南水北调中线工程河南省受水城市地下水生态系统服务价值评估

选取南水北调中线工程河南省受水城市为典型研究区域,综合运用市场价值法、替代工程法和等效替代法等对南水北调中线工程河南省受水城市 2008—2019 年地下水生态系统服务价值进行评估。结果表明：河南省11 个受水城市中,地下水生态系统服务价值最高的是郑州市,变化较为稳定的是平顶山市、漯河市和许昌市,变化最剧烈的是鹤壁市。郑州市 2019 年地下水生态系统服务价值为 213.17 亿元,其中,调节服务价值最高,支持服务和供给服务价值次之,社会服务价值最低;在各指标中水源涵养指标占总价值比例最高,预防地面沉降指标次之,科研教育指标占比最小。河南省受水城市 2008—2019 年多年平均生态系统服务价值为 1030.37 亿元,变化趋势为先下降后上升,转折点出现在 2013 年,原因是地下水压采、南水北调中线工程置换地下水、植树造林、水土保持等措施增加了地下水资源量。研究结果可为南水北调中线工程受水城市生态环境效益评价及地下水保护提供参考依据。     

济南市水生态系统服务功能价值评估

为了研究济南市水生态系统的服务功能价值,将其服务功能分为调节功能、提供产品功能、文化服务功能、支持功能4大类,并细分为13个指标进行评估.采用市场价值法、影子价格法、替代工程法、支付意愿法、旅行费用法等方法评估了济南市水生态系统服务功能价值.结果表明:济南市水生态系统服务功能价值总计479.47亿元;济南市水生态的调节...     

发展中国家水生态系统服务的经济价值评估研究

为保障发展中国家的用水需求,需要正确评估水生态系统服务的经济价值。基于近年来发展中国家在水生态系统服务经济评估方面的文献资料,指出"市场价格"法是进行经济评估最为普遍的方法;当水生态系统的服务功能非市场化时,"成本计算"等评估方法也较为常见。回顾以往评估研究,总结分析了发展中国家水生态系统服务经济价值评估方面的经验,并指出评估研究现状和所面临的主要挑战。结果表明,其经济价值各不相同,年均30～3 000美元/hm2不等。评估结果对发展中国家制定相关科学决策至关重要。     

汉江下游平原典型区域水生态系统服务价值评价

选取湖北省天门市为汉江下游平原典型研究区域,根据其水生态系统特点及千年生态系统评估(MA)框架,构建了天门市水生态系统服务价值评价指标体系并开展了水生态系统服务价值评价。根据评价结果可知,天门市2015～2018年水生态系统服务价值依次为714.367 9亿,752.412 9亿,684.602 7亿元和690.049 7亿元,呈波动递减变化趋势。调节服务类价值各年占比均最高,其中与水安全相关的服务指标如调蓄洪水价值量呈现先减后增变化,与生态环境保护相关的指标如水质净化价值呈波动变化;供给服务类价值中水资源供给价值量有降低,表明天门市在落实湖北省严格控制取用水量政策上的效果明显,但生活、农业用水总量的控制还需加强;支持服务类价值中生物多样性保护价值量逐年递减,物种保护力度亟待加强;文化服务类价值各年占比均最低,各指标价值量均呈递增趋势,还需深入发掘。此外,组合选取了天门市水生态系统服务中部分指标,深度分析发现,天门市仍需进一步落实最严格水资源管理制度,加大水污染防治力度,加强水生态修复。     

济南市河库连通工程水生态系统服务价值评估

将济南市河库连通工程河库水系生态系统服务功能分为提供产品功能、调节功能、文化功能和生命支持功能4类,采用直接市场评价法、影子价格法、替代费用法、碳税法、费用支出法等方法评估了该工程的生态服务价值。结果表明:济南市河库系统生态服务价值多样,且价值巨大,尤其是发挥人居环境功能、休闲旅游功能、水供给功能的价值,评估结果符合济南市实际情况。     

地下水生态系统保护探讨

从生态保护的角度,指出现行地下水管理存在的问题;提出维持地下水生态系统健康发展可持续开采量的概念;探讨了不同地下水生态系统环境用水量的计算方法。地下水的开发利用应以可持续开采量作为最大阈值。通过预留环境用水量,确定生态水位,建立生态缓冲带,实施生态调度,制定合理开发利用方案等措施,可有效修复和保护日益恶化的生态环境,同时实现水资源可持续利用和经济社会可持续发展,最终实现党的十七大提出的生态文明的目标。     

模糊数学方法在生态系统服务价值评估中的应用

为了综合考虑多种因素对生态系统服务价值的影响,并对其作出定量描述,以南水北调中线工程水源地--丹江口水库库区为研究对象,将生态系统划分为农业生态系统、森林生态系统、淡水生态系统和草地生态系统4个子系统,分别采用模糊综合评价方法对研究区域生态系统服务价值进行评估.结果表明,该区域生态系统服务价值量为166.4731亿元,...     

