Research progress on water resources management theory of “basing four aspects on water resources”EI北大核心CSCD

In order to implement the rigid constraint system for water resources and promote refined management of water resources, based on the analysis of the concept and notion of “basing four aspects on water resources” and the summary of the experience of water resources management, the basic theory and management guidelines for water resources control of “basing four aspects on water resources” are proposed. The latest progress of “ basing four aspects on water resources” is systematically sorted out, and it is pointed out that further research on the water resources control of “basing four aspects on water resources” should be deepened from the aspects of macro-system evaluation system construction, water resources optimization allocation model reconstruction, and refinement of water resources control system. © 2023, Editorial Board of Water Resources Protection. All rights reserved.     

南水北调东线江苏段水资源优化调度与配置研究新探

以建立南水北调东线江苏省受水区水量配置、调度与管理一体可视化系统为目标,通过开展南水北调东线水资源优化调度与配置研究,推进供水水源划分,研制多目标约束下联合调度方案,建立水资源利用效率考核系统,进行用水量的反算与核定,以期揭示江苏省南水北调东线新增工程与原江水北调工程联合供水与协调耦合机制,从"供给侧"与"需求侧"双管齐下,为南水北调东线江苏段工程的有效运营提供科学依据与技术支撑,为跨流域调水与区域水资源管理提供示范与借鉴。     

Analysis of water resources spatial equilibrium in Guangdong,Hong Kong and Macao Greater Bay AreaEI北大核心CSCD

依据2009—2019年粤港澳大湾区社会经济指标和水资源数据,通过泰尔指数、基尼系数对人口、GDP与水资源空间分布的均衡性进行研究,并构建了水资源负载指数模型,分析了区域水资源开发程度。结果表明：2019年粤港澳大湾区人口与水资源量、GDP与水资源量的匹配程度较低,基尼系数分别为0.520和0.651,属于高度不平均等级,且基尼系数呈上升趋势;通过泰尔指数得到了相同的结论,区域间差异对总体差异贡献率较大,而区域内的人口、GDP与水资源匹配差距不突出;2019年粤港澳大湾区水资源负载指数为4.0,等级为Ⅲ级,开发利用程度为中等水平,各城市水资源负载差距悬殊,且呈逐年增加趋势,表现为经济总量大、人口密集、水资源条件相对不足的地区,开发利用程度高、潜力小;粤港澳大湾区水资源空间分布与生产力布局不协调,且水资源空间不均衡性有进一步加剧的趋势。     

改进的多目标量子遗传算法在南水北调东线工程江苏段水资源优化调度中的应用

构建南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型,采用改进的多目标量子遗传算法(multiobjective quantum genetic algorithm,MOQGA),运用组合赋权方法对非劣解集进行多属性决策,提出南水北调东线工程江苏段水资源优化调度方案。在平水年、枯水年和特枯水年3种典型年来水条件下,相对于常规调度,优化调度的受水区总缺水量分别减少了0.89亿m3、0.87亿m3和0.08亿m3,系统总抽水量分别减少21.04亿m3、39.14亿m3和50.76亿m3。该优化调度方案能够充分利用湖泊的调蓄能力,提高各用水户的需水满足度,降低抽水成本。     

Evaluation of provincial water resources utilization performance in China and its spatial differentiation and driving factor analysisEI北大核心CSCD

采用超效率SBM模型评价了2005—2020年中国省域水资源利用绩效,运用Dagum基尼系数分解法、空间自相关和时空跃迁分析方法解析了其空间分异特征,并利用地理探测器对空间分异的驱动机理进行了分析。结果表明:省域水资源利用绩效水平总体不高;空间差异程度整体呈波动扩大趋势,主要来源为超变密度,其次为地区间空间差异和地区内空间差异;空间分异格局在地理上呈现“东高西低”的空间关联特征,具有显著空间溢出效应,局域空间分布结构较为稳定;人口规模、经济水平和城镇化水平对水资源利用绩效的空间分异具有显著驱动作用,且在不同区域表现不同,全国层面和东部地区属于经济驱动型,中部和西部地区分别为城镇化驱动型和人口驱动型;产业发展水平对水资源利用绩效的空间分异驱动作用具有区域异质性,全国层面和东部地区属于工业驱动型,中部和西部地区分别为建筑业驱动型和农业驱动型。建议各区域根据主导驱动因素制定相关水资源利用绩效协同提升策略。     

