基于环境基尼系数的流域排污权初始分配

从协调经济发展、环境保护和社会发展的关系出发,以流域水污染物目标总量控制为前提,将水污染物排污权初始分配的公平性作为重点,通过与常见初始分配方式的比较,构建了定性与定量相结合的基于环境基尼系数分配方法,体现出"分配—优化—再分配"的过程。同时,以渭河流域陕西段工业COD分配为例,根据地区实际情况,以区域土地面积、人口和GDP作为分配指标,优化分配方案,计算出流域各地区排污量的分配结果。结果表明,以环境基尼系数的方法进行排污权初始分配能更好地体现公平性,同时兼顾各地区的实际情况,易被各方所接受,更适合目前我国流域排污权的初始分配。     

化学需氧量、二氧化硫排污权价格测算

为了推行排污权交易,以排污权交易基本制度为依据,测算可交易COD、SO2削减成本及排污权价格的地区系数,确定排污权价格。以台州市为例测算COD、SO2排污权价格,结果分别为50 340.0元/t2、4 801.6元/t。     

汉江流域实施排污权交易初始分配的实践研究

汉江流域排污权交易的主要思想是在满足水功能区水质要求和管理目标的基础上，由水行政主管部门或流域机构进行水功能区纳污能力核算，提出主要污染物限制排污总量的意见；根据其意见，建立合法的污染排放权即排污权，并允许这种权利像商品一样被买入和卖出，以此来进行污染物的排放控制，实现水资源的有效管理。汉江中下游实施排污权交易将分为5个阶段，即：水功能区划、水功能区纳污能力核定和限排总量的提出、排污权的初始分配、排污权的再分配和交易的监督管理。以水功能区为单元，对汉江中下游水域纳污能力进行了核算，并对其排污权进行了初始分配，为进一步实施排污权交易制度的建立提供借鉴。     

浑太河流域水环境容量分配研究

为实现浑太河流域经济社会可持续发展、排污口排污权最大程度优化、工业及农业合理布局,通过区域水环境容量优化配置,分区段对浑河上游主要排污口、太子河流域生活排污口的交易情况进行优化计算,采用"排污口(直排口)—子流域(支流)—流域/干流"的分配过程对陆域、入河排污口、污染源的水环境容量总量进行分配。结果表明:(1)在考虑安全余量的情况下,对流域COD、氨氮水环境容量总量进行初次分配,分配总量分别为141 343 t、13 636 t,削减量分别占污染物应削减量的44.4%、47.7%,污染物治理总投入为2.18亿元,基本上能够实现流域污染物削减50%的控制目标。(2)通过加大污水处理厂建设力度以及污水达标处理力度进行二次削减,COD、氨氮排放总量分别为208 832 t、17 177 t,分别是流域水环境容量的1.48倍、1.26倍。(3)借助流域水量调整和下泄方式转变对流域污染物最大允许排放情况进行优化控制,得到COD、氨氮的最大允许排放量分别为158 313 t、14 796 t。重新分配后的水环境容量能够保证污染物入河后的水体浓度达标。     

水污染物排污权有偿使用差异化定价研究

排污权有偿使用价格是排污权交易制度的重要组成部分,现行国家试点省市化学需氧量和氨氮水污染物排污权有偿使用价格多采用统一的价格标准,未考虑区域内地区间社会经济和资源环境的差异性、行业特征和产业发展的差异性。以河南省为例,综合考虑区域社会经济和资源环境差异、行业污染物排放特征和产业发展方向等因素,通过构建区域差异化指标体系、分析行业水污染物排放量占比和国家产业发展方向,构建了以基准价格、区域差异化调整系数、行业差异化调整系数和产业差异化调整系数为基础的排污权有偿使用差异化定价模型,并以开封市某新建医药制造项目的实例说明该定价模型是可行的。     

滦河承德段水环境容量计算及初始分配EI北大核心CSCD

以滦河承德段为研究对象,先对该河段的9个断面采用单因子指数法和灰色关联分析法进行了水质评价,再根据水功能区特征划分控制单元,采用一维模型核算该河段的水环境容量,最后基于经济、环境、公平原则,采用等比例分配法对各行政单元进行水环境容量初始分配,选取GDP、区域面积、人口作为基尼系数的分配指标,并利用各指标下的基尼系数对分配方案进行了评价及优选。结果表明:滦河承德段水质较优,COD、NH_(3)-N、TP 3种污染物的水环境容量分别为5203.61t/a、505.71t/a、72.92t/a;在环境容量分配中,4种分配方案均满足相对公平要求,且环境效益权重较大的方案更为合理。     

沂沭泗流域降解系数及纳污能力测算研究

为了控制污染物排放、明确水功能区限制纳污红线,以沂沭泗流域境内的4个水功能区为例,分析了水体COD、氨氮的降解系数及其变化规律,拟合出了与流速相关的水体污染物降解系数的经验公式;采用一维水质模型,计算了2015年4个水功能区的COD、氨氮纳污能力,并核定75%和90%水文保证率下的COD和氨氮纳污能力分别为2020年和2025年限制纳污红线值,对其进行了预测。结果表明:2015年、2020年、2025年研究区的COD、氨氮纳污能力红线值分别为2 264.03、34.48,1 566.4、21.95 t与887.71、15.16 t,2020年和2025年的COD和氨氮应削减率为30.81%、36.34%与60.79%、56.03%。     

