基于生态足迹法的汾河流域水资源可持续利用研究

基于水生态足迹模型,结合水生态赤字、万元GDP水生态足迹、水生态压力与水资源可持续指数等指标,分析2006-2016年汾河流域水生态足迹变化趋势指数和水资源可持续利用状况。结果表明,11年间,汾河流域水生态足迹总体呈上升趋势,而且水生态承载力远小于水生态足迹,导致水资源生态匮乏,出现生态赤字,汾河流域水资源开发利用处于不可持续的状态。但是根据万元GDP等指标的计算结果来看,流域水资源的不可持续发展正在改善。     

甘肃省河东地区生态安全与可持续发展研究

采用压力-状态-响应指标模型(PSR模型),建立了甘肃省河东地区生态安全与可持续发展指标体系。运用归一化法、均方差赋值法和加权指数法对数据进行标准化处理,确定了各指标的权重,最后计算得出研究区的生态安全度。结果表明:甘肃省河东地区的综合安全指数呈现升—降—升的变化趋势,安全状态由较不安全态上升到临界态和较安全态,随后又由较安全态下降到临界态,最后再由临界态上升到较安全态。生态安全与可持续发展综合安全指数由1983年的0.25上升到2012年的0.69,提高了176%。全流域的生态安全与可持续发展状态的变化表现为总体趋势逐渐好转,但生态安全与可持续发展一直处于较低水平,未来甘肃省河东地区的生态环境建设任务仍然异常艰巨。     

锦州市水资源开发利用现状分析

根据锦州市2015—2021年水资源数据,采用水生态足迹模型动态分析水生态盈余赤字、承载力和足迹变化趋势,并结合可持续发展和水资源压力指数探究了水资源开发利用情况。结果表明：2015—2021年锦州市水生态足迹整体呈减小趋势,从2015年的450.0万hm²波动下降到2021年的388.6万hm²;降水量与水生态承载力之间存在显著正相关性,除2018年其它年份均处于水生态赤字状态;2015—2021年水资源压力指数均值2.53,水资源系统达到不可持续发展和不安全状态,应加强中水回用、实施现代化农业和加快产业结构调整等。     

基于改进灰色模型的河南省水生态足迹分析与预测

结合残差灰色-马尔可夫耦合模型,预测河南省2016年～2025年的水生态足迹和水生态承载力。结果表明,河南省水生态足迹的变化由水质生态足迹决定,水生态承载力的变化与降雨量密切相关。2005年～2015年间,河南省水生态足迹呈下降趋势,从最高值4.535亿hm~2下降至最低值3.647亿hm~2;水生态承载力变化幅度不大,多年平均值为0.18亿hm~2;该省一直处于水生态赤字状态,水资源负载指数除2005年外均为Ⅰ级,面临严峻的水资源短缺问题。预测结果显示,2016年～2025年河南省水生态赤字呈下降趋势,但赤字程度仍然很大,水生态安全状况不容乐观。     

基于能值水生态足迹的河南省水资源可持续利用评价

为探析河南省水资源可持续利用状况,推动区域高质量发展,将能值理论与水生态足迹相结合,构建资源可持续利用状况评价的能值水生态足迹模型和能值水生态承载力模型,综合分析了河南省2008—2018年水生态足迹和水生态承载力时空变化情况。结果表明：河南省2008—2018年水生态足迹总体呈上升趋势,其中农业用水足迹占比最高,生态用水足迹占比最低,各地级市水生态足迹构成比重不同;河南省水生态承载力均小于水生态足迹,水资源处于水生态赤字状态,且水资源压力指数始终大于1,河南省水资源整体处于不可持续利用状态;河南省水资源分布不均,南阳市、信阳市、驻马店以及三门峡为水资源生态盈余,水资源压力指数小于0,水资源处于可持续利用状态;其他地级市水资源短缺,水资源呈不可持续利用状态,其中郑州市水资源压力指数最大。     

