水资源开发利用条件下的流域水循环研究

针对高强度水资源开发利用条件下流域水循环研究存在的问题,从认知、试验、理论、方法四个层次探讨了适应水资源开发利用条件的流域水循环的研究方法,构建了一个以水资源配置模型与水循环模型耦合为核心,以流域供需水分析和流域生态、环境、经济综合评价为响应的多目标调控模型。利用该模型,对黄河流域水资源进行了合理配置计算。结果表明,现状条件下黄河流域缺水严重;而在未来情境下缺水将更加严重,大力节水能够较大程度缓解缺水状况。     

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。     

黄河水资源利用与配置

黄河流域水资源总量不足,供需矛盾尖锐,现状黄河流域总缺水约95.0亿m3。随着流域经济社会的快速发展,用水需求不断增加,在不考虑南水北调西线等跨流域调水的情况下,2030年黄河流域缺水量达138.3亿m3,其中河道外缺水104.1亿m3、河道内缺水34.2亿m3,枯水年份缺水更加严重,只有通过实施跨流域调水,才能有效缓解黄河严峻缺水的局面。以黄河"87"分水方案为基础,结合水资源及其开发利用变化情况,并考虑南水北调东、中线工程的实施,统筹生活、生产、生态用水要求,提出了黄河水资源配置方案。     

黄河流域生态保护和高质量发展亟待解决缺水问题

黄河是中华民族的母亲河、中华文明的重要发源地。黄河流域地处气候湿润-干旱过渡带,其天然禀赋决定了水资源先天不足且时空分布极其不均,无序用水和气候变化等的叠加影响曾使黄河干流发生罕见的断流现象,未来水资源短缺态势将更加突显,缺水是黄河流域生态保护和高质量发展面临的最大挑战。为解决缺水问题,揭示了黄河流域作为湿润-干旱过渡带典型流域,其水循环对气候变化的高度敏感性,阐释了近年来黄河中游植被恢复对径流和蒸发等水循环过程的影响,评估了基流补给对于黄河流域水资源的重要性,指出如何落实空间均衡理念、实施引水补源(包括南水北调西线工程)和科学调水是当前解决黄河缺水问题需要重点研究的课题。     

南方季节性缺水地区水资源合理配置研究——以东江流域为例

受用水强度大、水资源时空分布不均、水资源开发利用潜力有限、工农业及河道内生态与环境争水矛盾突出、河道水体污染严重等影响，我国南方地区季节性缺水和水质性缺水十分严重。鉴于此，本文运用大系统多目标分析原理，建立了一种以水资源合理利用为目标，综合考虑防洪、供水、河道生态等约束的水资源合理配置模型．并运用大系统“分解协调”原理提出了相应计算方法。将此模型和方法运用于南方典型流域——东江流域，得出了水资源合理配置的方案。     

基于图论的抚河流域水资源多目标空间优化配置研究

水资源空间优化配置研究对于保障区域水资源可持续与合理高效利用具有重要意义。针对江西省抚河流域降雨时空不均和开发利用过度所造成的水资源短缺现状,利用多目标空间优化的建模思想研究该流域水资源优化配置问题。通过对抚河流域系统进行概化,构建流域网络模型,考虑经济、社会和环境影响从而设置三个相应的目标函数,并根据流域特点及节点设置列出模型的约束条件,建立基于图论的抚河流域水资源多目标空间优化配置模型。在流域现状年和规划年供需平衡分析的基础上,确定以流域较为缺水的95%来水频率下的供需水量作为优化配置基准,进行折衷规划算法(CP模型)求解,得到抚河流域各县(区)水资源优化配置结果,基本满足各县(区)需水条件,验证了模型的可行性与实用性。     

"黄河流域水资源演变规律与二元演化模型"研究成果简介

简要介绍了在国家重点基础研究发展规划“973”项目“黄河流域水资源演变规律与可再生性维持机理”第二课题(G1999043602)中取得的三项主要成果:(1)流域水资源二元演化模型;(2)黄河流域水资源全口径层次化动态评价;(3)人类活动影响下的黄河流域水资源演化规律。首先,将分布式流域水文模型(WEP-L)和集总式水资源调配模型(WARM)相耦合,建立了流域水资源二元演化模型。然后,在界定“广义水资源”与“狭义水资源”概念的基础上,提出了水资源全口径层次化动态评价方法,并给出了黄河流域评价成果。最后,通过比较2000年现状下垫面条件下与历史系列条件下的评价结果,以及考虑与不考虑人工取用水条件下的模拟结果,初步发现:(1)黄河流域在强烈的人类活动影响下,水资源量及其构成均发生了显著变化,地表水资源量衰减,而不重复地下水量增加;(2)在狭义水资源量衰减的同时,伴随着有效蒸散即降水有效利用的增加,流域广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对客观评价水土保持生态建设、农田基本建设等土地利用变化的水文水资源效应,对黄河的治理规划和水安全战略具有重要参考应用价值。     

