郑州市土地利用/覆被变化模拟预测及其水源涵养量计算评估

【目的】为研究郑州市未来土地利用/覆被变化及其水源涵养量，综合自然地理、社会经济、降水和蒸散发等数据，【方法】采用Dyna-CLUE模型模拟了郑州市2020年土地利用/覆被变化，通过与实际土地利用图进行比较验证，证明该模型可用。设置不同情景，同时考虑了多种土地利用/覆被类型的未来变化趋势和经济效益最大化，进而模拟了2025年、2030年土地利用/覆被变化。运用水量平衡法，结合土地利用变化计算评估水源涵养量。【结果】结果表明：2020年总水源涵养量为3.31×10⁸ m³,空间分布特征为西南高，东北低，林草区高，非林草区低。在未来土地利用变化情况下，不同土地类型对应的水源涵量随着该土地面积的增加而增加，减少而减少。“现状发展”情景下总水源涵养量逐年下降，到2030年总体下降0.21×10⁸ m³,主要集中在中部和中西部地区；“规划发展”情景下总水源涵养量到2025年下降0.03×10⁸ m³,到2030年增加0.01×10⁸ m     

赣江流域生态流量与地表水资源可利用量研究

为更好指导赣江流域水资源合理开发和可持续利用，采用水文学方法确定了赣江干流及重要支流控制断面生态流量，定量评估了流域各分区地表水资源可利用量。研究表明：(1)赣江干流各断面生态流量为44.8～281.0 m³/s,占年均流量的11.7%～13.6%。支流断面生态流量为6.03～19.80 m³/s,占年均流量的9.4%～10.0%。各断面近10 a日均流量满足程度均在92%以上，可作为生态流量管控依据。(2)外洲以上赣江流域年均地表水资源可利用量224.2亿m³,可利用率29.6%。各主要支流年均地表水资源可利用量7.1亿～22.1亿m³,可利用率19.7%～29.3%,流域下游水资源可利用率总体高于中上游。随着流域洪水资源高效利用能力提升，水资源可利用量可进一步增加。研究成果可为指导流域干支流水量分配与调度，加强水资源开发利用与保护提供参考依据。     

黄河流域甘肃段河道生态需水阈值的探讨

研究河道生态需水阈值对于提升河流生态系统多样性、稳定性、持续性及河道生态需水管理具有重要意义。针对黄河流域甘肃段河流断流、水污染严重及泥沙含量高等水与生态环境问题,依据30个水文站1956—2016年的河流月径流资料,采用年内展布计算法确定生态基流量,并与自净需水量、输沙需水量按照“取大”原则整合为基本生态流量;采用逐月频率计算法确定目标生态流量。综合基本生态流量与目标生态流量分布特征,获得年内河道生态需水阈值,对其进行等级评价并分析满足程度。结果表明：年内水量较枯、较丰时段黄河干流河道生态需水阈值分别为74.78～393.29 m³/s、595.35～1 108.84 m³/s;玛曲至上诠段支流分别为8.97～26.81 m³/s、30.16～156.20 m³/s;上诠至安宁渡段支流分别为0.64～11.93 m³/s、3.50～124.61m³/s;安宁渡以下段支流分别为5.67～7.76 m³/s、14.77～30.53 m<...     

基于需水过程线的多级泵站扬水灌区供需水量优化调度

为了改善红寺堡扬水系统供需水量在时间维度上存在的不协调问题,以需水过程线和泵站设计流量线为比较对象,构建扬水系统内泵站供需水流量优化调节模型,分析不同时段的灌溉面积、高效节水面积比重和灌溉定额等因素引起的需水流量与泵站设计流量关系。基于需水过程线多级泵站扬水灌区供需水量优化调度模型包括流量平衡模型、需水过程线模型和流量调节模型,对红寺堡扬水灌区4种工况进行模拟。结果表明：在高效节水面积占比为60%时,随着灌溉面积从6.02×10⁴ hm²增加到6.77×10⁴ hm²,红三泵站控制灌域内调蓄水量从1.47×10⁶ m³增加到8.49×10⁶ m³,其他3座泵站调蓄规模保持不变;在高效节水面积占比为80%时,红一泵站和红三泵站不调蓄,红四泵站和红五泵站的调蓄规模分别为3.08×10⁶ m³和0.47×10⁶ m³。此模型构建与应...     

