水资源承载风险监测预警理论与方法探析

基于风险理论和国家资源环境承载力监测预警研究进展,提出水资源承载风险监测预警的概念内涵、理论模型、警报准则和体系框架。从自然水循环和社会水循环2个层面提出水资源承载风险的危险性与脆弱性因子,解析水资源承载风险监测预警内涵,提出耦合水资源承载状态与风险预警等级的理论模型,采用指标预警法设计警报准则,搭建由监测层、预警层、决策层和反馈调控层构成的监测预警体系框架,及时发出预警信息,为水资源管理决策者提供调控依据,降低水资源承载风险,将经济社会发展的水资源压力控制在水资源系统可承载的范围之内。     

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。     

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。     

水资源承载力内涵的新认识

本文概要总结了当前水资源承载力认识所存在的主要问题，认为可持续发展的内涵未能与水资源承载力有效地结合。依据生态系统服务理论和水生态系统承载的效用与价值，对水资源——人类系统做了简要的生态经济分析，认为应将水生态系统作为水资源承载力中的承载主体，并以水生态系统的整体性和全部生态经济服务为基础开展研究。根据可持续发展理论的可持续原则、可持续性和发展概念等，较详细地探讨了水资源承载力在生态、技术、社会经济和时空等方面的内涵，并给出了基于这些内涵的水资源承载力定义及相应的模型。     

水资源承载力指标体系及评判准则研究

随着社会用水和排泄强度的不断增大,水资源数量和质量成为区域生态环境和社会经济协调发展的主要约束因子,也是影响水资源承载的主要因素。本文从水资源、经济社会、水生态、水环境综合角度,基于"量、质、域、流"四大方面构建水资源承载力"四层三级"评价指标体系,提出水资源承载状况的评价标准、评判方法和水资源承载类型的划分方法,为水资源承载力评估和状态诊断提供方法支撑。本文以天津市为例开展现状水资源承载力评估分析,研究表明:天津市在入境和本地水总水量35.98亿m~3、生态补水2.8亿m~3、出境水量12.95亿m~3、污水一级A出水COD水质标准的情况下,天津市水量承载力区间为1 686万~1 772万人,水质承载力区间为1 169万~1 393万人,水资源承载力区间为1 169万~1 393万人,均值1 281万人;天津市水资源承载状况属于水资源超载区,类型为水质超承载型。     

基于系统动力学的黄河流域水资源动态预测研究

随着人口增长、生产扩大和城市化演进,人类对水资源的利用正在迫近或已经超过其天然承载限度。以水资源供需矛盾突出的黄河流域为研究对象,开展了水量要素承载状况现状评价;构建了基于系统动力学的流域水资源承载力预测模型;设置不同方案,进行了水资源承载力动态调控。通过提升流域承载能力,减轻承载负荷,得到黄河流域最优的可承载方案,为水资源可持续利用及水资源管理策略制定提供技术支撑。     

云南省水资源可持续承载力研究

为保障社会、经济和生态环境的持续协调发展,合理开发、利用水资源,必须进行水资源的可持续承载能力研究。基于水资源承载力结构的大系统特性,以及云南省水资源、社会经济、生态环境协调发展具体状况,构建了云南省水资源可持续承载力研究的PGESH模型。对云南省在2000、2010、2020、2030年水资源可持续承载力状况进行了分析和预测。结果表明:云南省水资源可持续承载力在2030年以前均为可承载范围,但正在向不可承载恶化发展。     

