近20年我国虚拟水、能消耗及耦合和需求预测

基于我国1997~2018年投入产出表及水资源和能源消耗数据,运用投入-产出模型计算了三大产业虚拟水、能的消耗量.在此基础上,通过构建虚拟水-虚拟能系统综合评价指标体系,对虚拟水、能系统发展状况进行了综合评价.与此同时,运用耦合协调度模型,测算了虚拟水、能系统的耦合协调水平.最后,利用指数平滑模型,预测了我国2022~2032年虚拟水、能消耗总量.结果表明：（1）近20年来,三大产业虚拟水、能消耗量均呈上升趋势,但第一、二产业的虚拟水、能消耗占比呈波动下降趋势,而第三产业的呈上升趋势,其中,GDP和第三产业完全用水（能耗）系数是影响我国虚拟水（能）消耗量的重要因素;（2）三大产业直接用水（能耗）系数、完全用水（能耗）系数呈下降趋势,水资源和能源利用效率不断提高;（3）通过间接消耗大量水资源和能源,第二、三产业的用水和能耗乘数较高,是“隐形”的高耗水、高耗能产业;（4）虚拟水-虚拟能系统处于高水平耦合,但仅达到初级协调发展阶段;（5）未来10年,我国虚拟水、能及实体能消耗量仍呈上升趋势,但实体水消耗量呈下降趋势.为此,应通过优化产业结构,提高产业链各环节水、能资源利用效率,改善消费结构,提升虚拟水-虚拟能系统耦合协调度,以缓解我国水资源和能源危机.     

滇池流域主要农业产品水足迹空间格局及其环境影响测度

科学合理的评估农业产品水资源消耗及其环境影响对保护区域农业生产安全和水资源合理配置具有重要意义.本文以滇池流域为例,耦合水足迹和生命周期评价方法,对流域内2005—2011年主要农业产品水足迹空间格局进行分析,并对其环境影响进行测度.结果显示:滇池流域主要农作物和动物产品年平均水足迹分别为4.88×108m3·a-1和8.97×108m3·a-1,动物产品总水资源消耗大于农作物产品.动物产品水足迹的人类健康和生态系统质量总环境影响高于农作物,但资源消耗总环境影响要低于农作物,各区县产品水足迹环境影响值最大的为猪肉、水稻和玉米.各区县主要产品水足迹及其环境影响空间差异显著,嵩明县和晋宁县的产品水足迹环境影响最高,城区则较低.本文最后提出:评价一种产品对区域水资源的可持续性影响时,不仅要考虑产品耗水量也应考虑产品对水资源产生的潜在环境影响大小,应从水资源管理和生命周期角度综合考虑.水资源量少的地区,应侧重选择水资源消耗量小的产品,水量充沛地区则应选择对人类和生态产生影响小的产品.     

基于系统投入产出和生态网络分析的能源-水耦合关系与协同管理研究——以湖北省为例

能源和水资源之间存在紧密的耦合关系。以往的资源管理政策往往只关注单一资源,忽略了两者的关联性。为促进能源和水资源综合管理,有必要开展能源-水耦合关系和协同管理研究。从社会经济网络视角出发,论文综合运用系统投入产出和生态网络分析方法,构建了湖北省2007和2012年能源-水耦合网络核算框架。结果表明：1）2012年湖北体现能源最终消费量为14 304.93万tce,体现水资源最终消费量为346.66亿m³,相比2007年分别增长52.26%和7.89%,其中,体现在最终使用中能源与水资源流有近50%来自制造业;2）2007年湖北省水资源网络和能源网络的循环率都约为2.71%,与2007年相比,2012年水资源网络循环率显著增长至4.23%~4.40%,而能源网络循环率则变化较小;3）能源网络和水资源网络的系统鲁棒性都偏向于冗余度更高、效率更低的一侧;4）由于能源-水耦合网络的引入,2007—2012年间,在能源和水资源网络中,电力、热力生产和供应部门对于大多数部门的控制都呈现不同程度的增强趋势。研究辨识了能源与水资源协同管理的关键部门和路径,为湖北省能源和水资源可持续利用提供了理论与数据支撑。     

