黄河流域水资源均衡调控理论与模型研究

变化环境下缺水流域正面临日益严峻的水资源供需矛盾,用水效率与公平协调难度极大。本文在梳理总结已有水资源调控理论的基础上,建立了适用于黄河等缺水流域的水资源均衡调控理论与方法。基于社会福利学原理构建了统筹用水效率与公平的水资源均衡调控函数,通过水资源均衡调控函数引导水资源配置。综合水资源经济价值、社会价值和生态价值,建立了用水效率表征指标;统筹地区公平和行业协调,建立了用水公平表征指标。以黄河流域为例,建立了黄河流域水资源均衡调控模型,进行黄河流域水资源均衡方案分析。实例研究结果证明,该模型通过兼顾用水效率与用水公平目标,为黄河"87"分水方案优化提供技术支撑,也可为其他缺水流域或区域的水资源均衡调控提供技术方法。     

耦合流域-区域用水总量红线的供水优化模型及应用

为细化流域-区域耦合的用水总量指标及优化供水方式,基于流域用水总量红线与区域用水总量红线的共同约束,建立了耦合供给侧和需求侧用水总量红线的多水源多目标水资源系统供水优化模型,并应用于浏阳河-捞刀河流域,分析不同水源分配到不同行政区的最优供水方案以及最大供水量。现状年浏阳河-捞刀河流域存在一定的过度供水或供水不足;供水优化模型压缩了两流域平水年和丰水年的超红线供水,提高了枯水年和特枯年供水量;两流域规划特枯年比现状特枯年的缺水率降低了11.63%。这表明供水优化模型能较好地优化流域供水方式,确定不同频率年流域耦合区域的用水总量细化指标,相关成果可为用水总量控制的过程监管及超标预警提供有效技术支持。     

基于多目标效益函数智能算法求解下的西北某地区水资源优化配置分析研究

为研究地区水资源供需平衡状态,分析了地区内水资源当前现状,并预测规划年供需状态,建立水资源模型优化配置,求解水资源优化配置结果。研究了规划年水资源预测结果,生活用水、农业用水、工业用水、生态用水总需分别为11 315.5万m3、51 176.1万m3、10 059.8万m3、1675.1万m3,供水来源以地表水为主,占比26.8%;丰水年在保证率50.0%以上时出现缺水,75.0%保证率时缺水率达22.2%。多目标函数水资源优化配置模型具有显著适用性与正确性。分析了水资源优化配置结果,不论是丰水年亦或是枯水年,缺水率相比水资源预测时均显著降低,其中枯水年总缺水率为12.3%,各区县内最大缺水率不超过15.0%,平均缺水率仅为9.2%,相比预测值显著提高了供需平衡,且降低了年保证率与区县缺水率之间的正相关关系。论文为研究地区水资源供需优化配置提供一定参考。     

基于改进粒子群优化算法的区域水量水质联合配置模型EI北大核心CSCD

综合考虑区域水资源水量和水质两个因素,以供水净效益最大、区域总缺水量最小、COD排放量最小为目标建立区域水量水质联合配置多目标模型;为提高算法的计算精度和全局寻优能力,对粒子群优化算法进行了改进并用于模型求解。将模型用于江苏省靖江市水资源配置研究,结果表明:基本方案和节水方案下的用水总量和COD排放量均在其限值范围内,节水方案下供水净效益比基本方案低3.0亿元,缺水量和COD排放量分别比基本方案低1290万m^(3)、1062.7 t,说明得出的配置方案合理可行。在节水方案下进行区域水资源配置,在缓解区域缺水状况的同时,能够有效减少COD排放量,可为解决区域水质型缺水问题提供决策参考。     

基于区间两阶段随机规划方法的 北京市水资源优化配置

针对缺水型城市水资源配置过程中的不确定性,建立了基于不确定性基本理论的区间两阶段随机规划模型,应用于北京市2025年水资源优化配置的研究。以北京市用水综合效益最大为目标函数,引入概率分布和区间数表示多重不确定性,求得北京市2025年城六区与郊区在生活、工业、农业与生态用水上的优化供水目标以及不同来水水平下的配水方案。结果表明:北京市2025年优化供水目标为47.39亿m~3,城六区工业用水与郊区农业用水的供水目标应采取保守值;不同来水水平下的优化配置水量为[36.49,47.39]亿m~3,仅北京为丰水年时不存在缺水现象,北京与丹江口水库同时遇枯时的缺水量高达[5.48,10.90]亿m~3,对北京市供水安全造成极大的威胁。该模型充分考虑不确定因素对水资源配置的影响,权衡用水收益与缺水风险的关系,并以区间的形式给出配置结果,可为北京市2025年供水目标与水资源优化配置方案的制定以及水资源安全保障措施的分析提供科学依据。     

