基于RS-SVR模型的流域水资源脆弱性评价与预测研究——以黄河流域为例

水资源脆弱性是衡量水资源系统在气候变化以及人类活动影响下的流域承载能力的重要标准,流域水资源脆弱性评价与预测是评估流域水安全状况、辨识未来水资源系统存在的问题的重要手段。该文首先构建了黄河流域水资源脆弱性评价指标体系,利用粗糙集(Rough Set,缩写为RS)方法对原始指标体系进行降维去除冗余属性。然后,将降维后的评价指标标准值作为"评价样本",运用支持向量机回归(Support Vector Regression,缩写为SVR)模型对流域水资源脆弱性进行评价。最后,设定未来3种不同气候模式与社会经济情景,对黄河流域水资源脆弱性进行情景预测。结果表明:黄河流域过去16年间整体水资源脆弱性等级已从Ⅴ级提升到Ⅳ级水平,未来情景1、情景2下流域整体水资源脆弱性将会好转,但仍处于Ⅳ级中度脆弱水平。未来水质脆弱性与灾害脆弱性提升较为明显,水量脆弱性没有显著改善,在情景3下将恶化到Ⅴ级中高脆弱。因此未来采取积极的人工调控措施能使得水质与灾害方面获得明显的提升,而水量脆弱性则成为制约未来流域整体水资源脆弱性的瓶颈。     

基于BP神经网络的淮河流域水生态足迹分析与预测

运用水生态足迹理论和计算方法,测算出淮河流域水资源生态足迹和生态承载力,并在此基础上引入5个相关指标对淮河流域及其所属5省份的水资源时空变化进行系统分析,同时,采用具有自学习能力的BP神经网络预测出淮河流域2017～ 2025年的水资源生态足迹、承载力.研究表明:(1)淮河流域水资源生态足迹及承载力呈现总体上升的趋势,水资源生态赤字和生态压力均过大,水资源安全受到巨大威胁.(2)5个省份水资源均处于赤字状态,生态压力指数均大于1,水资源开发利用处于不可持续状态,其中,江苏省负载指数大,水资源开发潜力小,其他4省相对而言易于开发.(3)预测结果表明水资源生态压力较大,水资源大部分时间处于过度开发利用状态,水资源供给量小于流域内部经济发展的需求量,个别年份需要外部水量补充,万元GDP水资源利用率较低,水资源安全处于临界状态.     

区域水资源系统脆弱性评价的集对分析与可变模糊集方法

水资源系统是涵盖水资源、水环境、水灾害,以及社会经济生态的复杂系统。为此,从水资源脆弱性、生态环境脆弱性和承载能力脆弱性三方面建立了区域水资源系统脆弱性指标体系。利用联系度构造可变模糊集的相对差异度,建立了基于集对分析与可变模糊集的区域水资源系统脆弱性评价模型。在安徽省的应用结果表明,安徽省水资源系统脆弱性实际状况为中度脆弱,该模型综合利用了样本单指标联系度的评价信息,包含了更多客观信息,在水资源系统评价中具有推广应用价值。     

黄河中游区佳芦河流域生态脆弱性评价

生态脆弱性评价可为生态脆弱流域生态经济系统的恢复与重建提供重要的依据。在分析影响该流域生态脆弱性因素的基础上,从成因和表现结果两个方面选择构建了佳芦河流域生态脆弱性指标体系,将人口素质等人文信息指标纳入生态脆弱性指标体系,并利用AHP确定了各指标的权重。采用基于三角白化权函数灰色聚类评价方法对佳芦河流域生态脆弱性进行了综合性评价,结果表明:佳芦河流域生态脆弱性对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ灰类的聚类系数分别为0.636、0.389、0.472,聚类系数隶属于灰类Ⅰ,该流域生态脆弱性为高度脆弱。     

