塔里木河下游输水优化配置模型研究

在调查塔里木河下游各子区生态用水需求的基础上,采用带约束条件的非线性优化理论建立了塔里木河下游各子区优化分配水量模型。采用Kuhn-Tucker条件,对模型进行求解,合理分配了各子区的输水水量。计算结果表明,通过向塔里木河下游河道输水3.4亿m3,可改善下游生态面积达1 490 km2。所建模型为将来的应急输水及水资源的合理配置提供了技术支持。     

基于水-沙-生态多因子的黄河流域水资源动态配置机制探讨

黄河"八七"分水方案已实施30余年,亟需动态调整分水方案以适应变化的水沙条件和用水格局。为在变化水沙条件下科学配置水资源,以黄河流域为研究对象,提出"保存量、分增量"的动态配置思路,在优先满足河流和近海生态需水的基础上,根据变化来水来沙塑造高效输沙洪水减少河道内分水指标,兼顾公平和效率将河道内节省的水量作为增量配置给沿黄省（区）。配置结果显示:黄河下游来沙4.00亿~5.00亿t时,采用高效输沙方法黄河河道内分水指标减少5.07亿~24.24亿m3,上游省（区）分水指标增加;动态配置方案体现了生态优先原则,保障沿黄省（区）分水指标不低于现行指标,并增加部分省（区）分水指标。研究成果为多沙河流动态配置水资源提供了科学方法,为"八七"分水方案调整提供了参考。     

西北地区水资源可利用量与承载能力估算

界定了水资源可利用量和径流口径生态需水的概念。对西北地区的径流口径生态需水和水资源可利用量进行估算。西北地区水资源总量为1638 5×108m3,但需净出境水量为411 9×108m3,实有水资源总量为1226 6×108m3,径流口径生态需水量为454 4×108m3,除去保留给生态的生态需水、偏远封闭流域难以利用的水量,人类可以消耗利用的可利用量有742×108m3,其中黄河流域可利用量为187×108m3,西北内流区当地可利用量为555×108m3。建立了水资源承载能力优化计算模型,估算西北地区的水资源承载能力,并建议用水资源承载能力图谱表示水资源承载能力。在人均GDP每10年翻一番、水资源利用效率每年提高7%的条件下,西北地区水资源承载能力2010年为11310万人,2020年为12019万人,2030年为12733万人。     

基于生态优先的水资源承载力分源评价及应用——以河北保定平原为例

水资源是保障区域发展的重要因素,是维持生态环境的关键要素。保定平原区作为京津冀地区的重要区域,其水资源承载能力对于区域生态和社会经济发展具有重要意义。本文以生态优先为基本理念,基于不同供水来源与不同用水类型的供给与利用关系,采用定额计算和线性加权目标规划相结合的方法,对保定平原区水资源承载力进行分源评价,并与地方规划相对比,进行了水资源承载力分级。结果表明:在保证生态需水和农业灌溉用水的基础上,保定平原区在持续枯水年条件下城镇生活和工业生产2025年可提供水量为4.63×10~8m~3、水量缺口0.52×10~8m~3,2030年可提供水量为6.96×10~8m~3、水量缺口0.56×10~8m~3;持续平水年条件下,城镇生活和工业生产2025年可提供水量为5.81×10~8m~3、水量盈余0.66×10~8m~3;2030年可提供水量为8.14×10~8m~3、水量盈余0.62×10~8m~3。该项研究旨在为保定平原地区发展规划制定提供科学依据。     

跨县流域水量分配工作研究——以合肥市滁河流域为例

河流水量分配工作是解决江河流域水资源主要矛盾、提高水资源利用效率以及实行最严格水资源管理制度的需要。本文以合肥市滁河为例,根据流域特性以及境内各县区流域水资源及其开发利用现状和经济社会发展需求,进行规划年需水预测和水资源配置,据此确定各县区地表水可分配水量,形成合肥市流域水量分配方案。为规范流域用水秩序,协调用水矛盾提供基础与依据,为实现水量分配工作从大江大河走向跨县流域全覆盖提供参考。     

