基于信息熵的黄河流域用水结构演变规律及空间分布特征

黄河流域水资源供需矛盾突出,为协调流域水资源与经济社会发展之间的关系,基于1988-2019年黄河流域水资源公报中的各行业用水数据,采用信息熵的方法分析了黄河流域近30年来用水结构的演变规律及空间分布特征。结果表明：1988-2019年黄河流域总用水量呈现两个阶段的变化,总体上呈现先减少后增加的趋势;用水结构信息熵呈现持续增长趋势,由1988年的0.6增长至2019年的1.2,说明黄河流域的水资源利用结构是向有利于经济社会发展的方向演变。从流域用水结构空间分布来看,四川省、陕西省和山西省用水结构信息熵和均衡度较高,均值分别在1.2和0.6以上,宁夏、内蒙古自治区和山东省的用水结构信息熵和均衡度均值分别在0.9和0.5以下,用水结构的合理性在黄河流域处于较差水平;从流域用水结构时间演变来看,四川省用水结构信息熵和均衡度呈减小趋势,其他8省(区)则呈增大趋势,增幅最大的是青海省,增加了40%以上,原因是该省农田灌溉用水量占比减小,而其他行业用水量占比增加。本文评价了黄河流域9省(区)用水结构的合理性,可为流域水资源的规划和节水政策的制订提供参考。     

陕西省无定河流域水量分配方案研究

无定河流域为资源性缺水地区,针对水资源短缺、供需矛盾尖锐、水污染形势日益严峻等一系列问题,综合考虑流域内各市级行政区的用水关系,依据《陕西省水资源综合规划》、《黄河流域水资源综合规划》配置成果,拟定流域水量分配方案,对流域水量分配方案的合理性进行分析评价。结果表明,无定河流域水量分配方案基本可以保证流域内经济社会发展需水要求,满足无定河河道内生态需水要求。为流域饮水安全和经济社会可持续发展提供保障。     

黄河流域实行水资源刚性约束制度的立法思考

黄河在我国生态安全和经济安全保障等方面具有突出的战略地位,水资源短缺是黄河流域最大的矛盾。《中华人民共和国黄河保护法》(以下简称黄河保护法)规定在黄河流域实行水资源刚性约束制度,为支撑流域生态保护和高质量发展提供了有力的法治保障。结合黄河保护法立法工作实践,对实行水资源刚性约束制度立法考虑进行了详细解读,从水资源禀赋条件、水土资源协同情况、节约集约用水水平、水资源管理基础等方面梳理了黄河流域存在的主要水资源问题,分析了实行水资源刚性约束制度的必要性与意义,重点阐述了水资源刚性约束制度的主要框架和内容,为实际工作中深入理解和有效落实水资源刚性约束制度提供参考与借鉴。     

三生空间视角下大夏河流域水生态安全评价与预测

为了解三生空间视角下甘肃省大夏河流域水生态安全现状及其变化趋势,建立基于压力-状态-响应(PSR)模型的三生空间理念水生态安全评价指标体系。在运用熵值法和综合指数法评价水生态安全的基础上,进一步采用灰色GM(1,1)模型预测未来大夏河流域水生态安全状况。结果表明：2007—2012年水生态安全等级处于Ⅳ级(风险级),2013—2018年水生态安全等级处于Ⅲ级(敏感级),2019年水生态安全等级处于Ⅱ级(良好级),总体呈现稳定上升趋势。三生空间中生产空间对大夏河流域水生态安全的影响程度最大,其次是生态空间和生活空间;压力指数变化呈现“V”字型,状态指数变化呈波动上升趋势,响应指数变化趋势较不稳定;预测在2023年水生态安全水平将进入安全级,并保持逐年上升趋势。     

