基于演化博弈的流域生态补偿机制研究——以贵州赤水河流域为例

随着经济的发展和流域资源开发速度的加快,流域生态环境保护压力也日益剧增,而生态补偿则是解决这一问题的有效途径。但是,生态补偿涉及到流域上、下游政府的直接利益,容易形成相互博弈的局面。基于演化博弈理论,对博弈双方的策略选择进行了研究分析。研究结果表明:只有引入上级政府进行监管,才能使流域上、下游政府做出的最优策略[保护,补偿]得到稳定和均衡;而且上级政府对于流域上、下游政府违背协议进行惩罚的处罚金要高于流域上游进行生态保护的成本,也要高于流域下游的生态补偿金。以贵州省赤水河流域为例,对流域处罚金按"关键污染因子超标赔偿法"制定的标准偏低,无法实现[保护,补偿]策略的稳定均衡展开了实证分析,并根据分析结果提出了相关建议。     

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...     

气候变化背景下黑河流域水文及水资源特征

研究黑河流域在气候变化影响下的水文及水资源特征，是未来探究该流域水文、水资源变化趋势的重要科学依据。基于气候变化背景下黑河流域不同时间尺度的水文与水资源统计年鉴及观测数据，对其降水量、径流量、水资源量及用水量进行定量分析。结果表明：2005—2018年，流域内年平均降水量为141.1 mm,降水相对变率存在着较大差异，且季、月降水量分布不均。2000—2009年流域内各水文站径流量均显著上升，其中扎马什克站多年平均径流增加量达0.38×10⁸m³,且下游径流量高于上游。流域内水资源量和用水量也在2005—2018年明显改变，其水资源总量、地下水资源与用水量均明显上升且年增加量分别为0.04×10⁸m³、0.46×10⁸m³与0.35×10⁸m³,但用水量在各行业分布不均，14年间流域内农田灌溉用水占总用水量达82.49%,直到近年来人为调控下才有所改观，其生态环境用水比例才得以从3.12%上升至5.05%并有持续...     

成本分担下黄河流域跨省生态补偿利益均衡分析

为提升黄河流域跨省生态保护治理成效，运用演化博弈模型研究流域上下游政府协同治理的动态演化过程，分析影响主体策略选择的因素。基于成本分担模型结合河南、山东两省签订的《黄河流域(豫鲁段)横向生态保护补偿协议》(简称《补偿协议》)进行实证分析，评估该模型在黄河流域的适用性。结果表明：(1)演化博弈模型的稳定性与下游地区生态保护收益及奖惩比例无关，上下游政府参与流域生态保护治理的核心在于政府的最大奖励金额是否足以弥补其治理成本；(2)当政府的激励约束金额大于上游地区生态保护成本两倍时更有利于实现整体最优决策；(3)以河南、山东两省为例测算出流域生态保护治理成本和补偿金额，对照《补偿协议》可知当前补偿金额对于两省经济体量及黄河生态保护治理的重要性而言相对较少，据此提出加大奖惩力度、探索多元化补偿方式、推进生态补偿可持续发展的建议。     

长白山北坡流域水资源涵养功能与矿泉水开发阈值研究

长白山北坡流域内矿泉水资源丰富,查明水源涵养量并制定开采阈值,有利于流域内矿泉水资源的合理利用。基于InVEST模型分析了水源涵养量和影响因素;结合Logistic模型与生态基流量理论计算和评价了矿泉水开发阈值。结果表明：研究区水源涵养总量由2000年的14.0×10⁸ m³增加到2020年的16.8×10⁸ m³,气候为水源涵养量的主要影响因素,控制了研究区88.2%的面积;植被覆盖度增加的区域表现为气候和土地利用共同促进水源涵养量的增长。推荐生态基流量为1.014～1.244 m³/s,河源区和河流中下游的推荐开采系数分别为0.36～0.46、0.4～0.5,目前开发程度远未达到阈值,可以继续进行开采。本文明确了水源涵养量与矿泉水的关系,广阔的森林面积涵养了大量水源,高水源涵养量可以保证矿泉水的水量和水质,适宜开发利用,且开发阈值的划定有利于矿泉水的可持续发展。研究成果对长白山区的生态保护和矿泉水开发利用具有一定的参考意义。     

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...     

