基于系统动力学模型的天津市水资源承载力模拟分析

为研究天津市水资源供需远景发展情况,根据天津市水资源供需和发展现状,结合系统动力学方法和层次分析法建立了天津市水资源可持续发展系统动力学模型。将2012—2019年的历史数据与系统动力学方法的模拟数据进行比较,相对误差绝对值基本小于10%,所构建的模型具有较高的可信度,可用于预测天津市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续型(S₁)、综合节水型(S₂)、开源治污型(S₃)和综合发展型(S₄)4种不同情景,利用所构建的系统动力学模型预测了2020—2035年水资源供需平衡情况。结果表明：2035年现状延续型情景下天津市总需水量可达41.58×10⁸ m³,2035年S₁～S₄情景的水资源承载系数分别为0.178 2、0.397 3、0.481 5和0.728 1,分析得到2025年南水北调东线供水将大幅缓解天津市水资源超载现状;在4种发展情景中,综合发展型方案对缓解水资源供需不平衡的效果最优,未来...     

基于用水总量控制的雄安新区用水强度指标体系

为实现用水总量的控制目标,从控制用水强度、提高水资源利用效率两方面出发,利用比拟借鉴方法构建了雄安新区不同时期分行业、分区域的用水强度指标体系。针对用水强度指标的不确定性,利用随机模拟方法预测了雄安新区不同时期需水总量,并进行统计分析。结果表明：雄安新区建设期、建成期、腾飞期最小需水量在7.5亿m³以内,平均需水量为8亿m³左右,最大需水量达到9亿m³;建议在建立先进用水强度指标体系的基础上,严格用水强度指标的执行监管,确保用水强度指标落地见效,全面推广生活、工业、农业先进节水技术,加强非常规水资源利用,促进水资源高效循环利用。     

长江上游地区生态需水量变化研究

生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复的基本依据和关键。为了确保流域生态系统健康发展,实现水资源合理配置,基于GIS技术与水文气象实测数据等,采用Tennant法计算研究区河流生态需水和Penman-Monteith法计算植被生态需水。结果表明:长江上游地区河流生态需水量为1 022亿m³,植被生态需水量为4 668.43亿m³。研究区1981—2007年年均生态需水量呈下降趋势;水资源二级区中,金沙江石鼓以下生态需水总量最大,为1 349.90亿m³,乌江生态需水总量最小,为562.73亿m³。各植被类型需水量由大到小依次为水田(1 564.62亿m³)、林地(1 460.30亿m³)、灌丛(1 231.91亿m³)、草地(397.22亿m³)、旱地(14.64亿m³)。研究区植被生态需水主要集中在5—8月,占植被整个生长季全部需水的63.78%,河流生态需水主要集中在6—10月,占河流...     

西安主城区再生水利用现状及存在问题探讨

西安市作为黄河流域国家中心城市,2020年市人均水资源占有量仅为193 m³,属水资源严重匮乏的城市,随着西安市经济社会的不断发展,城市需水量将逐年递增。再生水已从过去单一的工业冷却用水逐渐向城市第二水源转变,西安市在2020年再生水生产总量为9.9亿m³,利用量为2.61亿m³,仅能被有效利用1/4。对西安市再生水利用的现状及利用率较低的原因进行分析,针对具体原因提出有效措施,以期能够提高西安主城区再生水的利用效率,节约城市优质水资源,为城市建设作出贡献。     

南水北调西线工程受水区缺水形势研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺。从农业、工业和生态用水等方面识别流域现状缺水状况，考虑新形势下黄河流域水资源条件、黄河流域生态保护和高质量发展等重大国家战略要求，预测黄河流域2035年需水量约为545亿m³,缺水量约为136亿m³,其中上中游六省(区)缺水量约103亿m³,占比76%,是流域内缺水最严重的地区。南水北调西线工程是解决黄河流域缺水问题的根本措施，上中游六省(区)是主要受水区，一期工程调水80亿m³可基本解决上中游六省(区)生活、工业等刚性用水需求。     

