基于模拟-优化的重污染河流闸坝群防污调控研究

针对淮河中游频发的水污染事件，以淮河流域重污染河流沙颍河上的闸坝群为研究对象，基于MIKE11软件的HD和AD模块，构建了多闸坝河流的一维水动力-水质模型。在此基础上，建立了基于模拟的闸坝群防污调控优化模型，并采用多目标遗传算法和模糊优选相结合的方法对模型求解，得到重污染河流闸坝群优化调控方案。在沙颍河的应用计算结果表明，所建立的模型能够有效地适用于淮河流域所开展的多闸坝水质水量联合调度，从而为重污染河流开展闸坝模拟与防污调控研究提供技术支撑。     

永定河流域水生态补偿标准研究

生态补偿是用水竞争激烈的流域遏制水环境恶化趋势,实现向可持续开发利用转变的重要手段。生态补偿标准的核算是实施生态补偿的关键环节。针对流域水生态补偿实施中的不足,借鉴国内外在理论体系、管理体制、运行机制相关层面的研究成果,构建了完善补偿标准的理论框架。以永定河流域为研究对象,给出了流域水生态补偿标准的实施依据。并根据水量水质不可分割特性,给出了跨区域的水量、水质补偿标准测算方法,探讨了基于污染物处理水平的补偿标准计算过程。最后针对补偿标准测算中出现的问题,给出了完善流域水生生态补偿机制的建议。     

沙颖河闸坝群水质水量联合调度研究

针对淮河闸坝多、河流水污染事件多发、防污防洪矛盾突出的河流环境问题,选择最具典型代表性淮河支流沙颍河为研究对象,对河流水质水量联合调度进行研究。对沙颍河流域进行系统分析,研究确定综合考虑防洪、防污和供水的多目标函数,详细分析现有经验调度规则,确定考虑重点调控闸坝调控能力、水位、下泄流量、水量平衡、水质保护目标约束、水文-水动力-水质关系的约束条件,建立闸坝群水质水量联合调度的数学模型。以历史发生特大污染事故的1994年为实例,进行了模拟调度仿真,验证了水质水量联合调度规律的可行性。     

太湖流域水流生态补偿机制研究

为解决太湖流域跨界水环境治理中不同区域利益失衡的问题,采用利益相关者分析方法,确定流域水流生态补偿主客体,通过流域重要河湖和跨省(市)水环境治理投入测算补偿标准,提出了以废水排放量、用水量和人均GDP共3项指标测算各省(市)筹措资金,从污染治理和环境保护补偿两个方面确定资金分配量。以2017年为基准年,进行了流域水流生态补尝方案资金筹措和拨付测算。补偿标准为30亿元,除中央引导性资金15亿元外,江苏省、浙江省和上海市筹措资金分别为7.09亿、3.00亿、5.91亿元,资金拨付量分别为12.43亿、8.13亿、9.45亿元。各省(市)出资比例基本与其在流域内所占面积和经济发展状况相适应,各省(市)资金拨付量与其在流域上下游空间布局和水环境治理任务也基本吻合。     

沙颍河流域水资源配置思路与计算模型EI北大核心CSCD

针对沙颍河流域水资源供需矛盾日益突出问题,根据沙颍河实际情况,提出了沙颍河流域水资源配置原则及流程,基于MIKE BASIN软件建立了沙颍河流域水资源配置模型,利用该模型对2015—2016年沙颍河流域河南段进行水资源配置计算。结果表明:水资源配置前,在生态流量保证率为100%的情况下,除中牟断面以上区间,其他区间均存在不同程度的缺水情况;根据模型水量配置结果,从颍河等处向郑州、开封等缺水城市调水的方案,可缓解流域河南段整体缺水状况,说明该模型可有效地进行水资源配置。     

永定河流域生态补偿标准研究

结合流域生态补偿研究中忽略水质功效、生态价值计算方法缺少系统性的不足,本文给出基于水量水质模拟、水生态价值核算的流域生态补偿标准测算框架,并以水量水质功效的不可分割性为基础,给出永定河跨界断面补偿标准。上游山西省、河北省在下泄水量不足、入河污染物浓度及总量超标的情况下,应向下游北京给予水量、水质赔偿10762、19055万元。借鉴永定河流域生境及物种的多元化、不同水域相关功能属性的差异性,本文从河流生态系统、森林生态系统、湿地生态系统层面考虑,借助投入产出对应关系确定受益补偿标准为150亿元。以限制发展机会成本、水源涵养损失机会成本为依据,给出流域生态受损补偿标准为16亿元。结合应用成果,探讨了生态补偿标准完善策略。     