气候变化下水资源适应性系统脆弱性评价——以鄱阳湖流域为例

从系统科学的视角出发,分析气候变化下水资源适应性系统脆弱性的内涵,基于脆弱性PSR分析框架,从胁迫性、敏感性、适应性3个维度构建了脆弱性评价指标体系,并采用熵值法和集对分析相结合的方法对脆弱性进行评价。结合2001～2010年鄱阳湖流域数据进行了实证研究,结果表明：10 a间鄱阳湖流域水资源适应性系统脆弱性的变化受胁迫性、敏感性和适应性的综合影响,脆弱性先明显增加后缓慢下降,但基本处于中等偏差水平。鄱阳湖流域水资源适应性系统脆弱性主要由降水量变化、自然灾害和经济发展产生的能源消耗、污染问题引发,提高系统适应性对缓解脆弱性有明显作用。根据评价分析,建议鄱阳湖流域未来从提高管理能力、经济及社会响应能力和加强环境生态治理等方面采取适应性对策;通过改善鄱阳湖流域发展方式和生态环境,减少脆弱性和提高可持续发展能力,更好地发挥鄱阳湖流域对国家生态安全的保障作用     

岷江上游生态脆弱性评价

岷江上游流域是我国典型的生态脆弱区之一,由于地质变化频繁、高差显著、气候干旱,加上人为活动影响,生态脆弱性的表现十分明显。通过对其生态环境脆弱性因素及成因机制的分析,构建了由土地生产力、地表起伏度、干燥度指数、土壤侵蚀强度、草场退化荒漠化率、物种消失率等14个指标组成的岷江上游生态脆弱性的评价指标体系;根据本地区生态环境现状、全国和四川省情况及奋斗目标,建立了Ⅰ到Ⅲ级的评价标准体系;利用模糊数学聚类方法对评价指标进行分析计算,得出了岷江上游生态环境为第Ⅲ级,即生态环境非常脆弱的结论。评价结果符合岷江上游地区的生态环境状况。     

资源型城市脆弱性评价 ——以攀枝花市为例

资源型城市作为一类特殊类型的城市，其脆弱性涉及资源、生态环境、经济和社会等多个方面。探讨资源型城市脆弱性测度及动态演变特征对其转型发展具有重要意义。以西南地区典型资源型城市攀枝花市为研究对象，通过构建脆弱性测度指标体系，利用层次分析法确定指标权重，采用多因子综合评价法研究其脆弱性及动态。结果表明：（1）攀枝花市2006~2015年城市综合脆弱性总体呈下降趋势。其综合脆弱性指数从2006年的0.74下降到2015年的0.37，经历较高脆弱度、中脆弱度和较低脆弱度的演变；（2）该市近10 a来分系统中资源脆弱性年均值最大（0.57），其次为经济脆弱性（0.50），社会脆弱性（0.46）和生态环境脆弱性（0.43）相对较小。其中资源、生态环境和社会脆弱性均呈下降趋势，年均变化幅度分别为0.10、0.10、0.08，经济脆弱性呈振荡上升，年均变化幅度最大（0.13）；（3）该市近10 a来经济系统对城市综合脆弱性贡献度上升明显（由2006年的15.53%上升到2015年的70.03%），同时社会脆弱性也较突出（2015年达20.16%）。未来攀枝花市在转型与城市脆弱性调控上应坚持以经济转型为核心，推进资源综合开发利用；进一步加强矿产资源地质勘探；推进区域统筹发展，减少社会脆弱性；提高工业固体废弃物综合利用，加强生态环境建设。 关键词：资源型城市；脆弱性；攀枝花市     

