基于信息熵的河北省用水结构时空演变分析

为了揭示河北省用水结构在时间和空间上的演变规律,采用信息熵理论分析河北省及各地市2001-2018年的用水结构时空变化规律。结果表明：2001-2018年河北省各地市用水结构信息熵值由0.68上升至1.00,反映出各地市用水系统的稳定性和均衡性在不断增强;时间尺度上,各地市信息熵值分为“高、中、低”3个梯队,梯队之间的差异呈现逐渐扩大的演变趋势,2018年各梯队信息熵值的差异均在0.12以上;空间尺度上,全省信息熵值由环渤海地区向内陆、环京津地区向冀南地区均呈现逐渐减小的渐变型分布规律。上述时空演变特征反映了河北省的经济社会发展历程对用水结构变化的映射作用。研究成果可为河北省各地市未来产业优化布局和用水管理提供科学决策依据。     

玛纳斯河流域用水结构时空演化及水资源空间匹配分析

选取2000—2018年作为研究期,以石河子市、玛纳斯县和沙湾县为主要研究对象,归纳出玛纳斯河流域现状用水结构的演变特征,利用信息熵理论、基尼系数和洛伦兹曲线分析了流域的水资源空间匹配程度。结果表明：2000年以来流域的用水总量整体呈上升趋势,用水量增加了11-76%,整体变化程度较小,用水结构的信息熵总体持续增长,信息熵水平从2000年的0-209增加到2018年的0-448,用水总量得到一定控制,用水系统均衡度也逐渐增强,生活、生态用水的空间分布不均衡程度提高,总体来看,水资源与人口和降水较为匹配,与耕地相对匹配,与工业产值较不匹配,各区域工业耗水情况差异度增加,生态用水空间分布趋于均衡,需调整产业经济结构,缩减高耗水企业数量,发展低耗水产业,对水资源进行集约利用,重视生态保护工作,完善水管理机制,实现流域经济社会的健康发展。     

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。     

基于夜间灯光数据的长三角城市群城市用水时空演变及驱动研究

从更精细的尺度分析城市用水的时空演变特征及其驱动因素,对于区域水资源的合理规划具有重要意义。基于夜间灯光数据,结合用水量数据建立了城市用水空间化模型,并利用标准差椭圆、空间自相关分析、地理探测器和因子分析方法,对长三角城市群城市用水的时空演变特征及驱动因素进行研究。结果表明：2000-2018年长三角城市群城市用水空间分布由“正东-正西”方向逐渐转变为“西北-东南”方向,重心整体向东南方向偏移;长三角城市群县域尺度用水量具有显著的空间正相关性,高值集聚区主要分布在中部地区,低值集聚区则分布在边缘地区;人口、综合供水能力、建成区面积与GDP反映的城市经济发展水平是长三角城市群城市用水时空演变的主导因素,价格、产业结构与节水措施则为重要因素。应注重长三角城市群内部城市协同发展,深化水价改革,优化产业结构与城市供水系统,改善居民用水行为,促进区域水资源的合理规划与可持续发展。     

广东省生产用水结构时空变化及影响因素

基于多区域LMDI方法和信息熵原理,研究2005-2018年广东省4大区域21个城市生产用水结构时空演化机制,解构人口规模、人口分布、经济发展、产业结构和用水强度等5个驱动因素对广东省生产用水的影响。结果表明:广东省生产用水总量总体上呈现降低趋势,珠三角地区降低幅度明显,三大产业的用水强度都逐年下降,区域间差别显著;三大产业用水占比基本保持稳定,珠三角地区用水结构较为均衡,粤东西北地区用水结构趋向于单一,以第一产业用水为主;经济发展为主导正向驱动力,用水强度为第一负向驱动力,产业结构为第二负向驱动力且其驱动效应逐年下降,人口规模为正向驱动力但效应较不明显,人口分布驱动效应最不明显,但人口分布在珠三角城市中主要表现为正向驱动力,在粤东西北地区则呈现为负向驱动力。该研究结果对协调区域产业发展和水资源的关系,制定合理的水资源规划具有一定的参考价值。     