论气候压力下的跨国水体协议

全球气候变化无疑会影响河流的来水过程和供水过程,改变河流的水质、水量和水系统运行,使当今跨国水体可持续管理复杂化。然而,目前大部分跨国水体协议缺少处理应对气候挑战的重要措施,没有充分考虑不断变化的气候、社会、经济和状况。跨国水体的分享可能会导致两国或多国之间发生冲突,但也可以成为合作和谈判的源泉。共同应对气候的挑战,为未来的跨国水体管理找到新的方法提供了一个平台。尽管各流域国之间存在政治和社会差异、利益冲突等,但制定灵活而又有效的跨国水体协议以减轻气候变化的不利影响是极其需要且完全有可能的,措施有：①灵活的水分配策略;②精确的数据和信息交换;③综合的水质管理;④应对极端事件的策略;⑤对原有跨国水体协议的修订;⑥联合管理委员会的成立和完善。     

考虑水质的重庆铜梁县巴川河水资源配置

重庆市铜梁县巴川河中下游河段位于铜梁县城, 受城市发展和污水外泄影响河流水质受到污染, 河段主要污 染物指标均超过? 类水质标准。开展巴川河水资源综合整治及配置工作非常必要, 也是铜梁县经济社会发展的重 要保障。根据河段水功能区划管理要求, 巴川河河段需要达到景观娱乐用水要求, 水质管理目标按照 III 类执行。 从水量水质联合评价的角度出发, 分析巴川河河段水质达标所需削减污染负荷量和新增水量, 在此基础上进行水资 源配置研究。旨在为水质型缺水地区水资源科学管理和合理调配提供借鉴参考作用。     

Water Resources Allocation in Transboundary River Basins Based on a Game Model Considering Inflow Forecasting Errors

Dynamic transboundary water resources allocation based on inflow prediction results is an important task for water resources management in river basins. This paper takes the watershed management agency as the leader and the associated area as the follower, and proposes a two-level asymmetric Nash-Harsanyi Leader-Follower game model considering inflow forecasting errors. In the proposed model, the Monte Carlo method is used to analyze the uncertainty of various stakeholder allocation results and the response regularity to the total water resource uncertainty. The quantitative relationship between the allocation results of stakeholders and the mean and standard deviation of total water resource uncertainty is subsequently established. The Huaihe River basin in China is selected as a case study. The results show the following: (1) the water allocated to the watershed management agency and three provinces has a normal distribution when the inflow forecasting error obeys the normal distribution; (2) the sum of the mean of the water allocated to stakeholders equals the mean of the forecast water resource and the sum of the standard deviations of the water allocated to stakeholders equals the standard deviation of the forecast water resource; (3) the mean and standard deviation of the allocation results have a good linear relationship with the mean and standard deviation of forecast water resource; (4) the distribution parameters of the stakeholder allocation results can be directly derived from the distribution parameters of the forecast information, thus aiding the stakeholders in making decisions and improving the practical value of the method.

     

国外跨界水污染治理的经验与启示

介绍莱茵河、五大湖、多瑙河等跨国界河流以及美国田纳西河、英国泰晤士河、意大利波河等跨省界河流的水污染治理机制,分析国外跨界水污染治理的发展趋势:从整体上把握水污染治理,建立一种跨界综合管理模式;进行以流域为单位的水资源综合规划,注重流域水环境容量与经济发展的相互关系;设立流域水资源管理协调与咨询机构,鼓励公众参与管理;水资源开发利用市场化。国外跨界水污染治理从4方面为我国的水污染治理提供借鉴:①水污染治理机构组成的多元化;②水资源管理体制的多层次;③消费者协会参与水资源管理;④公众参与水资源保护。建议中国的跨界水污染治理可从以下几方面着手:①建立统一管理、垂直领导的流域管理体制;②加快流域立法进程;③流域投资运行机制市场化;④建立流域企业化管理体制;⑤优化流域管理机构内部结构。     

