基于农作物水足迹的济南市农业用水评价

水足迹是评价一个地区水资源利用模式以及消费模式的新方法。基于水足迹理论,计算了1997-2013年济南市农作物用水量、进出口虚拟水量、水足迹值,分析了济南市农业水资源状况与农业水资源安全状况。结果表明:济南市水足迹组成中绿水、蓝水、灰水足迹均呈现逐年增加趋势;农产品水足迹中小麦、玉米、蔬菜3类作物对济南市农业具有支撑作用;农业水安全方面,济南市多年平均水资源匮乏度为536%,水资源压力指数高达789%,农业人均水足迹为717.9 m~3。总而言之,济南市农业水资源压力巨大,水资源匮乏严重,需要提高当地水资源的可调蓄性,优化种植结构与虚拟水进口种类,强化节水工作。     

虚拟水对我国水资源可持续发展的启示

水足迹和虚拟水是目前国际水资源领域研究的热点问题.虚拟水贸易可能对改变我国水资源空阃分布不均的格局发挥作用,而要发挥这种作用.还要靠农产品的虚拟水流动来实现.该文借助水足迹和虚拟水的概念,计算了2000年和2002年我国及各区域主要农产品的虚拟水含量,通过分析区域的农产品生产和消费关系,分析了中国农产品虚拟水在全国五个区域上的变化趋势.结果显示,中国农产品的虚拟水数量在增长,各个大区的农产品虚拟水总量及变化有差异.计算结果表明中国是一个水资源高度自给的国家.但区域问差别较大.     

山西省农产品虚拟水含量计算与分析

合理计算农产品虚拟水含量是有效推进农业结构调整和虚拟水贸易的重要基础。利用基于对不同产品类型进行区分的农产品虚拟水含量的计算方法,以山西省为例计算其农产品虚拟水含量。结果表明:山西省农产品虚拟水总量的多年平均值为162.98亿m3,其中粮食作物和经济作物分别为158.25亿和4.73亿m3;2000—2011年除谷子、豆类、麻类与烟叶的虚拟水含量的变化幅度较大外,其余农作物的虚拟水含量及生产结构变化不大。研究成果对实现水资源的高效利用和农业经济的可持续发展具有重要的指导意义。     

新疆北部地区虚拟水流动研究

水资源是人类生存和社会经济发展的重要自然资源,研究社会经济系统中虚拟水流动情况,可为水资源管理提供新的方法和手段。本文基于水资源投入产出模型,结合产业关联度、虚拟水转移量、虚拟水消费量及虚拟水贸易量等相关评价指标,从虚拟水的转移、消费和贸易三个角度分析了2012年新疆北部地区虚拟水流动情况。结果表明:2012年新疆北部地区虚拟水总量268.11亿m~3,其中农业部门占56.1%;农业部门的虚拟水转移量最多(101.73亿m~3),主要转移到与农业部门关联度较高的食品制造业和纺织业等部门;在虚拟水最终消费部门中,农村居民、城镇居民、政府部门虚拟水消费量分别占总消费量的23.2%、64.7%、12.1%;新疆北部地区虚拟水贸易处于净调出状态,净调出量为197.26亿m~3,主要调出到水资源相对丰富的广东、山东、山西、黑龙江和上海等地,其中农业部门虚拟水净调出量最高(200.50亿m~3),其余大多数部门为虚拟水净调入部门。通过对新疆北部地区虚拟水的流动情况进行量化分析,发现大量调出虚拟水加重了当地的水资源压力,本研究可为后续进一步解决当地的水资源压力提供理论支撑和参考依据。     

新疆南部地区虚拟水流动研究

虚拟水是蕴含在商品和服务中的水资源,研究虚拟水流动情况对地区水资源利用有着重要意义,本文通过研究新疆南部地区虚拟水流动情况,为后续进一步解决当地水资源问题提供理论支撑和参考依据。基于水资源投入产出模型,结合产业间虚拟水转移量、地区虚拟水消费量及区域间虚拟水贸易量等相关评价指标,从虚拟水的转移、消费和贸易三个角度分析了2012年新疆南部地区(简称南疆)虚拟水流动的情况。结果表明:2012年南疆虚拟水总量283.39亿m~3,其中农业部门占69.4%,虚拟水转移量为78.20亿m~3,主要转移到与农业部门关联度较高的食品制造业和纺织业等部门。南疆虚拟水消费总量131.78亿m~3,农村居民、城镇居民和政府部门虚拟水消费量分别占总消费量的27.3%、65.7%和7.0%。南疆虚拟水贸易处于净调出状态,净调出量171.63亿m~3,主要调出到水资源量较为丰富的广东、山东、山西、黑龙江和上海等地,其中农业部门虚拟水净调出量最高(167.33亿m~3),其余大多数部门为虚拟水净调入部门。根据研究结果可知,农业部门虚拟水的大量消耗和流出加大了南疆地区水资源压力,建议通过适当调整产业结构、加强节水力度以及合理控制虚拟水调出等方法和手段来缓解南疆地区水资源压力。     