Analysis of decoupling relationship between carbon emissions and water resources utilization in the Qinhe River Basin based on Tapio and LMDI modelsEI北大核心CSCD

在界定沁河流域研究范围和对沁河流域碳排放趋势特征分析的基础上,采用Tapio脱钩模型分析了碳排放与水资源利用的脱钩关系,并采用LMDI模型分析影响碳排放的主要驱动因素。结果表明:沁河流域整体碳排放呈现波动增长态势,但碳排放增长率波动下降;沁河流域碳排放与水资源利用多数时间处于强负脱钩和扩张负脱钩状态,但逐渐出现强脱钩与弱脱钩状态,水碳关系逐渐向好;水资源利用效应和碳排放强度效应是驱动沁河流域碳排放增长的主要因素,用水效益效应是驱动碳排放减少的主要因素,碳排放强度效应与供水结构效应驱动效果逐渐变得更为显著。     

Matching of agricultural water and soil resources in Jianghuai Hilly Area based on set pair analysisEI北大核心CSCD

将水土资源自然本底量与农业用水用地量相结合,采用集对分析重建农业水土资源匹配指标,并构建七元半偏减法集对势,对江淮丘陵区2005—2019年农业水土资源匹配进行分析。结果表明:2005—2019年江淮丘陵区广义农业水土资源配比度基本呈现下降态势,但高于水土资源自然配比度;单位耕地用水量有减少趋势,但超出区域本底自然供水量,处于相对缺水状态;狭义农业水土资源配比度与水土资源自然配比度呈现交叉波动,并存在一定程度反相关,降水量的增加会相对减少农业灌溉用水量;2005—2010年和2011—2019年两时段江淮丘陵区广义农业水土资源均处于高度不匹配状态,合肥、滁州不匹配程度最高,安庆最低;两时段农业水土资源匹配集对势均为反势,匹配状态较差,但后期均有所提升,有向好发展趋势,安庆和六安变化程度最为明显;江淮丘陵区降水量年际变化较大,水资源总量变幅明显高于农业用水用地量波动,导致农业用水用地量与水资源总量变化不同步,这是水土资源匹配波动的主要原因。     

Study on coupling coordination development and dynamic response of water system of sponge citieEI北大核心CSCD

Based on the established evaluation indicator system of urban water system, evaluation indicator data collected from six typical pilot sponge cities were analyzed using a coupling coordination model to empirically examine the development status of coupling coordination of the water system of different cities. The key indicators were identified through grey correlation analysis, and a vector auto regression model was established to investigate the mechanism, through which these key indicators impact the development of coupling coordination of the water system. The findings indicate that the water system of the six cities has progressed from serious or moderate incoordination to coordination after the construction of sponge cities, and “sponging” reconstruction had better short-term effectiveness in southern pilot cities, including Wuhan, Shenzhen, and Shanghai, compared to northern pilot cities, including Jinan and Beijing. Furthermore, the coupling coordination degree between the water ecology and water security subsystems is found to be the highest, while river regulation rate and drinking water compliance rate exert fluctuating effects, alternatively impeding or promoting the interrelation between the two sub-systems. By contrast, the coupling coordination degree between the water resources and water culture subsystems is the weakest, while the number of official platform publicity exerts a significant and sustained positive effect on the relationship between the two sub-systems. Additionally, there is a need for further enhancement of the coupling coordination degree between the water resources and water environment subsystems, and the increases of water consumption per 10 000 yuan of GDP and sewage treatment rate have significant promoting but short-lived effects on the coordination between the two sub-systems. © 2023, Editorial Board of Water Resources Protection. All rights reserved.     

