安庆市水资源开发利用现状及变化特征分析

基于安庆市近5年水资源公报中统计的供水量、用水量和耗水量数据,对全市供水量、用水量以及耗水量等要素进行了分析。结果表明, 2017年全市供水总量为25.38亿m?,供水水源主要以地表水源为主,占比接近99%;全市用水主要以农田灌溉和工业用水为主,分别占用水总量的53.4%和32.2%;全市平均耗水率为48.6%,城镇公共、农田灌溉、林牧渔畜和居民生活耗水均超过50%;安庆市农业节水潜力巨大,居民用水效率不高; 2013-2017年,全市农业灌溉用水和居民生活用水占比总体呈现下降趋势,工业用水占比总体呈现上升趋势。     

西北地区植被耗水量的时空变化规律及其对气象干旱的响应

准确评估西北地区植被耗水的时空变化规律及其对气象干旱的响应,对该区生态建设具有重要意义,然而大尺度区域植被耗水的量化存在方法上的挑战。本文提出了基于Penman-Monteith(PM)公式结合气象、水文、植被和土地利用遥感数据的大空间尺度植被耗水量的计算方法,采用Boosted Regression Trees(BRT)模型分析不同类型植被耗水量的主要贡献因子,利用Pearson相关系数分析耗水量与改进帕尔默干旱指数(scPDSI)的最大相关性和滞时,以此探讨西北地区9种植被类型和17个生态地理分区的植被耗水量演变规律及其对气象干旱的响应。结果表明:(1)本文提出的大空间尺度植被耗水量计算方法在西北典型地区与已有研究结果吻合较好;(2)西北地区耗水量总体表现为东南部多、西北部少,80.2%的格点呈上升趋势,植被生长期内耗水量东南部西北部中南部西南部,1990—2015年间,各类植被的面积和耗水总量都呈增加趋势,区域耗水总量增加876.2亿m~3,其中耕地、林地、草地耗水分别增加148.7亿、108.0亿和619.4亿m~3;(3)潜在蒸散发(ET_0)是旱地和草地耗水量的主要贡献项,归一化植被指数(NDVI)为水田和林地耗水量的主要贡献项;(4)草地耗水量对干旱的敏感度最高,林地次之,耕地最低,用耗水量代替NDVI能更好地表征气象干旱对植被产生的综合影响。研究方法可为较大时空尺度植被耗水量的计算提供参考,研究结果可为西北地区气象干旱应对策略的制定提供生态维度上的依据。     

苏州市农业用水及节水效益统计

以苏州市2010—2017年用水及国民经济统计数据为依据,主要分析农业用水占比、耗水量占比、农业灌溉用水指标、农业水有效利用系数、节水效益等要素分析相关特征及规律,结果显示,多年平均农业用水量14. 34亿m~3,占比17. 1%,农田灌溉耗水量为6. 735亿m~3,显示现状下农业还是一个耗水大户。农业水有效利用系数多年平均为0. 663,年递增幅度1. 3%。受产业布局调整及地形特征约束,农作物播种面积逐年递减,需决策部门充分调研本地农业用水实际,制定适合本地农业发展的高效节水措施。     

城市耗水的“自然-社会”二元属性及季节性特征研究——以北京市为例

城市水耗散过程具有明显的“自然-社会”二元属性，对于我国北方城市，耗水还具有明显的季节差异。为了准确计算城市耗水和水循环通量，需要定量化开展区分自然侧和社会侧耗水的研究，同时考虑季节性的差异。本文将城镇建设用地划分为绿地、水面、土壤、建筑物、硬化地面五类耗水类型，提出了城市“自然-社会”二元耗水的分析框架，构建了城市二元耗水计算模型。以北京市为例，计算2015年各区城镇建设用地春、夏、秋、冬四个季节的自然侧和社会侧耗水强度，得出城六区的耗水强度都超过700 mm，其中西城区的年耗水强度达1008 mm，其他城区的耗水强度分布在350~505 mm之间。城六区的社会侧耗水比例分布在45.33%~65.92%，其他城区的自然侧耗水占比分布在74.38%~87.33%。北京市城镇建设用地在春、夏、秋、冬季的耗水强度之比是1.76：5.68：3.78：1。研究表明：随着城市化水平不断提高，城镇建设用地的综合耗水强度增大，社会侧耗水占比也增大，人口密度和建筑密度是影响城市社会侧耗水强度的主要因素。城市耗水强度的季节性差异明显，夏秋季节是自然侧耗水占主体，冬春季节则是社会侧耗水占主体，城市化水平提高会降低城市耗水的季节性差异。     