基于系统投入产出和生态网络分析的能源-水耦合关系与协同管理研究——以湖北省为例

能源和水资源之间存在紧密的耦合关系。以往的资源管理政策往往只关注单一资源,忽略了两者的关联性。为促进能源和水资源综合管理,有必要开展能源-水耦合关系和协同管理研究。从社会经济网络视角出发,论文综合运用系统投入产出和生态网络分析方法,构建了湖北省2007和2012年能源-水耦合网络核算框架。结果表明:1)2012年湖北体现能源最终消费量为14 304.93万tce,体现水资源最终消费量为346.66亿m3,相比2007年分别增长52.26%和7.89%,其中,体现在最终使用中能源与水资源流有近50%来自制造业;2)2007年湖北省水资源网络和能源网络的循环率都约为2.71%,与2007年相比,2012年水资源网络循环率显著增长至4.23%~4.40%,而能源网络循环率则变化较小;3)能源网络和水资源网络的系统鲁棒性都偏向于冗余度更高、效率更低的一侧;4)由于能源-水耦合网络的引入,2007—2012年间,在能源和水资源网络中,电力、热力生产和供应部门对于大多数部门的控制都呈现不同程度的增强趋势。研究辨识了能源与水资源协同管理的关键部门和路径,为湖北省能源和水资源可持续利用提供了理论与数据支撑。     

黄河流域工业水资源效率与经济协调发展特征及时空演变

揭示工业水资源效率与工业经济发展的耦合协调特征及时空演变规律,是实现黄河流域生态保护和高质量发展的现实需求.利用考虑非期望产出的超效率EBM模型和基于熵权法的综合评价模型,分别测度黄河流域9省份以及上中下游的工业水资源效率及工业经济发展水平,然后运用耦合协调度模型探究两系统的耦合协调关系,最后通过莫兰指数进行空间自相关分析.结果表明：(1)2010-2019年黄河流域整体工业水资源效率高于工业经济发展水平,皆呈上游<中游<下游的空间递增分布格局,各省份差异显著.(2)两系统处于高级耦合状态,耦合协调度由中等协调进入良好协调阶段;各省份的耦合度和耦合协调度所处阶段不同,且耦合协调度总体存在显著的空间正相关,集聚类型多为高-高集聚和低-低集聚.(3)局部莫兰指数显示,高-高集聚区的具体构成最稳定,始终为山东省、河南省和山西省,使得耦合协调发展水平呈现出“强者恒强”的空间集聚特征.研究显示,黄河流域各区域应发挥比较优势实施差异化、特色化发展策略,通过科技赋能与环境规制提高工业水资源效率和工业经济发展水平;发挥高耦合协调度地区的示范带动作用及空间溢出效应,以区域互联互通互补促进要素...     

松花江流域水资源-水污染联合调控方案动态模拟研究

为解决松花江流域水资源消耗与水污染物排放联合调控过程中系统复杂特征难以刻画和系统状态变化难以量化的问题,本文从流域污染物排放的源头即农业、工业、畜禽养殖业及生活(城镇和农村)4个方面展开研究,研究其水资源消耗量和水污染物排放量联合控制的特征和机理过程.通过构建二者的耦合关系,建立了松花江流域水资源-水污染联合控制动态模拟模型.通过对该模型进行验证及设计的4种情景方案的模拟对比,充分说明实施开源、节流、治污、减排的综合措施,才是松花江流域经济社会与水环境系统协调发展的最佳策略.同时结果也证明了本文所提出的联合调控动态模拟模型的合理性和可行性.本研究对于解决松花江流域的水资源优化管理、水污染减排和总量控制具有重要的意义,同时可为制定松花江流域经济发展策略提供参考.     

江苏省水资源利用与经济增长关系研究

利用水足迹的研究方法对江苏省真实的水资源利用情况进行识别,同时结合相对“脱钩”“复钩”系统耦合理论,从水资源消耗与水环境压力两个方面对江苏省2000~2009年的水资源利用情况与经济增长间的关系进行评价.研究表明,2009年江苏省的水足迹为773.77亿m3,总体呈缓慢增加趋势,其中农业用水与工业用水是水足迹的主要组成;同时,水资源利用效率不断提高,10年间增长了2.77倍;全省经济增长与水资源消耗评价结果中有1/3的年份为强“脱钩”状态,2/3的年份呈弱“脱钩”状态,经济增长与水环境压力的评价结果中强弱“脱钩”交替出现,水环境的压力依然存在.江苏省水资源利用还没有达到理想水平,在水资源利用与经济增长协调发展方面应采取更有效措施.     