淅川县生态服务价值估算及动态变化分析

淅川县是南水北调中线工程渠首所在地,其区域经济发展和生态环境变化受到调水工程的影响,同时也对中线调水的水质有影响。基于1995年、2000年、2005年和2008年的土地利用/覆盖变化数据,估算了淅川县4个时期的生态系统服务价值并分析了其动态变化特征。结果表明:近20年来,淅川县生态服务价值最高为1995年的338 251×104元,由于受人类活动的影响,从1995年-2008年淅川县生态服务价值整体来讲减少了34 837×104元,其中农田和水域面积的减少是主要原因。林地、农田和水域产生的生态服务价值之和超过总价值的90%,并且水源涵养、废物处理和生物多样性保护分列生态服务功能的前三位,其价值之和接近总价值的50%。以调水工程未实施的2000年为界,淅川县生态服务价值1995年-2000年减少了73 650×104元。随着南水北调中线工程水源地生态环境建设的逐渐开展,2000年-2008年服务价值开始增加,2008年达到了303 413×104元,生态环境得到改善。2000年以来,淅川县生态服务价值与GDP的比值不断减小,也说明淅川县在生态环境保护的同时经济仍在不断发展。     

南水北调中线水源地水生态与经济发展系统适配性—以南阳市为例

以南水北调中线水源地南阳市6个县（市、区）为研究对象,探讨水生态与经济发展之间的适配性。从经济规模、经济结构、经济活力、经济潜力、经济响应、水生态状况、水生态压力及水生态响应8个维度出发,构建基于压力-状态-响应（pressure-state-response,PSR）模型的系统适配性评估指标体系。采用坎雷赋权法分配指标权重,测算2012—2022年南阳市6个县（市、区）的系统适配度,并深入分析其时空差异及变化趋势。发现南阳市6个县（市、区）在研究期间内系统适配度整体上升,表明该区域在水生态保护和经济发展方面取得了积极进展;6个县（市、区）间系统适配性的变化表现出较强的趋同性,这一现象与6个县（市、区）以农业为主要支柱产业的实际密切相关;随着南水北调中线一期工程通水,南阳市6个县（市、区）的系统适配度显著提高,工程通水不仅明显改善了该区域的水资源状况,还对当地的生态环境保护、农工业发展及经济结构优化产生了积极影响。揭示了南阳市6个县（市、区）在水生态保护与经济可持续发展方面的互动关系,为制定区域发展战略和水资源管理政策提供了科学依据;强调了在大型水利工程项目带动下,区域发展要综合考虑生态保护与经济发展的协调,以实现真正的可持续发展。     

基于水生态服务价值评价的北京生态城市发展研究

北京建设生态城市对于城市可持续发展具有重要意义,作为中国北方极度缺水的国际超大型城市,水是可持续发展的决定要素之一.北京水生态服务是指水及水生态系统为北京市经济社会文化发展提供的环境条件及效用.全面认识并量化评价北京水生态系统价值,是北京建设生态城市的基础和前提,其水生态服务价值评估和管理对于建设生态城市、保持可持续发展具有重要意义.分析了水生态服务在生态城市建设中的作用,基于北京水生态系统服务评价和分析,研究提出了生态城市建设存在的问题,并提出了通过加强系统管理、价值管理和经济管理推动建立生态产品价值实现机制等对策.     