多目标约束下区域水资源优化配置研究

随着社会经济的快速发展,用水需求增加与水资源短缺、水资源污染之间的矛盾日益尖锐,使得水资源已经成为制约区域社会经济发展的瓶颈。文章在综合考虑经济、社会、生态等因素的基础上,建立区域多目标水资源优化配置模型,实现从传统的单目标约束向多目标约束转变的新研究思路。在多目标约束下以济宁市为研究对象,通过建立模型和对优化配置结果的分析,诊断出济宁市农业和工业存在严重缺水情况,超过全市平均缺水率的城市有市中区、任城区、曲阜市、邹城市、泗水县和嘉祥县。研究结论将为区域水资源优化配置、落实最严格水资源管理制度提供决策依据。     

台安县水资源及其开发利用状况分析

通过对台安县水资源现状及其开发利用情况阐述,了解该区域的水资源、水资源配置、用水结构、用水效率等状况,对今后该区域经济社会发展水资源的可持续利用,优化配置,结构调整提供了依据。     

不确定性多目标模糊规划在水资源优化配置中的应用

在充分考虑水资源系统中供需水不确定性的基础上,基于多目标规划、模糊规划和区间规划原理,以经济效 益、社会效益和环境效益最大为目标,以需水量、可供水量和不同子区用水部门间的用水公平性为主要约束,构 建一种适用于多水源、多子区、多用户的考虑供需水不确定性的多目标模糊规划模型,以期通过平衡水资源配置 系统中用户配置水量、缺水风险与系统收益三者的关系,实现系统综合效益最大。模型以衡水市历年供水、用水 及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,通过引入模糊隶 属度函数,利用两步交互式算法,将多目标规划转化为单目标规划进行求解,以 2025 年为衡水市规划水平年,得 到规划水平年下的 11 个子区、4 种水源、4 个用水行业的最优配水方案。结果表明：本研究制定的水资源优化配 置方案可实现“外调水优先利用、地下水控制利用”,同时考虑用水的公平性约束后,在缺水条件下可有效控制水 资源向每立方米水效益高的区域和部门流动,有利于多区域、多部门共担缺水风险;该水资源优化配置方案可有 效缓解衡水市水资源供需矛盾,实现多水源和多目标之间的协同互补。研究成果可为河北省其他县域的水资源 优化配置提供技术参考。     

深层地下水埋深与开采量关系试点研究

<正>"三条红线"是指围绕水资源的配置、节约和保护3个核心领域,明确水资源开发利用红线,严格实行用水总量控制;明确水功能区限制纳污红线,严格控制入河排污总量;明确用水效率控制红线,坚决遏制用水浪费。水利部积极探索"三条红线"划定和考核办法。沧州市沧县是一个以开采深层地下水为主在北方平原区具有较好的代表性的典型区域。因此,本文选取沧县为典型区探讨研究深层地下水实际开采量与     

长江流域用水趋势及用水总量控制指标研究

用水总量控制指标是“三条红线”的重要指标,是实行最严格水资源管理制度的基础工作。通过分析80年代以来长江流域及各水资源二级区用水总量、各行业用水量、用水效率和水平的变化趋势,结合经济社会发展指标和用水定额预测了2020年和2030年长江流域用水需求,分析了各产业用水量变化趋势,提出了长江流域用水总量控制指标。有关分析研究成果可为水资源合理配置,提高水资源利用效率和效益,提供科学决策依据。     

环首都经济圈水资源合理配置与评估

河北省环首都经济圈对于加速形成以首都中心城市带动、区域中心城市支撑、点面协同发展的京津冀一体化有着重要意义,按照环首都经济圈总体规划,实现其跨越式发展,水资源的支撑和保障能力将面临严峻挑战。本文在区域水资源情势分析的基础上,对当地的地表水、地下水和外调水进行多水源的联合调配,从水资源开发利用率及其变异系数对环首都经济圈区县优化配置结果分析表明,研究提出的区域水资源配置方案对于提高环首都区域供水保障程度、支撑环首都经济圈的快速发展可提供科学支撑.     

基于多目标优化的黔中区水资源配置研究

以黔中水利枢纽一期工程为研究对象,开展水资源优化配置研究。在分析黔中水利枢纽工程概况及水资源优化配置原则的基础上,建立了黔中水利枢纽工程水资源优化配置模型,采用多目标规划对模型进行求解,得出了2007,2015年和2020年水平年黔中灌区、贵阳市区以及安顺市区的水资源优化配置结果;同时,对供需平衡、经济效益和污水排放量3个指标进行了对比分析。该模型分析结果为黔中区水资源的配置提供了科学合理的依据。     

基于多目标规划模型的新疆鄯善县水资源优化配置研究

鄯善县作为资源性缺水地区,近年来随着经济的高速增长、矿产开发、人口的增加以及工业化和城市化快速推进,水资源所承受的压力进一步加大。水资源的短缺严重制约了该地区经济社会发展和居民生活质量的提高。如何合理有效地进行水资源优化配置,合理地配置工农业和生活用水,显得十分必和迫切。应用多目标规划模型分析鄯善县自然条件和当前社会经济发展趋势,基于社会经济可持续发展和水资源可持续利用的观点,对鄯善县的资源利用结构进行了优化研究,建立了水资源优化配置模型系统。     