基于洪旱灾害的雅鲁藏布江流域水资源脆弱性时空差异分析

水资源脆弱性分析是确立区域水资源问题和调控水安全的重要环节。雅鲁藏布江流域水资源丰富,但时空分布不均,洪旱灾害频发、经济欠发达,导致水资源脆弱性明显。基于1965～2014年的气象月尺度数据,分析流域降水分布特征、确定其干湿分区;采用标准化降水指数认识流域洪旱灾害时空分布状况,并从洪旱灾害及沙漠化、供用水及用水效益、调控能力3个方面构建流域水资源脆弱性指标评价体系,运用熵权法分析时空差异特征。结果表明:(1)流域多年平均降水量458 mm,空间上从西北向东南方向递增,上游日喀则市大部、中游拉萨市和山南地区属于中等干旱区,下游林芝市为湿润区;(2)流域内4区/市均易发生春旱和盛夏洪涝,干旱灾害发生率高于洪涝灾害发生率,拉萨市和林芝市易发生干旱重灾,山南地区易发生洪涝重灾;(3)流域及4区/市在2005～2014年间水资源脆弱性均呈下降趋势,山南地区、林芝市的降幅大于日喀则市、拉萨市;(4)流域水资源脆弱性的主导因子为干旱、洪涝、用水效益、管理能力、地区生产总值。流域水资源脆弱性特征为由洪旱灾害主导、调控能力弱、水资源利用效率低。     

城市脆弱性动态演变的模拟预测研究

对城市脆弱性的动态演变进行模拟预测可以得到城市脆弱性的未来发展趋势和水平,由此为调控城市脆弱性、为制定城市可持续发展政策提供科学的决策依据。遵循"测度、降维、预测"的总体技术路线,首先从城市经济、社会和环境3个方面定量测度城市脆弱性指数(UVI),其次利用相关系数分析法提取影响UVI的主导指标因素,最后构建预测模型并优选出精度最高的模型用于预测。以合肥市为实证,对其城市脆弱性动态演变进行了模拟预测,研究表明:1998-2012年,合肥UVI总体上呈下降趋势,但在2011年发生突变反弹,从2010年的0.276 8增加到2011年的0.506 6,增加了83.02%;影响合肥UVI的主要有6个指标因素;以这6个主导指标为基础,分别构建SLR、MLR和RBF神经网络预测模型,SLR、MLR和RBF神经网络模型的预测相对误差分别为6.61%、4.64%和1.89%,综合对比分析表明RBF神经网络模型的预测精度最高;利用RBF预测模型得到合肥2013-2017年的UVI,结果显示合肥2015年的UVI为0.284 3,和2010年的UVI(0.276 8)基本持平,由此表明,只要6个主导指标能保持目前的发展趋势,合肥UVI将重新回到2011年发生突变反弹前的水平和状态。研究显示,RBF神经网络能为城市脆弱性动态演变的模拟预测提供一种新思路和新方法,进而为完善城市脆弱性研究体系和类似城市的相关研究提供参考借鉴。     

岷江上游生态环境脆弱性评价

生态环境脆弱性评价是全球生态问题和可持续发展研究中的重要内容之一。岷江上游因地质构造复杂、人地矛盾突出、生态系统异常脆弱和灵敏而备受关注。本文以岷江上游生态环境脆弱性为研究对象,选取证据权重法(WOE)进行滑坡脆弱性评价,层次分析法(AHP)进行水力侵蚀、景观破坏与污染脆弱性评价;在此基础上,进行了研究区各生态主题脆弱性的空间叠加分析;探讨了岷江上游生态环境脆弱性及其在不同影响因子作用下的空间分异特征。结果表明:研究区的滑坡脆弱性、水力侵蚀脆弱性、景观破坏与污染脆弱性均以轻微度为主,分别占研究区面积的80.43%、71.89%、75.55%;各生态环境主题脆弱性综合分析表明,54.70%的区域至少面临一种生态问题,面临两种及以上环境问题的区域占15.43%,同时面临三种环境问题的占1.35%。研究结果探讨了岷江上游生态环境存在的主要问题和影响因子,对岷江流域乃至长江流域的生态安全和可持续发展具有积极意义,未来应持续关注生态环境脆弱区的生态环境问题。     

