新昌县山丘区水土流失现状及防治对策探讨

在调查新昌县山丘区水土保持措施和水土流失现状、分析当前水土流失主要原因的基础上,提出相应的水土流失防治对策,并明确今后几年该县水土保持工作重点,为推进清洁型小流域综合治理和水土保持生态修复工程建设、加大水土保持科普和法制宣传的力度、强化建设项目的水土保持施工监管等。     

京津冀水-食物系统风险评估

构建了京津冀水-食物系统风险评估体系,考虑农业水足迹因素,分3个时段对2000—2020年京津冀水-食物系统风险进行了评估。结果表明：2000—2020年京津冀水-食物系统总体面临损害性风险,系统会发生风险并造成明显破坏;河北邯郸、张家口和石家庄等市为系统风险最大的地区,北京最小;在时间变化上,2000—2020年京津冀大部分地区为Ⅲ级风险,Ⅳ级风险地区在第一时期(2000—2006年)为4个,第二时期(2007—2013年)为2个,第三时期(2014—2020年)为0个,系统稳定性随时间有所提高;在空间变化上,前两个时期风险最高的地区为张家口,第三时期为邯郸,3个时期中风险最小的地区分别为邢台、北京、唐山;2000—2020年系统主要致险因素为农业灌溉缺水率,主要承险因素为节水灌溉程度、农业灌溉设施建设状况和本地水资源量满足需求率。     

自然和社会水循环的能量驱动机制及其综合评价

为揭示流域自然水循环和社会水循环演变动力机制,基于自然水循环和社会水循环能耗过程解析,研究了能量输入与水循环通量的定量关系。在剖析能量驱动水循环的物理基础、科学内涵和驱动过程的基础上,提出了自然水循环驱动能量和社会水循环驱动能量的评价方法,并在包括海河流域在内的10个全国一级流域应用。结果表明：相变和位移是水循环运动的本质,不同能量对水循环驱动方式具有一致性,单位面积社会水循环与自然水循环的驱动能量比能够反映人类对流域水循环的干扰程度;2020年10个一级流域中海河流域单位面积社会水循环与自然水循环驱动能量比最高(0.19),西南诸河流域最低(0.02),1980—2020年海河流域单位面积社会水循环与自然水循环驱动能量比平均为0.21;人工能量过度输入导致水循环加速是引发社会水系统失衡的主要原因,调控社会水循环输入能量是维系健康水循环的关键。     

南水北调受水区生活用水影响因素与节水潜力

为持续推进水资源节约工作,保障南水北调受水区经济社会可持续发展,开展居民用水习惯问卷调查,分析 南水北调东线和中线受水区各省（直辖市）居民家庭用水现状及差异特点,识别生活用水的主要影响因素,设计节 水情景模拟家庭节水潜力。结果表明,受水区居民用水习惯呈现较明显的地域性差异,其中：天津市和河北省居 民整体节水意识较高,河南省和山东省现状人均日用水量比北京市、安徽省和江苏省低 12%;从用水行为上看,家 庭洗浴日均用水量浮动范围达 30%,是造成用水差异的主要环节。节水情景模拟结果显示,通过进一步提高居民 节水意识、替换高等级节水器具、增强家庭内部废水循环利用等措施,受水区居民人均日用水量可下降 12%～29%。根据受水区各省 (直辖市) 针对其生活用水特点,提出了进一步开展节水器具普及工作、完善节水管 理体制机制、提升居民节水意识以及合理利用废水等节水建议,因地制宜持续推进节水工作。     

中国经济社会消费水量、效率及其未来极值

为客观评估消费环节的真实水量消费和用水效率,在虚拟水分析的基础上研究经济社会消费水量。基于国 家和各省水资源投入产出表,构建虚拟水通量以及综合用水效率评价模型,评估 2007、2012、2017 年我国 31 个省 （自治区、直辖市）虚拟水通量、经济社会消费水量及其综合效率,并对未来经济社会消费水量极值进行预测。结 果表明：国内虚拟水输入区向高收入区域聚集,虚拟水输出区向水资源密集型产品生产地聚集,考虑虚拟水流通 后,各省（自治区、直辖市）综合用水效率具有趋同性特征,人均综合消费水量与经济发展水平呈较好的对数关系, 经济越发达、居民生活水平越高,人均综合消费水量越高;由于国际贸易商品结构变化,2012 年之前我国经济社 会用水量高于经济社会水消费量,之后后者超过前者,预期在 2035—2040 年我国经济社会消费水量将达到 6?907 亿 m 3极值,比经济社会用水量高 427 亿 m 3。经济社会用水量和经济社会消费水量分别反映生产端和消费端用水 规模,随着经济社会生活水平提升以及生产结构和贸易结构的转变,经济社会消费水量超过经济社会用水量规模 将日趋扩大,二者差额主要通过虚拟水解决,需要合理优化商品进出口结构,避免大宗进口引发经济和社会风险。     