南水北调东线工程江苏段多目标优化调度研究

考虑南水北调东线工程供水目标、经济成本以及系统稳定性特点,本文以受水区生活、工业以及农业用水供水量最大,梯级总抽水量最小以及调水峰值最小5个目标为优化目标,构建了南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。在此基础上,针对传统多目标蛙跳算法(MOSFLA)存在多样性差,后期易陷于局部最优解等缺点,本文提出了一种改进的多目标蛙跳算法(MQSFLA),通过引入实数量子编码、采用改进的量子旋转门局部更新策略以及基于动态外部档案集维护Pareto非劣解的方式,改善传统MOSFLA。分别基于MQSFLA和MOSFLA求解3种典型来水条件下的多目标优化模型,分析不同目标之间的关系,提出调蓄湖泊群联合优化调度和水量调配方案。结果表明:MQSFLA在多样性和收敛性方面都优于传统的MOSFLA,能得到更多高质量的非劣解集,更有效协调供水以及抽水的矛盾,满足不同来水条件下多水源相互补给的多目标优化调度,为南水北调东线工程江苏段的运行管理提供理论依据和科学支撑。     

Study on carbon emission accounting in construction and operation of a sponge city in BeijingEI北大核心CSCD

为量化海绵城市建设和运行过程中的碳排放,分析碳排放的关键影响因素,以北京某100 km^(2)片区为研究区,对其海绵城市建设和运行过程中的碳排放进行了估算,分析了海绵城市达标面积比例、径流总量控制率、压力流管网比例等控制指标与碳排放量的相关关系。研究结果表明:海绵城市建设阶段的碳排放主要集中在材料生产阶段,多数设施的材料隐含碳占建设阶段总碳排放量的80%以上,施工相关的碳排放相对较少;在相同雨水控制水平下,灰色雨水基础设施的碳排放高于绿色雨水基础设施;研究区在30 a全生命周期内建设阶段和运行阶段碳排放量(以CO_(2)计)分别为17.36万t和-16.71万t;海绵城市达标面积比例、年径流总量控制率、排水方式是影响海绵城市建设和运行过程中碳排放的关键因素,海绵城市达标面积比例和年径流总量控制率每提高1%,全生命周期碳排放量约分别减少0.19万t和0.25万t,压力流管网比例每减少1%,全生命周期碳排放量平均减少约249 t。     

南水北调东线工程江苏省受水区水质现状

为了提高南水北调东线工程江苏省受水区的水资源利用效率,对江苏段输水干线涉及的重点河流水质类别及重点水功能区达标率进行了评价分析。结果表明:输水干线沿线工业、生活和农业面源污染通过河流汇入,对输水干线水质产生较为明显的影响。氮污染已成为江苏段输水干线的主要污染特征,其排放总量超出了河流自净能力,需要重点进行削减和控制。     

南水北调东线江苏段深化治污重点方向及措施研究

江苏段是南水北调东线的源头和调水干线,水污染治理工作极为关键。在评估东线江苏段102个治污工程项目的污染物削减和输水水质改善效果的基础上,通过对未来治污重点行业和重点区域主要污染物结构特征的分析,得出今后东线江苏段沿线深化治污的重点行业为养殖业、农村生活、城镇生活、农田种植和工业企业等,治污重点区域为徐州、淮安和扬州等,并提出了对应的深化治污措施,为保障东线江苏段在正式通水前全面实现水质持续稳定达标和输水安全提供依据。     

南水北调西线工程调出区水资源优化配置研究

南水北调西线工程是支撑我国西北发展的重大战略性水资源工程。本文以南水北调西线工程调出区为研究对象,应用水资源动态模拟优化配置模型对不同规划水平年的各种情景进行全方位、多方案的水资源优化配置,给出了各方案长系列定量配置结果;经过综合分析比较,提出了水资源优化配置推荐方案;通过有无对比分析,论证了西线调水工程对直接影响区和间接影响区水资源供需平衡的影响。根据优化配置结果,从国家角度对直接影响区的补偿问题及研究区的水资源配置问题提出了针对性建议。     

南水北调东线山东境内裂隙黏土研究

首次对在南水北调山东境内黄泛冲积平原区分布的一类高液限黏土进行了系统性研究,定名其为"裂隙黏土",并给其一准确、科学的定义.着重从裂隙黏土沉积环境和微地貌、矿物成分和化学成分、工程地质特性、各指标间的相关性、渗透变形型式、勘察方法、工程处理措施、防渗技术等方面对裂隙黏土展开了系统性研究.研究发现其具有较低的干密度、高的压缩性、特殊的分散性、弱-中等潜势的膨胀性和中等的透水性、弱的抗渗稳定性、低的抗剪强度等工程地质特征,具有较高的理论意义和实践意义.论文首次对裂隙粘土沉积环境分为4个区,纠正黄泛堆积层不过"串湖"的观点;提出其物源不仅为黄土,更来源于古土壤和三趾马红土;提出了裂隙黏土渗透变形型式是"冲蚀管涌型".     

