析——以新疆克拉玛依市为例

为确定克拉玛依市水资源系统存在的问题,实行严格的水资源管理制度,落实"三条红线"控制指标,利用系统动力学模型对克拉玛依市水资源供需状况进行定量模拟,并在对水资源供需平衡的敏感性影响因子进行分析的基础上,提出了传统型、一般治污型、强化治污型、一般节水型、强化节水型和综合型等6种模拟方案。几个方案的模拟结果表明:(1)传统型方案的水资源供需缺口年均增加0.173×10~8m~3,2030年供需缺口将达到2.59×10~8m~3;(2)强化治污型方案的水资源供需缺口年均增加0.171×10~8m~3,2030年供需缺口将达到2.57×10~8m~3;(3)只依靠治污不能满足水资源的需求量,而节水能够有效地改善水资源供需状况;(4)2030年,一般节水型和强化节水型方案的供需缺口分别为1.89×10~8m~3和1.2×10~8m~3,综合型方案的供需缺口会进一步降低为1.18×10~8m~3。根据上述结果,提出了将治污与节水相结合的管理措施,这将对改善克拉玛依市水资源的供需状况,维持水资源的可持续发展提供支撑。     

榆林市水资源承载能力分析

为解决榆林市水资源供需矛盾,统筹水资源与其他规划的关系,结合榆林市供水现状及水资源开发利用情况,建立基于配置的水资源承载能力评价模型,分析榆林市水资源承载能力。通过对评价因素的分析探讨和水资源配置的评价分析,结果表明:榆林市2020年取用水总量为113586.58×10~4 m~3,小于12100×10~4 m~3的三条红线总量控制指标和可供水量;2030年取用水总量为144769.8×10~4 m~3,小于166200×10~4 m~3的三条红线总量控制指标和可供地表水。2020、2030年取用地表水、地下水等各项指标均在用水效率(Index)之内,符合水资源承载能力要求,这将为实现榆林水资源的可持续利用和优化配置提供科学参考。     

北京市水资源供需二次平衡的系统动力学模拟与研究

针对北京市水资源利用中存在的问题,对该市2012-2030年的水资源供需进行了系统动力学模拟。结果表明:北京市水资源供需矛盾突出,2020年和2030年分别缺水10.95×10~8和8.44×108m~3,缺水率31.33%和20.75%;二次供需平衡情景下该矛盾得到较大改善,2020年和2030年分别富余水2.36×10~8和4.43×108m~3,但这种富余是追求资源、环境保护而忽视经济发展而获得的,对于北京市来说不太能接受;为了维持经济、资源和环境的和谐发展,北京市需要增强人们节约、保护水资源的意识,才能保证水资源供需的长久平衡。     

河道生态基流保障引起的农业损失量计算

为了科学协调水资源短缺地区农业用水与生态基流的矛盾问题,推动生态基流保障工作开展,从优先保障生态基流后农业受到影响的角度出发,确定了不同保障水平下的农业损失量。以渭河干流宝鸡段为例,定量计算了生态基流调控值在5～10 m~3/s之间时宝鸡峡灌区的农业产值损失与产量损失,并分析了生态基流保障前后保障率变化情况。结果表明:生态基流调控值在5～10 m~3/s之间时,平水年农业产值损失在1. 04×10~8～2. 54×10~8元之间,枯水年农业产值损失在2. 99×10~8～4. 06×10~8元之间,特枯年农业产值损失在4. 78×10~8～6. 61×10~8元之间。减少农业灌溉引水后,河道生态基流保障率明显提高。     

陕西省渭河流域水资源供需形势分析

分析了陕西省渭河流域的水资源开发利用现状、供用水量的变化趋势以及流域水资源开发利用程度.对流域水资源供需平衡形势进行了分析,结果表明:不考虑跨流域调水时,2020年缺水量为24.96亿m3,2030年缺水量为31.09亿m3;考虑跨流域调水时,2020年缺水量为1.14亿m3;2030年缺水量为5.84亿m3.认为实施跨流域调水是解决渭河流域缺水问题的根本途径,而流域远期经济社会的发展还需要国家西线调水工程的支撑.     

