基于能值水生态足迹的河南省水资源可持续利用评价

为探析河南省水资源可持续利用状况,推动区域高质量发展,将能值理论与水生态足迹相结合,构建资源可持续利用状况评价的能值水生态足迹模型和能值水生态承载力模型,综合分析了河南省2008—2018年水生态足迹和水生态承载力时空变化情况。结果表明：河南省2008—2018年水生态足迹总体呈上升趋势,其中农业用水足迹占比最高,生态用水足迹占比最低,各地级市水生态足迹构成比重不同;河南省水生态承载力均小于水生态足迹,水资源处于水生态赤字状态,且水资源压力指数始终大于1,河南省水资源整体处于不可持续利用状态;河南省水资源分布不均,南阳市、信阳市、驻马店以及三门峡为水资源生态盈余,水资源压力指数小于0,水资源处于可持续利用状态;其他地级市水资源短缺,水资源呈不可持续利用状态,其中郑州市水资源压力指数最大。     

山东省水生态足迹时空分布与驱动效应研究

利用改进的水生态足迹模型计算了山东省2007—2016年的水生态足迹和水生态承载力,分析评价了近年来山东省水生态足迹的动态变化与空间分布情况,并基于LMDI构建的水资源生态足迹分解模型分析了经济、结构、技术与人口效应的驱动效果,结果表明:2007—2016年山东省人均水资源生态赤字呈波动上升趋势,水环境生态赤字2010年前后差异明显,2010年后赤字值激增;2016年各市的人均水环境生态赤字均大于水资源生态赤字;经济、结构与人口效应对山东省水资源生态足迹的增长起正向驱动作用,技术效应则起抑制作用。     

江苏水生态系统可持续发展分析

基于生态足迹理论和环境压力控制模型,综合分析2008—2014年江苏水生态系统可持续发展情况。结果表明,研究期间江苏水生态足迹先升后降,受淡水资源生态足迹影响较大,水产品生态足迹逐年上升,水污染生态足迹逐年下降,水生态承载力年际波动,水生态赤字和压力较大;万元GDP水生态足迹逐年下降,水资源利用率逐年提高,科学技术进步对水生态足迹的正效应逐步超过社会经济发展的负效应,水生态系统发展向可持续状态靠拢。     

成都市水资源承载力动态变化及成因

利用生态足迹理论对成都市2000年-2009年的水资源承载力和生态足迹进行了计算,以明确其水资源承载力状况及其动态变化情况。结果显示,近年来成都市水资源承载力受水文情势的影响波动性较大,各年份水资源承载力与年降雨量呈显著的正相关关系,相关系数达0.95;水资源生态足迹逐年增加,各足迹账户中,农业用水比重最大,生态用水比重最小,工业用水量处于增长趋势,但增长速度远远低于同期GDP增长速度。成都市水资源在2006年、2007年、2009年三年出现了生态赤字,水资源足迹与承载力之比为1.16、1.06、1.29;万元GDP水资源生态足迹在逐年下降,水资源开发利用程度和利用效率逐步提高。利用主成分分析法对成都市水资源承载力驱动因子进行分析后发现,人口和经济技术的发展水平是成都市水资源承载力主要影响因子。从总量上来说,成都市基本能满足需水总量的要求,但由于水资源的时空分布不均、水污染严重、水源涵养能力下降、水利设施不足等,成都市水资源可开发空间逐渐减小。     

中国四大城市群水资源生态足迹比较

城市群的可持续发展是国家经济社会发展和实现人与自然和谐共生的重要基础,而水资源成为制约城市群发展的关键因素。为推进城市群水资源科学利用,基于水资源生态足迹理论,利用中国四大城市群(京津冀、长三角、珠三角和成渝城市群)2012～2021年水资源和社会经济发展相关数据,对比分析了地区水资源可持续利用状况。结果表明：(1)四大城市群10 a来人均水资源、人均生产用水生态足迹呈下降趋势,人均生活、人均生态用水生态足迹呈上升趋势。3种用水生态足迹中,人均生产用水生态足迹占比超过50%,人均生态用水生态足迹占比不足20%。(2)长三角城市群人均水资源及人均生产用水生态足迹最高,京津冀城市群最低;2015年后成渝城市群的人均水资源、人均生产用水及人均生活用水生态足迹均超过珠三角城市群。(3)京津冀城市群人均水资源承载力远远低于其他城市群,而人均水资源压力指数及人均生产、生活、生态用水压力指数远远高于其他城市群;2017年后成渝城市群的人均水资源承载力超过珠三角城市群。(4)研究年份内京津冀城市群均处于生态赤字状态;珠三角、成渝城市群水资源为生态盈余状态,长三角城市群总体为生态盈余状态。(5)随着水资...     