基于耗水视角的水资源承载能力及其支撑流域调水规模研究

为科学地评价流域水资源承载能力,提出耗水视角下水资源支撑的最大经济规模和最大人口规模指标,构建了考虑流域节水、调水的水资源承载能力评判模型。以汉江流域为例,分别对流域不同水平年、不同调水规模情景下的水资源承载能力进行综合评判。结果表明:2020年、2030年规划水平年,流域在实施南水北调中线工程一期调出水量95亿m³、引汉济渭工程调出水量10亿m³ 后,流域水资源不仅仍能维持本流域发展,还能向外流域调出的最大水量分别为19.7亿m³和15.6亿m³。然而,2030年加大调水规模,实施南水北调中线工程调出水量130亿m³后,流域水资源不足以维持流域内社会经济的可持续发展,需要考虑外流域补水。在此基础上,基于协同学理论,构建考虑耗水因素的水资源承载系统序参量,建立协调度评估模型,以汉江流域襄阳地区为例从宏观层面评估水资源支撑流域社会经济发展态势。结果表明,襄阳地区水资源承载能力协调态势在2011—2017年间由较不协调逐步发展为基本协调,在考虑节水情况下水资源承载能力整体趋于良性发展。研究成果可为汉江流域远景跨流域引调水规模研究和确定长江补水规模提供科学依据和技术支撑。     

总量红线约束下江西省“以水定产”方案初探

梳理江西省工业发展及用水现状,测算了规划年各设区市工业用水需求,根据“四水四定”原则提出总量控制红线约束下不同节水水平江西省规划水平年工业发展规模初步方案。高、中、低用水效率方案下江西省2025年和2030年工业需水量分别为59.2～61.8亿m³和64.8～70.1亿m³,缺水量分别达到4.81～7.43亿m³和4.08～9.42亿m³;红线约束下2025年和2030年工业增加值分别为11 839.5～12 363.3亿元和15 586.7～16 873.5亿元,与常规预测值相比分别减少了1 092～1 615.7亿元和1 132.7～2 419.5亿元。用水总量控制红线一定程度上制约了江西省工业经济的快速发展,为此提出了水资源刚性约束下未来江西省工业发展相关措施和建议。     

基于敏感保护目标的那棱格勒河生态需水研究

基于那棱格勒河生态特点,统筹考虑生态基流、鱼类繁殖生长关键期所需河道水量和植被需水高峰期所需短期洪水过程,综合确定河道内生态需水量,并采用流域水量平衡法确定绿洲生态耗水量,同时计算尾闾湖泊需水量。结果表明：河道生态基流10月至次年4月为5.48 m³/s、6—9月为11.82 m³/s,5月河道内生态流量考虑鱼类繁殖需保证11.82 m³/s,6月、9月各需一场不少于5 d、平均流量分别不低于80.0、82.5 m³/s的洪水过程;绿洲区平均生态耗水量为4.54亿m³/a。     

北三河流域水资源供需平衡对降水变化的敏感性

分析不同区域水资源供需平衡对降水变化的敏感性,并结合考虑云水资源和降水效率的空间分布,有助于常态化人工增雨作业地点的确定,对实现空陆水资源的统筹利用具有重要意义。以北三河流域为研究区域,基于新安江模型和彭曼-蒙特斯公式分析了研究区需水量对降水变化的响应,并探讨了不同计算单元水资源供需平衡对降水变化的敏感性。结果表明：当降水量增加时,流域平水年产水量增加的比例大于枯水年与特枯年,农田灌溉需水量随降水量的增加大致呈线性减小趋势;在不考虑外调水和地下水超采的情况下,自然降水情景的流域资源性缺水量分别为35.46亿m³(降水频率p=50%)、43.17亿m³(p=75%)和46.30亿m³(p=95%),缺水峰值分别出现在5月、7月和8月;各单元缺水量对降水变化的敏感性主要由产水变化主导,空间上呈由北向南逐渐递减的趋势,当平水年降水量增加20%时,北部地区缺水量相对减少率达到150%以上,中部介于30%～50%,南部则小于15%。     

