水资源短缺风险经济损失评估研究

为了更准确地评估水资源短缺的经济损失,本文利用水资源投入产出宏观经济模型,对水资源的影子价格进行分析计算,在此基础上得到水资源短缺的经济损失及其概率。同时,对包括北京和天津在内的首都经济圈2010规划水平年的水资源短缺经济损失及其概率分布进行了计算。结果表明,在二次水资源供需平衡下,2010年北京市水资源短缺所造成的期望损失值为23.84亿元,天津市为20.07亿元。     

基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型及其应用

本文基于模糊和随机两种不确定性建立水资源短缺风险评价模型体系。首先构造隶属函数评价水资源系统的模糊性;其次是建立Logistic回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率;再次是建立基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型;最后利用判别分析识别出水资源短缺风险敏感因子。针对北京市1979-2005年的水资源短缺风险的实例研究,表明了模型的适用性。水资源总量、污水排放总量、农业用水量以及生活用水量是北京市水资源短缺的主要致险因子。再生水回用和南水北调工程可使北京地区2010和2020年各种情景下的水资源短缺均降至低风险水平。     

基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型及其应用

本文基于模糊概率理论建立了水资源短缺风险评价模型,可对水资源短缺风险发生的概率和缺水影响程度给予综合评价。首先构造隶属函数以评价水资源系统的模糊性;其次利用Logistic回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率;而后建立了基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型;最后利用判别分析识别出水资源短缺风险敏感因子。作为实例对北京市1979—2005年的水资源短缺风险研究表明,水资源总量、污水排放总量、农业用水量以及生活用水量是北京市水资源短缺的主要致险因子。再生水回用和南水北调工程可使北京地区2010和2020年各种情景下的水资源短缺均降至低风险水平。     

水库洪水资源利用风险决策模型构建及应用

洪水资源利用可以缓解水资源短缺问题,但也存在风险,有必要对洪水资源利用的风险进行研究。基于洪水资源利用风险率最小、风险效益最大和风险损失最小的原则,构建了水库洪水资源利用多目标风险决策模型,该模型采用概率论与数理统计法计算风险率,C-D生产函数法与能值法计算风险效益,洪水淹没面积与单位面积损失法计算风险损失,用约束法求解模型的多目标决策问题。以江苏省石梁河水库为实例,运用风险决策模型找到了石梁河水库洪水资源利用的最佳均衡解,验证了模型的有效性与适用性。     

基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型及应用

针对水资源短缺风险评价中各指标的模糊性和不确定性,将信息论中的熵值理论应用于水资源短缺风险评价中,建立了基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度作为区域水资源短缺风险的评价指标,建立了综合评价指标体系。运用信息熵所反映数据本身的效用值来计算评价指标的权重系数,有效地解决了权重分配困难的问题,并使得权重的确定有了一定的理论依据。实际应用结果表明,此方法简便可行、科学可靠,结果相对客观可信。     

基于区间两阶段随机规划方法的 北京市水资源优化配置

针对缺水型城市水资源配置过程中的不确定性,建立了基于不确定性基本理论的区间两阶段随机规划模型,应用于北京市2025年水资源优化配置的研究。以北京市用水综合效益最大为目标函数,引入概率分布和区间数表示多重不确定性,求得北京市2025年城六区与郊区在生活、工业、农业与生态用水上的优化供水目标以及不同来水水平下的配水方案。结果表明:北京市2025年优化供水目标为47.39亿m~3,城六区工业用水与郊区农业用水的供水目标应采取保守值;不同来水水平下的优化配置水量为[36.49,47.39]亿m~3,仅北京为丰水年时不存在缺水现象,北京与丹江口水库同时遇枯时的缺水量高达[5.48,10.90]亿m~3,对北京市供水安全造成极大的威胁。该模型充分考虑不确定因素对水资源配置的影响,权衡用水收益与缺水风险的关系,并以区间的形式给出配置结果,可为北京市2025年供水目标与水资源优化配置方案的制定以及水资源安全保障措施的分析提供科学依据。     

基于改进的综合评价模型的北京市水资源短缺风险评价

运用改进的模糊综合评价模型和灰关联分析模型对南水北调受水区——北京市的水资源短缺风险进行评价,运用组合权重方法确定评价指标的权重。结果表明:从2001—2014年,北京市水资源短缺风险总体呈下降趋势并趋于稳定,水资源短缺状况从较高风险降低为临界风险和较低风险,反映出近年来北京市政府对水资源的管理和调控已显现出成效;2012年以后,水资源短缺风险又呈升高趋势,应当对未来几年的水资源短缺风险进行密切关注并尽快采取措施,以降低北京市的水资源短缺风险,保障北京地区供用水安全。     