京津冀作物水足迹时空分布特征及影响因子分析

水资源短缺是制约京津冀协同、可持续发展的重要瓶颈之一,为清晰地描述区域不同农作物生产过程中的需水特征,为区域水资源的合理配置和高效利用提供指导意见。基于2000-2015年京津冀24个气象站日气象数据、全区作物种植面积及产量,分析了区域作物蓝水、绿水、灰水足迹的时空分布、变化趋势及影响因子。结果表明:2000-2015年间,小麦、玉米、大豆、油料、谷物、棉花、蔬菜年均单位质量总水足迹分别为1 784.2 m~3/t、1 564.2m~3/t、4 386.6m~3/t、3 427.5m~3/t、2 032m~3/t、9 574.1m~3/t和152 m~3/t;年均蓝水、绿水、灰水足迹分别为211.6亿m~3,164.8亿m~3和321.4亿m~3;总水足迹中蓝水、绿水、灰水所占比例分别呈现下降、上升及先上升后下降的趋势;水足迹空间分布表现为西北部和北部较少、南部、东南部和中部较多;影响水足迹总量的因子中,第一、第五主成分为氮肥施用量和作物种植面积,第二主成分为热力学和动力学因子,第三、四主成分为水分因子。     

基于水足迹模型的新疆水资源承载力分析

基于新疆1999-2014年统计资料,采用自下而上的水足迹概化方法,以水资源匮乏指标、水资源压力指数和水足迹经济效益为指标分析评价了区域的水资源承载力水平。结果表明:水资源承载力各指标均呈增长趋势,且水资源匮乏指标于2014年(枯水年)增长至1.03,表明水资源严重匮乏。建议在满足生态要求和粮食安全的前提下,调整农作物种植比例,增加低耗水高产值的工业产品生产,并通过跨区域调水和贸易来缓解区域水资源承载压力。     

云南省滇中地区虚拟水贸易初步研究

云南省滇中地区因缺水,已严重影响了当地的社会经济发展和河湖的生态环境。为解决该地区缺水问题,采用建立虚拟水帐户的方式,定量评价云南省滇中地区虚拟水贸易流量格局。通过计算农作物、动物产品虚拟水含量和该地区虚拟水贸易量,发现消耗水资源最多的是粮食作物,因此,建议调整该地区种植结构,减少水稻大宗农产品生产规模,从水资源富余地区进口粮食,缓解自身水资源紧缺压力,实现区域水资源可持续利用及生态系统和良性循环。     

黄河流域粮食生产水足迹及虚拟水流动影响评价EI北大核心CSCD

为分析黄河流域粮食生产用水的可持续性,引入水足迹和虚拟水相关理论方法,对研究区主要粮食生产水足迹及粮食贸易伴生的虚拟水流动格局进行了量化解析,并对未来粮食生产水足迹进行了预估。结果表明:2011—2016年,全流域粮食生产总水足迹和单位水足迹分别由460亿m^(3)和1.20 m^(3)/kg降为402 m^(3)和0.93 m^(3)/kg,均呈下降趋势;从粮食贸易伴生的虚拟水流动特点来看,流域全口径粮食虚拟水从2011年的110.7亿m^(3)减小到2016年的50.3亿m^(3),呈输入态势;除稻谷之外的粮食虚拟水由82.6亿m^(3)增加到193.4亿m^(3),呈输出态势;在流域不同气候情景下,2035年粮食生产总水足迹为481.9亿~518.7亿m^(3),其中绿水足迹增幅达20%,而蓝水足迹增长不显著;未来流域内粮食输出量的增加会进一步加剧本地农业生产的用水矛盾,但粮食灌溉总用水量的增速可能放缓。     

虚拟水研究分析

虚拟水作为21世纪的一种新水资源观,为缓解我国水资源压力和粮食安全问题开辟了研究的新领域.在分析虚拟水概念的基础上,对虚拟水贸易、虚拟水战略、水足迹、虚拟水量化结合研究现状进行实例分析,证实了我国实行虚拟水战略的可行性.结合虚拟水在我国的发展情况,提出进一步的研究重点.     

