水资源空间均衡理论应用规则和量化方法

空间均衡是新时期水利发展的重要导向,是水利工作开展所需要遵循的基本要求。如何实现水资源空间均衡管控是水利发展的重要内容和挑战。在前期水资源空间均衡理论方法及应用框架研究的基础上,阐述了水资源空间均衡的理论需求及基本原理,以回答“为什么要实施水资源空间均衡？”; 介绍了水资源空间均衡的理论体系框架与主要内容,以回答“水资源空间均衡理论是什么？”; 提出了水资源空间均衡理论的应用规则和量化方法,以回答“水资源空间均衡理论如何应用？”。其应用规则包括遵循三大规律、符合三条原则、承担四项任务、具备三大功能,是正确应用水资源空间均衡理论的守则。其量化方法包括水资源空间均衡判别准则量化、水资源空间均衡度计算、水资源空间均衡优化模型、水资源空间均衡规划方法、水资源空间均衡预警评价与综合调控。研究认为,水资源空间均衡理论是指导区域或流域水利乃至综合空间均衡发展的一个重要支撑,为完善水资源空间均衡理论、落实空间均衡管控提供了解决途径和具体方法。     

本溪地区水资源空间均衡系数计算方法及其应用分析

基于水资源负载、水土资源匹配以及取水效益构建水资源空间均衡系数,本章以本溪地区为例,对2018年的水资源空间均衡进行定量测算.测算结果表明:本溪地区水资源总体处于一般均衡,空间均衡系数为0.54,其中桓仁县空间均衡系数为0.36,为相对均衡,市区空间均衡系数为0.65,为一般失衡.研究成果对于本溪地区水资源开发和利用规...     

水资源空间均衡理论方法与对策措施研究

为全面贯彻落实习近平总书记"十六字治水思路"和"黄河流域生态保护和高质量发展"座谈会讲话精神,按照"概念—标准—手段—对策布局"的工作方法,在分析水资源空间均衡概念内涵和基本特征基础上,探究了水资源空间均衡的理论基础,构建了水资源空间均衡评价指标体系,提出了水资源空间均衡评价方法,识别影响水资源空间均衡的不利因素,从"约束倒逼"和"优化提升"两方面,按照"节、退、调、保、配、管"提出了水资源空间均衡对策措施,为落实以水而定的要求、实现空间均衡目标提供了重要技术支撑。     

京津冀地区水资源空间均衡评价及调控措施

为科学诊断京津冀地区水资源空间均衡状态、切实提高京津冀协同发展水安全保障水平,通过河道内外、地表地下水资源供需分析,计算各评价单元的综合缺水量和综合缺水率,以水资源空间均衡度为评价指标对京津冀地区水资源空间均衡进行了评价。评价结果表明,现状情景下京津冀地区整体处于不均衡状态,沧州、衡水等6个评价单元处于严重不均衡状态;未来情景下随着调水和节水力度加大,水资源空间不均衡状态得以改善。基于评价结果从供、需两端提出了确定开发上限、强化节约用水、退减不合理用水、保障生态环境用水、多渠道增加供给和健全法制体制机制等水资源空间均衡调控措施。     

基于水资源配置的空间均衡度评价方法

为量化水资源配置对空间均衡的提升作用,系统评价水资源配置方案空间均衡度,研究基于水资源配置系统“水源-供水设施-受水区-用水户”的整体结构,从水源均衡、设施均衡、单元均衡和用户均衡4个方面分别选择了均衡度评价指标,构建水资源配置空间均衡度综合评价指标体系,并提出基于熵权-TOPSIS法的水资源配置空间均衡度评价方法。以昌邑市水资源配置系统为例,设置12种水资源配置方案来探究不同调控措施对水资源配置空间均衡度的影响。结果表明：该方法不仅可以量化不同调控措施对水源均衡、设施均衡、单元均衡和用户均衡的影响效果,还能够评估配置系统整体的水资源配置空间均衡度,可为水资源配置与空间均衡相关研究提供借鉴。     