黑河干流中游地区耗水量变化的历史分析

黑河流域水资源极其匮乏，加之地区上的配置不均衡和中游地区水土资源的过度开发，导致黑河下游出现了严重的生态环境问题，已影响到我国北方广大地区生态环境质量，受到国家的高度重视和全社会的广泛关注。黑河水资源开发利用主要集中在中游地区，该区是全国重要的商品粮、蔬菜和经济作物生产基地之一，耗水量占流域耗水量的85％以上，是黑河的主要耗水区和径流利用区。利用黑河上游控制站莺落峡站和中游控制站正义峡站水文资料，分析了黑河中游耗水量的变化，结果表明：20世纪80年代以前黑河中游耗水量在4．4亿m^3左右，比较稳定；进入20世纪80年代以后，耗水量明显增加，80年代耗水量比70年代以前增加了1．97亿－2.49亿m^3;90年代耗水量又比80年代增加了1.64亿m^3左右；80年代以来流域耗水量呈明显增加的趋势，这是以人类活动影响为主的结果。     

基于四水转化的灌区耗水量计算模型

针对以往灌区耗水量计算方法的不足和灌区水循环机制的特点,本文建立了基于四水(即大气水、地表水、地下水和土壤水)转化的灌区耗水量计算模型。该模型把灌区划分为农田、林草地、荒地、湖泊湿地和城镇用地五类水均衡模块,重点考虑了人类活动对灌区农业、工业、生活和生态耗水量的影响。以宁夏青铜峡引黄灌区为例,详细计算了各种耗水类型的耗水总量和耗用的黄河水总量,并定量分析了各水均衡要素间的相互转化关系。模拟计算结果与试验观测结果对比分析表明,该模型在平原灌区具有较好的模拟精度,能够应用于生产实践。     

我国高耗水工业用水效率评价

高耗水工业用水量占工业用水总量的3/4,是用水管理、节约用水的重点。文中按耗水量指标划分八大高耗水工业,选择万元增加值取水量与单位产品取水量两类指标,评价我国高耗水工业用水效率,揭示了高耗水工业用水存在的问题与成因,提出高耗水工业用水管理的政策建议,为高耗水工业的用水管理提供分析和决策依据。     

塔里木河干流上中游河道耗水过程分析

为明晰塔里木河流域干流河道损失水量组成、去向以及变化规律,实现流域水资源分段管理以及科学调度,本文利用2005—2017年塔里木河上中游各断面地表径流数据,分析了干流上中游各河段耗水过程。结果表明:(1)在塔里木河干流上中游,阿拉尔年径流量呈不显著的减少趋势,而新其满、英巴扎、乌斯满、恰拉均下降趋势显著。(2)塔里木河干流耗水呈现随耗水量增大主要耗水区下移的特点,各河段中英巴扎—乌斯曼河段耗水平均占比最高(34.13%),除阿拉尔—新渠满河段以外,塔里木河干流各河段来水与耗水呈现显著或极显著的正相关关系。(3)塔里木河干流上中游年均河损水量为24.9亿m~3,单位河长河损为294.63万m~3/km。其中英巴扎—乌斯曼河损水量最大,达到7.73亿m~3。同时塔里木河干流各河段年均耗水量与河损量存在极显著的正相关关系。(4)为了控制水资源无效耗水、提高流域水资源利用效率,应该合理地规划流域耗水结构,其中英巴扎—乌斯曼河段是重点防止河段。     

