新型城市水系统构建的雄安模式研究

针对新区面临的多重水约束条件,结合新区未来发展的定位目标,在充分认识系统性及维持自然水循环重要意义的基础上,提出了"节水优先、灰绿结合"双循环结构的新型城市水系统模式,进而讨论了城市水系统的结构、功能及调控路径.其次,建立了资源-环境-安全-经济-社会/管理-技术六维度的综合评估指标体系,通过模型对子系统模式及过程进行模拟和综合评估,提出了空间布局模式的优化方案.     

历史时期河北平原湖泊演变对雄安新区水治理的启示

在借鉴已有对历史时期河北平原河湖水系和自然环境演变研究成果的基础上,着重从宋代以来一千年河北平原湖泊剧烈演变这一视角,研究河北平原湖泊历史演变的主要特征及影响因素,提出千年大计不仅是对未来的规划要求,也深藏于对历史的回望和认知中。借鉴历史经验,就要彻底扭转历史上北京营都过程中同畿辅地区生态保护和经济发展不相协调的弊病,审慎考虑当前形势下多方面因素的影响,推动雄安新区水治理,实现新时代的京津冀协调发展。     

水足迹理论研究综述

水足迹概念的提出,有别于传统的"取水"指标,创新性地将人们的生产和消费与水资源的消耗和污染联系起来,让人们意识到水资源的总体消耗和污染最终是与生产、消费产品的类型和数量密不可分的。水足迹理论应用研究为水安全战略研究提供了重要基础,成为了水资源管理领域的研究热点之一。本研究从水足迹核算的时空尺度(A级、B级和C级尺度)、水足迹核算范围(蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹)、水足迹可持续性评价及其国内实证研究四个方面对国内外水足迹的研究现状展开评述,并对其研究前景进行了展望。     

基于不确定性的雄安新区城市水系统安全保障技术研究

为提升雄安新区应对气候变化和急性冲击灾害的适应能力,建设高韧性高弹性的城市水系统,实现新区水系统的安全运行与可持续发展,构建了基于不确定性的雄安新区城市水系统安全保障技术.该技术包括水系统的风险源识别、风险综合评价和风险管理策略3部分.在应对气候变化方面,提出了"气候变化模拟预估—气候变化增量分析—水系统影响风险分析"的技术框架、不同精度的气候变化增量分析方法,以及分层级的城市水系统气候变化影响与风险分析方法.在应对急性冲击方面,提出了有效识别城市水系统面临的急性冲击风险源识别方法,以及急性冲击灾害多情景多灾种风险分析方法.在安全保障机制方面,提出了建立雄安新区水系统应急预案体系的要求,以及区域协同、综合应对、专业负责和网格化管理的"城市-组团-社区"三级风险管控机制.     

淮河流域农业灰水足迹效率的时空分布与驱动模式

运用灰水足迹效率测算模型对淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率进行了测度和时空分布研究,采用Kaya恒等式和LMDI分解模型将农业灰水足迹效率驱动因素分解为农业经济效应、化肥强度效应、灰水产出规模效应、农业环境效应和耕地资源效应等5个因素,并对淮河流域各地级市农业灰水足迹效率的驱动模式进行了分类。结果表明:2000—2015年,淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率都有显著的提升,从各省分布情况来看,山东省的农业灰水足迹效率最高,其次是安徽省和江苏省,河南省最低;农业灰水足迹效率驱动因素中,农业经济效应、灰水产出规模效应和耕地资源效应为正向效应,化肥强度效应和农业环境效应为负向效应,其中农业经济效应是提升农业灰水足迹效率最关键的驱动因素;淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率的驱动模式可以划分为农业经济效应单因素驱动模式I、灰水规模产出效应单因素驱动模式Ⅱ、双因素驱动模式Ⅲ和三因素驱动模式Ⅳ共4类,对于不同驱动模式的地区需要采取不同的治理措施。     

雄安新区水利风景资源调查与评价

雄安新区水利风景资源丰富,具有较大的开发潜力.基于雄安新区水利风景资源调查结果,提出3个水利风景区,对各分区进行综合分析和评价.针对风景资源的开发利用程度低、环境保护差、管理与服务不完善等问题,提出建议和策略.     

