我国北方重点煤电基地发展伴生的水资源压力分析

鉴于煤电基地的快速扩张会给区域水资源保障带来极大的压力,运用生命周期评价方法计算了2006～2015年我国北方九大煤电基地煤炭生产和火力发电的水足迹,提出了虚拟水流出伴生的水资源压力指数,评价了煤电虚拟水外送给当地水资源系统造成的压力,分析了未来煤电基地发展的水资源适配性。结果表明,九大煤电基地煤炭生产和火力发电的年均水足迹为13.4×108 m3,占当地淡水资源可用总量的22.8%,煤炭和电力外送伴生的虚拟水流出总量持续增加,增长率为3 031.9×104 m3/a,近10年来,水资源压力指数呈现上升趋势,六个煤电基地达到中度压力等级,造成巨大的水资源压力;2020年,九大煤电基地总水足迹为15.7×108 m3,区域可供给煤电基地的水资源量为11.9×108 m3,只有晋北和准东的水资源满足未来基地扩张需要;晋中、晋东、陕北和鄂尔多斯通过优化调度等增加区域可供水量后可以满足未来生产需要;宁东和哈密发展所需的水资源与供给能力严重不适配,应调整发展战略,保障基地用水安全。     

基于灰水足迹的安顺市工业经济增长与水环境协调关系分析

为定量评价安顺市工业经济增长与水环境的协调关系,通过估算安顺市2004~2014年工业灰水足迹,用脱钩模型分析工业经济增长与水环境的协调关系。研究表明,安顺市2004~2014年工业灰水足迹波动上升,年均工业灰水足迹为3.255 2×10~8m~3;安顺市2006~2014年工业灰水足迹强度逐年递减,由2006年的1 069.86 m~3/万元减少到2014年的210.39 m~3/万元;研究时段内安顺市工业水环境压力指数变化大,其中2013年水环境压力指数最高,工业水环境压力高低与当年水资源量呈较强的负相关;从协调关系看,安顺市2006年工业经济增长与水环境未脱钩,2005、2007~2010、2014年绝对脱钩,2011~2013年相对脱钩。这表明安顺市在治理水污染过程中不能忽视工业污染物排放带来的影响。     

基于生命周期理论的鄂尔多斯市水资源耗能计算

为定量计算水资源对于能源的需求,寻找提高水资源的能源利用效率的有效途径,基于生命周期理论将水资源全生命周期划分为提取、净化、输送、利用和污水处理五个环节,提出每个环节水资源耗能的定量计算公式,分析水资源生命周期各个环节的耗能数量及特征。分析鄂尔多斯市2013～2017年的水资源耗能特征及历史变化趋势,发现鄂尔多斯市2013～2017年的水资源耗能量从1.62×10~8kW·h逐年降低至1.08×10~8kW·h,降幅为33.3%;单位水资源耗能量从10.11kW·h/m~3逐年降低至7.02kW·h/m~3,降幅为30.6%;水资源全生命周期的能耗集中于用水环节,用水环节能耗在总能耗中的占比常年保持在95%左右;用水环节的火力发电用水是最大的能耗项目,具有最大的节能潜力。     

厦门市水资源供需分析及水安全保障对策

厦门市淡水资源严重匮乏,人均占有量仅356m3(2001~2012年),为缓解厦门市供需水矛盾,提高水资源综合效益,针对厦门市水质性严重缺水的现状,通过供需水量分析,预测在保证率为75%时,厦门市2015、2020、2030年的缺水量分别为0.518 8×108、3.059 8×108、9.177 6×108 m3,供需水矛盾突出。为此分析了厦门市水资源管理存在的主要问题,并提出了缓解厦门市水资源供需矛盾和保障水环境安全的措施。     

城市水资源协调配置问题中双层规划模型及应用

为解决水资源配置系统中的不确定性和层次性问题,开发出具有层次关系的双层优化模型,其中以经济效益为上层目标,配水量为下层目标。将所开发的双层优化模型应用于北京市大兴区的水资源配置系统,并运用模糊满意度算法和Lingo软件对模型进行求解。双层优化结果表明,2016、2021、2026年该地区水资源配置系统的经济效益分别达到5.28×10~8、7.42×10~8、8.42×10~8元,配水总量分别达到21 923×10~4、24 768×10~4、26 817×10~4 m~3,相应的COD排放量分别为4 199.2、4 700.3、4 649.1t;其次,82%的水量来源于地表水和南水北调水源。对比双层优化结果与两个单目标优化结果,可为决策者提供不同情景下的优化方案,并为决策者制定水资源配置方案提供决策支持。     