基于联系云和风险矩阵的水资源承载力评价

为结合定量模型和水资源承载力的内在机理评价安徽省16个地级市的水资源承载力状况,构建基于非对称联系云和风险矩阵的水资源承载力评价模型。首先确定水资源承载力评价指标体系,利用基于加速遗传算法的层次分析法确定各评价指标的权重,然后结合规定的评价标准构建基于非对称联系云和风险矩阵的水资源承载力评价模型(ACCRMM)。将该模型对2015年安徽省的水资源承载力进行应用的评价结果显示:16个地级市的水资源承载状况存在明显的区域差异,从南到北有依次减弱的趋势;皖北地区6个地级市的水资源承载力评价等级均为Ⅲ级;皖中地区4个地级市的水资源承载力评价等级为Ⅱ级;皖南地区的马鞍山、芜湖市的水资源承载力评价等级为Ⅱ级,而铜陵、池州、黄山、宣城市的水资源承载力评价等级为Ⅰ级。评价结果与安徽省水资源现状基本一致,表明ACCRMM用来评价区域水资源承载力具有较高的应用价值。     

基于协调性的区域水资源承载力评估模型

基于水资源、社会、经济和生态环境4个系统提出了水资源承载力评价指标体系,以系统宏观行为为研究对象,通过引入影响系统演变过程的序参量,构建了基于系统协调性的水资源承载力评估模型,并以2019年广州市水资源承载力评估为例对模型进行了验证.结果 表明,从化区、中心区以及番禺区区域处于水资源超载水平,黄埔区和南沙区具有较好的水...     

基于GSA-PP模型本溪市水资源承载力研究

文中对水资源承载力评价引入GSA-PP模型,以本溪市为例验证了模型的可行性与有效性。从水环境、经济社会与水资源系统构建承载力评价体系与分级标准,然后对PP模型最佳投影方向利用GSA算法进行优化,并构建了基于布谷鸟搜索、差分优化与粒子群优化的PP模型。结果显示:基于GSA算法优化的PP模型优于其他算法,在水资源承载力评价中具有较好的稳定性与计算精度;本溪县与桓仁县为水资源为可承载状态,其他各分区均为基本可承载;模型评价结果的优劣与智能算法求解精度密切相关,可为承载力评价提供一种新的思路和计算方法。     

三峡库区重庆段水资源承载力研究

基于可持续发展理论和复合系统原理,构建三峡库区重庆段水资源承载力多目标优化模型,计算其现状年2008年、水平年(2015、2020、2025、2030年)的水资源承载力,得到水资源能够承载的人口和经济规模。结果表明:多目标优化模型能较好地将影响水资源承载力的各个因子结合起来,系统分析区域水资源承载力;在水平年内,三峡库区重庆段水资源能较好承载其社会经济发展,水环境污染和水资源利用率已成为制约库区水资源承载力提高的重要因素。     

基于风险矩阵的多要素水资源承载力综合评价方法

为合理综合量-质-域-流四要素评价区域水资源承载力,提出了基于量-质-域-流四要素和风险矩阵的水资源承载力评价模型(QQSS-RM)。首先,构建量-质-域-流四要素子系统下48个初步评价指标,用专家咨询信息和遗传层次分析法(AGA-AHP)计算四要素子系统中各评价指标的权重,通过筛选和分析采用8个综合评价指标构建区域水资源承载力评价指标体系;其次,参考相关文献和专家意见得到8个综合评价指标的4个评价等级标准;最后,构建基于量-质-域-流四要素和风险矩阵的水资源承载力评价模型。将QQSS-RM用于西辽河流域3个水资源三级区的水资源承载力评价,结果表明:西拉木伦河及老哈河、乌力吉木伦河和西辽河下游区间3个水资源三级区的水资源承载力评价等级分别为超载、临界超载和超载,评价结果显示西辽河流域的水资源承载状况较差。该评价结果与西辽河流域的水资源承载状况基本保持一致,表明QQSS-RM应用于区域水资源承载力评价有较好的推广价值。     

基于"量-质-域-流"的太原市水资源承载力评价

在水资源多维承载要素解析的基础上,从"量-质-域-流"4个维度构建水资源承载力评价指标体系;引入"单指标量化-多指标综合-多准则集成"(SMI-P)综合评价方法,采用层次分析法和熵权法的主客组合赋权法确定评价指标权重,建立基于SMI-P法的水资源承载力评估模型.将建立的评价指标体系与评估模型应用于太原市水资源承载力评价...     