南水北调东线工程莱芜段水环境问题与对策

围绕南水北调东线工程的实施,阐述了莱芜市水污染防治和水环境的现状,分析了区域水环境问题的原因,提出了区域水环境质量的改善要加快实施五大环保工程,大力推行清洁生产,加强农业面源污染防治,加快生态建设的对策。     

南水北调东线调水区及受水区降水径流变化特征

为给南水北调工程规划与运行提供科学依据,基于比《南水北调工程总体规划》制定水平年更加完整的水文观测数据识别2001年以来工程区降水、径流变化特征,采用Mann-Kendall趋势检验、小波分析等方法分析了比较期(2001—2016年)相对于基准期(1956—2000年)的降水、径流统计特性差异和变化特征。结果表明：相对于基准期,比较期调水区降水量变化不明显,长江大通水文站天然径流量下降3.5%,调水区水资源条件较为稳定;比较期受水区降水量较基准期基本无变化,天然径流量较基准期上升3.9%,但山东省、河北省和天津市受水区天然径流量下降6.6%,3省市天然径流量呈明显衰减态势。     

南水北调中线工程水权交易实践探析

由于地区经济社会发展不均衡,配套工程建设与主体工程建设不同步,南水北调中线用水指标初始分配与实际用水需求存在不匹配现象。通过水权交易可以对初始用水指标进行再优化配置,实现沿线地区水资源供需平衡,充分发挥工程的综合效益。南水北调中线工程基础条件完备,具备开展水权交易的必要条件。水利部与河南省政府共同开展了南水北调跨区域水权交易试点。通过实践探索,试点取得了良好的成效,为其他大型调水工程开展跨区域水权交易提供了可借鉴的经验;同时,试点也反映了一些深层次问题,需要在后续工作中研究解决。平顶山市与新密市之间开展的水量交易具有较强的引导和示范作用。南水北调中线水权交易市场潜力巨大,通过扩大交易规模、创新交易形式、建立激励约束机制,有助于推动水权交易加快发展。     

南水北调东线山东段黄土状土输水渠道工程地质问题研究

南水北调东线山东段分布有黄土状土,主要分布在济平干渠输水渠道沿线(济南-引黄济青段也有分布).济平干渠是山东省在黄土状土分布地区首次修建的大型长距离输水渠道,目前山东省内尚无成熟的工程实践经验.从黄土状土的基本物理力学性质入手,经过与一般性黄土比较,寻找出山东境内黄土状土的工程地质特征,提出了黄土状土输水渠道一般存在渗漏、湿陷变形以及边坡稳定等问题,通过现场和室内试验成果分析研究,找出了产生问题的根源和机制,提出了合理可行的工程处理措施.通过对渠道渗漏进行的理论估算和现场渗漏试验成果对比,发现采用半理论半经验公式估算结果与现场试验结果相近,验证了山东境内渠道渗漏采用公式估算的可靠性.在山东省内首次对输水渠道渗漏定量地进行了等级划分.提出采用多次预浸水,或对浅部土层采用夯实处理消除湿陷的方法,以及采用高性能混凝土板防渗和多元功能的排水设施,防渗漏、防冻胀、防湿陷的方案,对今后山东境内同类输水渠道工程具有较高的实践意义.     

南水北调东线工程水资源网络系统设计与分析

南水北调东线工程形成了一个水的网.为充分发挥工程效益、合理调度水资源,从网络规划角度结合水系特点、湖库闸站配置及水流的方向,将湖泊作为连接省级调度中心和管理处的桥梁,设计了一般情况下东线工程水资源网络系统结构,指出了东线工程在不同水源情况下存在不同的网络结构的特点,为东线工程水资源调度提供参考.