河南省水资源承载力时空特征分析

随着社会经济的发展,河南省水资源问题正变得越来越严重。选择13项评价指标构建河南省水资源承载力评价指标体系,采用主成分分析法分别从时间和空间两个维度对河南省水资源承载力进行评价分析。结果表明:(1)河南省水资源承载力随时间变化特征主要与其社会经济发展水平、水资源供需水平和人类生活活动的强度有关,全省水资源承载力水平在2007-2016年间处于波动上升的状态;(2)河南省水资源承载力的空间分布特征主要与各市社会经济发展水平、农业发展状况和水资源自然禀赋条件有关,其中郑州市的水资源承载力水平最高,漯河市、鹤壁市和济源市最低。研究可为河南省水资源的可持续利用及其合理管理政策的制定提供科学依据。     

湖南省相对水资源承载力时空变化分析

采用相对水资源承载力的研究方法,分别以全国和湖南省为参照区域,分析湖南省及其14个地州市2000-2015年间相对水资源人口承载力、农业承载力和经济承载力的时间动态变化及空间差异。结果表明:湖南省水资源相对丰富,水资源承载力年际变化大,水资源承载力各地州市分布不均。从水资源承载力的动态变化上看,湖南省水资源承载的人口和GDP一直处于双重富余状态,而农业由富余状态逐渐变为超载状态,但是人口、农业和GDP水资源总量承载潜力较大,基本处于三重富余状态(除2011年)。从水资源承载力的空间分布来看,湖南省西部与南部地州市的人口、农业及经济水资源承载力潜力高,而北部、东部及中部地州市水资源承载力潜力低。研究为湖南省水土资源合理利用及经济持续发展提供科学参考。     

基于Logistic关联分析的水资源承载力评价

区域水资源承载力评价是开展水资源承载力监测预警的重要基础。为定量评价区域水资源承载状况及时空演变特征,将区域水资源承载力系统分解为承载支撑力、承载压力和承载调控力3个子系统,采用Logistic关联模型计算了不同子系统与不同承载等级之间的联系数,再用风险矩阵综合各子系统的水资源承载力评价结果,形成基于Logistic关联分析的区域水资源承载力评价方法。将上述方法应用于安徽省水资源承载力评价中,结果表明:①安徽省水资源承载力整体呈变好的发展趋势,皖北大部分地区呈现超载状态,皖中处在临界超载状态,皖南处在可载状态,水资源承载状况由北往南逐渐好转;②安徽省水资源承载支撑力子系统皖南地区优于皖中和皖北地区,压力子系统皖北地区优于皖中和皖南地区,调控力子系统皖中和皖南地区较好。     

基于组合权重TOPSIS模型的黄河流域九省区水资源承载力评价

针对黄河流域九省区构建了涵盖水资源、生态环境、经济社会3个准则层的评价指标体系,采用层次分析法和熵权法组合赋权的TOPSIS模型对九省区2002年、2007年、2012年、2017年的水资源承载力进行了综合评价,并对2017年评价结果进行了障碍因子诊断。结果表明:时间维度上,九省区水资源承载力呈现出增大趋势,河南、山东、内蒙古水资源承载力提升趋势最为明显,水资源承载力的提升与生态环境、经济社会两准则层相关指标的改善密切相关;空间维度上,九省区水资源承载力均未达到Ⅰ级(可承载)水平,空间差异性明显;产水模数、人均水资源量、供水模数、生态用水率、植被覆盖率、万元工业增加值用水量、万元GDP用水量为7大主要障碍因子,部分障碍因子在不同省区存在明显差异。     

投影寻踪方法在水资源承载力评价与预测中的应用

为解决区域水资源承载力综合评价中指标数据高维、非线性的问题,构建基于最大信息熵原理的投影寻踪水资源承载力评价方法,将该方法应用于2015年安徽省16个地级市水资源承载力的空间分布评价中;最后对2005—2015年安徽省全省水资源承载力进行动态评价,将该评价结果与灰色GM(1,1)模型结合,对2018—2020年安徽省区域水资源承载状况进行预测。结果表明:2015年,安徽省水资源承载空间分布状况整体表现为皖南地区优于皖中地区,皖中地区优于皖北地区;2005—2015年期间,全省水资源承载力虽基本处于临界超载状态,但年际间承载状况逐年好转。预测结果表明,2018—2020年全省水资源承载力保持良好的发展态势,总体向可载趋势发展。     