基于调配管理的北京市多水源水量联合调度研究

针对北京市复杂供水系统多水源联合调配与管理,依据最严格水资源管理制度,在规划用水总量控制红线和用水效率控制红线管控下,充分考虑水行政主管部门调配管理目标与约束,绘制了基于水源-工程-单位(水管系统)-用户的多维嵌套北京市供水网络拓扑结构,建立了北京市多水源联合调度模拟模型,实现了用水管控、水源配置、水量调度统筹的多水源联合调度。计算结果表明:2019年全市用水管控39.6亿m~3,考虑输水损失和干流补水后,由本地新水供水20.3亿m~3,利用再生水11.5亿m~3,调用南水北调水9.7亿m~3;在现状工程条件下,为满足城市生活与工业用水和城区重点区域河湖基本生态需求,可充分调配南水北调水约9～10亿m~3;通过加大调水可进一步恢复本地水源储备和改善河湖生态环境。研究成果可为水行政主管部门开展日常水量调配工作提供技术支撑。     

博弈论模型在解决水资源冲突上的运用

水资源短缺和水质恶化是当今众多发展中国家所面临的两个严重问题。而水质和水量的管理通常涉及众多的利益相关者。在缺乏完善的水资源市场和产权制度时，水资源开发利用上的冲突不可避免。博弈论是解决这类冲突的一种有效方法。本文以南水北调中线工程所涉及的不同利益相关者的水冲突为例，采用非合作与合作博弈分别对水资源的冲突进行了模拟。统计学和经济计量学的回归分析法用来构建博弈各方的效益函数，成本效益分析法用来比较不同战略下的博弈结果。研究结果显示, 非合作虽然使局中人2、3和4分别获利约0.15-0.32亿元、0.59-0.36亿元、0.08-0.29亿元的收益，但却使整体受损约662.01-1218.33亿元，而合作的结果恰恰相反。因此，如果能够把合作所带来的部分净收益从赢利方转向损失方，以补足损失方的损失，博弈各方均能受益。此模拟方法及结果不仅有利于博弈各方，而且在水资源的合理分配﹑水价的制定﹑生态补偿等方面也为水资源管理部门提供决策支持。     

基于支持向量机的水资源短缺风险评价模型及应用

本文阐述了支持向量回归机的算法原理，将风险评价归纳为一个支持向量回归问题，建立了基于支持向量机的水资源短缺风险评价模型和方法。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度等作为区域水资源短缺风险程度的评价指标，建立了综合评价体系。本方法应用于闽东南地区的水资源短缺风险评价，评价结果显示：到2010水平年，闽东南地区的水资源短缺风险较高，需要采取风险调控措施。     

北京市南水北调中线工程供水效益评估

采用分摊系数法、开采损失法、影子价格法以及替代工程法,计算了南水北调中线工程向北京供水的效益。计算结果表明:南水北调中线工程通水后所产生的供水效益为311.76亿元,其中经济效益为295.75亿元,生态环境效益为16.01亿元;同时,该工程投入运行以后,还发挥了显著的社会效益。计算研究结果可为相关部门制定调水方案以及实施水资源优化管理提供有益的参考。     

黄三角高效生态经济区城市水资源需求预测

黄河三角洲特殊的地理条件使得该地区水资源严重匮乏,已成为制约该地区社会经济发展的瓶颈。在对黄河三角洲高效生态经济区经济发展和水资源现状分析的基础上,分趋势分析(情景1)和规划目标(情景2)两种情景模式,从生活、工业和生态三方面预测和分析三角洲城市需水量。结果表明:在情景1条件下,规划年2015年和2020年城市综合需水量将分别达7.43亿、9.57亿m3,分别为2009年的1.49和1.92倍;在情景2条件下,2015年和2020年城市综合需水量将分别达9.49亿、11.71亿m3,分别为2009年的1.91和2.35倍。建议综合开发利用水资源,增强居民节水意识,推动节水技术在工业生产中的应用,加紧城市污水处理厂和中水回用设施建设,在保证城市污水处理厂出水水质的条件下,提高城市中水回用率,实现城市水资源长期、有效、可持续利用。     

吉林省水资源短缺风险等级评价及预测

采用2005~2014年的吉林省水资源相关数据,利用灰色关联分析法,选出水资源短缺的主要相关风险因子,对水资源系列进行模糊聚类,并采用灰色系统法对2015~2020年的水资源短缺风险进行预测。结果表明,水资源总量、三大产业用水量、其他生活用水及常住人口等指标与吉林省水资源短缺的关联度较大。在2008年以前,吉林省主要处于中等缺水等级,而在2008年以后,吉林省的缺水等级波动较大,主要是受到了当地气候及采取的水利措施的影响。如果按照现阶段吉林省水利发展情况,在非极端枯水年的情况下,直到2018年,吉林省都不会面临缺水的风险;如果有效调整吉林省的工业生产结构,控制常住人口数量,采用更有效的管理措施,则会有效地缓解2018年以后吉林省的水资源短缺状况。     