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。     

基于水资源价值流的跨多区域横向生态补偿标准研究

流域生态补偿对弥补区域间水资源保护外部效应,协调各区域可持续发展具有重要意义。我国正在加快推进跨区域横向补偿机制,如何合理测算各区域间生态补偿标准是主要难点和关键问题。本文建立基于水资源价值流的跨多区域横向生态补偿标准测算模型,建立水资源保护产生价值的运移传递关系矩阵,计算多区域间的补偿标准,并应用于东江流域,对东江流域各区域逐级进行生态补偿标准测算。利用2017年统计数据进行计算,得到作为补偿对象的赣州和河源应获得的生态补偿量分别为6.67亿元、15.61亿元,下游惠州、东莞、深圳、广州和香港应承担的生态补偿量分别为4.89亿元、6.87亿元、4.18亿元、3.03亿元和3.30亿元,可为确定流域内跨多区域的生态补偿标准提供支撑。     

中国水利水电第十四工程局有限公司轨道工程事业部

<正>轨道工程事业部简介中国水利水电第十四工程局有限公司(简称“中国水电十四局”)是世界500强中国电建集团控股子公司,资产总额418.56×10⁸元,注册资本金24.73×10⁸元,银行综合授信200×10⁸元,拥有高级专业技术人才664人,自1954年成立以来,已建成各类大中小型工程上万余项,安装水轮发电机组超过400台,完成总装机容量超过4 000×10⁴kW。具有水利水电工程施工总承包特级资质,市政公用工程、建筑工程和机电工程施工总承包壹级、地铁工程施工专业资质、工程设计水利行业甲级及承包经营国外工程资质。拥有大型地下洞室群、大断面长隧洞优质快速施工等行业领先水平的企业核心技术。     

基于协同博弈法的抽水蓄能电站建设成本优化研究

为控制抽水蓄能电站建设成本，提出了一种基于协同博弈法的抽水蓄能电站建设成本优化方案，综合分析以电动重卡为主的抽水蓄能电站可变成本和不变成本，给出协同博弈算法的基本模型，计算电站5种辅助业务的业务量，并采用沙普利值法对协同博弈算法的模型进行求解，最终实现对电网各辅助业务之间成本进行分配，在不影响电站运行的情况下将建设成本减少至最小。易县抽水蓄能电站实例表明，经过协同博弈算法分配得到的最终建设成本由5.981×10⁹元降至5.147×10⁹元。     

塔里木河流域天然林草保护与修复研究

开展塔里木河流域天然林草保护与修复研究,对于复苏河湖生态环境、保护生态安全屏障、实现流域社会经济发展、实施乡村振兴等国家重大战略有重要意义。基于塔里木河流域“九源一干”自然生态系统变化趋势与现状,从稳定流域自然生态系统规模和提升生态系统功能的角度出发,通过大量的天然林草面积和覆盖度变化数据对比分析,综合设定分区保护下的流域天然林草生态保护目标和保护修复面积,并确定其相应的生态保护需水量。结果表明：天然林草保护和修复面积为1.57万km²,其中,保护区面积1.40万km²,修复区面积0.17万km²;流域天然林草生态保护需水总量为60.36亿m³,其中,基本生态需水为51.32亿m³,生态修复水量为9.04亿m³,并提出了相应生态保护与修复措施、机制。研究成果可为塔里木河流域生态保护与修复提供参考。     

生态服务价值与社会经济因素交互影响下的流域生态补偿标准研究

流域生态补偿是实现流域环境改善与区域经济均衡发展的一种政策工具,对消除上下游地区间的经济差异影响,实现区域社会发展的公平性具有重要意义。为定量寻求多元信息扰动下的流域生态补偿标准最优解,亟需开展基于多维关系协调及经济利益分配多目标优化求解的动态均衡博弈研究。以实现生态补偿标准讨价还价贝叶斯/纳什均衡为目标,借助完全信息博弈的混合均衡策略实施过程探讨流域生态补偿标准均衡解存在条件,并基于流域上下游间的动态转移支付进行生态补偿标准均衡解求解,依托激励相容机制开展讨价还价的动态博弈贝叶斯均衡的合理性分析。本文结合弥河流域经济社会取用水费用标准及水资源使用价值的变化规律,在流域生态保护和社会经济发展基本均衡的情况下,下游的寿光市、中游的青州市对上游临朐县的水量-水质生态补偿额度分别为3194万元、859万元。本文给出的研究方法可用于处理博弈过程中的冗余信息以便于进行讨价还价,形成合理的流域生态补偿标准。     