淮河流域可持续发展研究的重点问题

以可持续发展的基本理论为指导 ,本研究选定淮河流域为研究的典型区域 ,试图通过对淮河流域社会、经济、资源、环境的系统分析 ,提出实现大河流域可持续发展战略的基本思路与框架     

淮河流域综合治理与南水北调（东线）工程

淮河水系畸形导致流域生态系统脆弱,环境承载力低下,淮河流域可称为生态控制型落后地区,因此今后淮河流域综合治理应以水系统合治理为核心。淮河水系统综合治理的基本原则是“上蓄、中疏、下导”关键是通过河口治理,使下游直流入海,河湖分家。在当今严峻的资源与环境形态下,应当把从５０代国。当作实现中不部地区可持续发展的重要组成部,将与其淮河水系综合治理有机地结合起来。     

江苏淮河流域工业点源负荷空间分布特征研究

搞清流域工业点源的空间分异特征,可为水环境整治与工业规划提供参考依据。采用工业污染源普查数据建立污染源信息数据库,在GIS技术、密度分析法与ESDA方法支撑下,探析江苏淮河流域工业点源与工业污染负荷空间格局与特征。结果显示：工业点源集聚于城市、县城及专业乡镇,污染行业地域分异现象显著,其中,河流、港口及临湖地区成为高负荷工业点源集聚地区,化工、造纸、化纤与医药等行业的工业集中于临海、临河及临湖地区,饮料制造业、副食品加工业点源集中于工业化水平较低的北部流域的少数乡镇,工业氨氮多数来自化工业。在不同工业化水平下,工业污染负荷空间差异大,南部流域负荷整体水平高于北部,北部流域高负荷区分布于少数乡镇与城区     

中国七大流域水资源综合管理绩效动态评价

通过国内外相关文献研究与实地调研，结合流域水资源管理的社会经济发展目标，提出了流域水资源综合管理绩效评价的内涵，构建了我国七大流域水资源综合管理绩效评价指标体系与动态评价模型。并应用该模型实证分析了1999~2010年我国七大流域水资源综合管理绩效指数动态变化趋势，对水资源综合管理绩效水平优劣进行对比分析，揭示水资源综合管理绩效指数动态变化的动因。评价显示，1999~2010年，七大流域水资源综合管理绩效指数均有不同程度的提升，按提升速度排序依次为海河、黄河、松辽、太湖、珠江、长江、淮河，按相对管理绩效水平排序依次为海河、珠江、黄河、松辽、太湖、长江、淮河；研究表明，水资源综合管理绩效指数受人均用水量、综合耗水率、农业用水比例、万元工业增加值用水量、万元GDP废水排放量、水资源开发利用率的影响较大     

区域水环境系统脆弱性指标体系及综合决策模型研究

目前水环境系统脆弱性研究主要局限于水环境系统的单方面脆弱性研究，过于片面化，需要综合考虑水资源、水环境质量、旱涝灾害、社会经济以及生态环境等方面的脆弱性。根据水环境系统脆弱性是系统状态受到系统压力引起的敏感性以及系统状态对系统压力的适应性响应的观点，采用“压力-状态-响应”模式构建区域水环境系统脆弱性指标体系。区域水环境系统脆弱性研究中客观存在诸多不确定性，利用联系数描述上述不确定性过程中差异度系数在［-1,1］上取值仍存在不确定性，为此，构造三角模糊数刻画差异度系数取值的不确定性，给出三角模糊联系数的基本形式，取置信水平得出置信区间联系数，采用期望-方差排序法对置信区间联系数进行决策分析，建立基于三角模糊联系数的系统综合决策模型。此模型用于安徽省水环境系统脆弱性评价的结果表明，安徽省区域水环境系统脆弱等级介于［2.731 3.620］之间，脆弱性状况不容乐观，应采取相应措施改善区域水环境质量，降低区域水环境系统脆弱性，保障区域社会经济及生态环境的可持续发展     