2013-2019年上海市水资源可持续利用程度评价

为评估近年来上海市水资源可持续利用程度,对上海市2013—2019年水生态足迹和水资源生态承载力进行了计算。结果表明：上海市2013—2019年水生态足迹总体呈减小趋势;工业用水和农业用水是上海市水资源利用的主体,水质是影响上海市水生态环境评估结果的关键因素;考虑过境水时,水资源处于盈余状态;近年来万元GDP水生态足迹呈下降趋势,水资源开发利用压力较小,上海市水资源可持续利用程度较高。     

基于改进灰色模型的河南省水生态足迹分析与预测

结合残差灰色-马尔可夫耦合模型,预测河南省2016年～2025年的水生态足迹和水生态承载力。结果表明,河南省水生态足迹的变化由水质生态足迹决定,水生态承载力的变化与降雨量密切相关。2005年～2015年间,河南省水生态足迹呈下降趋势,从最高值4.535亿hm~2下降至最低值3.647亿hm~2;水生态承载力变化幅度不大,多年平均值为0.18亿hm~2;该省一直处于水生态赤字状态,水资源负载指数除2005年外均为Ⅰ级,面临严峻的水资源短缺问题。预测结果显示,2016年～2025年河南省水生态赤字呈下降趋势,但赤字程度仍然很大,水生态安全状况不容乐观。     

基于时空变化下的辽宁省水资源生态足迹研究

以辽宁省为例，采用水资源生态盈亏指数、承载力以及足迹模型探讨了生态足迹变化特征，并利用对数平均迪氏指数分解法分析2016～2020年生态足迹影响因素。研究表明：从低到高各用水账户排序为生态环境<生活<工业<农业用水，时间变化上整体稳定，空间分布上差异显著，生态盈余的只有葫芦岛、本溪、鞍山、铁岭和丹东市，其它地区均处于生态赤字状态，盘锦市水资源生态较差且生态赤字最大；从基本构成上，除本溪市外其它地区都以农业用水占比最大，其次为工业用水，生态环境和生活用水占比有小幅提升但均比较低；人口和结构因素的影响较小，经济因素是主导因素，技术因素有利于抑制水资源生态足迹的增长。     

基于水生态足迹的山西省水资源利用研究

利用水资源生态足迹和生态承载力模型分析了山西省2005—2013年用水生态足迹和生态承载力的动态变化,结合水资源可持续发展的各项指标评价了山西省水资源利用和发展的状况。结果表明:山西省用水生态足迹整体呈现上升趋势,从2005年的0.099亿hm~2上升到2013年的0.123亿hm~2;水资源生态承载力2005—2010年变化不大,2010—2013年上升较快;水资源生态赤字整体呈现增大趋势;山西省各个子账户用水生态足迹中,农田灌溉用水生态足迹占总水资源生态足迹的比例最大,为51.39%~56.88%,其次为工业用水账户占18.85%~26.06%;万元GDP水资源生态足迹整体呈下降趋势,水资源生态压力指数均大于5,水资源负载指数整体呈上升趋势,表明水资源消费量大于供给量,开发潜力越来越小,需要大量从外流域调水。     

基于LMDI辽阳水资源生态足迹影响因素分析

为探寻水资源安全状态,以水足迹为出发点,搭建辽阳市水资源生态足迹模型,计算分析水资源生态足迹动态、水资源承载能力及水资源压力,采用LMDI模型进行水资源生态足迹影响因素分析,为水资源优化配置、节水社会建设提供依据.结果表明:2009―2018年辽阳市水资源生态足迹呈减小趋势,农业用水占比高,万元GDP水资源生态足迹有所...     

