平原地区洪水资源利用系统研究

面对严重的水资源短缺问题,许多平原地区只有利用丰水期的河流洪水才能缓解缺水状况,然而由于洪水灾害属性的存在,如何降低甚至避免洪水灾害风险便成为现阶段洪水资源利用过程中的一项重要内容.从水资源开发与风险事件发生的一般过程:洪水资源开发的规划、事前预案及实时操控3个阶段出发,基于平原地区洪水资源利用的方式与特点,对其洪水资源利用的风险因子进行了识别,建立了洪水资源利用风险评价指标体系,并提出了"长期规划回避、事前预案降低、实施过程控制"的河流洪水资源利用风险控制策略.     

抚河流域用水结构演变特征及其驱动力分析

为准确合理的预测用水结构,利用信息熵的方法分析了抚河流域2010—2016年用水现状、用水结构及其演变特征。结果表明,抚河流域用水结构的主要特点是农业用水占主导关键作用,工业及生活用水所占比例不高;用水结构信息熵总体呈上升趋势,用水结构系统趋于稳定,但各市县信息熵增幅各有不同。通过用水结构驱动力分析发现,社会经济因子是抚河流域用水结构变化主要驱动力。     

宁夏用水结构变化及影响因素分析

水资源的合理配置和高效利用在宁夏的产业规划和发展中起着至关重要的作用。基于信息熵原理,运用信息熵和均衡度分析了宁夏用水结构的变化规律,采用灰色关联理论分析了用水量和用水结构与影响因素之间的关联性,识别了主要因素并分析了其对用水结构变化的影响。结果显示:宁夏用水结构的均衡度由1998年的0.28提高到2017年的0.40,上升趋势显著;对用水量影响较大的因素是工农业用水效率;对用水结构均衡度影响较大的因素是产业结构调整。该研究结果可为未来水资源规划和管理提供依据。     

基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析

为协调流域洪水资源利用与洪水资源调控利用能力和下游生态需水量两个约束之间的关系,在现有研究的基础上,进一步提出基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析方法：认为洪水资源可利用量是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数;认为洪水资源利用潜力也是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数。对其概念和方法进行阐述,并通过二元极限理论分析两个因变量和两个自变量之间的关系。以淮河流域吴家渡水文站以上区域为例,根据所提出方法,计算区域相关指标： 1956-2016年区域平均洪水资源利用率为24.7%,利用率波动幅度较大,但是随着时间的发展,整体趋势在不断提高。多年平均现状可利用量为72.4亿m3,平均理论可利用量为183.53亿m3,平均现状利用潜力为34.76亿m3,平均理论利用潜力为145.89亿m3。洪水资源利用主要集中在偏丰水年和平水年。洪水资源调控利用能力每增加20亿m3,洪水资源可利用量平均增加15亿m3,利用潜力平均增加16亿m3;下游生态需水量每增加20亿m3,洪水资源可利用量平均减少5亿m3,利用潜力平均减少3亿m3。说明洪水资源可利用量和利用潜力主要受洪水资源调控利用能力限制,提高调控利用能力是提高该区域洪水资源利用水平的关键。     

滦河下游灌区水资源安全社会调查分析

为实现滦河下游灌区水资源的高效利用和合理分配,采用调查问卷形式从灌区居民生活用水、农业用水和用水分配模式等方面进行了社会调查及实证分析.结果表明,居民洗漱、洗澡和做饭用水是生活用水的主要组成部分.在农业用水结构中,水稻、小麦和玉米是主要的耗水对象,三者灌溉用水量占总灌溉用水量的比重达99.4%.在保证生活用水和基本生态用水的前提下,对于工业用水优先于农业用水的分水模式,大多数农民采取了反对态度,因此在水资源分配时,应采取适当措施提高农业用水的保障程度.     

杭州市防洪减灾与雨洪资源化利用探讨

雨洪资源化利用,即把汛期降雨形成的、可能造成洪水灾害的地表径流蓄积在水库或低洼蓄滞洪区,减轻汛期防洪工程或保护区的防洪压力,待旱季需要时,重新利用汛期蓄积的洪水资源的洪水资源管理模式,是一种雨水资源综合利用与防灾减灾相结合的管理模式.在分析杭州市多年洪水和旱情监测资料的基础上,初步研究了杭州市雨洪资源化利用的必要性和可行性,并提出了雨洪资源化利用的措施建议.     