南宁市大王滩水库水量分配方案研究

水量分配是流域和区域实行用水总量控制的重要基础,也是落实最严格水资源管理制度的重要内容。文章以广西南宁大王滩水库为例,对水量分配方案进行研究,提出在区域水量分配中应充分考虑流域与行政区水资源条件、供用水历史和现状、现状用水户未来用水需求和规划用水户用水需求,结合水库供水能力和节水型社会建设的要求,统筹安排生活、生产、生态与环境用水。坚持以水定需、量水而行、因水制宜,强化水资源的行业配置,切实保障合理用水,促进水资源与经济社会和生态环境的协调发展,为经济社会持续健康发展提供坚实的水利支撑和水利保障。     

西南岩溶山区生态用水及其分配协调性评价——以贵州普定后寨地下河流域为例

以贵州普定后寨地下河流域为例,分别计算河道内外生态用水量及流域生态需水量,并选用协调度、满意度、合理度和差异性作为评价因子,构建了岩溶流域生态用水分配协调性的数学评价模型。研究结果表明: ( 1)后寨河流域枯水年( P= 75% )和特枯水年( P= 95% )生态用水量分别为568 6. 7万m3 和473 2. 1万m3 ,当石漠化生态环境得到有效治理后,由于喀斯特径流形成过程及水资源组合分配发生了变化,天然水资源量将会减少,最终消耗于土壤或植被的蒸散发,整体上流域生态用水仍处于短缺状态,生态缺水量为833. 6万m3; ( 2)后寨河流域地下水资源丰富,降水充沛,流域内生态用水与社会经济用水不存在很强的竞争关系,生态缺水属工程性缺水,可以通过综合平衡地开发利用各分区的水资源等方法进行缓解; ( 3)应用数学评价模型研究表明,流域内生态用水的协调度为0. 999 44～0. 999 35,生态需水满意度和分配合理度均为0. 878～ 0. 856,系统生态需水满足程度的差异性较小,有利于流域内各系统整体功能的发挥。      

京津水源涵养区生态需水量的估算研究

从京津水源涵养区存在的环境问题出发,在确定主要生态需水类型的基础上,分别估算了不同类型生态系统的生态需水,包括植被系统,湿地系统,河流系统和城市系统。研究结果为区域水资源配置及水环境保护与恢复提供了科学依据。     

生态水利工程对塔里木河荒漠河岸林植被的水文响应研究

在与干旱区河流水文变化过程的长期适应过程中,荒漠河岸林植被繁育更新、群落演替及分布格局与河流水系变迁形成了不可分割的密切关系。因此,深刻理解多尺度下的荒漠河岸林与水文过程的协同适应机制成为开展生态保护最为关键的科学基础。本文针对不同水文过程下荒漠河岸林多尺度协同适应过程的关键科学问题,从水量水文的研究角度出发,以水量平衡原理出发,并采用Mann-Kendall趋势检验对流域覆盖植被盖度进行研究,得到河道耗水量和生态闸放水量的峰值与地下水埋深的谷值存在一致性,生态闸放水对抬升地下水埋深,进而促进植被生长起到关键作用。表明生态水利工程促进了植物生长需水与供水(即生态闸放水和地下水埋深变化)的过程耦合,提高了植物生长对水资源的利用效率。     

沿海缺水区可利用水资源量计算研究——以湛江市为例

沿海地区水资源丰裕,但缺水问题严重.本文以区域水资源可持续利用为目标,以可利用水资源量为切入点,提出了沿海缺水区可利用水资源量的定义及计算方法.并时影响可利用水资源的3个主要因子:生态需水量、洪水弃水量及不可以利用水量进行了分析及确定.以湛江市为例进行了计算分析,结果显示,在水功能区达标、扩大调蓄能力及合理开发利用过境水资源的基础上,区域可利用水资源量将大幅度提高.     