基于改进多目标粒子群算法的南水北调东线江苏段工程联合优化调度研究

针对南水北调东线江苏段工程优化调度问题,构建协调系统缺水量和抽江水量两目标的联合优化调度模型,研发基于改进多目标粒子群算法的模型求解方法,建立组合赋权-TOPISIS方法进行多属性决策方法,形成基于"两线-三湖-四水源-六区间"的水资源调配空间格局,提出以大型泵站工程为核心的骨干枢纽联合调度方案。在50%、75%和95%来水条件下,经优化调度后受水区缺水量与常规调度相比分别降低了10.2×10~8m~3、16.4×10~8m~3、7.1×10~8m~3,系统抽江水量分别减少了17.4×10~8m~3、14.8×10~8m~3和12.2×10~8m~3。该方案可有效提高供水保障水平,充分发挥三大湖泊的调蓄能力,降低系统运行成本,具有显著的社会、经济等综合效益。     

基于双层模型的常熟市水资源配置研究

基于水资源优化配置原则,开发出以经济效益为上层目标、以环境效益为下层目标的双层优化模型。通过lingo软件和模糊满意度算法将多目标问题转化为单目标问题求解,对常熟市水资源进行配置。结果表明:2020、2030年区域水资源配置系统经济效益预期分别为24.84×10~8、27.89×10~8元,COD排放量分别为8 342、9 450 t,配水量将分别达到86 228×10~4、93 809×10~4m~3;其中,长江取水占配水总量73%,并且趋势逐渐升高。对比双层优化结果与两个单目标优化结果,可以对决策者提供不同情景下的优化方案。     

克拉玛依市水资源供需分析

从克拉玛依市水资源供需现状出发,采用定额法对克拉玛依市2020和2030年水资源进行供需平衡分析研究,并对需水预测结果与克拉玛依市"三条红线"用水总量控制指标进行了对比分析。结果表明,克拉玛依市水资源可供水量可以满足克拉玛依市2020和2030年需水要求,用水总量符合克拉玛依市"三条红线"用水总量控制指标要求,据此提出克拉玛依市社会经济持续发展的建议,为克拉玛依市城市规划和可持续发展提供理论依据。     

面向干旱区湖泊保护的水资源配置思路——以艾丁湖流域为例

以艾丁湖流域为例,探讨并提出面向干旱区湖泊保护的水资源配置思路和方法,包括流域耗水总量控制、入湖总水量控制、用水总量控制、缺水总量控制、地下水取水总量控制等多层次全视角下的水资源配置模型系统及多重循环迭代方法。结果表明:艾丁湖流域2020年生态缺水量为2.60亿m3,2030年生态缺水量达2.48亿m~3。规划近期通过区域内压减灌溉面积,减小地下水超采量;远期需实施外调水工程。2020年综合耗水率进一步增大,在保障经济高速发展的同时,为满足艾丁湖入湖水量的基本需求,湖泊生态补水量应为0.72亿m~3/年。2030年在外调水2.48亿m~3的情景下,入湖总水量为0.91亿m~3/年。研究成果拟为面向干旱区湖泊保护的水资源配置方案分析与比选提供计算思路。     

水城观音岩水库水资源分析与研究

水城观音岩水库工程建设任务主要以工业供水、灌溉及人畜饮水为主,兼顾发电,属于Ⅲ等中型多年调节水库。供水区需水预测结果表明,P=97%工业需水量为1 902.6×104m3,P=80%农业灌溉多年平均需水量为553.3×104m3,P=95%人畜需水量为153.4×104m3,总需水量为2 609.3×104m3。观音岩水库其经济指标较为优越,具有良好的水资源开发利用条件。     

贵州省德江隧道岩溶水文地质特征及涌水量预测

针对我国西南岩溶地区隧道工程施工遭遇地下涌水灾害，严重影响施工进度、威胁施工安全等问题，开展隧道涌水预测。以贵州德江隧道为研究对象，在岩溶水文地质调查的基础上，结合岩溶地貌类型、岩溶及岩溶水的发育特征，分析了隧道区内池坝地下河系统、闹水岩地下河系统与隧道的水力关系。同时，对德江隧道分区段进行了水文地质评价。分别采用大气降水入渗系数法和地下水疏干法，对隧道ZK7+200—ZK8+150段、ZK8+550—ZK9+100段、ZK9+650—ZK10+500段等岩溶涌水可能性极大段进行涌水量预测。结果显示，ZK7+200—ZK8+150段涌水量达3.79×104m3/d，ZK8+550—ZK9+100段涌水量为0.43×104m3/d，而ZK9+650—ZK10+500段涌水量高达18.25×104m3/d。结果表明，ZK9+650～ZK10+500为涌水高风险地段，需给予重视。本研究可为施工设计与水害防治提供科学依据。     

大柳树灌区宁夏分区水资源承载力综合评价

通过构建模糊综合评判模型及包含水资源、社会经济、生态环境3个子系统11个因素的水资源承载力综合评判指标体系,对大柳树灌区宁夏分区水资源承载力状况进行了综合评价。结果表明:两个水平年(2020年、2030年)水资源承载能力虽有一定的规模,仍有一定开发利用潜力,水资源对区内国民经济发展有一定的保证,但综合评分值由现状年的0.597降至2020年、2030年的0.528及0.478,承载力逐步下降,有轻微转向恶化的可能。通过采用节水技术并调整产业结构等措施,水资源供需矛盾将得到一定的缓解。     