基于标准水资源指数(SWRI)的流域水文干旱评估——以海河北系为例

构建了一个新的水文干旱评估指标——标准水资源指数(SWRI),结合分布式水循环模型、Copula函数及统计检验等方法,形成了一套完整的水文干旱识别、评估及特征分析的基本框架。以海河北系为例,定量识别了1956—2009年间的水文干旱事件,并对其干旱特征及变化规律进行了剖析。结果表明:海河北系近54年发生的34次水文干旱主要集中在短历时、低强度、小面积区间内,空间上主要分布在张家口、大同及北京等地区;干旱指标的联动关系上,干旱历时、强度与面积指标间呈显著的线性或指数相关关系,90%的水文干旱历时低于40个月、干旱面积占比不超过43%,干旱强度低于9.0;在给定的干旱特征指标值(如干旱面积)条件下,另一干旱指标值越大(如强度越大)干旱发生概率越小,且存在明显的特征区间;单变量水文干旱重现期介于联合重现期和同现重现期之间。     

京津冀水资源-粮食-能源-生态协同调控研究Ⅱ：应用

京津冀是我国水资源-粮食-能源-生态（以下简写为水-粮-能-生）关系表现最显著、联合风险最突出的地区之一。针对该地区特点以及水资源管理实践需求,构建了京津冀水-粮-能-生协同调控模型,识别了耦合系统现状状态,开展未来多情景推演式模拟调控,提出基于水-粮-能-生关联视角下京津冀协同调控方案。结果表明,京津冀现状水资源供需平衡是以地下水超采、河湖生态用水被挤占来维持的,在保障水-粮-能-生耦合系统平衡下,即使南水北调中线一期工程达效运行,仍存在30.9亿m³的破坏性缺水;通过需求变化、生态保障和供给能力3个方面进行未来情景推演式模拟调控,提出了保障2035水平年京津冀水-粮-能-生耦合系统协同发展情景,从水资源衰减和受水区需求角度出发,建议京津冀地区南水北调中东线后续年调水工程规模为46.2亿～60亿m³。     

海河平原区地下水累计可恢复超采量评价

地下水累计可恢复超采量评价对于地下水超采态势评判和超采综合治理实施都具有重要意义。本文以海河平原区为研究对象,提出超采量评价方法,旨在客观准确评价地下水累计可恢复超采量。针对浅层地下水超采量,提出生态临界水位作为传统“水位动态法”评价浅层地下水超采量的临界水位,据此得到研究区1959-2019年累计浅层超采量为869亿m³;针对深层地下水超采量,提出“不可恢复超采量”评价指标,采用地面沉降体积法评价深层地下水超采量,根据地面沉降体积计算深层承压含水层系统压密释水量体积,据此估算1970-2019年深层累计超采量为756亿m³;通过建立的一维非线性压密释水数值模型,模拟了深层承压含水层系统压密释水过程,计算得到非弹性压密释水量,评估研究区累计不可恢复超采量为558亿m³。因此本文认为,自1960年代以来,海河平原区地下水浅层和深层累计超采量1625亿m³,其中可恢复的超采量仅为1067亿m³。该研究结果可为未来地下水回补水量和南水北调规划调水量的确定提供参考。     

基于系统动力学的城市内涝灾害应急管理模型

采用系统动力学(SD)方法建立城市内涝灾害应急管理SD模型。在确定模型变量权重的基础上,通过构建模型方程式并绘制内涝灾害因果回路图和存量流量图实现对事件动态模拟仿真和敏感性分析。将构建的SD模型用于西安市一场典型内涝灾害事件的仿真分析,结果表明：随着时间增长,通过模拟仿真增加对技术因素、社会因素、管理因素和自然因素的管控,城市内涝灾害应急管理效果趋于变好;SD模型中不同变量对城市内涝灾害应急管理影响存在差异,需要不断完善应急预案,加强城市排水管网建设,提高应急决策时效性。     

中国水-能源纽带关系双向消耗核算研究

针对经济社会发展中水与能源的消耗问题,从水资源开发利用过程中的能耗与能源生产过程中的水耗两个角度进行双向的定量分析,并采用双向核算法估算了全国主要能源产业生产现状总用水量与水资源利用的总耗能量,厘清了水与能源之间的纽带关系。研究结果表明：水与能源之间存在着环环相扣的关系;6类能源中火力发电耗水量最大,水力发电次之,其后分别为原煤、原油、天然气,太阳能发电耗水量最小,2016年中国主要能源生产过程中耗水量约占全国用水总量的3.14%;水资源利用过程中地表水取水总能耗最大,非常规水源利用总能耗较小,2016年中国水资源利用过程中的能耗约占全国能源消耗总量的2.44%。