黑龙江省的供水与用水

我省以地表水资源量和地下水资源量构成的水资源总量并不丰富, 且时空变化大,hm2均、人均水资源量均低于全国平均水平.1993～1995年, 我省水利设施可供水量中, 地表水供水量占总供水量的比例低于全国1980年的相应比例; 而地下水供水量占总供水量的比例高于全国1980年的相应比例.在地表水供水量中, 供水保证率较高的蓄水工程可供水量所占比例也低于全国1980年的相应比例.表明我省地表水利用程度低.我省农业用水约占总用水量的75%.1980年以来, 农业、工业、城市生活用水量均呈上升趋势.预测2000年、2030年总用水量比1990年分别增加77亿m3、226亿m3.全省现状(1993年水平) 水资源供需基本平衡, 若来水属偏枯情况, 则缺水10.94亿m3.从现在起到2030年, 需要大量增加水利投入, 采取配套挖潜、开源、节流等对策增加可供水量, 才能满足平水年份的用水要求; 若来水属偏枯状况, 2000年全省可能缺水21亿m3, 其中以齐齐哈尔地区缺水量最多; 2030年情况类似.省内地表水、地下水资源已受到污染, 必须依法保护水资源.     

黄河三门峡库区洪水资源化分析

黄河三门峡库区洪水随着年代推移,发生的次数、总量、历时逐年减少,现在水资源缺乏、水质污染加重、流域工农业需水急剧增加,洪水资源越来越显得珍贵。分析了三门峡水库调蓄洪水特点和历年洪水时空分布情况,对洪水来源及利用进行了探讨,以期为强化洪水的资源属性,合理利用洪水资源,为流域生态安全和工农业发展提供可靠的支撑。     

实现雨洪资源化的措施

暴雨洪水既是必须防御的自然灾害，又是宝贵的可利用资源。在水资源短缺的干旱、半干旱地区，充分利用雨洪资源是当务之急。实现雨洪资源化的主要措施是：搞好水土保持，增加林草植被；调整种植结构，巧用雨水润田；充分利用各类工程设施集雨蓄水；增加河渠串联工程，统一调蓄洪水；完善分洪滞洪工程，搞好调洪补水；通过科学调度，实现保安全、多蓄水。河北省应用上述措施，取得了显著效益。     

Social Investigation of Water Resources Security for Irrigation Area in the Lower Luanhe River

为实现滦河下游灌区水资源的高效利用和合理分配,采用调查问卷形式从灌区居民生活用水、农业用水和用水分配模式等方面进行了社会调查及实证分析.结果表明,居民洗漱、洗澡和做饭用水是生活用水的主要组成部分.在农业用水结构中,水稻、小麦和玉米是主要的耗水对象,三者灌溉用水量占总灌溉用水量的比重达99.4％.在保证生活用水和基本生态用水的前提下,对于工业用水优先于农业用水的分水模式,大多数农民采取了反对态度,因此在水资源分配时,应采取适当措施提高农业用水的保障程度.     

京津冀地区用水演变特征与边际效益分析

京津冀地区属于“资源型”缺水区域,水资源短缺已成为制约其经济社会发展的关键因素。基于2003~2017年京津冀地区用水量及经济指标等相关数据,利用变异系数和泰尔系数揭示了该地区的用水演变特征,同时,采用柯布—道格拉斯生产函数核算了其水资源利用的边际效益。结果表明,京津冀地区农业、工业和生活多年平均用水边际效益分别为8.17元/m3、97.88元/m3、112.52元/m3。其中,天津市和河北省的农业用水边际效益呈递减趋势,其余各地区、各产业用水边际效益均呈递增趋势。     

华北平原水资源紧缺情势与因源

基于水资源可持续利用理念,从水资源承载能力演化周期性、经济社会需用水规模难变性和未来水资源供需关系入手,介绍近60年以来华北平原水资源情势,特别是该平原水资源量、实际用水量和地下水开采量变化特征,并结合未来10到30年区域经济社会发展需用水量趋势,识别和诊断华北平原水资源紧缺因源。结果表明:由于降水量减少导致华北平原缺水(自然资源性缺水)占该平原总缺水量的15.1%～16.4%;因管理缺陷导致水资源浪费的缺水(管理性缺水)占22.1%～24.2%;人口数量和经济社会发展规模过大导致用水量超过区域水资源承载力的缺水(政策性缺水)占59.3%～62.5%。自然资源性、管理性以及政策性缺水的解决对策不同:自然资源性缺水是不依人的意志为转移的,惟有从外域适量调水才能解决;管理性缺水可通过社会文明进步和科技进步不断修正;政策性缺水宜因势利导进行经济社会布局和产业结构调整,特别是限制高耗低效用水产业。即使南水北调工程70.3×10⁸m³/a水进入华北平原,该平原地下水超采情势也难以得到根本性扭转。有新增水源调入或华北平原严控生活和工业用水量,同时大幅压减农业用水量,因势利导优化和逐步调整经济社会布局和产业结构,特别是灌溉农业进行规模化减蒸、降耗、节水的改造,将是缓解华北平原地下水超采和水资源紧缺的根本所在。     

基于免疫进化的粒子群算法在灌区水资源优化配置中的应用研究

结合已有水资源优化配置模型,提出了基于免疫进化的粒子群算法,并将该方法应用于濮阳灌区,对其农业水资源进行优化配置.实例计算表明,该混合算法克服了已有算法中初期信息素匮乏,易陷于局部最优解等不足,结果合理,且计算较为简单,可为灌区水资源配置提供理论依据和决策参考.     