南水北调中线水源区水文特征分析及其 水资源适应性利用的思考

南水北调中线调水工程是为了解决华北地区缺水问题而采取的特大型调水工程,水源区地理特征是调水水量和水质的重要基础。然而,从目前的研究现状看,对水源区边界、面积、河流长度等主要特征参数和水资源特征系统梳理不足,水资源利用仍存在一些问题。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调研,对南水北调中线水源区主要特征参数进行系统梳理;分析和总结水资源特征、水资源开发利用演变过程以及存在的问题;基于水资源适应性利用理论,结合南水北调中线水源区实际,提出其水资源适应性利用的研究思路和战略措施建议。研究成果对保障南水北调中线可持续调水、支撑水源区水资源开发利用和协同管理提供技术支撑。     

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。     

虚拟水理论发展及应用前景综述

自20世纪末虚拟水的概念提出以来,其基本理论、核算方法及案例研究在国内外得到了蓬勃发展,逐步建立了包含虚拟水含量、虚拟水贸易、虚拟水流动、虚拟水平衡、水足迹等概念的经济社会水资源管理理论框架,成为研究水资源在经济社会中循环演变的重要方法。系统地对虚拟水的概念及特点进行了解析,梳理了虚拟水理论的产生和发展历程,详细阐述了当前虚拟水研究进展,并对虚拟水理论在水资源管理中的应用前景进行了分析,提出了将其应用于农业水资源管理中的三大科学设想,为虚拟水理论的研究与应用提供参考。     

成都市水生态足迹的时间分布特征及其影响因素

为了加强对成都市水资源可持续利用的规划与管理,运用水生态足迹计算模型分析成都市2000-2016年水生态足迹变化,并基于LMDI分解法分析成都市水生态足迹影响因素。结果显示,成都市水资源总量生态足迹逐年增大,2012年以后略有下降;农业用水在整个用水结构中占比最高,生态足迹最高;其次为工业用水、生活用水、生态用水占比。成都市2000-2016年水生态承载力先增大后降低,水生态盈余(赤字)逐年增大,万元GDP水生态足迹逐年下降,水资源负载指数逐年提高。说明成都市水资源利用程度高、利用效率高,但开发潜力小,水资源供给压力依然巨大。从影响因素的结构性分析来看,经济因素发挥主导作用,结构因素的抑制作用还未显现,人口因素的促进作用不够显著,技术因素的抑制作用显著。     

基于区间两阶段随机规划方法的 北京市水资源优化配置

针对缺水型城市水资源配置过程中的不确定性,建立了基于不确定性基本理论的区间两阶段随机规划模型,应用于北京市2025年水资源优化配置的研究。以北京市用水综合效益最大为目标函数,引入概率分布和区间数表示多重不确定性,求得北京市2025年城六区与郊区在生活、工业、农业与生态用水上的优化供水目标以及不同来水水平下的配水方案。结果表明:北京市2025年优化供水目标为47.39亿m~3,城六区工业用水与郊区农业用水的供水目标应采取保守值;不同来水水平下的优化配置水量为[36.49,47.39]亿m~3,仅北京为丰水年时不存在缺水现象,北京与丹江口水库同时遇枯时的缺水量高达[5.48,10.90]亿m~3,对北京市供水安全造成极大的威胁。该模型充分考虑不确定因素对水资源配置的影响,权衡用水收益与缺水风险的关系,并以区间的形式给出配置结果,可为北京市2025年供水目标与水资源优化配置方案的制定以及水资源安全保障措施的分析提供科学依据。     

粮食增产期黑龙江省农业水土资源 时空匹配格局研究

黑龙江省粮食总产量十二连增的同时,也给农业水土资源带来了诸多问题。为了客观地评价黑龙江省农业水土资源时空匹配情况,根据黑龙江省粮食增产期(2003-2015年)的水土资源利用状况,采用基尼系数和农业水土资源匹配系数分析了黑龙江省农业水土资源时空匹配变化情况。结果表明:(1)粮食增产期黑龙江省农业水土资源空间匹配差异较大,基尼系数在0.4475~0.4907之间,属于匹配较差范围;农业水土资源匹配系数均低于全国水平,且在时间上表现为匹配程度持续降低的态势。(2)空间差异上,黑龙江省中西部干旱区水土资源匹配程度较低,不宜继续开垦;三江平原地区粮食种植面积大,建议发展节水灌溉;北部和东南部地区水资源相对丰富,宜涵养水源,以实现可持续发展。     