长江经济带水资源生态足迹时空分析及预测

基于生态足迹模型测算长江经济带及其各个省(市)的人均水资源生态足迹、人均水资源生态承载力以及人均水资源生态盈亏,并运用灰色神经网络模型预测2016-2025年的发展趋势。研究结果表明:从时间趋势来看,长江经济带人均水资源生态足迹呈现先上升后趋于平稳的变化趋势,生态承载未出现超载现象,人均水资源生态足迹和水资源生态承载力均有较大时间上波动;从空间差异来看,人均水资源生态足迹的年均值总体呈现上游高下游低的空间分布特征(浙江省除外),人均水资源生态承载力的年均值受自然因素影响呈现明显的空间变化差异;从预测结果来看,人均水资源生态足迹有较大下降的为上海、浙江和湖南,水资源可持续利用状况不容乐观的有江苏、重庆以及云南。     

浅析区域水资源承载力评价指标的建立与应用

本文从水资源承载力的概念出发,建立了评价区域水资源承载力的三个指标,水资源承载能力、水资源可承载空间、水资源利用负荷率,并给出了三者间的关系及确定方法。     

江淮分水岭地区水资源承载力系统结构模型评价

江淮分水岭地区是安徽省重要的粮油畜禽生产基地,但区域土壤不肥,易旱缺水。基于江淮分水岭地区水资源现状,从"水环境-社会经济-生态环境"复合系统出发,依据水资源支撑力、水资源压力、水资源承载调控力3个子系统在水资源承载过程中的相互作用,建立了区域水资源承载力系统结构模型,用于对江淮分水岭地区水资源承载力进行评价分析。研究表明:在保障生态用水与生活用水前提下,当前该区域水资源承载力总体处于可载状态,但时空差异明显。时间尺度上,2005～2015年间,区域单位GDP综合用水量大幅减少,水资源所承载的经济总量呈现明显的上升趋势;区域降水量和水资源可利用量年际变化较大,可承载的人口规模波动趋势明显。空间尺度上,各市间水资源可承载的经济总量与可承载的人口规模差异极大,可承载的经济总量上合肥最大,淮南最小;可承载的人口规模上六安最大,淮南同样为最小,合肥次之。水资源承载潜力上六安巢湖滁州合肥淮南;在各市的水资源承载状态中,合肥在研究期内有4 a处于超载状态,超载范围在9.87%～31.46%,超载率最高年份为2008年,淮南各年均处于超载状态,平均超载率为59.79%,2010年超载率最高达70.18%,区域化水资源问题趋于严重。水资源可承载的人口规模与区域降水量大小显著相关,用水效率的提高及产业结构的合理性调整可降低单位GDP综合用水量,大大提高水资源承载能力。根据研究结果,建议各市应根据水资源承载力实际状况,提高用水效率,合理调整产业结构,促进区域水资源与社会经济协调发展。     

改进可变模糊算法在水资源承载力评价中的应用

针对可变模糊算法在评价指标体系构建时没有考虑指标间的相关性对评价结果造成的影响,以及该算法在水资源承载力评价时没有对研究区域水资源承载力的时序变化特征进行探讨,引入了主分量分析(PCA)法以筛选出彼此间相关系数较低的指标来构建评价指标体系。因此对可变模糊算法进行了改进,旨在分析不同年份下的样本水资源承载状况的时序变化特征;同时,以大同市为例,对该地区(2010～2017年)的水资源承载状况进行评估。评估结果表明:改进后的算法与改进前的相比,在维持评价等级不变的前提下,级别特征值的稳定范围明显缩小,减少了误差范围,提高了评价等级精度。该改进算法进一步拓展和丰富了可变模糊集理论,可为后续评定其他区域的水资源承载状况提供一定的参考。     

基于全偏确定度的区域水资源承载力动态评价

为尽可能挖掘联系数所隐含的各类信息价值以更准确地评价分析区域水资源承载力时空状况,利用同一度、差异度、对立度之间的模糊关系作为计算基础,求解差异度与同一度、对立度之间的偏确定度,进而改进联系数中对差异度系数的分配方式,并将该方法用于实际区域水资源承载力动态评价中。结果表明:(1)改进的差异度系数分配方式在实际评价中得到的结果与安徽省水资源承载力实际状况基本一致。(2) 2011—2015年安徽省水资源承载力状况随时间有向好的发展趋势,但仍处于临界超载状况; 从空间上看,安徽省水资源承载状况由北往南逐渐向好,其中皖北地区处于超载状态、皖中处于临界超载状态、皖南处于未超载状态; 从承载子系统看,承载支撑力方面皖南较皖中和皖北偏好,承载压力方面皖北较皖中和皖南偏好,承载调控力方面皖中和皖南偏好。(3)评价结果显示皖北处于超载状况,主要是由于水资源支撑力偏弱; 承载子系统间相对均衡发展是皖中处于承载临界状况的主要原因; 皖南水资源承载状况最好,得益于较强的调控力和支撑力。由分析可知,上述动态评价分析结果合理可靠,该方法直观简便、在资源环境承载力动态评价分析问题中具有较好的推广应用价值。     