我国西北地区主要农作物贸易对区域水资源影响

随着我国粮食生产重心的北移,西北地区在全国粮食安全中的作用日益凸显,然而该地区水资源缺乏,水土资源时空匹配性差对当地的生态安全、粮食安全和水安全构成了巨大威胁。近些年,伴随着城市化和区域贸易的快速发展,西北地区农作物产量和外运量均快速增长,大量的农作物虚拟水伴随贸易输送到全国各地,进一步加剧了西北地区的水资源压力,严重制约当地的可持续发展。基于此,本研究对2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹和伴随着农产品贸易的虚拟水流动格局进行了量化分析,在此基础上评估了西北地区农产品贸易输出引发的水资源压力。结果表明,研究期内2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹呈上升趋势,从2000年的417.16亿m~3增长到2015年的439.87亿m~3。与此同时,农产品贸易伴生的虚拟水流动量显著增加,从2000年的220亿m~3增长到2015年的272.99亿m~3,严重加剧了当地的水资源压力。陕西、内蒙古、新疆和甘肃水资源压力均高于全国平均水平,陕西更是呈重度水资源压力状态。因此,本文从技术发展和宏观战略层面提出了创新农业实体水资源利用效率、建立虚拟水补偿机制以及合理优化调整区域产业结构的应对策略与建议,为保障我国西北地区水资源可持续利用提供了科学参考。     

山东省农业水足迹周期及趋势变化分析

农业用水状况及其周期趋势分析对合理制定农业用水分配、提高水资源利用效率有着重要的现实意义。依据水足迹理论,分别计算了山东省1978-2014年农业总水足迹及其分项,利用经验模态分解(EMD)分别分析了各水足迹值的波动周期,从多时间尺度分析了农业总水足迹值波动影响因素,并结合对数平均迪氏分解(LMDI)方法,分析了引起总水足迹增长的主要贡献因素。结果表明:林牧渔业水足迹以3.5a为周期波动,种植业水足迹以5a为周期波动,总水足迹以8a为周期波动;农业总水足迹值3a短波动周期主要受种植业影响,8a长波动周期在2002年前主要受畜牧业影响,2002年后则主要受种植业影响;农业总水足迹及各分项多年来均呈增长趋势;蓝水、绿水、灰水足迹值的变化均对总水足迹值的增长起正向促进作用,多年来农业总水足迹值的增长由绿水足迹主导逐渐转变为蓝水足迹主导。     

再生水补给条件下河流水质及河岸渗滤水质演变试验

由于人类活动影响加剧,永定河呈现水量锐减以及水环境持续恶化的趋势,生态环境遭到严重破坏。在此背景下,永定河生态重建工程亟待开展,生态补水方式急需确定。为探究多水源生态补水方式对河流水质及河岸渗滤水质演变的影响,开展模拟试验,探究流速、温度和土壤渗滤对再生水补水水质的影响。研究结果表明:流速增加有利于污染物降解;与高温相比,低温条件下的污染物降解能力明显优于高温,表明低温在一定程度上有利于再生水补水水质的改善;河岸渗滤水某些水质指标有一定程度的好转,但由于河底沉积物的聚集吸附作用使得通过土壤的水体轻微富营养化。最终结果表明,流速对于再生水补水水质指标影响最大。     

五元联系数在长江下游生态航道评价中的应用

针对生态航道评价中存在的模糊、不确定性问题,基于集对分析理论和层次分析法,建立了五元联系数模型,根据生态航道评价指标体系各指标与等级标准的联系程度,构造联系度公式,结合层次分析法计算各评价指标的权重,运用该模型开展了长江下游南京-浏河口段生态航道评价,结果表明,南京-浏河口段生态航道等级为Ⅲ级,其中航运功能、自净功能和景观娱乐功能为Ⅰ级,生态功能为Ⅳ级,需要结合该河段实际情况加强生态环境保护工作。敏感性分析表明,功能层权重的小幅度波动不会对评价结果造成较大影响,说明对该河段的评价结果比较稳定。     