山东省三大流域水资源与水环境状况分析研究

山东省是缺水大省,属于极度缺水区,水资源短缺已经严重制约了山东省的经济发展。本文基于海河流域,黄河流域、淮河流域和山东省水资源公报数据,采用统计分析方法对山东省三大流域水资源和水环境状况进行了分析研究。结果表明:黄河流域多年平均地表水取水量高于黄河水利委员会正常年份所分配的70亿m3;海河流域和黄河流域供水和取水有剩余,海河流域2001年后总用水量与总供水量一致,即供水没有剩余,这说明随着降水量由东南沿海向西北内陆逐渐减少,山东省三大流域由南向北供水逐渐紧张,未来山东省水资源形势会更加严峻,必须采取措施加强农业节水,减低农业用水量;山东省由南向北,随着降水量的减少,水功能区水质污染越来越严重。因此,政府、企业和公众必须采取措施节约用水,减少污染,以实现山东省各流域水资源与社会经济的协调发展。     

郑州市贾鲁河流域水循环模拟

以郑州市贾鲁河流域为研究区,在地理信息系统技术支持下,使用DEM、土地利用、土壤、气象、人工取用水数据、农业管理措施等资料构建了基于分布式水文模型SWAT的流域水循环模拟模型,应用改进的SWAT模型进行了流域水循环模拟,并利用实测数据对模型进行了参数率定和模型验证,采用相对误差、NASH效率系数、相关系数作为模型适应性评价指标,结果表明模型在研究区有较好的适应性。可以为流域水循环演变规律的系统揭示和区域水资源的综合调控提供了技术支撑。     

跨流域调水的大尺度分布式水文模型研究与应用

变化环境下区域分布式水循环模拟研究,是地球系统科学中的重大科学问题,也是区域水安全和水资源风险管理需求的重要应用基础。本文开展了以南水北调中线工程联系的跨汉江、黄河和海河多个流域的区域水循环模拟、环境变化影响与水安全研究。重点论述了跨流域调水的大尺度分布式水文模型(LDTVGM)的研究与展望。目的是探讨变化环境下跨流域调水的分布式水循环模型的建立,发展区域水循环动力学-非线性系统-多源不确定性分析与综合的理论与影响评估方法,为分析应对气候变化和高强度人类活动影响的区域水资源安全及应对措施的风险管理,提供科学依据。     

黄河流域干流河段水资源调配多目标优化模型

目前黄河水资源的分配手段仍存在不少问题,用水量同比例丰增枯减不利于黄河水量的合理利用,传统的调度方式也无法使资源、社会达到协调发展。根据黄河水资源的实际情况,考虑各地区用水的公平合理性,建立黄河干流河段多目标优化配水模型,采用改进遗传算法来求解河段优化配水问题。结果表明:经过改进遗传算法的优化求解,可以将黄河干流水资源量科学合理地分配到各河段,全区缺水率控制在10%以下,并且满足河道断面的生态流量需求,符合社会、生态对于水资源开发利用的要求,最大程度地发挥了水资源的综合效益。     

基于可控蒸散发的狭义水资源配置

以流域"天然-人工"二元水循环模式和水资源优化配置模型为基础,构建针对区域目标蒸散发(ET)的狭义水资源评估模型。结合流域分区经济耗水和生态耗水计算方法,给出评估模型分析过程,提出基于可控ET的水资源可持续利用评价指标。以湟水干流为例,利用针对区域目标ET的狭义水资源评估模型,阐述当地近5 a水资源开发利用过程中存在的问题,为社会经济发展规划和水资源配置格局提供建议。实例应用表明,基于区域目标ET的狭义水资源评估模型,可为流域分区的水资源配置和管理提供依据。     

黄河流域水资源综合规划概要

黄河水资源可持续利用是支撑黄河流域及相关地区可持续发展的关键,在水资源紧缺、水量减少和需水量增加背景下,应通过多种措施缓解黄河流域水资源短缺.基于未来水资源形势变化,提出南水北调东中线工程生效至西线一期工程生效前后三个阶段水资源配置方案.指出由于水资源短缺,城乡居民饮水、能源基地工业用水挤占农业和生态环境水量,使粮食安全和生态安全存在一定风险.提出近期必须采取强化节水、加强调度管理、兴建干流调蓄工程,远期实现跨流域调水等一系列对策和措施.     