宁夏土地利用结构信息熵时空变化分析

研究土地利用结构时空变化对区域的空间布局和规划以及土地利用的优化配置有着重要的意义.用信息熵理论,计算宁夏2000—2010年土地利用结构信息熵时间和空间变化,并分别从自然因素、政策因素和社会经济因素进行了分析,应用灰色关联分析模型,揭示了社会经济因素中的各类因素与土地利用结构信息熵的关联度.结果表明,从整体来看,耕地、牧草地、其他土地所占比例下降,工矿用地、交通用地、林地所占比例上升;信息熵呈现波动性上升的变化,在空间上,高熵值区分布在宁夏北部,低熵值区分布在宁夏中南部.各类影响因素中,水资源条件的优劣对土地利用信息熵影响较大;政策因素方面,由于受退耕还林和生态移民工程的影响,宁夏各类土地利用类型转化明显,变化剧烈,熵值出现变动;社会经济因素中的总人口、第三产业比例和城市化水平是强关联因素,对宁夏的土地利用结构起着重要的作用,说明城镇化和服务业的人口转移效果对土地利用的影响明显.     

济南泉域“三水”转化与泉水恢复关系研究

分析了济南泉水动态特征,对济南泉域岩溶水系统“三水”转化的模式进行了划分,认为来自间接补给区河道径流补给减小、直接补给区河道断流入渗能力降低和城市化建设是地下水补给区入渗功能退化和泉水断流的根本原因. 提出利用雨洪水直接补给区补源、控制城区扩展、优化开采布局等泉水保护措施.     

柳州生态市建设需水量研究

结合柳州生态市建设规划,对柳州生态市建设需水量进行计算和分析。结果表明：柳州生态市建设需水量呈波动上升趋势,生态市建设期末将达到100.32×108 m3,水资源开发利用程度为0.406,其中市区、柳江和融安的水资源开发利用程度分别为1.529、0.425和0.410,水资源处于过度开发状态;生态市建设需水量主要集中在林地生态需水量、农业需水量和工业需水量,因此在生态市建设中需加强这三方面的节水工作;居民生活需水量和绿地生态需水量较小,但增幅较大。据此,提出了柳州生态市建设水资源保护与开发利用的相关对策。     

河南省水资源与经济社会发展状况匹配关系的研究

运用基尼系数的相似方法构建区域基尼系数模型,根据河南省2014年的水资源统计数据,绘制水资源利用总量与地区GDP、农业用水量与第一产业值、工业用水量与第二产业值、农业用水量与农业劳动力数量及耕地面积之间的洛伦兹曲线,并依次计算其基尼系数,分析河南省水资源利用与经济总量、产业间水资源分配、农业生产要素间的匹配程度。结果表明:河南省水资源利用总量与地区GDP处于相对匹配状态;农业、工业用水量与第一、第二产业值均处于相对匹配状态;农业用水量与农业劳动力数量处于相对匹配状态;农业用水量与耕地面积处于比较合理匹配状态。同时,通过对2010—2014年河南省水资源利用与经济社会要素的时空匹配关系的差异性分析,结果表明,河南省水资源利用与经济发展匹配状况多年均处于相对匹配状态。通过对地区差异原因进行分析,提出对河南省水资源分配不合理的地区应采取用水管理措施,为实现水资源高效配置奠定良好的基础。     

水资源约束下的宁夏西吉县农业发展

根据地表径流、降水、旱灾频率和地下水利用的统计和计算数据表明,西吉县农业受水资源约束较强．指出当地农业结构与水资源现状的不协调之处,提出优化农业结构、农业用水模式的对策,以促进水资源的合理配制,高效利用,加快区域社会经济协调快速发展．     

监测信息深度挖掘的供水管网污染源定位

为实现供水管网污染源及时准确地定位,针对配备在线水质监测设备的供水管网系统,提出一种充分挖掘水质传感器时序信息的贝叶斯方法,用于节点需水量随机波动条件下供水管网污染源定位。该方法采用蒙特卡洛模拟生成随机污染事件,构建各节点污染事件的观测信息概率分布,利用贝叶斯推断,根据传感器报警次序及时间观测信息,实时更新各候选污染节点的后验概率,并根据排序确定可疑污染源位置,同时对比不同传感器信息挖掘程度对定位结果的影响。结果表明,所提出的方法能在水质传感器报警信息累积时不断更新可疑候选节点的污染源后验概率,使候选节点个数降低,污染概率信息熵降低,能有效地识别出污染节点所在区域,且传感器信息挖掘程度越深,污染事件定位的准确率也越高。引入传感器首次报警时间作为辅助信息可以减少候选污染节点个数,降低候选节点污染源概率分布的不确定性,提高定位的准确性。