水资源承载力预测模型研究

水资源承载力预测结果反映了水资源安全状况。通过运用常规趋势法评估中山市水资源承载力,并构建中山市水资源承载力SD系统模型,对比分析常规发展模式和不同政策发展情景下的中山市水资源承载力。研究表明:(1)常规发展模式下到2020年、2030年水资源承载能力判断系数β分别为-0. 28与-0. 27,中山市未来存在一定程度的缺水;(2)产业结构调整方案和用水定额调整方案对中山市水资源承载力系统现状改善明显,但缺水程度依然存在;(3)运用节水型城市综合优化方案,到2020年、2030年水资源承载能力判断系数β分别为0. 32与0. 44。节水型城市综合优化方案能最有效地解决未来中山市水资源供需不平衡问题。研究成果可为中山市水资源管理提供参考与科学依据。     

洪泽湖与骆马湖水资源连通分析与优化调度耦合模型研究

通过对洪泽湖与骆马湖水资源综合分析,发现两湖水系存在丰枯不同步的情况,且两湖连通河道满足水资源联调需求。本文采用大系统分解协调理论与线性规划优化模型原理,研究建立了洪泽湖与骆马湖水资源优化调度耦合模型,并采用逆时序倒推法制定了两湖水资源调度控制线,为两湖水系水资源耦合模型计算提供依据。根据两湖长序列来水资料和用户2020规划水平年需水预测,进行两湖水资源联合优化调度计算。研究成果为两湖水系水资源调度预案编制提供了依据,进一步优化了两湖水资源配置,促进洪水资源化利用,有助于缓解两湖地区水资源供需矛盾,保障区域经济协调发展,具有重要的理论和现实意义。     

塔里木河流域水资源适应性利用能力评价及调控

基于TOPSIS法与耦合协调度方法对塔里木河流域及5地州水资源适应性利用能力进行量化研究,在此基础上,选取5个典型指标,利用多维临界调控模型对塔里木河流域水资源、经济社会、生态环境子系统间协调发展进行调控。结果表明:2004—2016年,塔里木河流域水资源适应性能力在0.4~0.5,整体处于中等水平,其中阿克苏地区水平最低,和田地区水平最高;通过多维临界调控后,系统熵值由现状年的0.296降低到调控后的0.027,系统趋于稳定,说明各子系统间协调程度变优,朝有序协调方向发展。     

徒骇河流域水资源供需预测与可持续利用对策

徒骇河位于山东省海河流域南部,为山东省北部的发展提供水资源。随着社会的高速发展,徒骇河流域水资源供需矛盾日益突出。本文在不考虑南水北调东线调水情况下,以2010年为现状年,2020年和2030年为预测年,根据徒骇河流域的典型特征和徒骇河流域各县市的社会经济发展规划,对徒骇河流域供、需水量进行预测,并分析水资源供需平衡状况。结果表明:在现状年2010年,徒骇河流域供水量与需水量基本维持平衡;2020年,徒骇河流域P=50%(平水年)、P=75%(枯水年)缺水量分别为8.94亿m3、3.56亿m3,缺水率分别为19.46%、7.75%;2030年,徒骇河流域P=50%(平水年)、P=75%(枯水年)缺水量分别为11.68亿m3、6.52亿m3,缺水率分别为25.24%、14.09%。即徒骇河流域的水资源在未来10年至20年不能完全满足生产、生活、生态的需水要求,需通过有效措施,使流域水资源得到可持续利用。     

东江下游流域城水耦合协调关系评价及其影响因素

针对城镇化进程对水资源系统干扰逐步加强的问题, 基于水资源、水环境、水生态子系统构建水资源环境评价体系,基于空间、人口、社会经济子系统构建城镇化质量评价体系,测算东江下游流域14个区县单元的城水耦合协调度,并运用灰色关联模型分析城水动态耦合关系的主要影响因素。结果表明,2010—2020年大湾区东岸城镇化水平不断提高,水资源环境水平波动上升,城水耦合度提升显著,由磨合阶段转变高水平耦合阶段;耦合协调度在2010—2015年显著提升,2016—2020年微弱下降,其中黄埔、龙华等城市边缘区耦合协调度降幅较为明显,空间分异显著;高水平城水耦合关系下,人口增长、建设用地扩张是胁迫水资源环境的主要因素,水资源紧缺、用水效率低下以及水生态系统服务功能恶化是限制城镇化发展的主要原因。