基于SD模型的乌苏市水资源承载力仿真与情景模拟

乌苏市位于天山北坡经济带中部,是天山经济带的核心开发区。由于水资源短缺,乌苏市核心经济开发区的建设受到了阻碍。因此,研究乌苏市水资源的最优可持续发展模式已成为迫切需要解决的问题。基于系统动力学原理,利用Vensim软件,建立乌苏市系统动力学模型,拟定4种不同的发展情景模式,基于乌苏市2010—2020年的有关历史数据,预测了2021—2030年乌苏市水资源承载力的动态变化,从而找到改善乌苏市水资源承载能力的途径。结果表明：现状延续型情景下乌苏市2030年的需水总量达9.83亿m³,超过乌苏市2030年用水总量控制目标,缺水量达2.66亿m³;在现状延续型、协调发展型、经济发展型和节水型4种情景下,乌苏市2025年的水资源供需比分别为0.71、0.80、0.69、0.89,2030年的水资源供需比分别为0.73、0.85、0.68、0.92;乌苏市水资源承载力一直处于供需不平衡的局面,只有协调发展情景下,乌苏市水资源供需比较高且趋向良性发展模式;现状延续型情景下,2022—2030年,乌苏市的水资源承载状态均为临界承载状态,且随着时间的推移,承...     

基于多目标调节的东庄水库运行可靠性研究

为了解决东庄水库供水系统中需考虑供水、发电、生态等问题,通过构建调水调沙情景下考虑供水-发电-生态需求的东庄水库多目标调度模型,并采用随机森林算法提取东庄水库调度规则。结果表明：东庄水库可以保障下游河道的生态基流需求,多年平均生态供水量为1.66亿m³;供水受调水调沙的影响较大,中线、北线和南线多年平均缺水量分别约为0.33亿m³、0.21亿m³、0.07亿m³;t、t+1时段入库流量、t+1时段总需水量、t时段初、末水位是东庄水库调度函数的关键决策因子。研究成果可为未来东庄水库协调多目标间的竞争关系、制定科学的调度规则和提高东庄水库运行可靠性提供参考。     

基于SD模型的山东省水资源供需平衡分析

根据山东省水资源供需和发展状况,采用系统动力学方法,通过设计保持现状型(S1)、经济发展型(S2)、节约用水型(S3)、综合发展型(S4)等4种发展情景,对山东省2019—2050年水资源供需平衡状况进行模拟及动态分析,结果表明:(1)山东省总需水量在不同情景下均随时间增加而增长,S1—S4下的平均总需水量分别为238.63、261.70、187.79、241.76亿m~3,模拟期末(2050年)的总需水量、缺水量及缺水指数分别为291.90、386.60、235.50、365.80亿m~3,7.93、14.70、2.29、15.32亿m~3以及0.373、0.818、0.108、0.720;(2)通过对4种情景的比较和分析,发现S4在需水量、缺水量、COD排放量等方面均处于适度水平,既能保证经济发展又能保证水资源可持续利用,是山东省应采纳的发展方案;(3)在未来发展中,山东省要将社会经济发展和水资源利用统筹考虑,通过提高节约用水意识、改进灌溉技术、减少水污染等措施,确保实现长久的水资源供需平衡和社会经济可持续发展。     

基于分项定额法的华亭市水资源需水总量预测研究

为保证甘肃省华亭市社会经济发展规划与水资源条件相适应，城市发展质量和生态保护能力相匹配，明确区域水资源节约、利用配置的目标和方向，同时提高规划编制的科学性与操作的可行性，开展水资源规划需水总量预测研究。根据华亭市发展现状和相关资料，采用分项定额预测法对区域规划年生活、农业、工业、生态等行业需水量分别进行预测，从而推求区域规划年水资源需水总量。结果表明：华亭市规划年各行业需水总量增幅较大，由现状年2 711.9万m³增长至规划年4 026.0万m³,其中工业与农业需水量较为突出，分别占规划年需水总量的47.7%和29.9%。经分析，基于分项定额法的水资源需水总量预测合理，符合水资源配置编制要求，研究结果可供相关部门和机构参考。     