山西省 7 条河的流域水生态承载力评估

为科学研判山西省 7 条河的流域水生态承载现状和存在问题，有效提升河流水生态承载力，构建 7 条河的 流域水生态承载力评估指标体系，应用模糊综合评价法定级评估 7 条河的流域水生态承载力，使用差分自回归移 动平均（autoregressive?integrated?moving?average,?ARIMA）模型和长短期记忆（long?short-term?memory,?LSTM）模型对 比预测水生态承载力变化趋势。结果表明，2011—2021 年，7 条河的流域水生态承载力总体为一般超载等级。其 中，汾河流域水生态承载力呈基本承载，其他流域为一般超载，水环境指数和水资源指数对 7 条河的流域水生态 承载力影响较大。ARIMA-LSTM 模型预测表明：2022—2031 年汾河水生态承载力变化呈上升趋势，涑水河、沁 （丹）河流域水生态承载力未来趋势存在较大不确定性，其他流域水生态承载力呈不同幅度波动趋势；2031 年左右， 各流域水生态承载力将得到提升。建议通过提升流域水资源利用率以及加强 7 条河的流域绿色生态走廊建设来 推进流域水生态保护工作。     

基于PSR模型和层次分析—熵权法的水生态安全评价研究

为解决水生态安全评价问题,运用压力—状态—响应(PSR)模型构建了由目标层、要素层、指标层构成的3层次的水生态安全评价体系。应用熵权法和层次分析法相结合的方法确定权重,采用综合指数法计算水生态安全综合评价值,对辽宁省2011—2015年的水生态安全水平进行分析和评价。结果表明:2011—2015年辽宁省水生态安全水平处于上升趋势,水生态安全水平经历了由中警状态向预警状态和较安全状态的转变。该方法可以为水生态安全评价工作提供参考。     

基于三维水足迹模型的甘肃省水资源可持续性评估研究

基于三维水足迹模型,从空间与时间尺度上分析甘肃省水资源可持续利用水平,选用水压力指数、水生态赤字与盈余、水资源可持续指数和水资源集约利用指数构建水资源可持续利用评估体系,并进一步分析水足迹变化的驱动因素。结果表明：在2013—2022年间,甘肃省水资源承载力整体呈波动下降趋势,水足迹无明显变化;甘肃省水生态大部分年份处于盈余状态,但有向赤字发展的趋势;全省水资源可持续利用水平整体处于较差的状态,其中兰州市和白银市为“极不安全”状态。该结果可为区域水资源管理和可持续利用提供技术支撑。     

大清河流域水生态安全评价指标体系构建

雄安新区位于大清河流域中部,大清河流域的生态环境对雄安新区生态文明建设起着重要的保障作用.结合国家对流域水生态环境保护的要求,通过分析大清河流域水生态系统的特征和问题,以"驱动力—压力—状态—响应"模型为基础,按照"目标层—方案层—要素层—指标层"建立大清河流域水生态安全评价指标体系,以科学性、全面性、层次性、代表性为原则选择23个评价指标,为更加准确进行大清河流域水生态安全评价,维系和保障大清河流域水生态系统的稳定性奠定基础.     

基于水生态区的黑河流域水生态健康评价研究

本文以我国西北干旱区典型内陆河流域—黑河流域为例,基于黑河流域水生态区划,以"压力-状态-响应"(PSR)模型为基础,构建了涵盖13个指标的流域水生态健康评价体系,分析评价了流域内8个水生态区的健康状况。评价表明:黑河流域水生态区中,上游区域水生态健康状况较好,中游次之,中下游极差,下游较差。主要是因为上游地区受到外在污染最轻、人为扰动相对最小;中游地区人口密度相对较大,农业活动等外在扰动相对较多;中下游地区处于荒漠地区,河流、湖库等水体缺乏;而下游地区虽然人口数量少、水体受外来污染影响较小,流域水生态健康性压力相对较轻,但来水量相对不足、水生态系统栖息地条件极为脆弱,致使水生生物栖息地安全状况较差。     