长江经济带用水结构演变及驱动力分析

为了探究长江经济带用水结构演变特点,根据长江经济带11个省(市)2003—2020年用水量变化,采用信息熵和均衡度的理论方法,分析其用水结构特征及演变趋势,并结合主成分分析法进行了驱动力分析。结果表明：在时间尺度上,长江经济带用水总量总体呈上升趋势,其中农业、工业用水比例下降,生活、生态用水比例增加;用水结构信息熵、均衡度均呈上升趋势,用水系统均衡性增强。在空间尺度上,长江经济带下游用水系统均衡性最高,其次是上游、中游。随着农业结构的调整,预计长江流域耕地面积可能会减少,农业用水量不会有大幅上升,其占比将继续减少。预计工业用水量可能会减少,占比依然下降;生活用水量会继续提高。用水结构演变的主要驱动力有工业生产总值、GDP、节水灌溉面积、万元GDP用水量4个因子,其贡献率占96.844%。研究结果对长江水资源与生态保护具有重要参考价值。     

基于洛伦兹曲线和基尼系数的惠州市用水结构分析

为了解中国南方丰水地区的用水结构,采用洛伦兹曲线和基尼系数,对惠州市各县(区) 2013—2017年用水结构进行分析。结果表明,现状年(2017)农业用水和生活用水在惠州市内空间分布相对均衡,生态用水和工业用水在惠州市空间分布相对较为集中;从用水结构空间分布看,不同用水结构基尼系数未突破"警戒线",但均呈现上升趋势,各区域用水差异性在逐步扩大,用水结构的空间均衡度有所下降。用水结构分析成果可为惠州市水资源管理及水资源合理配置提供技术支撑。     

基于信息熵的厦门市用水结构演变及其驱动力的灰色关联分析

基于1999-2010年厦门市水资源公报中农业用水、工业用水和生活用水数据,采用信息熵的方法描述用水结构的演变规律,运用灰色关联度分析影响用水结构演变的主要驱动力.结果表明:厦门市用水结构信息熵和协调度都于2006年起逼近于最大值,越接近最大值说明各部门间用水比重越趋于均衡,说明厦门用水结构系统趋向于无序、均衡的状态发展.灰色关联度反映了社会经济发展对用水结构的演变具有较强的影响,其中以产业结构对其的影响最为突出.     

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。     

南昌市用水结构变化及驱动力分析

研究城市用水结构变化及其驱动力,对于城市可持续用水,科学合理配置水资源有重要意义.基于南昌市2005~2014年水资源公报的用水量数据,采用信息熵理论和均衡度方法分析用水结构演变规律,运用SPSS软件的主成因分析法分析南昌市用水结构驱动力因子.结果表明:南昌市用水结构体现在农业用水量较大,工业和生活用水量次之,生态用水量较小;用水结构信息熵和均衡度呈上升趋势;因子分析结果表明,社会经济因子为用水结构演变主要驱动力.     

河南省用水结构演变与驱动因子灰色关联研究

基于1999—2012年《河南省水资源公报》及《河南统计年鉴》中各种类型用水和经济社会指标数据,对河南省用水结构及效益演变进行了分析。在此基础上,采用信息熵和灰色关联方法对河南省用水结构演变和驱动因子进行分析。结果表明:河南省用水结构信息熵和均衡度皆在波动中趋于上升,说明其用水结构趋于均衡方向发展;用水结构演变驱动因子的灰色关联分析反映了河南省作为农业大省和人口大省,其农业发展方式、农业节水灌溉发展、产业结构调整、城镇化等社会经济发展对用水结构演变影响较大。     

