再生水利用激励机制研究

针对我国再生水事业推进缓慢、再生水利用激励措施不健全等突出问题,初步探析了我国再生水利用激励机制的基本框架,系统地阐述了该机制的激励理论和建立过程。再生水利用激励机制是一种政府作为激励主体,对从事再生水生产的企业和用户产生激励作用的框架体系。通过对激励过程理论、马斯洛需求层次理论的分析,指出了当前再生水利用不同主体在激励过程面临的障碍,结合激励机制理论和环境经济学原理,提出了促进再生水利用经济外部性内部化的主要途径和激励手段。再生水利用激励机制将政府、再生水企业、用户有效地结合起来,妥善处理其中的利益关系,从而推动我国再生水市场健康发展。     

中国水-能源纽带关系双向消耗核算研究

针对经济社会发展中水与能源的消耗问题,从水资源开发利用过程中的能耗与能源生产过程中的水耗两个角度进行双向的定量分析,并采用双向核算法估算了全国主要能源产业生产现状总用水量与水资源利用的总耗能量,厘清了水与能源之间的纽带关系。研究结果表明:水与能源之间存在着环环相扣的关系;6类能源中火力发电耗水量最大,水力发电次之,其后分别为原煤、原油、天然气,太阳能发电耗水量最小,2016年中国主要能源生产过程中耗水量约占全国用水总量的3.14%;水资源利用过程中地表水取水总能耗最大,非常规水源利用总能耗较小,2016年中国水资源利用过程中的能耗约占全国能源消耗总量的2.44%。     

山前平原型城市雨洪模拟与应用——以济南市为例

近年来,我国城市区域暴雨洪涝灾害频发,而山前平原型城市由于地形地貌特殊,其造成的人员伤亡和经济损失尤为严重。文章以济南市黄台桥排水片区为研究对象,基于SWMM模型构建了山前平原型城市雨洪模拟模型。根据研究区地形地貌及汇流规律的差异将子汇水区分为山区、平原区和主城区三类,通过控制模型汇流演算方式、模型演算面积比及河道糙率系数设置情景,并采用遗传算法对模型参数进行率定与验证,从而定量分析子汇水区不同汇流方式及河道糙率对模拟结果的影响。研究结果表明：当采用SWMM模型传统汇流方式时,难以考虑山前平原型城市地形差异,模型模拟结果整体表现较差（平均Nash系数仅为0.61）;当针对山前平原型城市不同地形特点设置相应的汇流演算方式、模型演算面积比及河段糙率系数时,模型模拟精度得到显著提高（平均Nash系数达0.86）。研究结果可为山前平原型城市雨洪灾害的模拟与研究提供科学基础,并为区域防洪减灾提供相应的技术支撑。     

基于多准则的城市雨洪模型不确定性分析方法

提出了一种基于多准则的城市雨洪模型参数不确定性分析方法。通过采用距离函数方法整合多个目标函数,该方法能够对洪峰、洪量和洪水过程等多个城市洪水过程要素进行综合考虑。将该方法应用于北京市大红门排水片区SWMM模型的不确定性分析,并与传统单准则方法的结果进行了对比及分析。结果表明,单一目标函数无法全面描述城市洪水特征;多准则方法在覆盖率相似的同时,不确定区域显著降低。在率定期,多准则相较于单准则不确定性区间的带宽减少了3.57 m3/s,偏差减少了3.04 m3/s;在验证期不确定性区间的带宽减少了3.38 m3/s,偏差减少了7.25 m3/s。而且其中值预报显著优于单准则方法。     

渭河流域河流健康调查与评价

在渭河流域开展野外采样调查,并采用水文改变指标法、综合水质标识指数法、生物完整性指数法等分析和评价渭河流域的水文、水质和水生态现状。结果表明:(1)林家村、魏家堡和咸阳3个站点的水文情势改变程度为高度改变,而临潼、华县的水文情势改变程度为中度改变;(2)渭河流域丰水期水环境质量状况优于枯水期,影响渭河水系的主要环境因子为总氮(TN)和总磷(TP),影响泾河和北洛河水系的主要环境因子为电导率;(3)渭河流域鱼类和底栖动物在丰、枯水期的生物完整性差异较小,着生藻类在丰、枯水期的生物完整性差异则较大。提出以下建议:(1)控制水利工程的过量开发利用,合理调控闸坝的蓄放水过程;(2)在河道沿岸建设污水处理厂,对排河污水进行拦截和处理,并定期监测水体理化性质,重点关注TN、TP和电导率;(3)控制渭河流域内的石油开发强度,恢复河岸带及边坡生境,以保证水生生物的正常栖息和繁衍。     