面向水流系统功能的多维度水资源承载力评价指标体系

在简述水资源承载力研究进展的基础上,基于系统结构与功能的相互关系和水资源系统的演变特征,从水资源系统自然演化、生态服务和社会服务三大功能推演出水资源系统的水量、水质、水生栖息环境和连通性四维结构,并以此对水资源承载力进行表征。基于对水资源承载主体、客体及承载过程的分析,以水资源承载支撑力、压力和调控力描述承载过程,建立了基于承载过程的"水量-水质-水生栖息环境-连通性"四维指标体系,该指标体系可用于不同流域或区域多维水资源承载力评价。     

基于动态差异度系数的区域水资源承载力评价与诊断

为定量识别区域水资源承载状态及其障碍因子，充分挖掘评价样本与等级标准之间的微观不确定性，提出了随实际样本值连续变化的动态差异度系数计算方法，构建了基于联系数值的区域水资源承载力评价与诊断模型，并在安徽省各市进行了实证研究。结果表明：安徽省水资源承载力联系数值由2011年的-0.171逐步增长至2018年的0.067,说明近年来安徽省水资源承载形势仍相当严峻，但各市均已向良好态势发展，且2013年后趋势更为显著；皖北、皖中和皖南地区2011—2018年的联系数均值分别为-0.235、0.071、0.114,说明安徽省不同地区水资源承载状态差异明显，呈皖南优于皖中、皖北较差的空间分布；补充水资源量、提高植被覆盖、控制水资源开发、增加生态用水和发展节水灌溉是改善安徽省水资源承载形势的有效手段；基于动态差异度系数的区域水资源承载力评价与诊断模型应用结果合理，为保障区域水安全提供了决策支撑。     

基于集对分析的区域水资源承载力评价

针对水资源承载力评价指标的不确定性,提出了基于集对分析和熵权赋值的水资源承载力评价方法,并将其应用于河南省11个市的水资源承载力评价.结果表明:南阳、平顶山的水资源承载力相对较强,其他几个市承载力相对较弱,整体上河南省水资源承载力处于较低的水平,水资源开发利用程度较高,区域水资源承载人口、经济与生态环境的潜力较小.     

基于BP神经网络的衡水市水资源承载力研究

基于衡水市资源环境与人口经济背景,选取15项因子构建指标体系,采用BP神经网络方法,对水资源承载力进行时间、空间分析。结果表明,2010-2016年,衡水市水资源承载力呈先上升后降低的趋势,由2010年的0. 482升高至2012年的0. 487,再降低至2016年的0. 453,水资源承载力整体处于临界承载等级。空间上,衡水市水资源承载力呈现东西方向分异。东部地区水资源承载力相对较优;西部尤其是西北部核心城区人口密集、水资源缺少,水资源承载力最弱。     

基于最大熵投影寻踪模型的云南省近10 a水资源承载力评价

为对云南省2006—2015年水资源承载力进行评价,从水资源、经济社会和生态系统3个方面提出水资源承载力评价指标体系和分级标准,并基于最大熵投影寻踪(MEPP)技术进行区域水资源承载力评价。采用在指标分级标准阈值间随机生成样本的方法构造MEPP目标函数,利用混合蛙跳算法(SFLA)优化MEPP最佳投影方向,提出SFLA-MEPP水资源承载力评价模型,并构建生物地理优化(BBO)算法-MEPP、和声搜索(HS)算法-MEPP和粒子群优化(PSO)算法-MEPP水资源承载力评价模型作对比模型。结果表明SFLA寻优MEPP目标函数获得的最优值、最劣值、平均值和标准差均优于BBO、HS和PSO算法,具有较好的全局极值寻优能力;SFLA-MEPP模型对云南省2006—2007年、2011—2012年水资源承载力评价为“基本可承载”,其他年份评价为“可承载”;2006—2015年间云南省水资源承载力随时间呈提升趋势,但提升趋势不显著;SFLA-MEPP模型对云南省水资源承载力评价结果与BBO-MEPP模型相同,但在排序上存在差异;与HS-MEPP,PSO-MEPP模型在评价结果及排序上均存在差异。     