水资源与社会经济发展要素时空匹配特征——以张家口为例

水资源短缺已成为制约区域经济社会发展的重要因素,协调水资源与社会经济关系是水资源可持续利用的关键。以张家口为例,采用洛伦兹基尼系数和不均衡指数模型对水资源与社会经济发展要素的时空匹配特征进行研究,结果表明:2004—2015年张家口水资源与人口、耕地面积分布处于"匹配比较合理"和"相对匹配"状态,水资源与经济布局匹配呈现出由"完全不匹配"状态逐渐转变为"相对不匹配"状态。在空间匹配演化方面,水资源与人口、耕地面积的匹配度变化不大。水资源与经济匹配结果表明在水资源禀赋越差的地区,经济增速越快,水资源与经济的空间匹配状况越差。张家口水资源与社会经济发展要素时空匹配特征研究,对于指导区域水资源合理开发利用具有重要的现实意义。     

水资源与社会经济发展要素时空匹配特征——以张家口为例

水资源短缺已成为制约区域经济社会发展的重要因素,协调水资源与社会经济关系是水资源可持续利用的关键。以张家口为例,采用洛伦兹基尼系数和不均衡指数模型对水资源与社会经济发展要素的时空匹配特征进行研究,结果表明：2004—2015年张家口水资源与人口、耕地面积分布处于“匹配比较合理”和“相对匹配”状态,水资源与经济布局匹配呈现出由“完全不匹配”状态逐渐转变为“相对不匹配”状态。在空间匹配演化方面,水资源与人口、耕地面积的匹配度变化不大。水资源与经济匹配结果表明在水资源禀赋越差的地区,经济增速越快,水资源与经济的空间匹配状况越差。张家口水资源与社会经济发展要素时空匹配特征研究,对于指导区域水资源合理开发利用具有重要的现实意义。     

中国西部地区水-能源-粮食系统耦合协调度的时空特征

在2005~2018年中国西部地区水-能源-粮食系统综合发展评价的基础上,运用耦合协调度模型和地理加权回归模型对水-能源-粮食系统耦合协调度的时空特征及其影响因素进行实证研究.结果表明:(1)中国西部水-能源-粮食系统及其各子系统的综合发展指数总体呈波动上升趋势,其中,水资源和能源子系统在2011年后长期滞后于粮食子系统,成为西部地区水-能源-粮食系统耦合协调发展的短板.(2)2005~2018年,中国西部水-能源-粮食系统耦合协调度从勉强耦合协调进入初级耦合协调阶段,且耦合协调度呈现“南高北低”的时空特征.(3)居民消费水平和人口规模对甘肃、内蒙古等西北地区的系统耦合协调度具有正向影响,对重庆、云南等西南地区具有负向影响,影响程度在地理空间上均呈现出“北正南负”的空间特征;地方财政环保投入的影响程度从北到南逐渐增大,广西、贵州、四川、陕西的系统耦合协调度受该因素的影响最大;R&D投入强度对系统耦合协调的推动作用相对较小,影响程度呈现“北高南低”的空间特征.基于上述分析结果,提出了多资源系统联合发展视角下的区域资源管理方式,减少对有限资源间的依赖性,改善人口规模及环保科技投入等因素,构建具有西部区域特色、体现资源优势、富有竞争力的水-能源-粮食系统耦合协调发展策略.     

北京市生活垃圾焚烧厂耗能排污特征及节能减排潜力

将生活垃圾焚烧厂从整体到局部分为场站-工艺-单元三个层次,通过现场调查,获取了北京市生活垃圾焚烧设施在2009~2011年不同层次耗能排污数据。分析表明,在焚烧工艺中焚烧单元处理单位垃圾的电耗达到60.83 kW·h,余热发电单元水耗最大,尾气处理单元的电耗和水耗相对较小。不同场站在处理单位垃圾时烟气和炉渣产量比较接近,但飞灰排放差异较大,在2.92~24.78 kg/t垃圾之间。渗沥液水量年际变化较大,水质相对稳定,MBR单元对污染物的去除效果最好,但其耗电量较大,占渗沥液处理工艺总耗电量的87.55%。焚烧工艺发电最优值为423.77 kW·h/t垃圾,产生的电能除满足自身需求外,还剩余1.8×108 kW·h的电能,可用于渗沥液处理工艺或输向场站外部。每吨渗沥液处理最多可产生中水0.962 t,全北京市每年产生中水196456 t/a,使用潜力大。     