长江（万州段）水体溶解性有机物的荧光光谱分析

按照河床形态、水文条件、排污口分布、支流状况等特点从长江万州段及长江支流苎溪河选取8个断面进行采样，对水样中溶解性有机物（DOM）的荧光光谱特征进行了分析和研究。利用日立F 4500荧光分光光度计对长江水、普通自来水和纯水在紫外光激励下产生的荧光光谱及其特性进行了比较研究。同时，研究了不同水样、不同取样点的水体DOM的荧光特性和三维荧光光谱图。结果表明：长江水在波长290 nm左右的紫外光激励下能产生较强的荧光。荧光峰是350~550 nm 范围的宽谱峰，荧光峰值波长在450 nm左右。但是不同取样点水样的荧光峰强度明显有差异，在4号、5号、2号取样点的水样荧光强度明显高于其他取样点，这与采样点附近污染源排放有明显的关系。该研究方法可作为鉴别水质污染的一种有效的手段.     

淮河流域降水量年内分配变化规律分析

年降水的时间分配对水资源利用有很大影响，降水的分配不均匀更是季风气候区旱涝灾害的主要原因。利用河南省气候中心和国家气象信息中心提供的1961～2005年淮河流域84个气象站资料，对淮河流域降水的年内分配不均匀性、降水集中度和集中期及其变化幅度进行分析，揭示了该地区的降水变化规律，从而为研究这一区域的旱涝灾害规律和水资源利用提供帮助。研究结果表明：①淮河流域降水的年内分配具有明显的不均匀性，北部地区的降水不均匀性和集中度更明显，北部地区的降水相对较少，因而进一步加重了北部的干旱。②降水分配的不均匀性存在明显的年际变化，上游大于下游，南北表现的变化趋势不一致，变化幅度不同；③淮河流域年内降水集中期，从南向北逐步推后，从豫南到黄河以南需要20 d左右，降水集中期与主汛期时间一致；④降水集中期年际变化南部比北部大，表明淮北的汛雨期比较稳定，而淮河流域南部汛雨期出现时间变化比较大；⑤淮河流域大部地区的气候旱涝与降水集中度有明显相关.     

淮河流域可持续发展状态评价

本文在距离指数法和层次分析法的基础上 ,构建了距离指数———层次综合分析法 ,用以评估淮河流域及其子系统的可持续发展状态。评估结果表明 :评估年 (1997年 )相对于参照年 (2 0 0 5年 )而言 ,环境子系统处于不可持续状态 ,资源子系统处于弱可持续状态 ,经济子系统和社会子系统相对较好 ,均处于中度可持续状态 ,整个流域处于弱可持续状态     

淮河流域人地系统的自组织分析

本文从系统论的角度出发 ,从组织序变、耗散结构、协同互补、系统演化的动力机制等方面分析了淮河流域人地系统的优化、平衡及有效调控机理 ,为实现淮河流域的可持续发展提供理论依据 ,并提出了提高系统的自组织能力、激活系统的动力机制的战略举措     

区域生态安全评价的BP神经网络方法

生态安全评价是建立生态安全预警系统及进行环境管理的基础。为确立有效的区域生态安全评价方法,基于压力－状态－响应概念模型,构建了区域生态安全评价指标体系和评价标准;采用BP神经网络的途径,对安徽省17个地级市的生态安全评价问题进行了研究。结果表明：宣城、池州、黄山为Ⅱ级,亳州、宿州、阜阳、滁州、六安、巢湖、安庆为Ⅲ级,合肥、淮北、蚌埠为IV级,淮南、马鞍山、芜湖、铜陵为Ⅴ级。区域生态安全的BP神经网络评价方法涵义明确,计算过程简单,能区分生态安全的等级,可以应用于具有评价标准的其它生态系统综合评价。