重庆都市区居民食品水足迹消耗供需平衡研究

研究食品水足迹消耗对区域水资源持续利用具有重要意义。基于虚拟水和水足迹理论,核算了2001～2011年重庆都市区食品水足迹供给量、食品水足迹消耗量和食品水足迹贸易量,并分析三者变化的原因。研究结果表明,食品水足迹供给量由2001年的20.05×108m3下降到2011年的17.43×108m3,食品水足迹消耗量由2001年的35.43×108m3增长到2011年的46.57×108m3;食品水足迹供给量小于消耗量,食品水足迹进口量由2001年的18.343×108m3增长到2011年的30.882×108m3。生产规模缩小是食品水足迹供给量下降的原因,人口增长和生活水平提高导致食品水足迹消耗量增长。在进口食品水足迹的同时需改进生产方式和调整食品消耗模式,以缓解食品水足迹供需矛盾。     

程海水位变化特征与水量平衡研究

针对程海水位持续下降的严峻形势,分析了程海1970~2016年历史水位的年际和年内变化特征;通过水量平衡模型重点研究了2006~2016年水量收入和支出的变化过程,探讨了影响程海丰、枯时期水量变化的主要气象因素。结果表明,程海1970~2016年历史水位整体上呈现下降趋势;2006~2016年多年平均湖体缺水量为2 889.59×10~4 m~3,多年平均入湖水量为7 846.34×10~4 m~3,其中湖面降水量占66.54%;多年平均出湖水量为10 735.93×10~4 m~3,其中湖面蒸发量占95.49%;湖面降水量、湖面蒸发量分别是影响程海丰、枯时期水量变化的主要气象因素。研究成果可为程海可持续发展提供科学的理论依据。     

基于不确定分析的改进灰水足迹模型及应用

鉴于传统的灰水足迹模型难以处理具有不确定性的灰水足迹评价问题,基于不确定性分析理论,提出了改进的灰水足迹模型,并将其应用于太湖流域的水质性缺水研究中。结果表明,与传统的灰水足迹模型相比,改进的灰水足迹模型通过引入不确定性分析理论,能更准确地计算污染物的灰水足迹期望和水质性缺水风险概率,从而量化研究区域的综合水质性缺水程度;2010～2014年太湖流域的水质性缺水风险概率分别为1.00、1.00、0.93、0.97、0.82,其中总氮的灰水足迹期望依次为676.7×108、592.6×108、576.3×108、463.9×108、503.7×108 m3,为太湖流域水质性缺水的主要诱因;改进的灰水足迹模型与水功能区水质达标率模型评价结果基本一致,能准确有效地量化研究区域的水质性缺水状况。     

四川页岩气储量全国第一

正据国土资源部油气研究中心2012年发布的《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选》,我国页岩气预估地质资源总量134×10~(12)m~3,其中四川省页岩气资源量约27.5×10~(12)m~3,约占全国的21%;预估可采资源量442×10~(12)m~3,约占全国的18%,均位居全国首位。目前四川页岩气开发累计开采1.66×10~8m~3,销售119×10~8m~3,2014年计划产量2×10~8m~3。规划2015年     

开发北极油气是俄罗斯国家战略

正能源专家预言21世纪下半叶,北极超级盆地将为人类提供油气方面发挥关键作用,其作用可与目前的波斯湾和西西伯利亚盆地相比拟。俄罗斯在气候变化和北极地区冰盖逐渐减少时找到了开发北极油气的机会。莫斯科北极战略旨在为这个欧亚国家在能源和国防领域提供优势。北极地区技术可采石油储量高达900×10~8bbl,天然气储量47×10~(12)m~3,其中俄罗斯占比最大,分别为480×10~8bbl和43×10~(12)m~3,相当于俄罗斯石油总储量的14%和天然气总储量的40%。目前,北极大陆架共     

基于粒子群算法的水资源优化配置研究

为了合理分配引大济湟工程从大通河调出的7.5×108 m3水量,以满足引大济湟工程受水区的生活、生产及生态用水需求,通过建立以供水净效益最大、供水系统总缺水量最小为目标函数的水资源优化配置模型,运用粒子群算法得到了受水区4类水源、5类用水户在2015、2020、2030三个规划水平年的多年平均情况下的水资源优化配置方案。结果表明,2015、2020、2030年净外调水量分别为3.10×108、6.05×108、7.34×108 m3,缺水量分别为0.69×108、0.64×108、2.15×108 m3,部分区域农业用水存在缺口,仍需采取必要的节水措施。     