基于信息熵与灰关联的西安市城市经济与用水结构的耦合度研究

基于2005年-2014年西安市城市用水和经济社会发展的数据,运用信息熵和灰色关联分析法,从时间序列上对西安市城市经济发展和用水结构之间的相互关系进行了实证分析。研究结果表明:西安市用水结构信息熵不断增长,单一用水类型的优势性减弱,系统均衡性增强,用水结构趋于合理化;西安市城市经济发展与用水结构之间的关联度都在0.45以上,说明二者存在很大的相关性;城市经济与用水结构的耦合度分布在0.6~1之间,表明城市经济发展与用水结构交互耦合比较紧密;针对西安市水源利用的供需矛盾,可采取相应的措施加以控制,节水技术的创新与推广使用是关键。     

近10年海河流域用水结构特征及演变趋势研究

根据2003-2012年用水资料,利用信息熵、方向系数和Mann-Kendall检验对海河流域用水结构特征及其演变趋势进行了研究与分析。结果表明:海河流域用水结构均衡度存在上升趋势,但趋势不显著,用水系统稳定性逐步增强。随着海河流域各类生态补水项目的实施,流域用水结构的改变主要向着生态用水方向发展。     

邯郸市农业用水结构时空变化特征及用水预测分析

用水结构的时空变化特征及其合理性分析是水资源优化配置及水资源可持续利用的前提,鉴此,采用信息熵、均衡度、洛伦兹曲线及基尼系数等方法对邯郸市农业用水结构的时空变化特征进行分析,并采用定额法进一步对农田灌溉用水量进行预测。结果表明,由现状用水结构可知,农业用水量占总用水量的70%左右,农田灌溉用水量较大;从用水结构时间上分析,农业用水结构的信息熵呈先降低后增长的趋势,均衡性越来越强;从空间上分析,农田灌溉用水的空间分布较林牧渔业均匀;尽管农业用水结构朝着均衡的方向发展,但从用水量方面仍需对农业用水结构优化,经预测2020—2030水平年农田灌溉用水量明显减少,2020年农田灌溉用水量为14.92亿m~3,2030年为13.87亿m~3;农业用水结构的研究是对于水资源供需矛盾及水资源优化配置的良好决策,可为水资源可持续发展起支撑作用。     

基于Shannon熵理论的玉溪市用水结构演变分析

基于C.E.Shannon熵理论,采用信息熵和均衡度指标对玉溪市的用水结构进行了分析研究。分析结果表明:玉溪市的年均用水总量为86 533万m3,农业用水、工业用水、生活用水和生态用水的结构比例分别为59.0%、28.7%、10.0%和2.3%;全市用水总量总体上呈波动下降的趋势,农业用水量和工业用水量总体上也是呈波动下降的趋势,生活用水量为波动缓慢上升的趋势,生态用水量为波动无序的状态;全市用水结构信息熵和均衡度总体上为先上升后下降再缓慢上升的波动式变化,全市用水类别结构正在向均衡状态演变和发展;各县(区)的用水结构信息熵的差异不大,区域用水比较均衡。针对上述情势,提出了进一步调整工农业结构、落实最严格水资源管理制度等对策建议。     

滇中受水区用水结构时空演变态势分析

以云南省滇中受水区2009年~2018年的用水数据为基础,运用熵理论、洛伦兹曲线和改进的基尼系数等方法对该受水地区的用水结构的时空演变态势进行分析。结果表明,从时间尺度上看,受水区中昆明市的用水结构稳定,各类型用水发展均衡;玉溪紧随其后,最具发展潜力的是红河州;但各分区差异性较大,尤其是生态用水,最大差距可达56倍。从空间尺度上看,各分区农业、工业、生态用水基尼系数都有不同程度的下降,其中生态用水基尼系数下降幅度达0.505,说明生态环境保护得到重视;但2018年生态用水基尼系数仍表明各分区生态用水差异性大,处于不均衡的状态。整体看,受水区用水结构的时空演变态势都朝着好的方向发展。     