基于神经网络模型的全国用水量/ 四维0模拟

通过分析影响我国用水数据的因素, 模拟我国各地级行政区的用水量数据, 对于在全国开展用水情况评价、水 资源高效利用与管理、实现经济可持续发展有重要意义。以 2000- 2010 年全国地级行政区内土地利用分布、人口、 经济和用水量统计数据为基础, 采用两层前馈神经网络模型模拟用水量数据。研究结果表明, 土地利用分布、人口 和经济三类影响因素综合模拟用水量具有较高模拟精度。考虑到近年来经济技术、节水措施和用水效率不断提高 对用水量的影响, 而这种影响只体现在时间上, 提出了/ 四维0 用水量模拟理念, 即在模拟用水量时补充土地利用、人 口和经济的时间序列特征。结果分析表明,/ 四维0 模拟理念进一步提高了全国各地级行政区的用水量模拟精度。     

基于改进年内展布计算法的河道内 基本生态需水量研究

为了拓宽年内展布计算法的适用范围,针对我国北方河道季节性明显的特点,对该方法进行改进。在原方法的基础上,将同期均值比修改为特枯年(P=90%)河道年径流量与多年平均径流量的比值,结合多年月均径流量进行河道内基本生态需水量计算。以弥河谭家坊水文断面为例,计算河道内基本生态需水量,并与Tennant法标准及我国常用的水文学方法以及改进前的年内展布计算法作对比。结果表明,在一般用水期和鱼类产卵育幼期,改进的年内展布计算法结果都能够满足维持河道基本生态功能的要求,更为合理,证实该方法既继承了原方法能够体现河道年内径流总体过程和变化特征的特点,又能够适用于季节性明显的河道,适用于河道内基本生态需水量的计算。     

水资源工业生产价值能值评估及空间分布

从生态经济学的角度,运用能值分析方法,以黄河流域60个地市为研究对象,量化了流域水资源工业生产价值,并通过空间自相关分析法,研究了水资源工业生产价值空间分布特征。结果表明:黄河流域水资源工业生产价值介于16.3～26.9元/m~3,流域中东部价值较高;黄河流域水资源工业生产价值全局Moran(莫兰)指数为0.327 1,呈显著的正向空间自相关特征;Moran散点图和LISI(局部空间关联)聚集图显示,黄河流域水资源工业生产价值以"H-H"(高值)型集聚为主,主要集中在流域中东部。研究成果可为黄河流域工业系统水量分配提供理论支撑,为流域水资源优化配置提供数据参考。     

变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力

海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。     

考虑水文情势变化的黄柏河流域纳污能力

水体的纳污能力是指在满足水功能区水环境质量达标的基础上,水体最大允许的纳污量,其精确核定对水资源合理开发利用与有效保护具有重要的现实意义。水利工程、人类活动等使河流原有水文情势发生了不同程度的改变,水文情势变化影响下的纳污能力精确核定现已逐渐成为当前亟待研究和解决的问题。以长江流域的黄柏河为例,选取汇入支流、水库和调(引)水工程3个主要影响因素分析了对河道水文情势及其对纳污能力的影响,根据水文情势的差异性变化提出了相应的纳污参数确定方法,并基于一维水质数学模型计算得出黄柏河流域水体的纳污能力,最后以典型区段黄柏河东支保护区为例与传统法的纳污能力结果进行了对比分析。结果表明考虑水文情势变化的纳污能力研究中所提出的纳污参数确定方法在一定程度上有助于水域纳污能力的准确核定。研究结果可以为区域有效保护水资源,防治水污染,改善水环境提供一定的技术参考。     

压实水泥湿陷性黄土的力学特性

为拓展压实水泥土在黄土地基处理中的应用,以水泥掺量、粉煤灰掺量和含水量为因素,设计L9(34)正交试验方案,击实试验法成样,试验研究了压实水泥黄土28d和56d的力学特性,分析了各因素对水泥土的干密度、强度和弹性模量的作用规律、作用机理,弹性模量与强度的关系。结果表明:粉煤灰掺量对压实水泥黄土的干密度影响极显著,含水量的影响显著,水泥掺量的影响不显著。水泥黄土的最大干密度和最优含水量应考虑粉煤灰掺量的影响,可不考虑水泥掺量的影响。粉煤灰能显著提高压实水泥黄土的强度和弹性模量,尤其是后期强度。水泥掺量对压实水泥黄土两个龄期的强度和弹性模量影响均极显著,粉煤灰掺量的后期影响极显著,含水量的影响显著。