基于水资源综合模拟与调配一体化模型的北京市水资源模拟分析

在探讨2007—2018年北京市水资源供需平衡情况的基础上,利用WAS模型对1980—2018年北京市水资源进行动态模拟研究,分析区域自然-社会水循环转化模式,探讨社会水循环与自然水循环的转化机理。结果表明：2007—2018年北京市年均需水量（实部、虚部）呈上升趋势,年均蓝水供水量36.85亿m3,绿水供水量16.90亿m3;需水缺口呈显著增大趋势,年均水资源缺口为165.20亿m3;1982—2010年北京市多年平均及25%、50%和75%径流总量特征频率年模拟与实测误差率分别为7.0%、4.8%、1.2%和0,模型精度较高;各计算单元自然水循环下出流量由东北部向西南部递增,自然-社会水循环下实际出流量有所下降。     

黄河流域水资源-能源-粮食纽带关系研究

黄河流域是中国重要的能源基地和粮食主产区,而水资源短缺使流域可持续发展面临严峻挑战。为评估流域能源、粮食生产耗水与区域水资源之间的平衡关系,基于2007—2017年黄河流域9省(区)能源耗水量和粮食耗水量,对耗水压力的时空格局演化特征进行综合研判。结果表明:在研究期内,黄河流域能源耗水量和粮食耗水量都呈现波动上升趋势;山东省多年平均能源耗水量和多年平均粮食耗水量最高;流域平均单位粮食产量蓝水足迹为0.37 m~3/kg,中下游区单位粮食产量蓝水足迹明显高于上游区的;基于虚拟水视角和实体水(蓝水足迹)视角所得到的粮食生产耗水量数据,构建了两种水压力指数评价方案,两种方案均显示出水压力指数呈逐年上升的趋势,但方案一显示各省(区)均处于低耗水压力区,方案二显示水压力指数具有明显的空间差异性。     

增长的规律：中国用水极值预测

用水发展趋势及其增长极值事关水资源管理宏观决策和重大水利基础设施布局,本文提出了"经济社会规模-生产水平-水资源供给"用水变化三元驱动机制,构建了受制于资源约束的适应性用水增长曲线(AIR曲线)和增长规律,总结提出了达到用水极限峰值时的经济社会特征参数与定量判别依据。研究以地级行政区为基本单元,分类判别了全国358个地级行政区用水量增长趋势,集合预测了全国及分区用水极限峰值及其发生时点,结果显示:在最严格水资源管理制度框架和既有工程规划体系下,中国用水极限峰值约为6480亿m~3,极值时点大概率会出现在2037年。综合中国用水历史规律和未来预测,提出了现状用水总量拐点的假象和供给"天花板"现象,研判了分行业需求增长趋势,探讨了中国用水极限峰值的不确定性。     

浅析水资源资产负债表的编制

自然资源资产负债表的编制是一个新课题,针对自然资源中的水资源,进行了水资源资产负债表相关的理论探讨与尝试编制。通过对企业资产负债表、国家资产负债表及综合环境经济核算与水资源资产负债表的比较,从水环境-经济核算体系SEEA着手,结合国外水资源核算的实践,对水资源资产负债表的核算对象、水资源负债等概念做了分析讨论,并探索编制出适合我国水情的水资源资产负债表框架,期望有助于我国的水资源资产负债表编制工作。     