基于水生态足迹的山西省水资源利用研究

利用水资源生态足迹和生态承载力模型分析了山西省2005—2013年用水生态足迹和生态承载力的动态变化,结合水资源可持续发展的各项指标评价了山西省水资源利用和发展的状况。结果表明:山西省用水生态足迹整体呈现上升趋势,从2005年的0.099亿hm~2上升到2013年的0.123亿hm~2;水资源生态承载力2005—2010年变化不大,2010—2013年上升较快;水资源生态赤字整体呈现增大趋势;山西省各个子账户用水生态足迹中,农田灌溉用水生态足迹占总水资源生态足迹的比例最大,为51.39%~56.88%,其次为工业用水账户占18.85%~26.06%;万元GDP水资源生态足迹整体呈下降趋势,水资源生态压力指数均大于5,水资源负载指数整体呈上升趋势,表明水资源消费量大于供给量,开发潜力越来越小,需要大量从外流域调水。     

P-S-R模型在海河流域湿地生态安全评价中的应用

以生态安全理论为基础,基于湿地普查和重点湿地调查结果,应用P-S-R模型,从压力、状态、响应3个方面对海河流域10个重要湿地进行生态安全评价。结果表明:海河流域重要湿地生态安全状况不容乐观,10个重要湿地中有9个处于预警状态,1个处于中度预警状态。其中生态安全指数最高的是大黄堡洼,为5.995 0,最低的为大浪淀湿地,为3.834 0,海河流域湿地整体生态安全状况近年来有向中度预警甚至极度预警状态恶化的趋势;指出必须重视海河流域湿地的生态安全建设。     

黄河流域水资源安全评价及时空格局

为评价黄河流域水资源安全水平,保障流域用水安全、实现水资源与经济社会协调发展,运用DPSIR模型,构建指标体系,对2005—2019年黄河流域水资源安全时空格局进行分析。结果表明：2005—2019年黄河流域水资源安全评价值呈波动上升趋势,水资源安全改善得益于状态和响应指标的提升;经济社会发展未能为水资源安全提供充分的保障,而是形成了压力,水资源一定程度上也对经济社会发展构成了约束;黄河流域水资源安全省(区)间差异性减小,整体形势不容乐观。青海水资源禀赋较好、水资源安全状态为Ⅳ级(较安全);陕西、内蒙古、山东经济相对发达、用水效率较高,水资源安全状态为Ⅲ级(中等安全);河南、甘肃、山西三省水资源安全由Ⅱ级(较不安全)改善为Ⅲ级(中等安全),仍有改善空间;宁夏水资源安全从Ⅰ级(不安全)演变为Ⅱ级(较不安全),水资源不能够满足国民经济和社会可持续发展的需要。未来应遵循“把水资源作为最大的刚性约束,以水而定、量水而行”的用水原则,努力提高流域水资源安全水平。     

信江流域生态健康预测分析

将压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型、网络层次分析法(analytic network process,ANP)和元胞自动机—马尔科夫模型(cellular automaton-Markov,CA-Markov)模型3种方法进行耦合,建立流域生态健康预测模型。基于1990、2000、2010和2020年的资料,选用物元分析法、TOPSIS法以及模糊综合评价法对信江流域生态健康进行分析。结果显示:1990—2000年,信江流域生态健康状态为I等,处于"很健康"水平;2001—2010年,信江流域的生态健康状况持续恶化,达到V等,处于"病态"水平;但预测结果显示在21世纪20年代,信江流域健康得到改善并上升至Ⅲ等,达到"亚健康"水平,虽有所好转,但是仍需重视健康管理和维护。     

北京市水资源的可持续利用评价及其预测

将北京市做为研究区域,基于水资源生态足迹理论,构建北京市水资源生态足迹模型与水资源生态承载力模型,并分析北京市水资源的变化趋势和可持续性,使用灰色预测GM(1,1)模型预测北京市未来3年人均水资源生态足迹,通过预测结果给出合理的建议。结果表明：北京市在2000—2019年19年间的水资源生态足迹呈现出缓慢上升的变化趋势,并且生态足迹远大于承载力,这说明北京市一直处于生态赤字的状态;水资源生态压力指数也远大于临界值10,用水安全系数低;万元GDP水资源生态足迹呈现出下降的趋势,表明北京市的水资源利用率在提高;水资源负载指数很大,说明北京市水资源可持续性利用潜力很小,需要大量从外流域调水来缓解用水压力;从预测结果来看,未来3年北京市的人均水资源生态足迹将会有减小的趋势,有利于北京市水资源的可持续发展,表明北京市正处于一个向好的发展态势。     

