中国水资源与经济社会发展匹配度的动态分析

以中国六大地理分区2004～2015年间的水资源量为基础数据,以GDP、人口和耕地面积作为经济社会发展要素,构建和计算六大分区的水资源与经济社会发展要素之间的基尼系数。在此基础上,运用MannKendal检验法对六大地理分区的水资源与经济社会发展要素的基尼系数进行趋势分析。研究结果表明:(1)华北地区最强的水资源约束是水资源与GDP不匹配;(2)中南地区最强的水资源约束是水资源与耕地面积不匹配;(3)西北地区最强的水资源约束是水资源与人口不匹配。其中,中南地区水资源与经济社会发展要素不匹配程度较轻,华东地区、西北地区和西南地区的水资源与经济社会发展要素不匹配程度较重。另外,全国各分区的水资源与经济社会发展要素的基尼系数在2004～2015年间没有明显变化的趋势。     

基于水环境污染治理的绿色GDP核算模型构建——以河北省围场县为例

为探讨现行GDP计算中环境污染的成本,采用污染治理成本法,建立了基于水环境污染治理成本的绿色GDP核算模型。采用所建模型对围场县2014年的水环境污染实物量和价值量污染损失进行核算,将核算成果作为区域GDP的核减量,得出该县当年的绿色GDP指数。分析结果表明:围场县绿色GDP指数为97.63%,即经济增长中有2.37%是以污染水环境为代价的,工业水污染治理强度大于畜禽养殖废水和生活废水污染的治理强度。根据分析结果,围场县水环境治理应重点放在农村生活污水和畜禽养殖废水治理上。     

面向大尺度区域分布式水文模型的子流域划分方法改进

子流域划分是构建流域/区域分布式水文模型的基础工作,关系到流域/区域水文模拟和预报精度的好坏。在针对大尺度区域进行子流域划分时,目前普遍使用基于地表径流漫流模型,通过单一集水面积阈值进行河网提取和子流域划分的方法在准确描述研究区的空间范围、确定流域出水口、提取内流区河网等方面存在一定不足。为此,作者对传统子流域划分方法进行改进,面向大尺度区域分布式水文建模提出一套基于流域出水口自动识别和多阈值虚拟河网融合技术的子流域划分方法,该方法包括4大部分,即流域出水口的识别,大、小集水面积阈值的确定,多阈值虚拟河网融合,子流域划分与编码。应用该方法对全国范围内进行了水系提取和子流域划分,共划分子流域25 174个,子流域平均面积381 km2,最大面积5 512 km2,最小面积4 km2,模拟范围与全国水系实际范围的吻合程度达到99.92%。进一步地,将研究结果与全国实测水系和现行流域区划成果进行对比分析,验证了该方法的适用性。该方法高效快速,在准确刻画大尺度区域范围的同时大幅降低了子流域个数,兼顾了模型模拟效率,较好地解决了传统子流域划分方法在大尺度区域分布式水文建模中面临的难题。相关研究可为大尺度区域分布式水文模型构建提供基础支撑,有助于更好地为大面积区尤其是国家宏观层面的水文水资源管理服务。     

太行山区蓝水绿水沿垂直带演变规律及其归因分析

以太行山区(华北平原水源地,分属黄河流域和海河流域)为研究对象,建立了分布式水文模型WEP-L(Water and Energy transfer Processes in Large river basins),模拟了1980-2000年间山区的水循环过程,总结了蓝水(径流性水资源)和绿水的年际及随高程的变化规律。在此基础上,定量区分了研究区气候波动和土地利用/覆盖变化对蓝水与绿水变化的贡献。研究结果表明:(1)太行山两侧的蓝绿水变化具有明显的差异;海河片区蓝水呈增长趋势,绿水呈下降趋势;黄河片区蓝水呈减少趋势,绿水呈增长趋势。(2)太行山区蓝水资源量变化的主导因素是气候波动。(3)土地利用/覆盖的改变是太行山区绿水变化的决定性因素。植被增多可增加绿水资源的利用,但同时将明显减少对经济社会发展非常重要的蓝水资源量。因此,山区国土资源开发与空间优化须重点考虑蓝水和绿水的合理调控。     

一种改进的参数区间选取方法及在WEP-L模型中的应用

分布式水文模型由于参数众多,各参数之间不能完全独立,在参数自动率定中存在部分参数的优选过程相互抑制情况。以WEP-L(Water and Energy transfer Process in Large river basins)分布式水文模型为例,基于GLUE算法推求模型参数的后验分布,将参数全局敏感性分析的Sobol方法与概念性水文模型的参数区间优选方法相结合,给出了在较少参数采样次数条件下分布式水文模型不完全独立的多参数自动优选方案,并在白河流域进行了应用。结果表明:(1)用GLUE算法推求参数后验分布,结合Sobol分析及参数的区间优选方法,可对WEP-L实现参数自动率定,模拟精度能达到0.633;(2)将Sobol全局敏感度分析与参数的区间优选方法相结合,可进一步优化参数区间确定的原则,提高模拟的精度。研究结果可为分布式水文模型的参数率定提供借鉴。     