基于生态水力半径法的瑞丽江河道内生态需水量估算

从保护瑞丽江流域特有珍稀、濒危鱼类的角度出发,根据瑞丽江流域的水资源特性,采用生态水力半径法对瑞丽江进行河流生态需水量研究：利用戛中水文站的实测流量资料,建立Q～R关系,计算了瑞丽江河道内生态需水量,枯期最小生态需水量20.1m³/s;汛期最小生态需水量63.2m³/s。从而推求出龙江水电枢纽工程汛期下泄流量不应小于47m³/s;枯期下泄流量不应小于15m³/s,以满足水生生物生存繁衍所需的基本生态需水量。     

疏勒河流域水源供给服务时空变化研究

水源供给服务功能对于理解和调节生态系统服务功能至关重要。以疏勒河流域气候、土壤、DEM、水文、土地利用/覆盖变化和统计数据等为基础,运用RS和GIS技术,结合InVEST模型首先对疏勒河流域1980—2020年土地利用与覆被变化进行时空动态分析;其次对流域水源供给功能数量、时空分布特征进行定量评估研究;最后对产水区模拟结果进行模型校验。结果表明：疏勒河流域土地利用类型中未利用地、草地为主、建设用地、水域趋于大幅扩张,林地面积趋于缩减;疏勒河流域1980、2000、2020年流域总产水量分别为1.9458×10⁹、2.1660×10⁹、5.2109×10⁹m³,近40年产水量净增3.2651×10⁹m³,增加1.68倍;水源供给量在近40年内呈现先减少后增大的趋势,水源供给空间分布特点与产水量高值区均主要集中于流域中上游。研究对于定量评估疏勒河流域产水量和流域高质量发展具有重要实践意义。     

黄河上游典型小流域汭河水资源优化配置研究

针对汭河流域供水能力不足及流域辖区内用水部门用水量分配存在矛盾,进行水资源优化配置。以流域生活、工业、农业、生态等用水部门的用水总效益目标最大、余水量最大为目标,建立了多目标规划模型,采用多目标遗传优化算法求解,利用Topsis法对结果进行综合评价后求出最优的配置方案。结果表明：2020、2030年用水保证率(50%)下配置水量与预测水量相比工业用水量减少了528.336×10⁴、457.095×10⁴m³,生活用水量减少262.652×10⁴、342.059×10⁴m³,林牧渔畜用水量增加53.538×10⁴、84.098×10⁴m³生态用水量增加-7.905×10⁴、10.398×10⁴m³,农业减少641.047×10⁴、300.292×10⁴m³。通过优...     

基于改进水文比拟法的新丰江生态流量计算

为减小水电站开发对下游河道生态环境的影响,以广东韶关新丰江为例,用改进水文比拟法计算流量,同时用水文学法进行生态流量计算。结果表明：运用改进水文比拟算法能较准确获得新丰江干流丰城、狮石滩、涧下和银潭4座水电站的月平均流量(分别为20.57 m³/s、21.80 m³/s、22.54 m³/s和22.97 m³/s);4座电站生态流量最终取值分别为3.62 m³/s、3.63 m³/s、3.73m³/s和3.93 m³/s;其生态流量的月满足程度均在99%以上,能满足设计保证率。研究成果可为新丰江等中小河流水资源开发利用与生态系统保护及中小河流水电站生态流量计算提供参考。     

径流引水式小水电生态-发电协同优化模型及应用

以湟水河流域的湟乐水电站为例,基于自然水流范式计算河道内适宜生态流量和生态基流,以生态流量为主要约束建立径流引水式小水电生态-发电协同优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法得到引水发电流量的Pareto解,研究成果对指导径流引水式小水电的生态调度和运行管理具有重要指导价值。结果表明：滑动t检验法诊断西宁水文站年径流量时间序列的突变点是2000年,经还原后得到1956—2000年多年平均天然径流量为41.3 m³/s;适宜生态流量在年内枯水期、平水期和丰水期展布的同期比分别是0.60、0.41和0.42,达到了“极好”标准;以传统Tennant法“一般”标准确定的非汛期生态基流为4.13 m³/s、汛期生态基流为12.4 m³/s;采用生态-发电协同优化模型计算多年平均来水条件下湟乐水电站的年发电量为634.29×10⁴ kW·h,枢纽下泄流量均满足减水河段生态流量需求;多年来水条件下湟乐水电站等效减排6 323.9 t CO₂,电站的减排生态效益为188.45×10⁴     

赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响,赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量,并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对,确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明：Tennant法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m³/s、1 041.30m³/s,占外洲断面多年平均径流的40%左右;年均较适宜生态需水量为626.60m³/s、561.16m³/s,占外洲断面多年平均径流的27%左右,为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。     

加强水管理 保障水安全

根据我国水安全的形势和特点,保障水安全不仅要进一步加强水利基础设施建设、夯实水安全的工程基础,还必须特别注重从深化改革、创新机制、完善制度等方面着手,切实强化水管理,为水安全提供有力保障。     