雄安新区起步区雨水利用及其影响研究

为探求雄安新区未来雨水利用的提升空间及其后续影响,研究重点分析了新区起步区1977—2013年降水特征指标,分别计算现状年(2014年)及规划年(2035年)设计频率下的雨水资源利用量,揭示了规划年新区起步区雨水利用的提升空间。结果表明,规划年研究区年尺度及场次尺度平均雨水资源利用量较现状年分别提高25.2%、37.5%。结果可作为雄安新区雨水资源控制利用研究的定量化参考,并为解决我国城市地区多水源供水问题提供科技支撑。     

基于冬小麦水足迹的黄河流域农业结构协同调整

以黄河上、中、下游的宁夏、陕西和山东为例,通过2008—2017年冬小麦水足迹的计算和对比分析,提出协同调整3个省（区）农业种植结构在黄河流域水资源节约利用的重要意义。结果表明：（1）3个省（区）冬小麦水足迹存在显著差异,上游地区冬小麦水足迹（2.74 m³/kg）明显高于中游地区的（1.29 m³/kg）和下游地区的（0.89 m³/kg）;（2）2008—2017年,3个省（区）冬小麦水足迹虽然在不同年份有所波动,但未出现明显变化趋势;（3）从流域农业结构协同调整的角度看,应增大黄河中下游地区冬小麦种植面积,减小上游地区的种植面积;（4）在减小黄河上游水资源缺乏地区冬小麦等水足迹较大作物种植面积的同时,应适度增大水足迹低、收益高的作物种植面积,以节约水资源和提高经济收益,推动黄河流域生态保护和高质量发展。     

堤防工程运行管理模式研究——以雄安新区为例

构建堤防工程科学的运行管理机制是实现雄安新区建设目标的必然要求。从新区堤防工程建设管理的现实条件出发,针对管理实践中的特点,初步提出建立现代化运行管理模式：重点堤防工程由水利工程管理中心承担运行管理工作;非重点水利工程由新区所属各片区、各组团负责运行管理,水利工程管理中心进行业务指导;采取政府采购引入第三方维修养护单位对堤防进行日常维护,并对维养单位实行严格的考核。     

水足迹研究进展及其对农业水资源利用的启示

在明确水足迹起源、概念的基础上,综合评述基于虚拟水理论的水足迹方法、生命周期评价和基于生命周期评价的水足迹方法。比较不同方法的特点及其研究意义,认为基于虚拟水理论的水足迹方法适用于区域层面,而基于生命周期评价的水足迹方法更适用于产品层面的研究;二者结合可为农业水资源可持续利用提供从区域到产品尺度的研究方法及思路。     

中国农业水足迹时空差异和流动格局研究

粮食安全和水资源安全是关系国计民生的重大问题,农业是主要的耗水部门,研究农业生产耗水有利于实现水资源可持续利用。对中国农业水足迹变化趋势和空间差异进行了分析,并构建了优化模型和贸易网络,在此基础上,对各省农产品贸易流动格局进行了分析。分析结果表明:①1961～2011年间,农业水足迹总量持续增长,贡献最大的是畜产品水足迹;人均农业水足迹呈先下降后上升的趋势。②2000年,中国内陆地区,由西北向东南,植物型农产品水足迹含量中的绿水足迹比例逐渐增加。③四川、广东、河南、江苏、山东5个省的农业水足迹消费最高,北京以及沿海等经济发达地区和西北、内蒙古等灌溉密集地区的人均农业水足迹消费较高。④2000年,中国农业水足迹贸易全局节水量为12.6 km~3,国际贸易是主要贡献单位。最后,基于上述研究结果提出了能够促进我国实现农业水资源可持续发展的建议。     