The impact of climate change mitigation on water demand for energy and food: An integrated analysis based on the Shared Socioeconomic Pathways

Climate change mitigation, in the context of growing population and ever increasing economic activity, will require a transformation of energy and agricultural systems, posing significant challenges to global water resources. We use an integrated modelling framework of the water-energy-land-climate systems to assess how changes in electricity and land use, induced by climate change mitigation, impact on water demand under alternative socioeconomic (Shared Socioeconomic Pathways) and water policy assumptions (irrigation of bioenergy crops, cooling technologies for electricity generation). The impacts of climate change mitigation on cumulated global water demand across the century are highly uncertain, and depending on socioeconomic and water policy conditions, they range from a reduction of 15,000 km³ to an increase of more than 160,000 km³. The impact of irrigation of bioenergy crops is the most prominent factor, leading to significantly higher water requirements under climate change mitigation if bioenergy crops are irrigated. Differences in socioeconomic drivers and fossil fuel availability result in significant differences in electricity and bioenergy demands, in the associated electricity and primary energy mixes, and consequently in water demand. Economic affluence and abundance of fossil fuels aggravate pressures on water resources due to higher energy demand and greater deployment of water intensive technologies such as bioenergy and nuclear power. The evolution of future cooling systems is also identified as an important determinant of electricity water demand. Climate policy can result in a reduction of water demand if combined with policies on irrigation of bioenergy, and the deployment of non-water-intensive electricity sources and cooling types.     

Resource use and waste management in Vietnam hotel industry

The hotel industry of Vietnam is expanding rapidly with increasing international arrivals and domestic tourists. At the same time, mounting costs of resources and impacts of waste could affect the income, environmental performance and public image of the hotel sector. The hotel industry’s resource management (energy and water) would contribute to the long-term sustainability of the tourism sector. This paper reports the results of a study conducted to assess the resource use and management in the hotel industry in Vietnam. This was obtained by carrying out a survey in 50 hotels on energy and water consumption, and waste generation. The energy and water use, as well as the waste generated in the various hotel categories have been estimated and compared with those in other countries. The current practices in the hotels to address these issues are highlighted, and benchmarks for efficient use of resources in Vietnamese hotels are presented.     

生物质发电的效益分析

介绍了我国生物质资源利用现状及存在的主要问题,以某电厂利用生物质发电为例,从原燃料的用量、污染物排放情况及环境经济效益等方面进行分析,说明利用生物质发电是节能减排的重要途径。     

广东电力生产的温室气体排放趋势和演变特征

通过文献调研收集广东电力生产最新的能源消费数据和排放因子,采用“自上而下”方法估算1995—2011年广东电力行业的直接和间接GHG(温室气体)排放量,量化直接排放量的不确定性,绘制GHG排放流向图,并且根据GHG排放特征提出减排建议. 结果表明:①虽然受经济、环境和能源政策的影响,与1995年相比,2011年广东电力生产的GHG总排放量仍增长438%,达3.44×108 t,其中直接排放量达2.78×108 t,不确定性为±11%. ②从发电能源结构角度考虑,燃煤发电是电力生产的最大GHG排放源,2011年其排放量占总排放量的76%;而从用电终端考虑,工业用电是最大的GHG排放源,2011年其排放量占电力生产GHG总排放量的66%. ③1995—2011年,用电终端总体电力GHG排放强度下降了16%,居民用电人均GHG排放量上升了260%,单位综合发电量的GHG排放系数微升了1%. ④发电能源结构和终端产业结构的低碳化以及控制居民用电的GHG排放量等措施可减排2011年广东电力生产GHG总排放量的44%.      