用户水权交易与水资源配置

随着国民经济的发展,环境污染加剧,人口不断增加,我国淡水资源的缺乏越来越严重。但是,在缺水的同时,水资源的价值却得不到充分体现,水资源无法得到有效利用。改善水资源配置,提高用水效率是缓解我国水资源短缺的客观要求。根据科斯定理,如果产权清晰,交易成本足够低,市场就可以实现资源的最有效配置。据此提出了用户水权交易,由于用户用水的边际收益是不等的,水资源的使用效益也不同,将水资源从低收益的用户向高收益用户转移,可以提高用水的效益。通过可交易的用水凭证,市场可将水资源分配到能够产生最大效益的用户,减少水资源浪费,优化水资源配置,促进水资源的合理利用。     

考虑蓝、绿水区别的水权界定研究

在水资源产权配置过程中引入蓝水和绿水的概念,分别建立了不同准则下只考虑蓝水分配和同时考虑蓝绿水分配的流域水权配置模型。对区域间传输水量做了深入探讨,并且指明了该参数在调水行为中(区内调水和区外调水)的实际意义。将此模型应用于汉江流域的水资源配置中,针对汉江流域的实际情况提出了对分叉型河流流域的处理方法,得到了各种模型不同准则下各个分区的水权分配结果,为汉江流域初始水权界定方案的研究提供了科学理论依据。     

再生水资源的水权问题探讨

探讨再生水资源的所有权、使用权问题,认为再生水资源是水资源的一种特殊形式,其所有权归国家所有,其使用权可以通过向水行政主管部门办理取水许可手续后获得,其用水过程应接受水行政主管部门的监督和指导。     

水量与水权关系的探讨

水量是水权的本源与核心,但两者在内涵、外延方面又存在差异.由此导致了水量分配与水权分配也既有联系又有区别.水量分配是水权分配的前提和基础,水权分配是水量分配的延续和深化.两者在分配的对象、标的、期限、手段、途径、解决纠纷的方式、适用的法律方面都存在着一定的差异.     

城市供水合理水价结构分析

城市水工业企业（城市供水、排水、污水处理）要真正实现“自主经营、自负盈亏、自我积累、自我发展”,就必须制定合理的城市供水水价结构,在研究城市供水的价格和构成中要考虑到各环节的合理补偿,价格制定合理的原则,结合国际通行的水价结构分析我国水价结构现状,制定合理的水价结构不仅是当前水价改革的一个主要任务,而且关系到城市水资源的可持续发展。     

水权、水价对水资源管理的影响研究

在现代水资源管理体制中,水权是管理的法律依据,水价是管理的手段,水资源的优化配置与高效利用是目的.通过对水价和水权理论的研究,从水价和水权的角度来考虑造成目前水资源管理现状的原因,并进一步分析了水价及水权对水资源管理的影响及作用.     

考虑水质与水价影响的城市再生水需求研究

再生水是城市的“第二水源”,加强再生水配置利用对优化供水结构、增加水资源供给、缓解水量供需矛盾以及保障水生态安全具有重要意义。科学预测城市再生水需求是提高污水资源化利用水平的重要基础。在区域水资源需求分析基础上,充分考虑工业生产、城市杂用、河道补水、农林灌溉等4大领域的水量和水质需求特点,提出考虑水质与水价的分领域再生水需求预测技术框架。首先考虑水质影响,引入再生水可替代率指标,分析水资源需求总量中可由再生水供给的水量;其次,考虑自主定价模式下再生水价格对用户需求的影响,建立“补贴-价格-需求”模型,计算不同补贴情景下区域再生水的需求量;最后,应用于宿迁市中心城市。结果表明：在规划年2025和2030年的再生水利用率目标要求下,采用中等补贴情景能在有效推广再生水利用的同时兼顾政府财政压力,再生水需求量分别可达10 095×10⁴和13 387×10⁴ m³。本研究进一步拓展了城市再生水需求量预测的理论方法,也为宿迁市再生水利用配置提供了科学依据。     

不同再生水占比景观水体水质演变机制实验研究

以永定河(北京段)为研究对象,开展不同再生水占比景观水体连续24d的水质监测实验,监测指标包括化学需氧量、氨氮、溶解氧、pH、电导率及土壤微生物多样性等。结果分析表明:相同实验条件下永定河上游山峡段河岸带土壤微生物多样性明显好于下游沙质断流河岸带土壤,而二者混合形成的沙土有利于丰富土壤微生物多样性;高再生水占比水体对于环境更加敏感,更容易因为外部因素引起水质变化,在高温下水质恶化速率更快;根据实验所监测的多项水质指标与生态效应综合分析,静止景观水体再生水占比在超过75%以后水质持续恶化,推荐永定河实际景观河道再生水占比控制在75%以下。     

中国水权与水量分配关系分析

水资源所有权形式决定水量分配的主体.根据宪法和法律,中国水资源属国家所有,这就决定了中国由国务院代表国家对水资源进行分配.在国务院或国务院授权部门批准的水量分配方案的基础上,主要通过取水许可制度,实现水资源所有权与使用权的分离,实现对水资源使用权的分配.目前,中国水权制度已经建立,水量分配对完善我国水权制度具有重要作用.