水-能源-粮食纽带关系定量研究方法综述

在总结水-能源-粮食纽带关系研究中, 使用频率较高或潜力较大的 8 种水-能源-粮食纽带关系定量研究方法为: 水-能源-粮食纽带关系工具 2.0( WEF Nexus Tool 2.0) ; 生命周期评价( LCA) ; 可计算的一般均衡模型( CGE) ; 系统动力学模型( SD) ; 气候、土地、能源与水资源策略( CLEWS) ; 基于社会生态系统代谢的多尺度综合评价( MuSIASEM ) ; 市场配置/ 市场配置系统集成模型( MARKAL/ TIMES) 和水资源评价规划模型-长期能源替代规划系统 ( WEAP2LEAP) 。通过总结各研究方法的产生、发展及特性, 并引用案例讨论其适用范围, 分析其优缺点和在使用 时需要注意的问题。在此基础上, 对未来水2能源2粮食纽带关系定量研究方法的发展趋势进行讨论, 认为伴随可持 续发展问题关注度的上升与水-能源-粮食纽带关系内在机理的挖掘, 未来的水-能源-粮食纽带关系定量研究方法将 更加注重量化的精确性和数据的互通以及跨学科研究和多方法的耦合。本文可为水-能源-粮食纽带关系定量研究方法的选择和更新优化提供参考。     

京津冀地区水-能源-粮食系统协同发展评价

为保障水-能源-粮食系统协同发展,以协同学理论为基础,构建协同度评价模型。从水资源系统、能源系统、粮食系统3个层面选取25个指标构建京津冀地区水-能源-粮食系统协同发展评价模型,对京津冀地区协同发展水平进行评价。结果表明,京津冀地区水-能源-粮食系统协同度整体上呈现上升趋势,但京津冀各地协同程度存在一定差异;2011—2016年京津冀协同度变化无规律,处于较低的水平,2017—2020年协同度呈明显上升趋势。     

长江经济带水-能源-粮食产业关联与波及效应

基于2002—2017年长江经济带各省（直辖市）水、能源、粮食相关数据,将3种资源与产业相关联,通过投入产出法描述3种产业部门在研究期内生产中原材料投入来源和产出品使用方向,构建长江经济带水-能源-粮食（Water-Energy-Food,WEF）产业投入产出模型,并结合结构分析法,对产业间关联效应及对地区经济的波及影响进行研究。结果表明：水生产与供应业对WEF产业前、后向关联度均波动下降,对地区经济的影响力系数降低至1以下,感应度系数增长0.5,增幅高达44.2%,拉动作用趋于弱化而感应水平显著提升,其需求结构向中间产品型基础产业转变。能源产业对WEF产业有较强的推动和制约作用,容易受经济波动影响,作为具有低附加值、高带动性特征的中间产品型产业,2007年后其影响力系数稳定在1.2,感应度系数减少10%,缺乏持续发展后劲。粮食产业与自身关联紧密,与其他产业的直接联系较弱,2017年其中间需求率和投入率仅有0.554 4和0.386 2,对地区经济的推动和拉动作用均不突出,属于带有迟钝关联特性的中间产品型基础产业,总体发展状态相对稳定。从经济角度对不同发展阶段WEF产业的结构特征和关联...     

山东省水-能源-粮食系统耦合协调关系变化研究

山东省地处黄河下游,是粮食生产和能源消耗大省,水资源供需矛盾突出,为实现区域资源可持续发展,采用耦合协调评价模型,分析山东省2000—2020年水-能源-粮食系统耦合协调发展变化特征。结果表明：山东省水-能源-粮食系统整体发展趋势较为稳定,处于初级协调阶段;各子系统间离散程度相对较低、相互影响程度高,大多数年份水-能源-粮食系统处于初级协调阶段;干旱导致水资源短缺、能源供需矛盾等问题,对系统耦合协调程度影响较大,提升抗旱减灾和能源保障能力可促进山东省水-能源-粮食系统协调可持续发展。     