水资源安全综合评价与预测——基于浙江省台州市实证分析

水安全关乎一个城市社会、经济各方面的协调发展。以台州市为例,采用"压力-状态-响应(PSR)"模式建立水安全评价指标体系,通过层次分析法(AHP)获得各指标的权重,以"边际效益递减"原理求得各指标的子安全度,结合综合指数法对台州市2011-2015年水安全状况进行综合评价。结果表明:台州市该阶段的水安全情况处于基本安全状态,化学需氧量、河流污染百分比、年降雨量、城市用水重复率是台州市水安全状况的主要影响因子。以灰色预测GM(1,1)模型对台州市水安全情况进行预测,预测结果显示:台州市2016-2020的水安全状态仍处于基本安全状态,且呈逐年上升向安全状态转化的趋势。     

上海市水环境生态安全评价

从“状态—压力—响应”指标框架体系出发,针对上海市水环境生态系统的现状特点,从时间变化和空间对比分析角度分别建立了上海市水环境生态安全评价指标体系;利用标准化和变异系数法确定各指标的标准化值和权重,采用综合指数评价法得到安全评价的综合指数值。在此基础上采用等级划分法,建立起综合指数值与生态安全评判的等级关系。各指标层的变化趋势揭示了上海市水环境生态安全的现状和发展趋势,即中心城区的水环境生态安全等级普遍低于郊区;在年际变化上,状态指标层评价值呈下降趋势,需要持续保护水环境生态系统;而压力和响应指标层评价值不断上升,保证了总体的良性发展趋势。     

汉江流域（陕西段）水生态承载力评估

为缓解汉江上游支流污染严重、生态环境质量差、潜在威胁多等问题,实现对国家南水北调中线工程重要水源区的保护,提出了基于"驱动力-压力-状态-影响-响应"框架模型的汉江流域(陕西段)水生态指标体系及权重,构建了可用于汉江流域水生态承载力的系统动力学模型。基于系统动力学和隶属度相结合的方法量化评估汉江流域(陕西段)水生态承载力,根据社会发展和技术水平设计7种调控方案研究汉江流域(陕西段)水生态承载力对方案的响应程度。研究结果表明:现状发展条件下汉江流域(陕西段)处于弱可承载状态,方案7实施后汉江流域(陕西段)水生态承载了将显著提高,达到基本可承载状态。     

滦河流域水生态承载力评估研究

滦河流域是我国重要生态保障地区,亟需开展水生态承载力评估,识别承载力限制因素,以指导流域生态文明建设。针对滦河流域水资源矛盾突出、水生态系统服务功能退化等问题,采用WaREES框架从"水资源-水环境-水生态-水安全"4个维度构建承载力评估和指标贡献量化方法,对滦河流域进行水生态承载力评估研究。结果表明:滦河流域水生态承载力指数(HECCI)介于43. 8～53. 8之间,总体呈临界超载状态;水环境呈安全承载状态(均分为61. 3),水安全和水生态均为临界超载状态,而水资源呈超载状态(均分为22. 9);水资源禀赋弱和开发强度大是限制流域承载力的关键短板,水资源禀赋和水资源利用指数对流域HECCI的贡献率分别为6. 4%和5. 5%;水生生境质量、生物完整性和水文调节功能是水生态和水安全临界承载的主要控制因素。提出的水生态承载力评估技术方法具有科学性和实用性,对流域/区域水生态环境管理具有参考价值。     

基于能值水生态足迹模型的黄河流域水资源利用评价

为辨析黄河流域突出的水资源问题,科学分析流域水资源利用状况,将能值理论和水生态足迹法相结合,构建能值水生态足迹模型,计算和分析了黄河流域2011—2018年的能值水生态足迹、能值水生态承载力和水生态盈亏状况.结果表明:2011—2018年黄河流域能值水生态足迹呈平稳上升趋势,能值水生态承载力呈先下降后上升趋势,但历年能...