飞来峡库区水资源承载力研究

把飞来峡库区水资源承载力作为一个系统进行研究,将它划分为水资源条件、社会经济状况和生态环境3个子系统,并对每个子系统选取相应的评价指标,从而构建飞来峡库区水资源承载力评价指标体系。在此基础上,分别以2010年、2015年为评估年和参照年,各项指标为评估系和参照系,运用距离指数---层次分析法计算出飞来峡库区2010年相对于2015年的距离指数,得出社会经济状况子系统状态为基本可承载、水资源条件子系统和生态环境子系统均为可承载状态、整个系统状态为可承载,以及飞来峡库区的水资源状态安全的结论。     

滦河流域水生态承载力评估研究

滦河流域是我国重要生态保障地区,亟需开展水生态承载力评估,识别承载力限制因素,以指导流域生态文明建设。针对滦河流域水资源矛盾突出、水生态系统服务功能退化等问题,采用WaREES框架从"水资源-水环境-水生态-水安全"4个维度构建承载力评估和指标贡献量化方法,对滦河流域进行水生态承载力评估研究。结果表明:滦河流域水生态承载力指数(HECCI)介于43. 8～53. 8之间,总体呈临界超载状态;水环境呈安全承载状态(均分为61. 3),水安全和水生态均为临界超载状态,而水资源呈超载状态(均分为22. 9);水资源禀赋弱和开发强度大是限制流域承载力的关键短板,水资源禀赋和水资源利用指数对流域HECCI的贡献率分别为6. 4%和5. 5%;水生生境质量、生物完整性和水文调节功能是水生态和水安全临界承载的主要控制因素。提出的水生态承载力评估技术方法具有科学性和实用性,对流域/区域水生态环境管理具有参考价值。     

基于“量-质-域-流”的太原市水资源承载力评价

在水资源多维承载要素解析的基础上,从“量-质-域-流”4个维度构建水资源承载力评价指标体系;引入“单指标量化-多指标综合-多准则集成”（SMI-P）综合评价方法,采用层次分析法和熵权法的主客组合赋权法确定评价指标权重,建立基于SMI-P法的水资源承载力评估模型。将建立的评价指标体系与评估模型应用于太原市水资源承载力评价,结果表明：2009—2018年太原市各维度水资源承载力指数均呈上升趋势,水资源综合承载力处于超载状态;未来太原市水生态环境保护工作应主要集中在污水治理、湿地修复、水土流失治理等方面,即主要提高太原市水质和水域维度承载力。     

钱塘江流域水资源承载力指标体系研究

流域水资源承载力指标体系的建立是研究流域水资源总量的重要手段。系统地论述了建立流域水资源承载力指标体系的原则与方法，并根据钱塘江流域水资源特性构建了流域水资源承载力指标体系，提出了流域水资源承载力评判指标，包括流域水资源承载指标、压力指标及承载度指标的计算方法，对于评判流域水资源承载状态具重要意义。     

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.     

基于生态的大功引黄灌区水资源承载力分析

灌区水资源承载力受气温、降雨、蒸发、种植结构、经济社会发展等多种因素影响。从生态灌区的概念入手,在全面剖析生态灌区"经济社会–水资源–生态环境"复合系统的基础上,构建基于生态的灌区水资源承载力计算模型(PSO-COIM),并以河南省大功引黄灌区为例,采用系统分析法计算灌区水资源承载力,系统分析灌区水资源可承载状况。不考虑外调水时,大功引黄灌区水资源承载力属于超载或严重超载状态;考虑外调水时,灌区各县的水资源承载力指数都有所增大,封丘、长垣为可承载状态,其他3县为超载状态。对于生态灌区建设,除了应提高引黄供水保证率外,还应加大对灌区雨洪资源的利用和中水回用,最大限度地利用洪涝水资源,实现灌区水资源的可持续利用。