吉林省水-能源-粮食系统耦合协调度评价研究

【目的】水、能源、粮食是保障人类生存与福祉的重要物质基础,研究吉林省水-能源-粮食系统的耦合协调发展状况,以促进吉林省水、能源、粮食的可持续发展。【方法】以吉林省为研究区,建立水-能源-粮食(W-E-F)系统综合发展评价指标体系,利用耦合协调度模型定量评价2003—2020年W-E-F系统耦合协调状况,运用GM(1,1)预测2021—2030年耦合协调度。【结果】结果表明：吉林省W-E-F系统综合发展评价指数呈现波动上升趋势,由0.29增长至0.67,其中水资源系统发展指数对综合系统发展指数影响大;耦合度在0.88～0.99范围内,处于高水平耦合阶段,耦合协调关系由勉强失衡逐步发展到中级协调水平,表现出向好的趋势,预测2030年将达到高级协调,最后为促进吉林省W-E-F系统耦合协调发展提出了相关建议。【结论】耦合协调度模型能够有效定量评价吉林省水-能源-粮食系统的协调发展状况,为吉林省水-能源-粮食系统协调发展提供科学参考。     

中国水资源-能源-粮食纽带系统效率时空分异特征

采用SBM-DEA模型、网络DEA模型及双变量空间自相关方法对1997—2017年中国30个省级行政区的水资源-能源-粮食纽带系统(WEF系统)效率进行测度,并分析了其时空演化特征。结果表明:研究时段内,中国水资源、能源、粮食3个子系统的效率值呈现逐年上升趋势,水资源子系统、粮食子系统的效率值提升趋势明显,能源子系统效率值提升速度较为缓慢,空间分布上东部地区各子系统的效率值明显高于中部和西部地区;水资源子系统、能源子系统、粮食子系统效率值之间的空间相互作用存在一定差异,但协同作用的地区分布范围较为一致;中国WEF系统效率值呈波动上升趋势,而区域分布上,东部地区、东北地区、中部地区、西部地区的效率平均值呈依次下降的趋势,高效率区主要分布在东部沿海与黄河流域中下游地区,而西部地区则是低效率聚集区。     

黄河流域地级市水-能源-粮食系统耦合及空间关联研究

黄河流域水资源匮乏,但肩负国家能源和粮食生产的重任。在资源有限、需求不断扩张的背景下,探究水-能源-粮食资源的空间错配给黄河流域可持续发展带来的压力和挑战,可为流域高质量发展及国家区域协调发展战略提供科学依据和参考。基于中观尺度,构建黄河流域地级市水-能源-粮食系统综合评价框架,分析了流域内各地级市的水-能源-粮食系统耦合协调发展水平及空间关联特征。结果表明：2000-2018年,流域内各地级市的水-能源-粮食系统耦合协调度整体由初级协调阶段过度到中级协调阶段,但协调发展稳定性不足,至2018年,系统耦合协调度呈现下降态势;多数年份系统耦合协调度表现出显著的空间关联特征。从地级市视角出发对水-能源-粮食系统进行研究更具地区针对性,更易凸显中观尺度下系统发展的个性特征。应进一步探究黄河流域水-能源-粮食系统的空间关联影响机制,并解构黄河流域水-能源-粮食系统动态耦合协调发展模式。     

中国水-能源-粮食关联系统协同安全评价

为保障我国水-能源-粮食关联系统安全,运用压力-状态-响应模型对我国2007—2016年水-能源-粮食关联系统进行协同安全性评价。选取16个代表性指标,构建我国水-能源-粮食关联系统协同安全评价指标体系及评价模型,利用层次分析法确定各指标权重,根据2007—2016年全国及各省区相关指标统计数据,对全国及不同地区水-能源-粮食关联系统进行协同安全评价。结果表明:近10年全国水-能源-粮食关联系统的协同安全度总体呈波动上升趋势。北京、天津和上海等省级行政区水-能源-粮食关联系统综合协同安全度较高;而宁夏、新疆和重庆等地区综合协同安全度低;大部分省区关联系统综合协同安全度水平2012—2016年高于2007—2011年。     