水资源空间均衡系数计算方法及其应用

为分析水资源在空间分布、开发利用及经济效益方面的均衡状态,采用基尼系数与协调发展度的方法,基于水资源负载指数、水土资源匹配系数和用水效益计算水资源空间均衡系数,并对水资源负载指数、水土资源匹配系数和用水效益的均衡性进行计算分析,确定了合理的权重。以全国31个省级行政区为计算单元计算了2017年全国水资源空间均衡系数,结果表明,各省级行政区水资源压力极不均衡,水土资源匹配差异较大,用水效益与经济社会发展有一定的关系,沿海经济比较发达的地区用水效益明显高于中西部地区;全国水资源在时空分布、开发利用以及对经济社会发展的支撑作用中表现为不均衡状态。     

中国水资源空间均衡评价与空间关联性分析

为科学认知中国水资源空间均衡现状和空间分布特征,在对水资源空间均衡内涵进行解析的基础上,构建了水资源空间均衡评价指标体系,以中国333个地级行政区和4个直辖市为研究对象,对全国各地区水资源空间均衡状态进行了评价和空间关联性分析。结果表明:各省级行政区空间均衡状态存在空间差异大的特点,全国31个省级行政区(不包括港澳台)有17个处于空间不均衡状态,主要分布于东三省、华北平原、河西走廊、华南部分地区和新疆南部;各研究单元空间均衡状态存在一定的聚集性,主要表现为高值聚集和低值聚集两种形态,也散布有小范围的低高聚集、高低聚集形态。     

流域水资源可再生性的量化方法及理论研究框架

水资源可再生性理论研究 ,是水科学研究的前沿问题 ,也是水资源可持续利用研究的基础内容。本文针对流域水资源可再生性理论研究中几个基本问题进行探讨 ,主要内容包括 :1从水量和水质两方面探讨水资源可再生性的内涵 ,提出了水量可再生性和水质可再生性的概念及相互关系 ;2提出流域水资源可再生性的量化方法 ;3提出流域水资源可再生性理论研究框架     

基于空间均衡的水资源合理配置研究

水是经济社会发展的基础性、先导性、控制性要素,水的承载空间决定了经济社会的发展空间,而水资源短缺且空间分布不平衡的矛盾在我国北方地区尤为突出。研究引入“空间均衡”治水思路,在传统水资源配置基础上,加入空间均衡的目标函数与约束条件,构建以空间均衡、经济、社会、生态环境为目标函数,以空间均衡、可供水量、变量非负为约束条件的水资源双层多目标配置模型,并采用改进遗传算法进行求解。将模型应用于内蒙古自治区通辽市科尔沁区进行水资源合理配置研究。结果表明：规划年水资源空间均衡水平明显提高,2025年水资源总体空间均衡度由现状年的0.40提高到0.71,空间均衡水平达到较均衡等级,2030年水资源总体空间均衡度将继续提高至0.83,达到基本均衡等级。本研究更新了水资源配置思路,可为科尔沁区水资源精细化管理提供技术支撑,也可为我国北方干旱地区开展水资源规划配置工作提供参考和借鉴。     

流域水资源管理理论框架探讨

目前流域水资源管理尚缺乏一个统一的理论体系，在管理的实践中常常带有不同程度的盲目性，影响了流域水资源管理的有效性和合理性。通过采用概念界定的分析方法，对水资源、管理和水资源管理等概念进行了新的界定，阐明了管理与保护、开发和利用的关系，以及实现保护、开发和利用的管理体制、管理运行和管理机制的关系。分析表明，管理与保护、开发和利用之间是一种层次关系；保护、开发和利用之间，以及管理体制、管理运行和管理机制之间是一种相互依存、相互制约的关系。由此勾画出的流域水资源管理的理论框架，为实现水资源的可持续利用奠定了理论基础。     

水资源全要素配置框架下的三次平衡分析理论研究与应用

文章在回顾水资源配置历程的基础上,针对当前新形势下水资源配置的基本要求在原有三次平衡分析基础上,提出了水资源全要素优化配置框架下新的三次平衡分析。水资源全要素配置模式下的三次平衡分析是从水量的供需平衡、污染物排污总量控制和水功能区水质达标以及河道生态流量要求等多重目标出发,根据供水、治污和水环境保护要求进行分层次分阶段分析,为实行最严格水资源管理制度提供了强有力的技术支撑。     