基于改进投影寻踪方法的水资源承载力研究

为了解决水资源承载力分类评价的高维和非线性问题,提升水资源承载力分类评价模型的精确性,提出改进的投影寻踪方法——基于最大信息熵原理的投影寻踪分类模型。对该模型中的密度窗宽R进行改进,推导得出密度窗宽的合理取值,并将该模型应用于济宁市2010—2018年水资源承载力状态评价;建立灰色GM(1,1)模型,对济宁市2019—2025年水资源承载力状态进行预测,预测结果符合实际情况。研究表明：济宁市2010—2017年水资源承载力评价等级为Ⅲ级,2018年水资源承载力评价等级为Ⅱ级;预测济宁市2019—2025年水资源承载力状态为Ⅱ级,水资源承载力状态总体保持良好态势。通过分析各评价指标对水资源承载力的影响程度,对提升该市水资源承载力提出相关建议。     

黄河流域水资源节约集约利用立法研究

黄河流域大部分地区位于干旱半干旱区,为实现黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略要求,必须在经济社会发展中将水资源作为最大的刚性约束,从而确保有限的水资源发挥最大的社会效益.为缓解流域用水紧张的局面,亟须开展水资源节约集约利用立法研究.因此,从国家层面、流域层面和省(区)层面全面系统总结了与水资源节约集约利用相关的制度...     

变化环境下考虑物理机制的SD需水预测研究

随着气候变化与人类活动作用的加剧,流域水资源受变化环境的影响愈加显著。研究变化环境下的流域水资源系统变化特征及需水预测对支撑流域水资源管理与合理配置具有重要的指导意义。基于系统动力学原理,耦合了考虑物理机制的需水预测方法,建立水资源系统模型,以黄河流域为例,分析了多因子驱动及多要素胁迫作用下黄河流域水资源系统变化特征,采用MPI气候模式预估的未来气温、降水结果及未来流域5种不同的经济社会发展情形,预测了黄河流域2017—2030年的水资源供需演变趋势。结果表明:①黄河流域的生活需水量随着流域人口及人均用水需求的增加不断增长。随着产业结构调整,工业需水量呈现缓慢减少态势,生态及三产需水量逐年增加,农业灌溉需水量呈下降趋势;②在加强流域水资源管理力度、增加节水技术投资的前提下,保障流域经济、社会协调发展,注重发展经济的同时兼顾流域生态环境保护,满足黄河流域下一阶段的经济社会可持续发展的要求;③为保障黄河流域水资源可持续发展,实现黄河流域生态保护和高质量发展,需要调整流域水资源管理策略,提高节水程度,促进流域产业结构优化。     

基于健康与宜居协调发展的飞云江“幸福河”建设评价

从河流健康与宜居两方面,选取11个指标,构建了基于主客观赋权法的隶属度加权评价模型和协调发展度模型,采用该模型评估了2016—2019 年飞云江干流“幸福河”建设状况。结果表明:飞云江干流“幸福河”建设水平总体偏向于Ⅱ级(幸福) 水平,处于中等协调发展阶段,存在向良好型协调发展状态转变的趋势;水资源开发利用效率、流域城乡居民经济水平、生态用水满足程度、流量过程变异程度与河流连通性等指标,限制了飞云江干流幸福等级的提升。提出减少河道整治人为干扰、修复水生态保障需水量、合理规划水资源配置和深化河流社会服务功能等改进措施。     

水资源刚性约束研究与山东实践

山东省位于黄河下游,当地水资源紧缺,经济社会发展高度依赖外调水,特别是黄河水。与此同时,黄河流域下游地区也面临生态环境脆弱、水资源保障形势严峻、发展质量有待提高等问题。立足山东省基本水情,对标“四水四定”的发展定位,探索水资源刚性约束的内涵,提出生态保障底线、资源总量上限和用水效率下限的刚性约束目标,通过水资源管理与治理措施的实施,提升水资源节约集约安全利用,推动黄河流域生态保护和高质量发展。     