北京市中心城防洪防涝系统效益分析

城市防涝体系经济效益计算涉及面广、资料统计困难。为充分利用有限资料准确定量地计算防涝体系的经济效益,根据统计年鉴及暴雨水情等可获取数据,运用频率曲线法,对《北京市中心城防洪防涝系统规划》的防涝效益进行了分析。结果表明,该规划多年平均防涝效益为19.08亿元,其中直接效益16.45亿元,间接效益2.63亿元,经济效益显著。效益费用比和敏感性分析表明,规划防涝体系在经济上是合理可行的,且抗风险能力较强。     

基于用水效益函数的城市干旱损失评估方法

为定量评价干旱对城镇地区缺水和产业损失的影响,选取以地表径流为供水水源的湘江干流株洲段为研究区,基于水量平衡原理构建城市干旱指标(CWSI),以月为尺度,计算不同来水频率下区域可供水量、不同产业类型需水量。分别从水量短缺、水位取水困难两种角度,计算湘江株洲段1960—2018年历史来水情景下月尺度区域缺水量和干旱指数(CWSI)。采用经济学领域HARA函数反映经济效益随用水量的变化关系,进而得到缺水量-干旱损失响应关系。在此基础上,构建基于效益最优的缺水量配置动态优化模型,计算不同干旱程度下不同类型产业缺水配置规模,并采用抗旱定额法对配置成果进行验证,进而计算缺水量对应的干旱损失。依据CWSI指数变化,计算不同干旱等级下不同类型产业缺水损失;在多年平均缺水损失曲线基础上,依据当前月来水变化和前期来水亏缺,绘制典型年干旱动态损失变化曲线。研究结果表明:城市干旱具有边际损失高、发生频率低的特点,符合基于HARA用水效益函数构建的缺水损失变化规律,研究成果可为城市干旱风险评价、预警及抗旱定额管理提供理论依据。     

基于供求关系和生产函数的灌区水量使用权交易模型

随着市场在资源配置中的作用日益重要,水权交易对优化水资源配置、提高用水效率、促进节水势在必行,现已成为我国最严格水资源管理制度试点建设的重要内容之一。本文运用水资源系统分析与经济学理论,建立了基于供求关系和生产函数的灌区水量使用权交易模型,该模型以交易双方各自收益最大化为目标,由C-D生产函数和供求关系确定水资源价值,以纳什均衡价格和供需水量为约束确定交易水量和交易收益。经湖北省高关水库灌区与应城市水量使用交易应用研究,结果表明:高关水库灌区随着节水深入,2013年现状、2020、2030规划水平年在50%平水年交易水量最大,分别为3 744.78万m3、4 743.51万m3、5 829.13万m3;75%、85%干旱年交易水量分别减少到1 225.28万m3~4 180.79万m3,213.65万m3~1 570.17万m3;90%特旱年则不具备交易条件。通过双方交易,可使应城市2013、2020、2030水平年50%平水年缺水情况明显缓解,75%和85%干旱年缺水率降低;还可提高高关水库灌区净收益201.73万元~7 0541.97万元,应城市净收益88.37万元~131 669.00万元。但要根本解决应城市干旱缺水问题,需要建立灌区节水量交易收益补偿投入机制,调动节水积极性,充分挖掘当地节水潜力。这对建立健全我国水权交易机制和最严格的水资源管理制度,提高水资源利用效益与效率,指导节水型社会建设,保障城乡供水安全,具有重要意义。     

基于改进粒子群优化算法的区域水量水质联合配置模型EI北大核心CSCD

综合考虑区域水资源水量和水质两个因素,以供水净效益最大、区域总缺水量最小、COD排放量最小为目标建立区域水量水质联合配置多目标模型;为提高算法的计算精度和全局寻优能力,对粒子群优化算法进行了改进并用于模型求解。将模型用于江苏省靖江市水资源配置研究,结果表明:基本方案和节水方案下的用水总量和COD排放量均在其限值范围内,节水方案下供水净效益比基本方案低3.0亿元,缺水量和COD排放量分别比基本方案低1290万m^(3)、1062.7 t,说明得出的配置方案合理可行。在节水方案下进行区域水资源配置,在缓解区域缺水状况的同时,能够有效减少COD排放量,可为解决区域水质型缺水问题提供决策参考。