基于区间规划的沙颍河流域排污权交易方案优选

针对排污权交易中水体纳污能力、排污负荷、保护目标等因素的变化使得排污权交易过程具有很大的不确定性的问题,引入区间规划理论寻求考虑这些不确定因素情况下的最优解。采用MIKE11模型模拟沙颍河水量和水质过程,得到不同来水情势下各水功能区的纳污能力过程;应用环境容量模型进行初始排污权分配,提出基于区间规划的排污权交易模型和多目标优化求解方法,得到各计算单元在不同工况下的排污权交易区间值。结果表明,在优化后的排污权交易方案中,沙颍河流域经济效益增加582066万~1217602万元,剩余的环境容量为0~16948t/a,水质达标率提升至85%~90%;经过区间规划优选出的方案,能体现排污权交易的不确定性因素,减少交易过程中各制约因素变化产生的影响。     

信息熵在水污染物总量区域公平分配中的应用

在考虑排污权的公平准则的基础上,通过综合考虑区域的经济、自然等客观因素,构建了以加权信息熵最大化为目标的规划模型。该模型应用熵值法得到上述各因素的指标的权重,并通过计算单位化指标负荷污染物量的信息熵,进而得到总信息熵。通过设定合理的运算规则和约束条件,制定出基于公平性的水污染物总量的区域初始分配方案。将模型应用于天津市的水污染物分配计算,结果表明：天津市东丽区、汉沽区和中心城区是水污染物重点削减区域,其次是塘沽区和宁河县。应用结果表明,本文方法可以定量化地反映多种公平准则,进而得到公平可行的分配方案。     

基于和谐目标优化的流域初始排污权分配方法

为解决区域间因初始排污权分配不合理而引起的矛盾,将和谐论量化方法引入到流域初始排污权分配研究中,提出了基于和谐目标优化的流域初始排污权分配方法。该方法在确定和谐分配原则的基础上,选取具体表征指标构建了流域排污权和谐评价指标体系,应用层次分析法对流域初始排污权进行初次分配,并运用和谐方程对其进行和谐评估,以流域和谐度最大为目标建立优化调控模型,采用Matlab fmincon函数实现对初始排污权的优化分配。将该方法应用于沙颍河流域行政区间的初始排污权分配,从区域和谐的角度得到了初始排污权分配优化方案,经对比分析,优化方案更符合各个区域的水功能区纳污能力和排污现状,表明基于和谐目标优化的初始排污权分配方法具有较好的合理性和科学性。     

利用 Free Search 算法推求作物水分 响应 Jensen 模型参数

依据最小二乘法原理推求作物水分响应模型参数时可能存在参数不合理、模型模拟精度尚可提升、试验处理少而难于估计模型参数等问题。针对这些问题,以Jensen模型参数推求为例,引入自由搜索(Free Search,FS)算法率定作物水分响应模型参数,将FS单个动物每步探查行走的位置向量作为参数的一组潜在解,利用FS算法的动物群体迁移行为推求一组最优参数,从而改善作物水分响应模型的适用性。三个实例研究结果表明:FS算法概念清晰,操作便捷,可以直接率定作物水分响应模型参数,不需转换作物水分响应模型的数学形式,能够有效避免参数出现负值或大于1等不合理现象,并提升作物水分响应模型的模拟精度;当难于采用线性回归方法时,可以考虑利用FS算法推求作物水分响应模型参数。     

基于水量水质双控的缺水地区水资源优化配置

开展水量水质双控约束下水资源优化配置研究是落实新时期"节水优先"方针、保障区域水安全和促进水资源可持续利用的基础支撑。针对我国北方地区资源型缺水、工程型缺水并存的问题,以山东省昌乐县为例,结合WEAP模型与传统水资源配置理论方法,根据区域用水需求与总量控制及水功能区限制纳污管控要求,统筹协调生活、生产、生态用水,建立基于水量水质双控的区域水资源优化配置模型,采用AHP法、熵权法、AHP-熵权耦合法计算不同情景方案的配置效益并优选配置方案。结果表明:规划水平年农业、城市供水保证率分别为50%、95%时,基于用水总量控制的跨流域调水、强化行业节水和水污染治理以及加大再生水回用相结合的配置方案(B4方案)综合效益最大,各行业用水需求均能得到满足,GDP较现状水平年增加709.01亿元,再生水利用率提高至25%。     

油罗口水库溃坝洪水计算与风险评估

针对5000年一遇校核洪水副坝可能发生管涌导致溃坝的情况,应用Breach数学模型和River2D二维洪水演进计算软件,计算了最初7h溃口流量与时间关系过程线,建立了坝址至下游赣州钴冶炼厂段有限单元数值模型,模拟了副坝溃决后研究范围内的洪水演进过程,估算了生命损失值,分析了生命社会风险。结果表明,副坝发生溃坝后,洪水将影响到2个行政村(镇)、15个自然村(区),受灾人口达70 462人,溃坝警报时间小于或等于5h,生命损失值达百人以上,生命社会风险是不可容忍的。该研究成果可作为水库制定大坝安全管理应急预案的参考依据。     