广东-广西农业水足迹变化及其驱动力的对比分析

为识别广东与广西农业生产水资源占用及其影响因子,在量化1996—2018年两省（自治区）农业水足迹及其构成的基础上,揭示了农业水足迹强度驱动机制及其区域间差异;广东和广西年均农业水足迹分别为29.88、41.37 Gm³,均随时间增长,2018年广西的农业水足迹约为广东省的1.5倍。广东谷物和水果的水足迹合计占比高达80.4%;广西的谷物、水果和糖类的农业水足迹均在12 Gm³左右,三者占比之和达总量89.5%。农业水足迹强度总体上呈现上升—下降—再上升的态势。水足迹组成均表现出蓝水足迹<灰水足迹<绿水足迹的关系,绿水足迹占主导地位。除降水外,经济发展是广东农业水足迹强度的主要驱动要素,而广西的农业生产要素不可忽视。结果可为不同类型农业水足迹调控策略的制定提供参考。     

雄安新区水资源承载力分析及提升途径研究

雄安新区的规划建设面临着前所未有的水资源承载力挑战,亟需对其进行分析并提出相应的提升途径。通过对现状和未来规划条件下新区可供水量的分析,针对未来需水量,分别进行了初步配置。以人-水关系为核心,考虑再生水和生态用水是否计入的不同情况,分析了现状和未来新区水资源承载力和承载指数。结果表明,在再生水和生态用水均计入的情况下,现状和未来水平年新区总缺水量分别为6.81亿m~3和2.08亿m~3,承载力分别为162.01万人和418.29万人,承载指数分别为3.28(人口超载)和1.27(人水均衡),但未来新区生活缺水率仍高达59.41%。考虑到新区发展中可能遇到各种风险,需通过从工程和非工程措施增加4.50亿m~3的水来缓解超载问题,即增加跨流域调水量和上游水调节的潜力,以及开展新区及周边地区的节水活动。     

基于STIRPAT扩展模型平塘县农业水足迹变化及驱动机制研究

平塘县水资源短缺问题突出,农业生产使得水资源匮乏日益加剧,因此,该地区急需明晰农业水资源利用关键影响因素,以达到构建低水耗高效农业生产模式,提高水资源利用效率目标。利用水足迹核算模型,定量测算2001-2015年平塘县农业用水状况,在经典IPAT环境压力等式基础上,从人口、经济、技术、城镇化、膳食结构、气候6个方面,构建水足迹STIRPAT扩展模型,剖析平塘县农业水足迹变化主要驱动因素。结果显示:平塘县农业水足迹从2001年6. 02×108m3增加到2015年8. 60×108m3,增加了42. 86%,绿水、蓝水的增加主要由于农业产业结构调整、种植技术改进、作物新品种推广等,灰水水足迹快速增长主要由于化肥大量使用;平塘县农业水足迹驱动因子贡献率由大到小排序为:膳食结构降水量人口经济技术城镇化,上述驱动因子每变化1%,分别导致农业水足迹总量变化-0. 1071%、0. 09393%、0. 0684%、0. 0585%、0. 0581%、0. 0453%。平塘县属于典型喀斯特峰丛洼地区,由于特殊"二元"结构特征,地表调蓄功能极弱,农药化肥大量使用,导致灰水对农业用水增长率的贡献率较大,而经济欠发达,生活水平低,以植物性食物为主的膳食结构,在一定程度节省农业用水。     

土库曼斯坦农牧业水足迹研究

农牧业水足迹研究可揭示农牧业经济系统与水资源消耗间的联系与矛盾,为农业水资源合理利用和农业结构调整提供参考。运用水足迹理论和方法计算了土库曼斯坦农牧业水足迹,分析该农牧业水足迹总量、结构、人口密度、土地密度、农牧业水资源集约利用度、水资源负载指数特征及其年际动态和水资源生态安全指标。研究表明:土库曼斯坦农牧业水足迹总量介于1.63×1010².73×1010m3之间,年际变化总体呈上升趋势,2008年增幅最大;农产品水足迹组成中经济作物占总量的67.93%;农产品水足迹人口、土地密度的年际动态特征与总量相似,2008年出现峰值,畜产品水足迹较稳定;2007-2011年间该国农牧业水资源利用有效性提高,经济效益增加,但总体低于畜产品水资源的利用效率和经济效益;2007-2012年农业水资源负载指数显示农业水资源利用度和开发潜力持续升高,但仍有较大开发潜力;随着土国农牧业水足迹的上升,该国面临的水资源压力骤增,水资源生态安全问题突出。     