永定河流域生态补偿标准研究

考虑过去流域生态补偿研究中具有忽略水质功效、生态价值计算方法缺少系统性的不足,本文总结出基于水量水质模拟、水生态价值核算的流域生态补偿标准测算框架,并以水量水质功效的不可分割性为基础,得到了永定河跨界断面补偿标准。借鉴永定河流域生境及物种的多元化、不同水域相关功能属性的差异性,从河流生态系统、森林生态系统、湿地生态系统层面考虑,借助投入产出对应关系确定受益补偿标准为150亿元。以限制发展机会成本、水源涵养损失机会成本为依据,得到流域生态受损补偿标准为16亿元。最后结合应用成果,探讨了生态补偿标准完善策略。     

Use of bankruptcy methods for resolving interprovincial water conflicts over transboundary river: Case study of Indus River in Pakistan

Sustainable transboundary water governance is often challenged by conflicts between agents, which necessitates the design of cooperative and self‐enforcing alternatives to facilitate equitable water distribution. A pervasive and critical problem related to many transboundary rivers is that the total allocation or demand of riparian states is usually much more than that of the total available water. This problem is a major cause of disputes, both nationally and internationally. A key challenge concerns how to allocate the available water among riparian states with competing and often conflicting needs under an uncertain supply–demand gap. To address this pervasive allocation problem related to transboundary rivers, the bankruptcy method is used. The bankruptcy method distributes water among riparian states when their total demand exceeds the total available water. We investigate the utility of this method in the Indus River – a river that is shared among the four provinces of Pakistan, namely, Punjab, Sindh, Baluchistan and Khyber Pakhtunkhwa (KPK) – using five commonly used bankruptcy rules and the Shapely value. Two new bankruptcy rules namely the “groundwater‐based rule” and “the proposed rule” are also proposed to address the usage of groundwater: the land affected by salinity and the gross domestic product (GDP) of each province. Additionally, this paper introduces a new method to compare and contrast the bankruptcy rules, the Shapely value and the two proposed rules. The findings suggest that the groundwater‐based rule has the lowest dispersion and is the preferred method for water allocation in the Indus River Basin. The use of the bankruptcy rules, the Shapely value and the two proposed methods has the potential to address the supply–demand mismatches of shared rivers. The proposed framework for selecting the best rule is recommended as an effective tool to facilitate negotiation over practical water allocation within transboundary river basins.     

基于生径比的淮河流域中上游典型断面生态流量研究

基于选取的淮河中上游5条河流,11个断面的典型鱼类调查资料以及长系列(1956年-2000年)天然和实测逐月径流数据,运用流速法(最小,平均,最大)、月最小径流法、逐月频率法设定四种生态流量的计算方案。首先,根据Tennant法提出针对丰、平、枯、特枯四种年型和年内汛期、非汛期差异的生径比标准。然后,根据流速法三种计算结果满足生径比标准的情况选取合理的生态流量计算方案。研究表明:5条河流的最小和适宜生径比大小关系均为涡河沙颍河淮河干流淠河洪汝河;满足生径比标准的难易程度为洪汝河淮河干流淠河沙颍河涡河。涡河、沙颍河生态需水满足程度低,应提高生态用水比例。     

沙颍河(河南段)水污染的时空分布规律

对沙颍河流域(河南段)的沙河、颍河、贾鲁河水质进行监测,分析沙颍河水污染的时空分布规律特征。结果显示:①流域内主要支流沙河、颍河、贾鲁河水体TN浓度均超过Ⅴ类地表水质量标准要求,为劣Ⅴ类。②流域水体CODMn、TP浓度从上游的Ⅳ类到下游的Ⅴ类逐步恶化,部分河段超过Ⅴ类水质要求。周口段贾鲁河和沙颍河NH3-N、TN、TP、CODMn浓度超过Ⅴ类水质标准;沙河、颍河TN、CODMn浓度为Ⅴ类或超Ⅴ类水质标准,NH3-N符合Ⅲ类水质标准,TP符合Ⅳ类水质标准。③沙颍河流域水体TN、TP、CODMn浓度随季节而变,枯水季节的TN、TP浓度明显高于丰水季节,CODMn浓度明显低于丰水期。④沙颍河流域主要污染因子为TN,其次为CODMn和TP。认为流域水污染最严重的河流为贾鲁河,其次为颍河和沙河,该流域水体不仅点源污染严重,还存在明显的面源污染。     