水资源承载风险的理论、方法与实践

阐述了基于风险理论的水资源承载力概念与内涵,分析了水资源承载风险的要素组成,构建了基于水量、水质、水域、水流的水资源承载力系统,从水资源承载系统脆弱性和危险性两方面发展了水资源承载力风险的评估方法,系统评估了气候变化、城镇化以及产业结构变化背景下全国水资源承载力的风险,并对水资源承载风险在水资源管理中的应用进行了展望。水资源承载力风险研究为水资源管理与风险预警提供了科学支撑,对于区域水资源可持续利用具有重要意义。     

浅析区域水资源承载力评价指标的建立与应用

从水资源承载力的概念出发,建立了评价区域水资源承载力的三个指标,水资源承载能力、水资源可承载空间、水资源利用负荷率,并给出了三者间的关系及确定方法。以上指标在实际中应用的结果基本符合区域水资源承载力历史及现状实际状况,其评价结果可为区域经济社会发展规模和生产力布局调整提供基础数据,并赋予人们对水资源利用的全新认识。     

基于集对分析和风险矩阵的水资源承载力评价方法

为综合评价区域水资源承载状况,提出了集对分析与风险矩阵相结合的区域水资源承载力评价方法。首先,根据研究区域水资源-经济社会-生态环境复合系统的实际情况,建立由水资源承载支撑力、承载调控力、承载压力3个子系统和15个指标的区域水资源承载力评价指标体系,确定1级(可载)、2级(临界超载)、3级(超载)评价标准;其次,采用基于遗传算法的改进层次分析法确定各评价指标的权重;最后,建立了基于集对分析和风险矩阵的水资源承载力评价模型(WCC-SPARM),并用其评价2010~2015年安徽省淮北市水资源承载力。结果表明:2010~2015年淮北市水资源承载力级别分别是2级、3级、3级、2级、3级和3级,这与基于集对分析方法的评价结果(2级、3级、2级、2级、3级和3级)总体上相一致,说明WCC-SPARM模型在区域资源、环境承载力综合评价中具有较大的推广应用价值。     

半偏减法集对势在引黄灌区水资源承载力动态评价中的应用

为有效处理、充分挖掘水资源承载力动态评价中评价样本与评价标准之间的不确定性,分析识别区域水资源承载状态及其变化的物理机制,构建了引黄灌区水资源承载力动态评价的半偏减法集对势方法(SSSPP)。SSSPP在河南省大功灌区的应用结果表明:从承载力系统角度看,灌区总体承载状态得到改善,且从2013年起更为明显,2017年灌区5县均为水资源临界超载,其中距离黄河干流越远的县承载状态越差;从承载力子系统角度看,各县的承载支撑力均呈小幅恶化态势,这是限制灌区承载力提升的主要原因,承载压力在波动中减小、承载调控力显著增强;从承载力评价指标角度看,各县的支撑力指标人均水资源可利用量、水资源开发利用率长期处于反势,压力指标人均GDP、缺水率长期处于反势或偏反势,这些均是灌区承载力调控的重点对象,而部分县调控力指标灌溉水有效利用系数、生态环境用水率由反势逐步发展为偏同势或同势,这是承载力提升的重要原因,反映其对农业和生态用水的管控。可见,SSSPP可分别从承载力系统、子系统和评价指标三个层次定量解析引黄灌区水资源承载状态及其演变特点,既可测度灌区承载力的强弱,又可诊断影响承载力的重要子系统和关键指标。半偏...     

江西省水资源量质耦合承载力评价及提升对策

为了合理评价和提升江西省水资源承载能力，耦合风险矩阵评价和政策情景模拟方法，从水资源数量和水资源质量双重角度，对江西省2015～2019年的水资源承载力进行评价，并从用水效率和用水结构两个方面进行情景模拟，探讨了江西省水资源承载力提升路径。研究结果表明：2019年江西省水资源承载压力较大，11个地市中有7个地市的水资源承载状况为临界状态或者超载状态，并呈现西北部最高、南部次之、东北部最低的空间分布特征；江西省用水效率在长江经济带中较低，若提高至长江经济带低用水效率水平，则可将水资源承载力处于临界状态或者超载状态的地市降为2个；江西省农业用水占比处于长江经济带第二高位，若提高用水结构均衡度，降低农业用水量占比，水资源承载力处于临界状态或者超载状态的地市也可降为2个。研究成果可为提高江西省水资源承载力提供一种实现路径，对促进江西省水资源空间均衡和区域经济社会高质量发展具有一定现实意义。