中国地下水供水量与经济发展的脱钩趋势及空间聚集性研究

研究全国各省区地下水供水量与地区生产总值的脱钩关系,对于今后优化调整供水结构,强化地下水资源的保护与修复具有重要意义。采用2000—2020年全国31个省区供水量、地区生产总值和人口数量资料,运用脱钩分析、驱动效应分析和空间相关分析方法,对全国近20 a来地下水供水与地区生产总值之间的脱钩状态和主要驱动因素进行研究,并探讨各驱动因素在省区尺度的空间聚集特征。结果表明:我国地下水供水量与经济发展的脱钩状态总体上由弱脱钩逐渐演变为强脱钩,2013年是由弱脱钩转变为强脱钩的分界点;用水效率提升是驱动地下水供水减少的主要因素,人均GDP增长是导致地下水供水增加的主要因素;“十五”至“十一五”期间,各省区以弱脱钩为主,“十二五”至“十三五”期间,强脱钩省区处于主导地位;“十五”至“十三五”期间,影响脱钩状态的主要因素从经济水平逐渐演变为用水效率和供水结构;“十三五”末期,各驱动效应贡献率均呈现H-H聚集或者L-L聚集特征。     

广东省新型城镇化时期生活用水变化及驱动机制

运用多区域对数平均迪氏分解方法(logarithmic mean divisia index,LMDI)分解模型,从区域及时空变化角度,对比分析广东省21市人口变迁、城镇化等因素对生活用水变化的驱动效应,探究不同地区城镇化发展对于用水产生的影响机制。结果表明:研究期内,广东省生活用水总量稳中有增,其中城镇生活用水量逐年增加,年均增长率1.4%;新型城镇化建设以来,农村生活用水量降低,人均生活用水量呈逐年下降趋势;分区域看,各地区城镇生活用水量占生活用水总量比重不断增加,尤以粤北地区增加最为明显,城镇生活用水比重由2009年的43.8%增长至2018年的52.8%;人口变化效应是导致生活用水总量增加的最主要的正向驱动指标,其次为人口分布与城乡结构效应;而用水强度效应是负向驱动指标,延缓了生活用水总量的增加。城乡结构效应对珠三角城市群生活用水量增加呈正影响,而与非珠三角地区生活用水总量呈负影响。     

西北地区生态干旱脆弱性评估

为了解西北地区生态干旱脆弱性的空间分布和演变趋势,从暴露度、敏感性以及影响力三方面提出了生态干旱脆弱性的概念及定量表征方法,利用熵权法构建生态干旱脆弱性指数,采用莫兰指数评估脆弱性指数的空间相关性和脆弱性局部空间聚集情况,分析了西北地区1985—2014年的生态干旱脆弱性区域分布、脆弱性程度及趋势。结果表明:西北地区生态干旱高脆弱区主要分布在天山山脉、青海南部、青海湖附近、甘肃中部、陕北以及陕西中部等地区,其余地区均处于中等及以下脆弱性等级；生态干旱脆弱性指数局部空间分布相对聚集,呈现出“大聚集、小分散”的空间分布格局；生态干旱脆弱性在研究时段呈现先升高后降低的趋势,伊犁盆地、吐鲁番盆地和河西走廊地区脆弱性改善效果明显,但青海南部、陕北等局部地区脆弱性仍有升高趋势,未来需要加强这些地区的生态保护工作。     

天津市供用水结构变化分析

供用水结构体现了区域内各产业部门供用水类型之间互相关联、互相依存的结构关系。研究区域供用水结构的特征及变化,对协调区域经济和环境的发展具有重要意义。对天津市2001年-2013年供用水结构特征进行分析,运用洛伦兹曲线及基尼系数计算方法分析用水类型空间分布特征。研究表明:天津市供、用水总量呈上升趋势,年均增长率均为2.31%,供、用水结构变化相对稳定。农业用水和生活用水的空间分布格局较为合理,工业用水差异较大,空间分布极不均衡,应当引起相关部门的重视。