2000-2019年新疆水-能源-粮食系统耦合协调发展研究

水、能源和粮食是区域可持续发展的关键要素。以新疆维吾尔自治区为研究区,构建水-能源-粮食(W-E-F)系统综合评价指标体系,利用耦合协调度模型和灰色GM(1,1)模型,分析新疆2000-2019年W-E-F系统耦合协调发展水平,并对2020-2031年的耦合协调度进行预测。结果表明：2000-2019年新疆W-E-F系统的综合评价指数由0.39增大至0.61,整体上呈现上升趋势;耦合协调度从0.59增大至0.77,3个子系统之间存在着密切的联系,目前整体表现为中级协调发展水平,并预测在2025年将过渡为高级协调发展阶段。水资源子系统仍是制约W-E-F系统协调发展的关键,农业用水占比过大,导致新疆总体上结构型缺水严重。未来应积极调整用水结构,提高水资源利用效率,优化粮食消费结构,以提升系统内部的协调性。     

水-能源-粮食纽带关系的研究

近年,国际上开始关注"水—能源—粮食"纽带关系(Water-Energy-Food Nexus, WEF-Nexus)。水资源与能源关系密切,共同为重要的战略资源。梳理WEF-Nexus这一概念的提出与发展情况,总结国际社会对纽带关系的理解及应对措施,并对我国相关领域的政策制定提出建议。     

黑龙江省航道电子调度系统应用研究

立项对黑龙江航道电子调度系统进行研究,主要目的是运用计算机网络技术、信息处理和数据通信技术以及其它相关技术,在Internet内部网的基础上建立业务调度系统,实现全省航道系统内部的船舶调度、每日水位、水深信息统计和发布等功能,将大大加强调度工作的管理信息化,提高管理的工作效率并实现资源共享;将电子航道图系统、航标遥测遥控系统、船舶动态监控系统等整合到一个统一的信息服务体系中,为“十二五黑龙江数字化航道建设”提供技术支撑.     

浅论黑龙江省的土地盐碱化

概括了黑龙江省的土地盐碱化的分布状况;分析了土地盐碱化的危害;阐明了盐碱土的分布特征;论证了土地盐碱化形成因素;最后提出了土地盐碱化的防治措施。     

中国水—能源—粮食纽带系统安全水平与全要素生产率时空耦合协调关系分析

为研究中国资源系统与经济系统耦合协调发展状况,通过构建水-能源-粮食纽带系统安全评价指标体系,应用TOPSIS模型、DEA-Malmquist指数和耦合协调度模型,对中国30个省(自治区、直辖市)(不包括港澳台及西藏)水-能源-粮食纽带系统安全水平与全要素生产率进行了测算,从时间和空间的角度分析了二者耦合协调关系。结果表明：中国水-能源-粮食纽带系统安全水平呈“双极分布”的空间格局,整体安全水平逐年提升,粮食子系统安全水平最高,水资源子系统安全水平最低;2005—2019年中国全要素生产率呈波动上升态势,水-能源-粮食纽带系统与全要素生产率耦合协调时空格局差异显著,耦合协调度呈现上升趋势,空间格局由南至北呈现出“高—低—高”的空间分布特征,时间维度上耦合协调呈现向高水平耦合阶段演进的趋势。     

高速公路雨水径流污染浓度的系统动力学模拟

针对降雨事件中高速公路雨水径流污染浓度变化的随机性复杂特征,建立了雨水径流污染物浓度演化的系统动力学模型,研究交通流特征、高速公路特征、降雨事件特征对雨水径流污染浓度的影响。利用模拟软件Anylogic,基于5条高速公路的21个降雨事件抽样数据,对模型进行了拟合分析。通过对模型中降雨时间、径流深度、降雨量等参数进行敏感性分析,阐明了不同降雨事件情景下雨水径流污染浓度的时变规律。结果表明:提出的系统动力学模型可以很好地模拟降雨事件中雨水径流污染浓度的变化过程;在持续时间短而强度高的降雨事件中,高速公路雨水径流污染浓度较高,对沿线受纳水体的影响较大;雨水径流深度与污染浓度是正相关的,降雨量大的雨水径流中污染物的最大析出浓度反而会比降雨量小的降雨事件提前出现;在降雨事件的前期,如果选择合理的控制措施,可以显著降低雨水径流的平均污染浓度。     