基于IPAT模型的河北省灰水足迹分析及预测

河北作为京津冀发展圈的重要组成部分,水质水量问题突出,因此迫切需要对其水量和水质进行研究。基于农业和工业生活两部分,选取N肥、P肥、COD为关键污染物,以水环境最大允许容量为依据,计算了河北省2004—2015年的灰水足迹,并以此为基础,对2030年单位产值造成的灰水足迹进行了预测。结果表明:(1)12年间河北省灰水足迹呈现先上升再下降的趋势,农业灰水足迹以N肥为最关键污染物,随着化肥总量和平均施肥水平的增加不断增长,年均增长率0.87%;(2)工业生活灰水足迹总体呈现增长趋势,阶段内呈现下降趋势。以2011年为界,河北省灰水足迹从由农业灰水足迹决定转变为由工业生活灰水足迹决定,且工业生活灰水足迹和第三产业产值的相关性较强;(3)通过IPAT模型分析发现,农业灰水足迹除2004,2013,2015年外,其他各年份可持续性均较差,2004—2010年工业生活灰水足迹的可持续性好于2011—2015年。未来若按照现有水平继续发展,到2030年河北省单位农业产值造成的灰水足迹将下降为0.05 m~3/元,单位工业生活产值造成的灰水足迹将下降为0.006 m~3/元。     

基于水足迹理论的云南省农业水资源承载力DEA模型评价

基于水足迹理论和方法,计算和分析云南省2000-2008年农业耗水水足迹,并结合相关社会与经济输入、输出指标,建立DEA模型,评价此9年间云南省农业水资源与农业经济系统的可持续发展状况,定量分析云南省农业水资源相对承载力。结果表明:云南省2000-2003年和2006-2008年的7年间皆达到DEA有效,即农业水资源开发利用与社会经济发展之间的相对发展绩效达到最优,技术和规模效益都有效;云南省2004和2005年水资源相对承载力指数均小于1,DEA无效;云南省2000-2008年间持续发展增长则较为缓慢,呈现弱劣于可持续发展的轨迹。     

基于水足迹理论下宁夏水资源经济效益脱钩分析

通过水足迹理论,引入Tapio脱钩弹性系数,构建水资源与经济发展关系,实证分析2010-2016年宁夏水资源利用与经济发展之间的关系。结果表明:①宁夏地区总水足迹和人均水足迹均呈减少态势,总水足迹中农业用水所占比重高达90%;②水资源利用效益从2010年23. 81元/m~3显著提高至2016年47. 08元/m~3;③水资源利用与经济发展的Tapio脱钩评价呈强弱脱钩变化的发展趋势。仅从水资源与经济的关系来看,宁夏水资源能够满足GDP高速增长,水资源压力较小,但受黄河补水调控的不确定性和分布不均衡的水足迹组成将会对地区经济、社会、生态的高质量发展带来潜在隐患,应引起高度重视。     

基于农作物水足迹的济南市农业用水评价

水足迹是评价一个地区水资源利用模式以及消费模式的新方法。基于水足迹理论,计算了1997-2013年济南市农作物用水量、进出口虚拟水量、水足迹值,分析了济南市农业水资源状况与农业水资源安全状况。结果表明:济南市水足迹组成中绿水、蓝水、灰水足迹均呈现逐年增加趋势;农产品水足迹中小麦、玉米、蔬菜3类作物对济南市农业具有支撑作用;农业水安全方面,济南市多年平均水资源匮乏度为536%,水资源压力指数高达789%,农业人均水足迹为717.9 m~3。总而言之,济南市农业水资源压力巨大,水资源匮乏严重,需要提高当地水资源的可调蓄性,优化种植结构与虚拟水进口种类,强化节水工作。