南水北调中线一期工程生态效益评估−以北京市为例

以北京市为例,对南水北调中线一期工程产生的实际生态效益进行定量评估。确立南水北调已建工程生态效益评估方法,分析北京市南水北调供水对生态效益的贡献比例,围绕林地、城市绿地、湿地、压采地下水和水域生态效益 5 个方面,计算南水北调中线一期工程为北京市带来的生态效益价值。结果表明：中线一期工程通水后的 4 年间（2015—2018 年）,北京市新增的林地、绿地、湿地、水域生态效益和补充地下水生态效益累计为 181.88亿元,其中由中线一期工程供水累计新增的生态效益价值达到 67.31 亿元。进一步分析可知,在中线一期工程供水产生的生态效益中：新增水域的生态效益最大,占比为 55.00%;压采地下水生态效益次之,占比为 34.85%;新增林地和绿地生态效益占比分别为 6.91% 和 3.24%。研究结果可为北京市及其他南水北调受水区的生态用水、生态环境修复与保护和资源高效利用等方面政策及措施的制定提供支撑。     

基于图模型的南水北调中线水源地生态环境多主体治理冲突分析

采用通过字典序偏好规避现实冲突中主体偏好难以定量化的图模型理论,对中线水源地生态环境多主体治理冲突进行动态描述,分析冲突主体博弈的均衡解,探究冲突的动态演化。分析表明,中线水源地管理机构对地方政府的激励有力地推动了中线水源地生态环境多主体治理冲突向均衡状态演化。中线水源地管理机构应结合地方政府的发展需求,积极探索多种激励模式,引导地方政府积极参与水源地生态环境保护,最终形成水源地生态环境治理的多主体合作局面。中线水源地生态环境多主体治理冲突是不断演化的,在一定时间及环境下的均衡是暂时的,这种均衡会在水源地生态环境多主体的多轮博弈中向下一个均衡演进。     

南水北调中线水源区和受水区干旱遭遇风险评估

基于 1961—2019 年气象观测数据和 CMIP6 模式数据,利用标准化降水蒸散指数（standardized?precipitationevapotranspiration?index,SPEI）计算南水北调中线水源区和受水区的干旱指数,并利用经验正交分析法、主成分分析法和 Copula 函数法,对水源区与受水区的干旱演变规律进行分析,揭示干旱遭遇的联合概率分布,并对未来干旱遭遇进行预估。研究结果表明：水源区和受水区干旱事件遭遇频繁,1965—1971 年和 1987—2005 年均出现较为严重的干旱遭遇事件,同时在 1970 年代中后期至 1985 年前后,出现了长期明显的区域差异性;水源区和受水区中旱和重旱的联合重现期分别约为 18 年一遇（5.51%）和 123 年一遇（0.81%）,两地同时出现极端干旱的重现期约为 323 年一遇（0.31%）;不同气候情景下以年尺度 SPEI 指数,对南水北调中线水源区和受水区的未来干旱事件预估表明,未来水源区和受水区在 SSP1-2.6 情景下干旱遭遇次数相对较少,而在 SSP2-4.5 情景下的 2034—2036 年、2044—2045 年以及在 SSP5-8.5 情景下的 2032—2033 年、2068—2070 年,将有可能发生较严重的干旱遭遇事件。     

水资源生态安全的时空分异特征—以南水北调东线山东段为例

为厘清南水北调东线一期工程受水区的水资源生态安全状况,为后续工程相关政策的制定和实施提供参考,基于压力-状态-响应模型探讨水资源生态安全的评价指标体系,进而耦合带模相似度的投影决策法和基尼系数法,研究南水北调东线山东段水资源生态安全的时空分异特征。结果表明：2011—2019 年该区域水资源生态安全整体上呈现良性发展态势,综合评价函数值由 0.463?1 增至 0.623?4。除东营外,各地市在不同程度上表现为：压力子系统指数较高,但由于积极的响应系统,水资源生态安全状况有一定改善。从空间维度来看,研究期内 14 个地市的水资源生态安全状态总体上保持均衡,基尼系数稳定在 0.2 左右,但万元 GDP 用水量等指标的空间差异较为突出。人类活动,尤其用水效率对水资源生态安全的影响日益凸显,南水北调东线工程对山东段受水区的水资源生态安全起到了重要的促进作用。     

超标准暴雨洪水条件下南水北调中线工程沿线各单元风险评估

对南水北调中线工程沿线639个单元工程风险进行评估,并对灌渠河、贾河、金水河、石门河和沙沟5个典型单元进行重点分析。结果表明：中线工程沿线639个评估单元中,风险事件可能性指数为1的单元占比最大,风险等级以一般风险为主;在5个典型单元中,极端降雨移用（植）后在交叉断面处形成的洪水基本上呈现流域面积越小洪水量级越大的特点。此外,灌渠河排水倒虹吸发生渠顶漫溢的风险低;贾河梁式渡槽、沙沟排洪渡槽和石门河渠道倒虹吸均存在较高的工程风险;金水河渠道倒虹吸在超标准洪水下河道冲刷满足要求,工程风险较低。研究成果对提前部署南水北调中线工程防御超标准暴雨洪水具有指导意义。     