基于水质恢复成本的流域逐级补偿标准

以流域水质“恢复成本”作为补偿依据,并以全国76家污水处理厂的处理数据为基础,确定将污水还原为标准水质所需的单位成本,以此作为上游造成的流域污染恢复成本的参照标准,结合流域水环境容量研究上游对下游的生态补偿量。利用“恢复成本”对生态补偿量进行核算,试图解决流域生态补偿颇受争议的补偿标准的确定问题。     

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     

南方电网云南电网公司迎战寒潮 倾力保障群众温暖过冬

受寒潮影响,1月11日,云南省内最高发电负荷及省内供电量分别达到3 130.6×10⁴k W和6.28×10⁸k W·h,双双创出新高。与发供电量连创新高截然不同的是,本轮寒潮来势凶猛,云南电网安全稳定及电力可靠供应正经受考验。1月7日,云南电网公司发布低温雨雪冰冻灾害蓝色预警,8日调整为低温雨雪冰冻灾害黄色预警。截至1月11日17时,云南电网公司所辖10k W以上输配电线路覆冰共924条。据悉,2020年,云南电网公司累计投入4 880×10⁴元实施防冰抗冰项目17个,完成3 498×10⁴元应急物资储备。     

基于Louvain算法的供水管网分区研究及应用

针对A市供水系统产销差较大问题开展了研究，采用Louvain算法对管网进行实用优化分区，由此得到了12个独立性较高的区块。通过压力控制，区块化后管网平均压力降低了4.04 mH₂O,漏失水量减少了约5.6×10⁴ m³/d。此外，区块化提高了检漏效率，漏失水量减小了约4.7×10⁴ m³/d,使得综合平均漏失率减小了约7.0%,每年节省了制水成本3 083.28万元。达到了均衡水压、漏损控制，保障供水管网系统稳定、高效运行等目的。     

永定河流域生态补偿标准研究

结合流域生态补偿研究中忽略水质功效、生态价值计算方法缺少系统性的不足,本文给出基于水量水质模拟、水生态价值核算的流域生态补偿标准测算框架,并以水量水质功效的不可分割性为基础,给出永定河跨界断面补偿标准。上游山西省、河北省在下泄水量不足、入河污染物浓度及总量超标的情况下,应向下游北京给予水量、水质赔偿10762、19055万元。借鉴永定河流域生境及物种的多元化、不同水域相关功能属性的差异性,本文从河流生态系统、森林生态系统、湿地生态系统层面考虑,借助投入产出对应关系确定受益补偿标准为150亿元。以限制发展机会成本、水源涵养损失机会成本为依据,给出流域生态受损补偿标准为16亿元。结合应用成果,探讨了生态补偿标准完善策略。     

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。     

晋江流域上下游生态补偿机制

为加强晋江流域水资源与水环境保护,有必要建立流域上下游生态补偿机制。依据"谁受益谁补偿"的原则确定了晋江上游地区为补偿对象,晋江下游地区为补偿主体。依据上游地区的湿地和水体生态系统提供的水源涵养、废物处理服务总价值,核算补偿标准为8 327万元/a,出资方式为泉州市政府出资1/4,其余部分由晋江下游各县市区按所分配水量的比例分摊。资金在上游地区依据对下游下泄水量贡献比例进行分配。生态补偿资金主要用于上游地区的环保基础设施建设、面源污染治理、生态保护、水土保持等方面。将上游地区的水功能区达标率和水质作为考核指标,考核结果作为安排补偿资金的依据。     

碗米坡水电站生态流量的计算与分析

为做好已建水利水电工程生态流量核定工作,本研究采用Tennant法、Qp法和7Q10法三种水文学方法计算碗米坡水电站坝址断面的生态流量,计算成果分别为29.40m³/s、25.80m³/s(25.06m³/s)和25.20m³/s。研究表明酉水属于丰枯变化剧烈的山溪性河流,河道径流季节变异相对较大,Tennant法计算生态流量成果较Qp法及7Q10法偏大。上游水利工程运行调节进一步加大了枯水期河道内径流变异程度,宜采用Qp法核定碗米坡水电站生态流量。同时强化流域水资源统一调度管理,提高水利工程生态流量保障程度。