基于系统动力学的江苏水资源系统安全仿真与控制

在对区域水资源系统分析的基础上,构建了江苏水资源安全系统动力学模型,并进行了模拟仿真。结果表明2018年后江苏省将出现水资源供需安全问题。通过定量分析找出影响江苏省水资源安全系统的4大动力因素,并设计6种不同的解决方案,通过方案对比分析得出水资源可持续利用的最优方案是综合型方案。最后,对江苏省水资源可持续发展提出了相应的政策建议。     

黑龙江省的冻融地质灾害

黑龙江省地处高纬度,在北纬47°～49°以北发育着多年冻土;全省季节冻土广布。黑龙江省易发生冻胀、冻裂、冰丘、冰锥、热融塌陷和道路翻浆等冻融现象,这是危害工程建筑的一种重要地质灾害。论述了冻融形成的机制,分析了冻融的现象与危害,揭示了冻融的成因与分布规律,最后提出了冻融防治措施。     

黑龙江省水田发展北扩战略研究

从黑龙江省北部地区种植结构调整、农民增产增收以及为黑龙江省水田发展谋取新的增长空间出发,在黑河市爱辉区高寒高纬度水田种植试验取得成功的基础上,提出在第四、第五积温带进行水稻种植的条件完全具备,确定了水田北扩的范围为北纬48°~51°之间的黑河市6个县区、大兴安岭的呼玛三卡地区和伊春市的嘉荫县,并提出了水田北扩的初步设想。     

关于黑龙江省水资源配置总体布局的思考

根据水土资源分布特点和社会经济发展总体布局以及生态与环境对水资源的需求,对黑龙江省水资源配置布局进行分析,提出了黑龙江省水资源配置总体思路是:在节水和合理调整产业结构和布局的前提下,积极开发当地地表水资源,合理利用界河水资源,适度实施跨流域、区域引调水工程,结合区域性水资源综合利用要求,加快水能资源开发。     

山西省水-能源-粮食系统耦合协调时空变化特征研究

为探究山西省水-能源-粮食(W-E-F)系统耦合协调程度的时空变化特征,构建W-E-F系统评价指标体系,采用综合评价指数和耦合协调模型,测算全省及各地市2008-2017年W-E-F系统发展水平及其耦合协调程度,并分析其时空变动特征。结果表明:9年间全省W-E-F系统耦合协调度从0. 55上升到0. 83,总体达到良好协调水平。但各子系统发展特征不同,粮食子系统发展水平较高,表现稳定,水资源子系统发展滞后且稳定性较差。系统协调水平和各子系统的发展水平均存在显著且逐渐扩大的空间差异,2017年初级协调区和中级协调区占比分别为45%和55%。太原、忻州和晋中3市协调水平较高,协调水平较低的朔州和运城主要受能源和水资源子系统的制约;各子系统空间差异大小为能源>粮食>水资源,W-E-F各子系统发展水平最低的地区分别是运城、朔州、阳泉。大多数地区面临W-E-F系统内部发展日益失衡的问题,各子系统间存在突出的矛盾,主要表现为粮食和能源子系统与水资源子系统之间的压力和制约效应。最后提出促进山西省W-E-F系统协调发展的措施。     

基于投入产出模型的黑龙江省水资源利用效率分析

以黑龙江省2002年和2007年各部门用水数据为基础,构建了水资源投入产出模型,对国民经济各部门的耗水率、用水效益、用水关联性及虚拟水的消耗量进行了估算。研究认为,农业占黑龙江省总用水量比例最高,交通运输业占总用水量比例最低;各部门用水的关联性普遍呈现下降趋势;黑龙江省从2002年到2007年皆属虚拟水净流出省,其中农业是虚拟水输出最多的部门。研究成果可为提高水资源的经济价值提供理论基础和数据依据。