石羊河流域水功能区限制纳污控制红线分析

基于石羊河流域水环境质量现状及不同水平年流域水质达标目标,结合流域内不同区域社会经济发展水平、河流水资源配置、污染程度以及水文、地理条件等因素,进行区分处理,对不同区域的水功能区设定不同的水质达标目标,确定限制排污总量,最终得到不同水平年不同水功能区的限制排污总量以及整个流域的限排总量,将其设定为限制纳污红线,作为流域综合治理及生态修复的约束性指标,建立以水功能区为单元的水质目标考核制度,促成量质结合的水资源统一管理模式,达到以水资源可持续利用保障经济社会可持续发展的目标。     

西咸新区沣河流域水资源时空分布特点及开发利用状况探析

为研究西咸新区沣河流域水资源问题,基于2017年基础统计数据,综合水资源调查评价相关成果,对区域水资源时空分布特点、开发利用潜力及存在问题进行分析,结果表明：区域水资源时空分布不均,年际变化大,年内分配不均,河道枯水流量较小,沣河含沙量较小。区域地表水开发利用条件不好,水资源总量不足,地下水资源条件相对较好,但开发利用程度较高,地下水开发利用潜力已经不大;水资源开发利用存在的主要问题是水资源总量不足、供水结构不合理,非常规水资源利用率低、水资源保护任务艰巨、地下水超采和城镇化带来的水资源供需矛盾突出。精准掌握区域水资源分布规律及开发利用状况对加强沣河水系水资源合理配置,制定西咸新区沣河流域水量调度方案能提供重要的科学理论依据。     

基于黄河流域水资源均衡调配的南水北调西线一期工程水量配置

南水北调西线一期工程生效后黄河流域水量分配模式决定了黄河流域水资源配置格局重塑和南水北调西线工程供水效益评价,为国家水网构建提供重要技术支撑。考虑西线供水范围可覆盖黄河主要供水区的特点,西线调入水量应与黄河流域水资源统一配置,考虑生态优先、公平为主兼顾效率的原则,构建了流域用水分级配置方法,建立了基于流域水资源均衡调配的西线调入水量配置模式,开展了不同情景优化配置方案研究。结果表明：南水北调西线一期工程调水80亿m³,配置给黄河河流生态用水33.70亿m³,配置给流域河道外经济社会用水46.30亿m³,其中95%以上配置给黄河上中游地区,流域缺水率降低至7.0%～8.3%。优化配置方案体现了生态优先原则,保障了黄河河道内基本生态环境用水,均衡了河道外经济社会用水的公平和效率,有效缓解了流域缺水。     

优化的NSGA-Ⅱ方法在马莲河流域水资源综合管理中的应用研究

根据马莲河流域水资源总量极端贫乏、年际年内分配不均、常规水资源量低、水污染问题较严重等特点,利用系统分析理论和优化技术建立了流域的大系统、多目标水资源优化配置模型,并利用优化的NSGA-Ⅱ方法进行求解,得到流域2020年期望水资源配置下的最佳分配方案为:流域总供水量57 086×104m3,工业供水量21 690×104m3(总产值约为144.6亿元),能源基地供水量4 329×104m3(总产值约为346.32万元),农业供水量20 840×104m3,生活供水量9 452×104m3,生态供水量811×104m3。对比期望方案供水量增加了6 710×104m3,综合缺水率减少了11.41%。并根据预测的流域的分配方案和预测的流域需水量,进行了流域的水资源平衡分析,通过平衡分析的结果进行流域的综合管理研究。2020年在最优水资源分配方案下,工业缺水率3.21%、减少了4.51%;能源基地缺水率0.00%;农业缺水率4.64%、缺水率增加26.17%;生活缺水率0.00%;生态缺水率1.00%、缺水率增加了1.00%。配置方案实现了流域内水资源的最佳分配,使宝贵、有限的水资源产生最大的社会、经济及环境效益,为流域经济、能源产业的快速发展提供水资源保障。     

黄河流域水量分配方案优化及综合调度的关键科学问题

变化环境下缺水流域水资源演变与科学调控是国际上关注和研究的热点问题,也是中国水资源安全保障面临的重大难题。针对剧烈环境变化下黄河流域水资源显著减少、供需矛盾日益尖锐的问题,以提升流域水资源安全的调控能力为目标,识别了流域水资源供需演变认知—适应性评价—高效输沙—分水方案优化—协同调度的5大关键科学问题,从水资源供需演变机制分析、流域水量分配方案适应性综合评价、河库联动高效输沙水动力条件塑造技术、流域水资源动态均衡配置理论、复杂梯级水库群水-沙-电-生态多维协同调度等方面,提出了"黄河流域水量分配方案优化及综合调度"研究的总体架构和理论方法,构建了黄河流域水资源优化配置与协同调度技术体系,为提升缺水流域水资源管理能力与调度水平提供方法借鉴。     

