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.     

江苏省内部农产品虚拟水流动分析与评价

虚拟水概念的引入为更好地解决水资源短缺问题提供了新的视角.以江苏省为例,以虚拟水理论为基础,结合江苏省实际情况对1999—2017年江苏省内部的农产品(粮食、油料、棉花)虚拟水流入、流出情况进行量化与评价,并从区域的角度对3类农产品的节水效益进行分析研究,为解决江苏省水资源问题提供理论依据.结果显示:农产品虚拟水流动情...     

黄河流域水-能源-粮食安全系统的耦合协调发展研究

为探究黄河流域水-能源-粮食安全系统协调发展对推动流域人地关系协调、高质量发展的意义,以黄河流域水-能源-粮食安全系统为核心,构建流域水-能源-粮食安全系统综合指数,采用主成分分析法计算各指标权重,利用耦合协调度模型对2007-2017年黄河流域水-能源-粮食安全系统耦合协调度进行测算,并对2018-2027年流域耦合...     

北京市虚拟水消费与贸易分析

为真实反映地区水资源承载状况,需要从产业结构和商品贸易的角度分析地区虚拟水消费情况。以北京市为研究区,基于北京市投入产出表,对比分析2007、2012、2017年不同生产部门用水系数、虚拟水终端消费和贸易情况以及部门间虚拟水转移量。结果表明：随着北京市节水工作的推进,各部门的直接用水系数减小,近10年北京市虚拟水终端消费量减少14%;作为虚拟水净流入城市,北京市虚拟水净流入量为29.79 亿m3,占虚拟水终端消费量的64.7%,其中农业和服务业分别是虚拟水最大净流入和净流出的部门;农业 制造业、农业 服务业、制造业 建筑业、制造业 服务业具有很强的虚拟水输出 输入关系,未来北京市节水工作不仅要减少农业的生产规模,而且要减少制造业、建筑业和服务业的产品消耗,减少终端消费浪费。     

黄河流域水-能源-环境系统动态耦合协调发展研究

为研究水、能源与环境子系统之间的耦合协调关系及动态演变特征,基于2010—2019年黄河流域9个省(区)的面板数据,建立水-能源-环境系统的耦合协调评价指标体系,通过熵权法、耦合协调模型定量分析水-能源-环境系统与子系统之间的耦合协调发展水平。结果表明：在研究期内,黄河流域水-能源-环境系统一直处于高水平耦合状态,耦合协调度在波动中上升,经历初级、中级协调两个阶段并有向良好协调类型演进的趋势,但三者之间的耦合协调关系仍存在较大上升空间;水资源子系统起主导作用,并且2016年之后的发展速度明显快于能源子系统和环境子系统。建议针对当地情况,通过跨部门合作提升滞后子系统的发展水平,实现资源子系统与环境子系统的持续协调发展。     

虚拟水理论与方法的研究进展

虚拟水是当前研究的热点领域,是实体水资源概念在经济社会领域中的拓展。本文在对虚拟水相关概念和意义介绍的基础上,对国内外有关虚拟水问题的研究进展分虚拟水理论研究、虚拟水贸易与粮食安全、虚拟水战略、水生态足迹、虚拟水量化等5个方面进行了归纳和总结,最后探讨了未来虚拟水的研究方向,认为水资源概念的扩展、虚拟水的量化、以虚拟水概念理论制定相关政策、水生态足迹和虚拟水贸易平衡等5个方面是未来可以深入讨论的重点。     