新水沙条件下的黄河河口治理

分析了黄河河口未来来水来沙的变化及其影响,从人类活动要与自然协调共处出发,讨论了在新来水来沙条件下黄河河口治理中的几个主要问题,包括入海流路、三角洲演变、防洪抗凌、水资源、生态环境和湿地保护、社会经济规划布局以及河口管理等。指出了尽管黄河水少沙多的基本特性不变,河口的演变规律就不可能有大的变化,但正确的人为干预是非常重要和有效的,这为治理方案的研究留出了很大空间。水资源是黄河河口治理的核心,根本出路在于调整产业结构、大力建设节水型社会和提高用水效率。黄河河口存在的种种问题之间具有密不可分的联系,必须采取综合治理的方法,进行统一管理。河口治理是黄河全流域治理的一部分,必须统筹兼顾,合理发展。     

许昌市水资源多模式联合调度与合理配置

水资源短缺是制约城市经济社会发展的重要因素,合理配置和有效利用有限的水资源是解决水资源供需矛盾的有效途径。以许昌市国家水生态文明试点城市建设为例,在分析水资源开发利用现状的基础上,运用定额法对需水量进行预测。以多年平均水资源量为基础,2011年作为研究基准年,根据水资源取用方式、工程方案及各种水量需求等,利用MIKE BASIN建立水资源配置模型,对许昌市水资源供需平衡进行模拟,通过三次供需平衡分析,得到不同规划水平年水资源供需配置方案,最终达到水资源供需平衡,使有限的水资源发挥最大效益。研究结果表明,本地水资源结合南水北调、引黄调蓄、中水回用等多模式联合调度,可以满足许昌市中长期经济社会可持续发展用水需求,对未来许昌市水资源可持续利用具有重要的指导意义。     

基于水循环的分布式水资源调配模型开发与应用

自以水循环为基础的水资源动态配置模式提出以来,一批基于耦合分布式水文模型的水资源配置模型被先后提出,但其采用的耦合方法往往忽视了经济社会用水过程与天然水文过程之间的动态反馈作用.本文通过改进SWAT模型,并嵌合水资源配置模块,开发了基于水循环的分布式水资源调配模型(Water resources allocation ...     

宁夏黄河北干渠灌区多目标优化配水研究

为提高宁夏黄河北干渠灌区水资源利用效率,实现灌区节水型社会建设,基于可持续发展思路,采用多目标线性规划分析方法,以节水灌溉技术、水资源系统工程优化技术、数据库技术、数学函数计算模型为手段,以Visualbasic6.0及其计算插件matrix为主要工具,以经济、环境和社会的综合效益最大化为目标,建立了灌区水资源优化配置模型,基于该模型计算出了各规划年的可供水量及需水量,并制定了水资源优化配置方案。结果表明,该方案水资源配置合理,可满足该灌区规划年经济发展的需要,并可确保经济社会的协调发展。     

黄河流域水土资源联合配置技术框架

黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略,对黄河流域水土资源配置提出了新要求。随着气候变化和人类活动的影响,黄河流域面临水资源总量不足、水土资源空间不匹配、水沙异源和生态用水用地矛盾突出等问题。在分析黄河流域水土资源所面临问题及成因的基础上,以山水林田湖草整体保护、系统修复和综合治理为导向,基于已有水土资源要素数据和精密监测获取的数据,识别黄河流域水土资源演变规律及生态关键阈值,构建基于水土资源高效利用与保护的黄河流域水土资源联合配置模型。本研究旨在规范黄河流域水土资源开发,为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。     

构建黄河流域水网的思考EI北大核心CSCD

加快构建黄河流域水网是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效手段。目前黄河流域已基本形成了由河流和供水工程组成的水网布局,对供水安全起到了重要作用,但仍没彻底解决黄河流域水资源不足、调控能力差、水资源配置不均衡等问题。阐述了构建黄河流域水网的背景和内涵,分析了构建黄河流域水网面临的问题,提出了构建黄河流域水网的措施。在国家水网构建框架下,黄河流域水网将形成以黄河干流、南水北调西线工程为纲,以支流和供水工程为目,以干流7大骨干水利枢纽工程为结的布局。黄河流域水网对于实现流域水资源空间均衡配置,构建流域社会经济空间均衡发展新格局具有十分重要的战略意义。     

青海省黄河流域水资源开发利用总量控制阶段性控制指标分解方法

以青海省内黄河流域为例,提出一种水资源开发利用总量控制阶段性控制指标的分解方法,包括用水总量指标分解和地下水、外调水和地表水不同水源的开发利用指标分解。选取地表水开发利用总量、地下水开采总量和外调水用水总量作为水资源开发利用总量指标,并按流域和行政区分解水资源开发利用总量;非常规水资源利用量不计入水资源开发利用总量,但参加水资源配置。得到青海省内黄河流域2015年水资源开发利用阶段性控制指标分解和水资源开发利用程度分析成果。