丹江口水库流域月尺度降雨与径流预报研究

以汉江上游丹江口水库流域为研究区域,通过降雨-气象遥相关分析从74项大气环流因子中筛选出预报因子,建立月降雨量与预报因子间的多元线性回归模型,根据大气环流因子对月降雨量进行预报,并构建研究区域的SWAT模型,以预报的月降雨量作为模型输入,实现月径流量的预报。以2012年逐月降雨及径流为例,模型对降雨和径流预报的合格率均约为83%,预报效果较好。研究表明,根据降雨量-大气环流因子的统计相关关系预报月降雨,并结合水文模型进行径流预报,对研究区域具有一定的适用性。     

新型多功能城市除涝结构地下综合体开发

在我国快速城市化大背景下,"城市看海"景象频繁上演,城市内涝问题日趋突出。以往缓解城市内涝的工程措施主要致力于提高城市排水系统的设计标准,视角单一,仅关注内涝问题,缺乏并行解决城市诸多问题的考虑。据此提出一种新型多功能城市除涝结构——地下综合体,拟解决城市内涝、交通拥挤、管线入廊三大城市问题。地下综合体管廊层空间的预留可有效避免由于敷设、维修各类管线造成的道路重复开挖;交通层各运行期的不同使用功能可有效缓解城市内涝及交通压力。首次提出地下综合体结构方案,运用ABAQUS有限元软件建立三维实体模型,并进行静力分析;通过案例运用,结合水动力模型,分析地下综合体除涝效果。结果表明:地下综合体在两种运行期下竖向位移及应力均较小,结构受力合理,局部拉应力集中部位需适当加强配筋;新型除涝结构措施可显著改善研究区域内涝现状。     

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。     

基于因素分解与总量控制的区域社会经济用水分析

考虑到经济产业结构调整和用水效率控制对社会水循环过程调控的重要性,以江苏沿海开发区域内的盐城市为研究区,根据其社会经济现状与发展计划、水资源开发利用战略与目标、节水型社会建设规划方案等实际情况,采用水资源利用驱动因素分析法和数学规划解析法相结合的手段,建立了纳入驱动因素分解效应量化值的非线性规划模型,计算了2010-2015年研究区基于用水总量控制的社会经济发展规模、产业结构比例及其用水效率的合理方案。最后,根据计算成果,分析了研究区产业结构、用水定额、经济水平与人口规模四个因素对区域用水总量变化的影响。     

京津冀地区适水发展问题与战略对策

阐述了适水发展理论的产生背景、内涵及对象与任务。适水发展是依靠科技进步,开发利用广义水资源、提高用水效率,根据水资源条件转变用水模式、优化用水结构和水资源配置,拓展水资源开发利用新空间,实现水资源可持续利用。从适水发展的角度,系统分析了京津冀发展面临的严峻的水资源问题,主要有水资源极度短缺、用水压力大、生态持续恶化和非常规资源资源利用程度低等问题,严重制约京津冀协同与可持续发展。针对存在的主要问题,提出了京津冀走适水发展道路的战略对策,实行水资源开发利用的多方面战略性转变,重塑京津冀适水型产业体系,构建适水型现代工业,发展适水型现代农业,建设适水型城市,实现京津冀地区社会-经济-生态健康永续发展。     

白洋淀流域降水特性分析

选取白洋淀流域6个雨量站1959年-2009年日降水量资料,并以此为基础运用滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明:在流域内,年降水量呈下降趋势且主要由年降水日数显著下降引起;年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势;不同量级降水频率波动较小,但呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化;暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势,降水潜力下降;年降水量存在4类尺度的周期变化规律,其中16a变化为主周期。     

砂穴式入渗初步试验研究

以双重介质渗流理论为基础,借鉴复合地基施工技术,选取冲积砂、河砂等作为试验填充材料,在粉砂、中砂地层中开展砂穴式入渗试验,研究了砂穴这一入渗方式的入渗效率。结果表明:分选好的多孔介质更适宜作为砂穴填料;河砂作为填料比冲积砂入渗效果更好;入渗效率受受水介质影响明显。在不同岩性中利用穴式入渗,入渗效率明显不同。中砂地层的入渗效率是粉砂地层的7.6倍,是粉砂地表入渗的48.1倍。在同一岩性中利用不同的入渗方式,其入渗效率有很大差距。在粉砂地层中利用穴式入渗,其入渗效率是粉砂地表的6.3倍。砂穴式入渗是一种可以加快入渗速率可操控性的技术方法,它将促进渗流理论转化为减轻雨洪灾害的技术形成生产力服务于城市(或者山区)洪涝减灾,提高水资源的有效利用水平,促进水循环体系自我恢复和良性发展。