基于不同预测方法组合的郑州市工业需水量评价

合理预测需水量是水资源优化配置的关键,为预测2025、2030年郑州市的工业需水量,运用定额法、回归分析法和系统动力学方法开展确定性需水预测,在三种方法预测结果的基础上,采用随机数生成及置信区间算法等推求95%置信区间的需水预测。结果表明,郑州市2025年工业需水量为7.086×10^8~7.163×10^8 m^3,2030年工业需水量为8.619×10^8~8.876×10^8 m^3。研究结果对指导区域水资源可持续利用具有一定的理论与实践意义。     

Analysis of Water Resource Benefits Due to Power Grid Interconnections Using the Virtual Water Method

The global water demand and supply situation is becoming increasingly severe due to water shortage and uneven distribution of water resources. The highest water demand in the energy sector is attributable to power generation. With cross-country and cross-continental power grid interconnections becoming a reality, electricity trading across countries and the creation of new opportunities for re-allocation of water resources are possible. This study expands the concept of virtual water and proposes a generalized virtual water flow in an interconnected power grid system to accurately estimate water resource benefits of clean power transmission from both the production and the consumption sides. By defining the water scarcity index as a price mechanism indicator, the benefits of water resources allocation through power grid interconnections are evaluated. Taking the Africa-Asia-Europe interconnection scenario as an example, the total water saving would amount to 88.95 million m³ by 2030 and 337.8 million m³ by 2050. This result shows that grid interconnections could promote the development of renewable energy and expand the benefits of available water resources.     

中国煤炭基地水与能源协同发展评估

鉴于中国煤电生产主要集中于黄河中、上游和西北内陆河流域,水资源极为紧缺,扩大火电规模势必加重当地的水资源压力,进而带来严重的生态环境问题。基于全国14大煤炭基地的发展规划和最严格水资源管理制度的用水总量控制指标,分析2020年煤炭基地的火电发展是否超出当地的水资源支撑能力。结果显示,到2020年14大煤炭基地新增燃煤发电的用水量为19.32×108 m3,煤炭基地的新增可供水资源量为45×108 m3,大部分煤炭基地可通过新建水源工程、水源置换等途径满足需求,但神东、晋东、黄陇、河南等四大煤炭基地的新增可供水量不能满足新增煤电用水需求,需要根据当地水资源情况合理控制火电资源开发,该结论为实现水与能源的协同管理提供了依据。     

近40年来纳木错水面面积及蓄水量变化特征

为量化识别纳木错的水面面积及蓄水量变化,运用1976~2015年期间7期典型时相的Landsat遥感影像,通过归一化水体指数法提取了不同时期纳木错的水面面积,同时结合其库容—水面面积关系曲线,计算得到各时期的湖泊蓄水量并分析变化特征。结果表明,近40年来,纳木错蓄水量增加了97.85×108 m3,增加比例达到9.93%。总体扩张情况分为1976~1996、1997~2009、2010~2015年3个阶段,各阶段面积变化速率分别为1.37、4.74、0.13km2/a;水量变化速率分别为1.47×108、5.20×108、0.14×108 m3/a。其中1997~2009年扩张速率最快,而近6年来纳木错并未显示出明显的扩张趋势。研究成果为气候变化背景下高寒地区流域水循环演变规律研究提供了支撑。     

近40年来纳木错水面面积及蓄水量变化特征

为量化识别纳木错的水面面积及蓄水量变化,运用1976~2015年期间7期典型时相的Landsat遥感影像,通过归一化水体指数法提取了不同时期纳木错的水面面积,同时结合其库容—水面面积关系曲线,计算得到各时期的湖泊蓄水量并分析变化特征。结果表明,近40年来,纳木错蓄水量增加了97.85×108m3,增加比例达到9.93%。总体扩张情况分为1976~1996、1997~2009、2010~2015年3个阶段,各阶段面积变化速率分别为1.37、4.74、0.13 km2/a;水量变化速率分别为1.47×108、5.20×108、0.14×108m3/a。其中1997~2009年扩张速率最快,而近6年来纳木错并未显示出明显的扩张趋势。研究成果为气候变化背景下高寒地区流域水循环演变规律研究提供了支撑。