Life cycle assessment of electricity generation from bagasse in Mauritius

This paper presents the findings of a life cycle assessment (LCA) of electricity generated from the combustion of sugar cane bagasse in Mauritian sugar mills. The study arose from the identification of the need for to provide data for the development of an LCA profile for the electricity mix in Mauritius. The system is limited geographically to the island of Mauritius and is intended to be the representative of current agricultural techniques practiced and current manufacturing processes used by Mauritian sugar mills. The unit operations that make up the system are the growing and harvesting of sugar cane, the transport of the harvested cane to sugar mills, the production of bagasse as a by-product from the sugar milling process, and the combustion of bagasse to generate heat and electricity. The functional unit of the study is the generation of 1 GWh of electricity exported to the national electricity grid. The characterised data for 1 GWh of bagasse-derived electricity were compared with data for 1 GWh of coal-derived electricity, using the same set of characterisation factors. The results of this comparison indicate that bagasse-derived electricity performs well in the areas of greenhouse gas emissions, acidification, and non-renewable energy inputs, but performs poorly in relation to water consumption and eutrophication.     

上海市电力CO_2排放特征及减排途径分析

电力作为一种二次能源,不同发电方式和发电技术的电力CO2排放系数差别很大。研究发现,上海市2009年电力消费侧的CO2排放高于电力生产侧1 551万t,即上海市净调入电力的CO2排放为1 551万t,可见外来电CO2排放的正确测算对全市及各终端消费部门的CO2排放有重要影响。从排放系数来看,消费侧的CO2排放系数只有生产侧排放系数的81%,得益于外来电中可再生能源比例高于本地电力。2009年由于外来电的引入,上海市电力消费避免了178万t的CO2排放。就火力发电而言,上海市单位发电能耗和CO2排放略低于华东电网平均值,远高于世界先进水平,还有很大下降空间。基于以上研究,从提高火力发电的能效、发展可再生能源、发展分布式供能和其他新能源技术、建设智能电网等方面提出上海市减缓电力CO2排放的途径。     

吕梁山连片贫困区南部水资源实物量表特征

为实现区域水资源的优化配置及区域经济、社会和水资源的协调持续发展,查明区域水资源实物量,选取水资源生态极为脆弱的吕梁山连片贫困区的南部地区,基于2008—2017年的水资源数据,编制区域水资源实物量表,分析水资源实物量的时空分布特征。结果表明：（1）吕梁山南部贫困区水资源实物存量在研究期内呈明显增加趋势,增长值（含重复计算量）高达6101×10⁴m³,其中地表水实物存量期间增长最快,地下水实物存量期间增长较慢;第一产业用水增加明显,这与区域高耗水的经果林大面积推广种植有关。（2）居民生活用水增长明显,人均生活用水量增加较快,居民生活用水是当地水资源实物存量变化的主要影响因素。（3）研究区各县水资源实物量空间分布差异大,县域间水资源平均存量最大相差3971.4 m³;单位面积平均水资源存量及单位面积平均水资源实际使用量均为隰县最多,吉县最少;隰县人均生活用水量最多,汾西县人均生活用水量最少。（4）实际用水量与水资源总量相关程度高,水资源的存量在一定程度上制约了水资源的实际使用量。研究结果对于区域水资源优化配置及吕梁山连片贫困区早日实现脱贫攻坚具有重要的科学指导意义。     

气候变暖对中国夏热冬冷地区居住建筑采暖降温年耗电量的影响

20世纪80年代中期以来的气候变暖,尤其是90年代中期以来的气候显著变暖带给社会经济发展的利与弊,一直以来受到广泛关注。气候变暖对于建筑耗能,尤其是对采暖和降温总耗能的影响很值得研究。论文以主要使用电能进行空间调节的中国夏热冬冷地区为对象,以《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JCJ134-2001》中所规定的采暖、降温耗电量限值为依据,研究了气候变暖对该区居住建筑单位面积采暖年耗电量、降温年耗电量及采暖降温年耗电总量的影响。结果表明,1986年以来的气候变暖,尤其是1996年以来的气候显著变暖,理论上使夏热冬冷地区居住建筑单位面积采暖年耗电量降低;同时增加了相当一部分地区居住建筑单位面积降温年耗电量;除个别地区外,气候变暖理论上使中国夏热冬冷地区居住建筑单位面积采暖降温耗电总量普遍下降。