东北三省煤炭水足迹演变趋势及驱动力分析

【目的】煤炭与水资源是东北三省重要的战略性资源,对于保障经济社会发展具有非常重要的意义,而煤炭水足迹可以反映煤炭生产过程中实际的水资源占用状况,有利于推动煤炭资源和水资源的节约利用。【方法】基于国际标准的煤炭水足迹评价模型测算东北三省煤炭生产生命周期水足迹,分析2000—2020年东北三省煤炭水足迹的时空演变趋势,运用LMDI模型定量分析煤炭水足迹的驱动效应,并构建煤炭水足迹强度指标对区域水资源的利用效率水平进行评价。【结果】结果显示：(1)2000—2020年东北三省煤炭水足迹总量呈现先增加后减少的趋势,在2011年达到峰值13.85亿m³,原煤和火力发电水足迹占煤炭水足迹总量的97%以上。(2)影响煤炭水足迹的主要驱动因素是资源禀赋效应和经济效应,贡献率分别为42.79%和30.06%,对煤炭水足迹起增量作用,技术效应和部门效应贡献率分别为-14.19%和-12.97%,对煤炭水足迹起减量作用。(3)研究区整体煤炭水足迹强度呈逐渐降低的趋势,在2012年以后趋于平稳。吉林省煤炭水足迹强度下降幅度最大为87.2%,黑龙江省次之,辽宁省最小。【结论】结果表明：东北...     

虚拟水研究的理论方法及现状分析

虚拟水作为新的水资源观已成为水科学的研究热点,在解决水资源短缺等方面发挥着重要作用。文中针对国内外虚拟水研究进展,分析了有关虚拟水的理论、方法及其现状。     

1980-2015年黄河流域土地利用变化特征与驱动力

采用1980-2015年共6期黄河流域土地利用数据,对全流域土地利用类型的面积与时空变化进行分析,利用动态度指标进一步研究流域土地利用的变化率;基于行政分区,采用转移矩阵对全流域及流域内各省(自治区)1980-2000、2001-2015年2个时期土地利用的转移类型和数量进行分析,探究了影响土地利用的主要驱动因子。结果表明:黄河流域的土地利用在数量和结构上都存在显著特征,草地、旱地、林地一直是该流域的主要土地利用类型,1980-2015年,旱地、草地、水域、未利用土地的面积减少率分别为1.60%、1.23%、6.66%、1.84%,水田、林地、城乡土地的面积增加率为8.22%、2.53%、44.32%;在单一土地利用类型方面,城乡用地的变化率较大,其余相对较小;黄河流域内发生土地利用转变的区域主要集中在中部和东部,中下游省(自治区)转变明显;气候变化、人口增加和人类经济发展等都是黄河流域土地利用变化的主要驱动因子。     

黄河流域水资源均衡调控理论与模型研究

变化环境下缺水流域正面临日益严峻的水资源供需矛盾,用水效率与公平协调难度极大。本文在梳理总结已有水资源调控理论的基础上,建立了适用于黄河等缺水流域的水资源均衡调控理论与方法。基于社会福利学原理构建了统筹用水效率与公平的水资源均衡调控函数,通过水资源均衡调控函数引导水资源配置。综合水资源经济价值、社会价值和生态价值,建立了用水效率表征指标;统筹地区公平和行业协调,建立了用水公平表征指标。以黄河流域为例,建立了黄河流域水资源均衡调控模型,进行黄河流域水资源均衡方案分析。实例研究结果证明,该模型通过兼顾用水效率与用水公平目标,为黄河"87"分水方案优化提供技术支撑,也可为其他缺水流域或区域的水资源均衡调控提供技术方法。     