Modelling Equitable and Reasonable Water Sharing in Transboundary Rivers: the Case of Sirwan-Diyala River

There are over 260 transboundary river and lake basins in the world that many of them are facing great challenges of water sharing between riparian countries concerned. The 1997 UN Watercourses Convention, entered into force in 2014, includes articles and factors on water sharing which have not been completely used for modelling of the basins yet. In this paper, legal aspects (i.e. Articles 5, 6, 7 and 10 of the Convention) are integrated with a technical approach for water allocation in transboundary rivers. For this purpose, a new conceptual model is developed for quantification of the Convention provisions concerning equitable and reasonable water sharing. The method is applied to the Sirwan-Diyala transboundary river shared by Iran and Iraq. Some indicators are developed and quantified for determination of water shares of the riparian countries and different scenarios considering extreme and equal weights of the factors are defined. The basin is simulated by WEAP model to evaluate effects of the scenarios on up- and downstream of the basin. Five demand management alternatives comprising increasing of irrigation efficiency and eliminating second cultivation are proposed as appropriate measures for elimination or mitigation of possible significant harm. The proposed technical-legal approach paves the way for enhancing bargaining potentials of the riparian countries and increasing their cooperation to achieve a win-win solution in using waters of transboundary rivers.     

城市供水水源地集水区生态补偿研究——以岗南、黄壁庄水库集水区为例

在供水水源地集水区采取生态保护措施确保了下游用水的水质和水量.但是,由于补偿机制不健全,集水区的社会和经济发展均受到限制.通过分析生态补偿的内涵及其理论基础,给出了生态补偿的合理定义,分析了生态补偿的原则和需要注意的问题.最后,对岗南、黄壁庄水库集水区生态补偿进行了探讨.     

分质水量综合评价方法的研究及应用

以淮河干流和主要支流沙颍河为研究区域,在现有水质监测站网和监测频次的基础上,结合水量变化过程分析水质的时空分布规律,探讨分质水量的综合评价方法。以研究区域的水质、水量和污染源资料建立水质模型(Mike11-WQ),用模拟的水质过程与实测水量结合评价分质水资源量;对比逐日水质资料与不同监测频次(每月1次和每旬1次)的实测水质资料,分析分质水量评价的精度与可行性;通过不同方法的应用效果分析与比较,对有关问题进行讨论。     

韩江流域水量分配方案的研究思路与研究重点

对韩江流域水量分配方案的研究思路与研究重点进行分析与探讨。指出韩江流域水量分配的研究思路是制定水量分配总量控制指标、制定公平合理的水量分配方法、建立水量分配与水量演算模型以及解决水量分配的协调问题;水量分配方案的研究重点包括现状用水的合理性分析、河道内生态环境需水预测、可分配水量与水量分配总量控制指标、水量分配的技术方法、特殊时期的用水规则、水量水质控制指标以及水量分配方案的合理性与可达性分析等。     

基于物元可拓法对郑州市地表水水质评价

研究运用物元可拓法对郑州市6条河流进行水质评价,以事物、特征及其数值为物元,建立水质评价物元模型,对评价标准和实测数据进行归一化,运用归一化数据,建立所评水质矩阵,计算出各评价因子与各水质级别的关联度。通过层次分析法确定各评价因子权重,最后,计算出综合关联度确定水质等级。评价结果显示:如意湖水质等级Ⅲ;熊耳河水质等级Ⅳ;东风渠和十八里河水质等级均为Ⅴ,但十八里河水质要优于东风渠;金水河和贾鲁河都为超过Ⅴ类水,但金水河优于贾鲁河。更多还原     

松辽流域省界河流水环境质量状况及防治对策

根据松辽流域省界河流水质监测断面的资料 ,依照《地面水环境质量标准》(GB 3838- 88)和《地表水资源质量标准》(SL 6 3- 94)对省界河段进行水质评价 ,结果表明 ,全流域多数界河水体受到不同程度的污染 ,达 类以上水质的河段占 77.8% ,并有加重污染的趋势。因此 ,必须采取有效措施保护界河水环境质量