珠江区水资源的分布特点及变化分析

通过对珠江区地表径流量的分析评价,研究其水资源的时空分布特点及变化规律。珠江的水资源特点是水量相对丰沛,但时空分布极不均匀。东西差异大,南北差异小,自东向西逐渐递减,沿海地区多于内地,山地多于平原。水资源的年际变化较大,且往往出现连续丰水或连续枯水年的情况。年内分配不均,汛期4~9月径流量一般占全年的60%~90%。     

黑河流域乡镇初始水权分配研究——以甘州区为例

乡镇水权分配是乡镇水资源承载力研究的前提,是乡镇落实最严格的水资源管理和水权交易制度的基础,为新时期乡村振兴与美丽乡村建设提供物质保障。以最严格水资源管理制度确定的甘州区用水总量控制目标为可分配水权总量,在优先保障生活和生态基本用水基础上,选取2017年为规划水平年,采用人口、面积、产值单指标和混合分配模式,以及综合指标分配模式5种方法,开展了乡镇尺度水权分配对比研究。结果表明：领域专家对水权分配的公平性的重视程度略大于效率性,区域水资源的管理者更注重水权分配的公平性,而研究学者更倾向于效率性。5种模式对同一乡镇的水权分配结果范围较为均衡,但不同模式因侧重点各异对具体乡镇的分配比例存在差异。各乡镇不同模式下最大水权分配比例处于10%以上,而最小比例不超过0.3%。基于AHP的综合指标模式的分配结果更为合理,更贴合各乡镇水资源利用现状与经济社会未来发展潜力,其分配结果为各乡镇水资源承载力研究奠定了基础。     

临洮县用水总量控制方案分析

用水总量的合理控制是实现区域水资源可持续发展的先决条件。通过对临洮县2010年全县用水总量的分析,来判断2015年全县用水总量能否控制在用水总量控制红线以内。经分析,2015年,临洮县供水能力将达到38 494.53万m~3,实际需水总量为25 141.876万m~3,供水能力能够满足区域经济社会发展所需。但与省级水行政部门划定的用水总量相比,还存在一定的差距,分析认为:若要将本县用水总量能控制在已定红线1.37亿m~3之内,在加强区域取水总量控制管理的基础上,需积极开展节水型社会建设,健全水权制度,加强总量控制。另外,由于农业灌溉用水占本县全部用水总量的70%,所以,调整产业结构,发展节水农业,控制灌溉用水总量是实现本县用水总量控制红线的首要举措。     

生态标准河流和调度管理研究

河流生态用水安全是维持河流系统健康的基本条件。本文首先从河流生态系统特性入手,提出生态水文季节,构建了多参数生态需水(最小生态需水、适宜生态需水、洪水期生态需水)体系并分析其内涵,组成了能反映河流生态系统健康的流量等级。生态需水按生态水文季节形成具有时间特征的生态标准河流。在此基础上,提出生态用水预警制度和危机管理机制,探讨保障生态用水安全的调度和管理模式。以黄河流域中下游为例,开展实践应用研究,为黄河中下游的生态用水安全调度和管理提供科学依据。     

永定河流域多水源配置与水库群优化调度

针对流域水资源系统中以“面”为主的多水源配置和以“线-点”为主的水库群调度耦合问题,提出多水源配置与水库群优化调度相耦合的二层结构方法。以永定河流域为研究实例,提出包括供水规则、引水规则、多水源供水策略以及共同供水任务分配策略的多水源配置与调度规则,以此建立多水源配置与水库群优化调度模型,分析多水源供水和不同需水情景下的调度方案,以及最优方案下的供水效益。结果表明：永定河流域考虑本地水、引黄水、南水北调水和再生水的多水源供水与节水相结合的情景方案为最优方案,生活用水保证率均大于99%,工业用水保证率均大于97%,灌溉分区供水保证率为76.7%～90.2%(除桑干河上游外),三家店断面生态供水保证率为96.3%;通过多水源供水和节水策略,可以极大地改善用水户的供水效益和保障三家店断面生态水量需求。本文方法可为流域多水源配置与水库群优化调度研究提供借鉴。