京津冀农业虚拟水流动及对区域水资源压力影响研究

水资源安全问题一直是研究热点,基于生产-消费状况揭示区域虚拟水流动,对了解水资源利用状况和水资源可持续利用具有重要意义。基于虚拟水视角,以灌溉用水和绿水核算区域农业虚拟水生产,以居民膳食消费核算居民虚拟水消费,以两者的差值核算并分析了京津冀地区在生产-消费模式下农业虚拟水流动特征及对区域水资源压力的影响。结果表明:(1)2004-2015年间,河北、天津、北京年均作物生产虚拟水分别为353.1亿m3、22.9亿m3和16.0亿m3,年均畜牧产品生产虚拟水分别为445.3亿m3、47.6亿m3、36.7亿m3;河北、天津作物虚拟水呈现下降趋势但变化趋势不明显,北京作物生产虚拟水呈现出持续性的下降趋势;河北、天津畜牧产品虚拟水均呈现出先增加后减少最后趋于缓慢上升态势,北京畜牧产品虚拟水呈现持续下降趋势。(2)2004-2015年河北、天津和北京年均虚拟水消费分别为243.7亿m3、61.6亿m3和98.3亿m3,虚拟水消费均呈现出上升趋势。(3)河北省为虚拟水输出型,输出量呈明显的下降趋势,北京市和天津市为虚拟水输入型,输入量呈增加趋势。(4)2004-2015年年均水资源压力指数呈现河北天津北京,水资源匮乏度呈现为天津北京河北,水资源自给率呈现河北天津北京,北京和天津对外部虚拟水输入的依赖程度逐渐增加。京津冀水资源面临着严重的短缺问题,水资源超载严重。提高农业用水效率,优化种植结构,引导合理的膳食结构调整,从生产和消费两方面同时入手是解决京津冀水资源问题的关键措施。     

京津冀地区水-能源-粮食系统安全耦合协调发展特征评价

以京津冀地区为研究区域,选取28个代表性指标,利用层次分析法构建水-能源-粮食耦合安全综合指标体系,运用耦合协调度模型和障碍度模型分析2000—2020年水-能源-粮食系统耦合安全性和影响因素。研究结果表明：京津冀地区水安全、能源安全和粮食安全系统综合评价指数呈整体上升的趋势,其浮动范围为0.3~0.7;水-能源-粮食系统耦合协调度年际间均呈上升趋势,北京市耦合协调度最高,河北省耦合协调度较低;人均水资源量、废水中COD排放量、人均能源消费量和亩均农用机械总动力为京津冀地区主要障碍因子。未来北京应调整用水结构、挖掘节水潜力。天津市和河北省要注重优化能源消费结构,进行低碳技术创新,加大脱碳步伐,其中河北省农业发展需要进一步采取节水灌溉措施、减少农作物受灾面积。     

亿千瓦级时代中国水电调度问题及其进展

三峡工程和西电东送工程开启了中国和世界水电史上从未有过的最大规模水电工程建设,中国水电取得了1亿千瓦、2亿千瓦和3亿千瓦里程碑成就。截至2017底,中国水电装机容量达到了3.41亿kW,是排名第2美国3倍多,等同于紧随其后世界5个水电大国总和。中国水电区域电网水电装机规模超过1亿kW,有两个省级电网水电装机规模分别超过了7000万kW、6000万kW,超过排名第5的日本,紧随排名第4的加拿大;十四大水电基地中,有7个干流梯级水电装机容量超过了1000万kW,最大金沙江流域超过了3000万kW;西电东送"南通道"和"中通道"20条特高压直流和8条特高压交流跨省跨区域水电输送能力1.05亿kW。中国水电史无前例的系统规模和发展速度,极大改变了国内外现有的调度管理方式,对传统的水电系统调度方法提出了重大挑战,需要全新的调度方法。本文概述了中国水电发展历程,总结了水电系统新变化和面临的三大水电问题,梳理了最近10多年中国水电突出的理论和方法进展,最后指出未来需要开展能源结构转型中的中国水电问题研究。     

面向总量闭合的水资源配置模型与应用

水资源总量控制是水资源管理的主要手段,针对区域来水、取用水分开统计,导致区域来水、取用耗排水、断面出境水量不闭合问题,本文从水量控制核算的角度出发,构建基于水循环转化的水资源配置模型,通过模拟区域水资源取用耗排过程下的水循环过程,以区域来水和出境断面水量双向控制方法核算区域水量取用情况。以天津市为例,在全境多年平均来水42.1亿m~3(其中外调水14.7亿m~3)情景下,2020年水平年天津市取用水、耗水和排水等总量闭合控制阈值分别为38.25、22.0和16.25亿m~3,出境水量为22.1亿m~3,根据水资源实际管理需求,模型给出了各区县不同水源和行业相应的控制阈值,研究成果可为水资源消耗双控行动、最严格水资源管理和节水型社会建设提供科学支撑。     