南水北调中线工程水位的水动力-神经网络耦合预测模型

南水北调中线工程通常以闸前常水位调度运行,而水位在闸门调控影响下多数处于非平稳状态,探索其变化规律对于监测数据和研究方法均有一定限制和要求。监测数据方面,针对大量的高频监测数据选取均值滤波、滑动平均值滤波、递推中位值平均滤波法、滑动小波变换进行数据预处理,提高数据质量、增强数据预测的可行性。研究方法层面,以BP神经网络模型和长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络模型为主体框架,以水动力模型的模拟数据为辅助支撑,对比单神经网络在不同工况下的预测效果,输出水动力-神经网络组合预测结果。结果表明：数据预处理是数据分析和预测的必要环节,高频数据滤波处理再预测可以提高数据预测的精度;均值滤波、递推中位数均值滤波方式对数据预处理的效果最好,指标合理时滤后决定系数(R²)精度均超过0.95,且均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)不超过0.02,准确性高;基于滤后数据进行模型构建,通过对比数据驱动模型和数据-机理双重驱动模型的计算结果,R²维持在0.98附近,RMSE、MAE维持在0.01左右,耦合模型具有更好的...     

南水北调东线梁济运河段输水流量损失的经验估算方法

传统Kostiakov经验公式计算结果为一定值,在未衬砌的沿程地质变化较大的河段应用时不能充分体现输水损失沿程变化的动态特点。为克服原公式局限性,采用积分学方法及广义简约梯度法对Kostiakov经验公式进行改进,形成改进Kostiakov经验公式法,并以南水北调东线梁济运河段为例,利用2013—2019年实测数据,对改进Kostiakov经验公式中的参数进行率定。考虑梁济运河段运行期间易受春灌影响,分别利用受春灌影响显著的2019—2020年和影响一般的2020—2021年实测数据对改进Kostiakov经验公式进行验证。结果表明：改进Kostiakov经验公式法可克服原公式应用时的局限性,有效提升输水损失计算精度,扩大原公式的应用范围;改进后计算结果与两个时段实测数据的平均相对误差分别由原来的27.26%和11.72%降低为7.9%和6.84%,对调水工程运行调度具有重要意义。     

南水北调中线工程冬季气温与水温关联性

为探讨南水北调中线工程中渠水温度与沿途气温之间的关系,采用等距抽样方法,从南到北在南水北调中线节制闸中选取 7 座节制闸作为分析样本,收集统计 2022 年 11 月 15 日—2023 年 2 月 28 日所选节制闸的水温信息和所在地的气温信息。结果表明：7 座节制闸的冬季水温变化趋势和 15?日移动平均气温变化相似;对南水北调中线上游段水温减去沿线 15?日气温差形成的数据与下游段水温数据进行对比,计算得到的皮尔逊相关系数均在0.95 以上,相关性显著;在冬季,跨流域调水工程从南到北（上游到下游）的 15?日移动平均气温差是反映水体热量损失的主要表现形式。研究结果可为跨流域调水工程调整冰期输水调度策略、预防冰冻灾害提供理论依据。     

南水北调中线工程京石段冬季水温回归预测模型

为解决南水北调中线工程冰期输水能力受限问题,根据输水明渠线性、单向流动的特点,建立基于初始断面水温-沿程气温链的冬季水温回归预测模型,根据2018—2021年冰期的水温气象资料,模拟分析中线工程京石段水温变化过程,并用2017—2018年度冰期的实测数据进行检验。结果表明：回归模型的拟合优度(R2)值最小为0.957,最大为0.991;各组模型检验的确定性系数(DC)值均能达到0.90;预见期从1日至5日,均方根误差(RMSE)值分别为0.05、0.11、0.15、0.14、0.22;平均绝对误差(MAE)值分别为0.17、0.25、0.28、0.28、0.37,均随预见期递增,符合模型的残差累积规律。模型选择的水温变量T _wn,i和气温变量T _an,x对被解释变量T₍w(n+1),i+1)具有较好解释性,预测值和观测值的拟合度优良。