三江平原水资源开发利用程度变化与驱动因素

水资源开发利用程度评估与分析研究对于区域水利规划和水资源管理具有实践指导意义。三江平原作为国家商品粮生产基地,具有保障国家粮食安全的重要作用,同时,水资源开发利用问题与供需矛盾也日益凸显。为了定量研究三江平原水资源开发利用状况与态势,运用基于变异系数和相对熵改进的TOPSIS方法,对研究区水资源开发利用程度进行了综合评价,并对1984-2011年研究区水资源开发利用程度变化特征及驱动因素进行了分析。结果表明:2011年三江平原水资源开发利用程度处于中等水平,东北部地区较高,西南部地区较低;2001年是三江平原水资源开发利用程度变化的时间节点,2001-2011年十年间三江平原一半以上分区的水资源开发利用程度发展至中等水平;地下水资源开发利用和农业灌溉是三江平原及其大部分分区水资源开发利用程度变化的核心驱动因素,鹤岗市、双鸭山市和佳木斯市是推动研究区水资源开发利用程度演变的主要分区;相比2011年,2017年三江平原水资源开发利用程度和关键驱动因素无明显变化。研究结果可为三江平原水资源可持续利用提供参考和借鉴。     

2007-2015年湖南省水资源安全状态与短板要素甄别

根据水资源安全内涵, 构建湖南省水资源安全评价指标体系, 采用水资源安全综合指数辨识 2007- 2015 年湖 南省水资源安全状态; 根据短板要素理论, 构建湖南省水资源安全评价体系多木桶模型, 采用均衡度指标度量各桶 片( 指标) 的长度差异, 将指标分为优势要素、限制性要素和短板要素, 辨识系统短板。从纵向( 年际) 和横向( 指标) 比较分析湖南省水资源安全现状与发展趋势。结果表明: ( 1) 湖南省水资源安全系统, 2011 年为较不安全状态, 2015 年为较安全状态, 其余年份为临界安全状态, 2007- 2015 年间湖南省水资源安全呈现前期形势较为严峻、后期 矛盾缓和的特点; ( 2) 绘制湖南省水资源安全短板要素图, 甄别出防洪治涝形势严峻、废水及有机污染物排放量较多 和工农业及生活用水量较大是当前影响湖南省水资源安全的主要短板要素。     

基于关键绩效指标的西安市水循环健康评价

城市水循环健康评价研究对于城市的规划定位、发展建设及城市资源管理具有实际指导意义。以西安市为例,基于城市水循环内涵,结合水资源关键属性,从水生态水平、水资源丰度、水资源质量及水资源利用四个维度出发,筛选出16个指标,构建了基于关键绩效指标(KPI)的城市水循环健康评价体系,对西安市2010-2015年水循环健康状况进行评价。结果表明:西安市2010-2015年水循环均处于亚健康状态,健康评价得分为3.05～3.46分,其中2010-2011年健康得分呈现下降趋势,在2011年健康得分最低,为3.05分,之后2011-2015年健康得分逐年上升,上升趋势显著;饮用水水源地水质达标率得分最高,2010-2015年均处于非常健康状态,而人均水资源量、亩均水资源量得分最差,2010-2015年均处于严重病态;提高水资源开发利用的合理性、缓解水资源供需矛盾是改善西安市水循环健康状态的关键。     

基于用水总量的水- 能源- 粮食关系解析

随着社会经济的发展和人口的增加,我国能源和粮食需求持续增加,水资源短缺对其制约日益显现。为更深入地研究水资源、能源和粮食之间的关系,采用31个省、自治区、直辖市的实测统计并与定额推算相结合的方法,对能源开发利用和粮食生产种植的用水总量和过程进行分析。结果表明:2015年,煤炭开采洗选、火电行业、煤化工行业中的合成氨、炼焦行业的用水量分别占煤炭全生命周期用水量的2.9%～4.4%、90.4%～94.8%、1.5%～2.6%、0.8%～2.7%,煤炭全生命周期用水量合计达506.7亿～531.5亿m~3,占工业用水总量的38.0%～39.8%;农田灌溉用水量占农业用水总量的87.7%,实际亩均灌溉用水量394m~3,单位粮食产量的用水量为543.3m~3。研究成果可为水、能源、粮食之间的关系提供参考。