文山州水资源优化配置与承载能力计算分析

以文山州可预见期内水资源可利用量和可开发量为上限,以经济效益、社会效益和粮食安全最大化为目标,水资源利用量约束为准则,建立基于多目标水资源优化配置及承载能力计算模型。结果表明：①在可预见期水资源可利用量约束下,麻栗坡县和富宁县水资源承载能力最大,临界可承载年分别为2075年和2040年;砚山县和文山县水资源承载能力最小,临界可承载年分别为2015年和2025年。②在水资源可开发利用量约束下,麻栗坡县、富宁县和西畴县水资源承载能力最大,临界可承载年分别为2160年、2063年和2061年;砚山县和文山县水资源承载能力最小,临界可承载年分别为2024年和2040年。③在现有用水技术、生活和生产水平下,水资源优化配置与承载能力优化计算结果基本符合区域经济社会发展的趋势和规模。     

河北省潜在蒸散量变化特征及主导因子辨析

潜在蒸散量(ET_0)是地球表面水循环研究及水资源规划管理中重要因素,明确其变化规律及特征对区域水资源利用及农业生产布局有重要意义。根据河北省及周边地区1960—2018年24个典型气象站点逐日气象数据,利用Penman-Monteith模型、偏相关分析、敏感性分析、M-K检验法及空间插值法分析了河北省潜在蒸散量(ET_0)时空分布特征。结果表明:(1)59a来河北省ET_0平均值为1077.13 mm,平均下降幅度为-2.31 mm/10a,整体呈由西向东、由南向北减少趋势。(2)偏相关分析与敏感性分析表明,RH(平均相对湿度)、WS(风速)和SH(日照时数)对年均ET_0变化影响程度较大;WS、SH与年均ET_0变化趋势一致,而RH与年均ET_0变化趋势相反;RH、HT(日最高气温)、SH是影响ET_0变化的敏感因子,而AT(平均气温)及LT(日最低气温)则为相对不敏感因子。(3)河北省年平均ET_0变化的主导因子为SH,其次为WS;主导因子随季节变化有所差异。春季SH主要影响偏北部地区,WS集中影响中部及偏东部;夏季SH大致影响河北省全境;秋季河北省偏北部地区主要受RH影响,中东部及偏南部地区主要受WS影响;冬季河北省大部分地区受SH影响。研究成果可为河北省水资源的优化配置及农业发展提供一定理论支撑。     

澳大利亚北澳区域水资源开发利用和管理措施

介绍了澳大利亚北澳地区的水资源开发利用现状,通过和河北省水资源开发利用与管理的对比分析,总结了北澳在水资源的权属、规划、水量分配、开发利用与保护及管理体制等方面和河北省的差异,提出了河北省水资源管理可以借鉴的经验和做法,对河北省实现水资源可持续利用,保护好有限的水资源,改善水生态与环境,具有重要参考意义。     

水资源利用、水污染防治投入产出最优控制模型研究及应用

为研究区域水资源利用、水污染防治与国民经济发展之间的数量关系，优化国民经济产业结构及合理控制水资源利用水平和水污染治理水平，应用最优控制理论和优化技术，依据作者所设计和编制的水资源利用、水污染防治投入产出模型，构建了水资源利用、水污染防治投入产出最优控制模型，分析探讨了模型中主要参数的确定方法，对模型进行求解，并以江苏省为例，应用该模型优化求解了满足江苏省国民经济发展要求及水资源可持续利用和水污染控制要求的2006年至2010年国民经济各部门产出水平、发展速度以及各年度水资源使用总量和水污染治理总量。由计算结果分析得出：2006—2010年，江苏省在控制高耗水、高污染部门发展速度不超过10%的同时，水资源使用总量年增长速度应控制在5%～7%左右，COD去除量的增长速度需达到年平均34%左右，方能满足江苏省国民经济发展和水资源、水环境可持续利用的要求。     

四川省大竹县节水型社会建设初探

大竹县是四川省31个贫水县之一，水资源承栽能力和利用效率较低。通过建立完善的水资源管理体系、建立与区域水资源承载能力相适应的结构体系和与水资源优化配置相适应的水利工程体系，有力地推动了大竹县节水型社会建设。     

基于SE-DEA-IAHP方法的贵州省岩溶地区水资源可持续利用效率评价

贵州省位于我国西南喀斯特地区的中心,地貌类型以山地为主,河谷深切,水资源开发利用难度大,提高水资源利用效率对于贵州省的可持续发展具有重要意义。基于水资源利用、社会经济、生态环境等3个一级指标构建水资源评价指标体系。在此基础上,以次级指标为松弛变量,利用超效率DEA模型（SE-DEA）计算一级指标超效率值;采用区间层次分析法（IAHP）计算一级指标权重向量。基于SE-DEA和IAHP方法建立水资源综合评价模型SE-DEA-IAHP,得出水资源利用总效率值。结果表明：贵州省水资源利用效率值较低,2015-2019年总效率值在1附近动态变化;从一级指标来看,社会经济指标的IAHP权重值最大,但水资源转换效率并不高,说明贵州省经济的高速发展也带来了一定程度的水资源浪费;考虑到贵州省特殊的岩溶地质条件,增加相应的经济管理投入、优化产业水量配置结构和提高用水技术手段是贵州省水资源可持续发展的关键。