基于多指标的黄河流域空间均衡状态评价

通过对黄河流域水资源与人口经济配置的空间特征进行分析,以干流和13条主要支流为单元对黄河流域水资源开发利用程度进行评价;以70个地级行政区为单元对水资源和水环境承载状况进行评价;基于水资源禀赋及供用水、经济社会、粮食和能源、水资源承载状况、水环境承载状况构建空间均衡状态评价指标体系,基于多指标综合评价法开展黄河流域空间均衡状态分析。结果表明,黄河流域74%的面积处于"不均衡"和"极不均衡"状态,空间处于"极不均衡"状态的区域主要分布在上游宁蒙河段、中游汾渭平原及下游河道滩区。     

黄河流域工业用水效率提升策略研究

黄河流域水资源紧缺、流域内用水需求增长与空间失衡的矛盾制约了流域高质量发展,全面提升黄河流域用水效率是推动黄河流域生态保护和高质量发展的重要举措。采用Super-SBM模型计算2005—2019年各省及地级市工业用水效率,并利用地理加权回归(GWR)模型对地区发展水平、产业结构合理化程度、工业废水排放等影响因素进行分析,结果表明：对工业用水效率影响最大的是人均GDP,其次是研发经费占比、工业用水重复利用率、工业增加值占比、工业用水量占比、水资源总量等;用水效率低等水平且水资源缺乏地区应加强水权交易市场建设;用水效率中等水平地区应以降低废水排放量为主,加大工业废水处理设施的建设力度,提高工业用水的重复利用率;用水效率高等水平地区应严格实行区域环境容量和浓度管控,加大淘汰落后产能力度,大力发展循环经济,促进工业绿色发展。     

黄河流域水资源开发利用分析与评价

黄河流域作为我国重要的生态屏障和重要的经济地带,在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位。对黄河流域水资源开发利用情况进行摸底调查、分析评价,有利于合理规划人口、城市和产业发展。本文从流域、省域、地市域3个尺度对水资源的开发利用进行了时空分析,结果表明:1998—2018年流域农业用水减少,工业用水基本稳定,居民生活、生态用水有所增加;流域万元GDP用水量和万元工业增加值用水量水平不断提升;流域地表水利用率高达71.6%,未来工业节水方向应是提高工业重复水利用率、减少工业废水排放;未来农业节水方向应将增设节水灌溉设施、改变种植结构和灌溉方式、提升用水水平等作为重点。     

甘肃省水资源利用生态风险评估

本文利用2003~2012年甘肃省水资源公报的数据分析评价甘肃省内陆河流域、黄河流域和长江流域的水资源利用生态风险和水资源短缺风险。结果表明,第一目前甘肃省三大流域的水资源利用生态风险等级均已达到重度,用水浪费增加,用水效率低,水资源经济效益不明显;第二甘肃省黄河流域水资源短缺风险最高,内陆河流域次之,长江流域最低。     

基于物元可拓模型的永定河水与经济社会耦合协同发展综合评价

以永定河在北京段中流经的5个区为例，应用“压力-状态-响应”(PSR)模型，选择了涉及水资源、经济、社会和环境的16个典型评价指标，构建了永定河流经五区的水与经济社会耦合协同发展综合评价指标体系，基于物元可拓模型建立了水与经济社会耦合协同发展综合评价模型，评估了2012—2021年用水与经济社会高质量协同发展的耦合程度及发展态势。结果表明：(1)石景山区与丰台区的协同发展水平处于高度耦合状态，已达到I级水平，门头沟区、大兴区和房山区水资源可持续利用与经济社会协调发展状态达到Ⅱ级，处于较高水平耦合；(2)第一产业对大兴区、房山区以及第三产业对丰台区的水与经济社会耦合程度影响显著，第二产业、第三产业对门头沟区的水与经济社会耦合程度受其影响不显著，对石景山区的水与经济社会耦合程度受其影响显著。其结论为北京市水资源高效开发利用和用水精细化管理提供决策参考。     