水文频率曲线与模糊数学耦合的水质评价方法

介绍了水文频率曲线与模糊数学耦合的水质评价方法,用水文频率曲线对水质评价参数的浓度值进行理论频率曲线的适线,得出各种频率下水质评价参数的浓度值。通过模糊数学的方法进行推理计算,经过运算得出综合评价结果。这种评价方法结合了水文频率曲线对水质评价参数的浓度值进行了理论处理,使其评价不受人为因素的影响,同时反映了其污染历时问题。     

宁夏水资源数量智能分析系统的设计与实现

水资源量评价是水资源公报编制和动态水资源评价的核心内容和难点之一,为解决传统水资源量评价工作模式受时空限制,导致信息获取不灵活、工作效率不高的问题,开发宁夏水资源量评价系统。宁夏水资源量评价系统采用数据层、逻辑层、表现层的软件分层模式构成,在存储服务器上完成关系数据库、文件存储和缓存系统的部署,在应用服务器上安装应用、专业计算和 GIS 服务等系统;基于测站降水、径流、地下水等基础数据,自动实现等值线的绘制,实现各分区地表和地下水资源量及总量的自动计算,可进行计算成果的查询与导出,以及相应报表的统计和导出。充分运用现代信息技术,实现数据报送、储存、统计分析与计算、成果汇总等功能,可提高评价工作效率,为今后长效动态评价奠定基础。     

基于GIS的克里金法对二维水质模型的改进

为研究天然河道水体污染在二维空间上的分布特征并提高二维水质模型的使用效率,以绵远河某排污口为例,选取BOD作为预测因子并采用二维水质模型进行研究。针对传统二维水质模型中出现的问题,基于GIS技术及数据库方法,将克里金法与传统二维水质模型相耦合,充分考虑了空间因素对预测值的影响,提出了二维修正模型,建立了水体污染预测系统。结果表明,与传统二维水质模型相比,二维修正模型更符合连续水体特征,适用性更强,对水环境污染预测具有重要的参考价值。     

水资源管理“四预”总体框架设计与应用思路

围绕水资源管理“预报、预警、预演、预案”业务需求，以“动态评判、精准模拟、场景推演、智慧决策”为路径，提出“四预”的功能需求和内部逻辑关系，提出水资源管理“四预”系统整体构架设计。以水资源动态评价和动态调配功能为主线，分析从动态评价预报、动态分级调配、方案智慧生成的“四预”核心工具支撑研发需求，融合物联网、大数据、数字孪生、人工智能等新一代信息技术，建立融合区域水量分配、年度计划制定、月度方案生成、实时调度支撑、产品自动生成的业务功能体系，构建水资源数字化治理新模式，为水资源管理“四预”的技术研发、业务应用提供借鉴和参考。     

基于流域水循环视角的黄河水源涵养区水源涵养量评价方法

【目的】水资源是黄河流域经济社会发展的刚性约束，科学评估水源涵养区的水源涵养量，对流域生态环境保护与高质量发展具有重要意义。【方法】针对当前水源涵养量评价存在的不足，从流域水循环角度出发，辨识了多要素对水源涵养功能的影响机制，提出了契合黄河流域特点的水源涵养量评价目标、原则与方法。在此基础上，构建了以分布式水文模型为核心的评价工具，对黄河水源涵养区的水源涵养量进行了评价。【结果】主要研究结论如下：(1)植被的水源涵养功能体现在汛期调蓄洪水、坦化洪水过程，在枯水期增加基流和水资源供给量；土壤的蓄水能力/调节库容即其水源涵养能力，与土壤层厚度、有效蓄水量成正比，并且在一定时期内存在多个“蓄满—释放—再蓄满”过程；含水层的调蓄能力即其水源涵养能力，与含水层厚度、储水/释水能力成正比；不同资源开发利用方式对水循环过程施加影响，进而将这种影响传递到水源上。(2)黄河水源涵养区水源评价，应以提升全流域水安全综合保障能力为目标，统筹全流域生态安全、防洪安全以及供水与能源安全需求；应同时考虑平水时段的“滞留”、汛期时段的“调峰”、枯水时段的“产水”三项功能。(3)黄河水源涵养区1960—2018年多年...