Automated Framework for Water Looped Network Equilibrium

In this paper, a novel algorithm is proposed for balancing water looped network in steady state through a fully automated general framework of hydraulic networks regardless of their topological complexity. The model is developed by combining the following two steps, firstly a set of independent loops are identified based on a graph theoretical analysis in a looped network. Further the second step is devoted to the equilibrium process by determining the flow rate distribution within the network ducts and the pressure in the delivery nodes. The above such equilibrium process gives rise to a system of non linear algebraic equations which are solved numerically using both Hardy Cross (HC) and Newton Raphson (NR) methods. In HC method, the flow correction term is modified and a generalized expression is given to consider various possibilities of independent loops selection. Some real networks topologies that were commonly used as benchmarks, for testing various independent loops selection algorithms, are taken as case studies to apply the general automatic framework for hydraulic network analysis. Such network analysis enhances proving the applicability as well as the effectiveness of the proposed approach. Also, during the equilibrium procedure, it is proved that NR method is capable of producing accurate results and it converges more rapidly comparing to the widely used HC method. Moreover, it is demonstrated that NR’s iterative process, contrary to HC’s one, converges to reliable results even with a choice of random initial flow rates which makes a NR algorithm quite simple to implement without affecting the accuracy of the results.     

基于低碳发展模式的水资源合理配置框架研究

高强度的碳排放是全球气候变化的关键驱动因子,实施碳减排战略是人类经济社会发展过程中亟待解决的重大问题之一。区域碳循环与水循环紧密耦合,通过水资源合理配置可有效调节区域碳源、碳汇及碳平衡。在整体识别水循环与碳平衡耦合作用机制基础上,系统剖析水电开发、水资源开发、生态环境建设和航运（水运）等涉水资源与能源开发过程中的碳捕获与释放特征,提出基于低碳发展模式的水资源配置内涵、特征及总体任务,构建以区域碳水耦合模拟和水资源配置为主要支撑的技术框架,深入探讨了基于低碳模式的水资源配置模型构建、方案集设置、方案优选过程、对策及保障措施制订等关键技术问题。     

黄河下游水资源空间配置模型研究

通过同倍比配水，按权重配水和用户参与配水等多种方法，综合解决黄河下游水资源空间配置问题，同倍比配水简单，实用，按权重配水考虑了土壤墒情，预报降雨，作物综合缺水敏感指数等主要配水影响因素，具有科学性，用户协商配水考虑了用户参与，可以提供灵活多样的决策支持。由于考虑了水流传播时间影响，因此河段配水模型实用性更强。     

水文水资源中的集对分析方法研究

在对不确定性问题的处理方面,集对分析有很好的优势。基于该方法,侧重分析了此方法的原理,并探讨了该方法在水文水资源中的具体应用,这对于推动集对理论的发展,拓展其应用范围有重要的意义。最后系统展望了集对分析方法在水文水资源科学的发展方向及趋势。     

水资源论证总体框架及内容研究

针对建设项目水资源论证制度的局限性,认为应建立规划水资源论证制度。水资源论证应关注的主要问题:规划范围内水资源的开发利用程度及节水潜力是否能够支撑规划实施;规划应符合国家方针、相关产业政策和水资源开发利用管理目标;各类规划之间是否存在用水竞争问题,是否协调发展;规划中各个方案对水资源的开发利用是否进行优化配置;规划实施后对水资源可持续利用的影响;规划是否考虑到了对水资源的保护和补偿。提出了规划水资源论证的框架与内容。     

水体富营养化评价方法及其应用

为确保水质安全和合理利用,应对湖库型水源地进行水体富营养化评价。首先阐述了水体富营养化的主成分分析法和模糊综合评价法,并应用上述评价方法对水体富营养化进行评价。分析得出,主成分分析法和模糊综合评价法在水体富营养化评价中效果较为一致,利用本文方法可以对水体富营养化进行评价。上述研究为水体富营养化评价提供理论依据。     

水利空间数据平台框架初探

基于服务式GIS技术,论述了水利空间数据平台的框架设计思想,设计了以服务为基础的水利空间数据共享平台架构。基于该架构建立一些典型的水利专题空间数据平台服务,并成功应用到了各类业务系统中,由此论证了平台框架设计的可行性,为同类数据平台的建立提供了良好的设计思路。     

城市水安全及其研究框架

根据水资源的利、害二元特性,以城市水循环为基础,分析影响水安全因素的发生环节与成因,在可持续发展和系统论的指导下,提出城市水安全的研究内容应包括城市水安全理论、应用技术和管理体系三个层次的内容。最终目的是实现水安全的可持续发展。