基于SCS模型的西安市主城区雨水资源化利用分析

雨水作为一种可收集利用的非常规水资源,其资源化利用可以缓解城市内涝与水资源短缺问题。通过综合分析1932—2020年降雨数据,结合土地利用、土壤类型和DEM数据构建的SCS模型,估算了西安市主城区在不同降雨频率下的雨水资源化潜力,分析了雨水潜在用户需水量,并量化雨水效益。结果表明：不同设计水平年雨水资源化潜力为0.91亿～2.09亿m³;雨水潜在用户需求量为8 237.9万m³;不同设计水平年效益为4.21亿～5.71亿元;建议在透水地面、水系、道路、建筑和小区等区域采取下凹式绿地、透水铺装、生态滞留池和绿色屋顶等工程措施,结合西安市出台的政策体系,合理利用雨水资源,推动西安市未来发展。     

长治市屯留区高标准农田建设项目水资源供需平衡分析

长治市屯留区2022年高标准农田建设项目共建设高标准农田1 533.4 hm²,实施高效节水灌溉面积1 320 hm²。文章基于项目区水资源总量及时空分布特点等水资源情况,根据项目区实际灌溉制度,分析了项目区各类农作物需水量,计算了区供水总量,经平衡计算在剔除原用水量后,区域地下水年可供水量为187.96万m³,项目区年需水量94.51万m³,总可供水量大于总需水量,能够满足项目灌溉用水量的需求。     

新疆和田地区节水供水潜力分析

立足和田实际,着眼于经济社会发展更高质量、更可持续、更为安全,以水资源供水安全支撑经济社会高质量发展,本文在分析和田地区水资源及开发利用现状的基础上,研究提出了和田地区新增水资源开发利用水量建议。研究表明,在统筹做好“节水、蓄水、调水、管水”工作的基础上,和田地区可新增的供水潜力为7.0亿m³,其中地表水的供水潜力为5.4亿m³,地下水的供水潜力为1.6亿m³。     

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。     

江苏省“十四五”节约用水潜力探究

本文分析了当前江苏省在节水型社会建设中面临的形势和现状用水水平,在此基础上深入探究了"十四五"期间农业、工业、生活领域的节水潜力。结合预测指标计算出农业、工业和居民生活各领域的节水潜力分别为3.81亿m³、1.41亿m³、0.83亿m³,总节水潜力为6.05亿m³。针对江苏省用水结构中农业用水占比较大、工业用水水平较先进水平仍有差距等特点,就下一步深入挖掘节水潜力提出了相关建议。     

京津冀城市群需水量预测与供水工程建设措施研究

京津冀城市群属于严重缺水地区，对其需水量进行科学合理预测是水务部门规划建设未来供水工程项目的前提和基础。针对京津冀城市群需水量开展预测研究，确定与经济、社会、用水和资源可用性相关的解释变量，利用京津冀城市群2004～2020年数据，建立了6种机器学习需水量预测模型，构建预测情景以寻求最优预测模型；根据京津冀城市群可供水量数据，测算出2021～2025年供需差。结果表明：XGBoost模型性能最好，误差最低，预测准确率达99.98%;预测京津冀城市群2021～2025年年均需水量较往年略有下降，在250.6亿m³左右波动；2021～2025年供水工程供需缺口总量预计约6亿m³。针对京津冀城市群供水工程规划建设，建议从持续推进南水北调工程建设、统筹协调绿色节水型城市建设和不断优化城市群供水管网建设等方面开展。     

河北省水资源开发利用存在的问题及建议

水资源紧缺已经成为制约河北省经济社会健康发展和生态环境持续改善的主要资源瓶颈之一,合理开发、科学调配有限的水资源是解决河北省水资源安全保障问题的必要路径。本文分析了2010—2021年河北省水资源开发利用情况,结果表明,近10年河北省本地水资源仍呈现持续衰减趋势,地表水、地下水资源量均呈现减少趋势,下降速率分别为1.37亿m³/a和1.34亿m³/a;南水北调工程通水后,供水结构得到优化,地表水和非常规水供水量增加,地下水供水量减少;农业和工业用水量持续下降,生活和生态用水量增加。针对河北省水资源开发利用中存在的问题,提出了针对性的建议,可为新时期河北省经济高质量发展提供科学支撑。