我国水资源承载力分析及分区管控对策

从地表水、地下水和用水总量 3 个方面对我国水资源承载状况（不超载、临界超载和超载）进行评价，以地 表水、地下水和用水总量承载状况的最差评价结果作为综合评价结果。在此基础上分析城市群、经济区、能源基 地和粮食主产区的水资源承载力，最终提出分区管控对策。结果表明：水资源超载区和临界超载区涉及全国 53% 的国土面积、近 60% 的人口和 GDP，水资源量仅占全国的 28%；地表水超载与临界超载单元有 151 个，主要分布 在海河、辽河、黄河中下游支流、淮河中游水系、西北内陆河局部河段；地下水超载与临界单元有 107 个，超采的 地下水主要用于农业灌溉和城市发展。重要城市群、经济区、能源基地几乎全部分布在水资源超载或临界超载 地区，17 个粮食主产区中有 14 个在水资源超载和临界超载地区。基于水资源承载能力分析结果，提出超载区“补 水”，临界区“控水”，不超载区“保水”的分区管控对策。     

引汉济渭工程调水区水库群调水模式研究

引汉济渭调水工程是缓解关中地区缺水,改善渭河生态的重要措施之一。黄金峡、三河口水库群、泵站群的调水模式直接决定了工程总调水量和调水效益。以多年平均调水15亿m~3为目标,设置"黄金峡水库先调水三河口水库补充调水"和"三河口水库先调水黄金峡水库补充调水"两种调水模式。通过长序列计算,对比不同调水模式下总调水量、泵站耗能和电站发电量等各项评价指标。研究结果表明:在"黄金峡水库先调水三河口水库补充调水"的情况下,引汉济渭工程可调水量15.55亿m~3,梯级总发电量5.53亿k W·h,梯级总耗电量4.91亿k W·h,净发电量为正值;在"三河口水库先调水黄金峡水库补充调水"的情况下,引汉济渭工程可调水量14.45亿m~3,梯级总发电量6.24亿k W·h,梯级总耗电量10.86亿k W·h,净发电量为负值。研究结果对于引汉济渭工程的调度具有重要参考价值。     

水会计恒等式探讨及其在水会计核算中应用——以滨海新区为例

水会计恒等式是在水会计核算中反映各要素之间内在联系的恒等式,是水会计科目与账户设置和水资产负债表编制的重要理论依据。在权责发生制的基础上,对水会计恒等式各要素进行探讨,阐述了各要素的基本概念、确认条件、组成部分及计算方法。在此基础上,以滨海新区为例建立了滨海新区水会计核算体系。通过对近年水资产结构、水负债结构和水主体权益结构进行分析与评价,结果表明:2018年滨海新区水资产总量为68106×104m~3,较2017年增加了1. 29%,较2016年减少了2. 05%;水负债总量为7. 60×104m~3,较2017年减少了51. 90%,较2016年减少了75. 08%;水主体权益总量为68098. 40×10~4m~3,较2017年增加了1. 30%,较2016年减少了2. 01%;水资产负债率为0. 01%,较2017年减少0. 01%,较2016年减少0. 03%。体现2018年滨海新区水资源优化配置程度较高、涉水生产活动稳健、负债量小、水主体权益程度化较高等水资源管理特点。     

基于富余风光资源利用的调水线路评价研究

近年来西部地区在新能源发展中供给侧过剩,严重制约了未来西部地区新能源的进一步发展,若将弃光弃风的利用与跨流域长距离调水工程相结合,提出适合西部地区经济社会发展特点的水资源空间配置方案,则对于推进西北地区可持续发展和社会稳定具有十分重要的战略意义。为了评价调水线路的设置合理性与用能规模,本文从富余风光资源利用的角度,在分析调水工程用能规模及空间分布的基础上,构建调水工程耗能计算模型,并在西藏自治区设定一条调水线路,经计算该线路可规划水电站5座,总引水年发电量1286.23亿kW·h,规划梯级泵站5个,总引水年耗电量1391.95万kW·h,总需用年电量105.72万kW·h,可充分应用西藏地区富余风光发电量。