改善沱江流域水环境之水源保障方案研究

沱江流域水污染是我省突出的环境问题,已制约流域经济社会可持续发展。沱江水环境状况呈全流域污染特征,随着工业化和城镇化互动推进,经济社会发展对水资源的需求越来越大,流域面临的水资源、水环境问题将日益突出。为解决沱江流域突出水环境问题,除加强水污染防治,推进节水减排外,还应研究沱江流域水源保障方案,尽可能增加河道内生态环境用水,改善水生态环境。本文通过调查评价沱江流域当地水资源并分析挖潜能力,研究临近岷江、大渡河、青衣江流域水资源,提出了改善沱江流域水环境的水资源保障方案。     

浑河流域水资源承载力评价

文中用改进密切值法对浑河流域现状年2005年和规划年2020年和2030年进行水资源承载能力评价,得出:浑河流域现状年各水资源四级区的水资源承载状况均属于Ⅲ级,规划年各地区的水资源承载水平略微有所好转,大部分地区承载状况为Ⅱ级。     

石羊河水权分配的理论和实践

石羊河流域是严重的资源性缺水地区,随着经济社会的发展,用水矛盾也不断加剧。为保障流域经济社会持续发展,需要进行水权分配。介绍了石羊河流域水权分配的指导思想和主要原则,以及落实水权分配方案过程中所采取的主要措施。通过严格落实《石羊河流域水资源分配方案及2005至2006年度水量调度计划》,保障石羊河流域生态用水和经济社会发展用水需求。     

基于水资源三重属性的黄河流域用水脱钩及影响因素

从水资源三重属性视角，运用脱钩模型评价2006—2020年黄河流域用水脱钩态势，通过因子分解法从6个方面探究用水脱钩影响因素。结果表明：(1)以2013年为转折点，2013—2020年黄河流域用水呈从弱脱钩向强脱钩转变的良好态势；(2)甘肃强脱钩状态最稳定，除宁夏外的其他省(区)均具有良好脱钩态势，河南脱钩优化程度最为显著；(3)用水强度和产业结构效应是促进各省(区)用水脱钩的两大关键因素，而经济发展和人口规模效应是抑制各省(区)用水脱钩的重要因素，水资源利用率过高严重阻碍了宁夏的用水脱钩，流域各省(区)共同面临水资源禀赋差的问题，亟须优化协调水资源利用与经济增长的关系，提高用水效率。     

黄河流域水资源压力变化及其驱动因素分析

为探究黄河流域水资源压力时空变化特征及其主导因素,对流域内生产、生活用水管理以及协同管理的政策制定提供支撑,基于2000—2019年时间序列数据,测算了黄河流域除四川省外的八省(区)水资源压力变化趋势,采用对数平均迪氏分解法(LMDI)对水资源压力变化的7个驱动因素进行了分解。结果表明:研究期内八省(区)整体水资源压力值在0.25上下波动,生产用水对水资源的压力明显大于生活用水的;产业用水效率提升和产业结构调整为水资源压力减小的主导因素,地区生产总值的增加是导致水资源压力增大的主要原因,人口数量增加、城镇化率提升和人均生活用水强度增加均对水资源压力具有正向驱动作用。     

基于DEA-Malmquist模型的用水效率综合评价研究

水资源利用的可持续性不仅有利于社会经济可持续发展,也有利于保障生态环境健康。为此,构建了全国七大流域(长江流域、黄河流域、珠江流域、海河流域、淮河流域、松花江流域和太湖流域)用水效率的DEA-Malmquist评价模型,并从静态和动态的角度对2008～2017年全国七大流域的用水效率进行了详细地评价分析。分析结果表明:(1)全国七大流域整体用水综合效率比较高,从分流域来看,水资源利用效率出现了明显的流域差异,其中淮河流域最高,而长江流域最低。(2)全国七大流域用水效率的增长主要受技术进步、规模效率和纯技术效率的负相关影响,其中规模效率对用水效率的制约作用最明显。研究成果对节水型社会的建设和水资源利用可持续性目标的实现具有指导意义。