有效不透水面分布对城市雨水径流的影响

城市区域不透水面分布错综复杂,汇流路径多样,不透水面有效性及其产流机制成为城市水文学的热点问题。研究以北京市主城区为对象,构建了基于汇水路径的有效不透水面的识别方法,拟合出总不透水面与有效不透水面的经验公式,定量识别了不透水面有效性对北京市主城区雨水径流的影响。结果表明：考虑不透水面有效性能显著提升模型模拟精度,针对不同城市化阶段,在各种重现期降雨情景下设置不同有效不透水面比例并进行模拟,发现有效不透水面对低重现期降雨产流过程的影响远大于高重现期降雨产流过程,且城市化前期有效不透水面增加会导致较大洪峰增长率,而城市化后期影响减小。研究可为优化城市地面格局,减缓城市洪涝灾害损失提供科学参考。     

城市洪涝治理与韧性城市建设：变革、创新与启示

我国城市洪涝治理经历了从工程措施到工程与非工程措施并举,从洪涝分治到洪涝统筹,从城市局部治理到流域系统治理的重大转变。特别是海绵城市和韧性城市理念的引入,显著提升了城市洪涝治理水平,促进了城市可持续发展。经过多年探索与实践,我国在技术应用、政策管理、公众与社会参与等方面取得了显著进展,城市洪涝模拟与风险评估取得重要成果,监测感知系统日趋完善,预报预警技术取得突破,应用场景更加广泛;跨部门协作与联动机制、政府与社会资本合作模式的提出,高效信息传播机制和公众参与程度的加强,均显著增强了城市应对洪涝灾害的能力,为防洪减灾工作提供了有力支撑。借助北斗卫星、激光雷达、物联网、人工智能、大数据等先进技术,我国持续推进数字孪生流域、国家水网与区域水网建设,为洪涝治理和水利高质量发展提供了重要支撑。今后,城市洪涝治理将继续朝着系统化、智能化、生态化方向发展,面对新时代的机遇与挑战,应结合海绵城市与韧性城市建设,坚持系统治理、坚守底线思维、坚持创新发展,通过全局性谋划和整体性推动,不断提升水旱灾害防御水平和水安全保障能力。     

陕西省宝鸡市日月耦合降水随机序列模拟

为了生成可同时保持日、月尺度的关键统计特性的降水序列,提出一种日、月尺度耦合方法使模拟序列可在日、月尺度上均保持实测序列均值、方差和变差系数,该方法利用一阶马尔科夫链模拟干湿期,以两参数Gamma分布模拟降水量,并使用比例调整算法。对陕西省宝鸡市降水序列模拟的结果表明,耦合方法较好地保留了日、月尺度上原有的统计特性,且比例调整算法对日序列的调整较小。同时,耦合方法简单、适用性强,可用于其他尺度间的尺度耦合。     

水资源系统分析中模糊隶属度与集对联系数的不确定性特征辨析

为探究模糊隶属度与集对联系数两种理论间的内在联系,分析了二者在概念、理论和适用性的异同,利用集对理论构造联系数模型与模糊数学思想构造隶属度函数,分别评价了黑龙江省水资源承载力现状。结果表明,集对理论与模糊数学理论在水资源系统分析中均有良好的效果。由于模糊性是排中率的破缺,模糊数学在不确定性的现状评价中更有优势;集对联系数可视为模糊隶属度的区间表达,可对评价对象进行简单分级,并能动态评价研究对象。     

基于神经网络模型的全国用水量/ 四维0模拟

通过分析影响我国用水数据的因素, 模拟我国各地级行政区的用水量数据, 对于在全国开展用水情况评价、水 资源高效利用与管理、实现经济可持续发展有重要意义。以 2000- 2010 年全国地级行政区内土地利用分布、人口、 经济和用水量统计数据为基础, 采用两层前馈神经网络模型模拟用水量数据。研究结果表明, 土地利用分布、人口 和经济三类影响因素综合模拟用水量具有较高模拟精度。考虑到近年来经济技术、节水措施和用水效率不断提高 对用水量的影响, 而这种影响只体现在时间上, 提出了/ 四维0 用水量模拟理念, 即在模拟用水量时补充土地利用、人 口和经济的时间序列特征。结果分析表明,/ 四维0 模拟理念进一步提高了全国各地级行政区的用水量模拟精度。