基于水足迹的黄河流域生态补偿标准研究

流域生态补偿机制的建立为黄河流域生态保护与高质量发展提供了重要保障。基于水足迹视角,探讨了黄河流域九省(区)2011—2020年水资源利用情况,确定了生态补偿的主、客体及生态补偿标准。结果表明：黄河流域水足迹整体呈现增长态势,构成比例从大到小依次为农业、工业、生活、出口虚拟水、进口虚拟水足迹和生态水足迹;黄河流域生态补偿标准存在波动变化且为补偿主体,2015年补偿标准最高,为3 415.42×10⁸元,2020年最低,为12.75×10⁸元,补偿金额年均值为1 772.51×10⁸元。宁夏回族自治区、山西省、河南省和山东省为生态补偿的主体呈上升趋势,补偿金额年均值排名为河南省＞山东省＞山西省＞宁夏回族自治区。四川省是处于较快上升趋势的生态补偿客体,受补偿金额年均值为3 060.09×10⁸元;青海省为较慢上升趋势的生态补偿客体,补偿金额年均值为1 340.14×10⁸元。甘肃省是由生态补偿主体逐渐转变为客体;内蒙古自治区仅在2013年为生态补偿客体,其他年份则为补偿主体;陕西省生态补偿的主、客体身份不断发生变化。黄河流域应发挥区域优势推动农业高质量发展,建立完善的生态补偿机制,通过创新节水技术和提高用水效率等方式缓解水资源需求压力。     

2015年黄河流域陆地水储量变化

为研究2005—2015年黄河流域陆地水储量变化,基于GRACE RL05重力数据及全球陆面同化系统模型GLDAS进行陆地水储量反演,通过排除煤炭开采引起的区域质量变化提高反演精度,并分析降水、地下水变化对陆地水储量变化的影响。初步结果表明：在时间上,由GRACE卫星数据反演的黄河流域在2005—2015年陆地水储量变化趋势为-5.20 mm/a,2005—2006年的变化趋势达到-0.91 mm/月,各年内仅7—9月份呈现盈余状态;在[JP2]空间上,流域西部呈现为盈余状态,流域东部呈现为亏损状态;煤炭开采量转换的等效水高变化趋势为-1.95 mm/a,[JP]扣除该水高趋势得到更精确的陆地水储量变化趋势为-3.25 mm/a,其对传统陆地水储量反演结果精度的影响不可忽略;此外,降水与地下水变化分别是导致上、下游区域陆地水储量变化的重要因素。本研究综合考虑煤炭开采量影响,有助于提高传统陆地水储量反演方法精度。     

水循环视角下的黄河流域生态保护关键问题

流域作为陆地水循环的基本单元,其在生态保护修复中的地位和作用越来越得到重视。随着人类活动影响的加剧,流域水循环逐步演变为"自然-社会"二元模式,流域生态系统也在结构和功能上逐步转化为自然-社会复合结构和功能。本文基于对自然-社会二元水循环与流域生态保护关系的分析,针对黄河流域生态本底和特征,分别从空间格局和时间过程上提出了维护黄河流域生态系统完整性的主要原则和重点,并针对三江源区、祁连山-秦岭、黄土高原、黄河三角洲几个流域生态保护重点区域,分析了各区域目前存在的主要问题,提出了下一阶段保护治理的措施建议,以消耗一定的水资源为代价,实现坦化水循环极值性、大幅度减少冲沙用水、恢复自然生态三大功效,促进黄河流域生态保护和高质量发展。     

近20年黄河流域陆表水域面积时空变化特征研究

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大战略之一。开展陆表水域的动态变化监测,有助于掌握黄河流域水资源分布与变化状况,对于了解人类活动对水资源的影响,保障流域生态安全具有重要意义。本文基于Landsat数据提取2000—2019年黄河流域陆表水域分布,分析了黄河流域陆表水域面积的动态变化状况,结果表明:(1)流域陆表水域空间分布不均衡,上游陆表水域面积占流域陆表水域总面积的60.3%、中下游占39.7%,其中青海省和内蒙古自治区的陆表水域面积占比最高,分别占40.3%和17.0%;(2)近20年间,流域陆表水域面积总体呈增加趋势,增幅约为49.0%,其中上游地区对流域陆表水域总面积增加的贡献度最大,达到47.7%,中游地区贡献度次之,为42.7%,下游地区贡献度较小,只有9.6%;(3)从流域来看,渭河和汾河流域的陆表水域面积增加较为明显,2000—2019年期间,分别扩大了113.17 km²和55.75 km²,增幅约为139.9%和152.4%。     

1956-2009年延河水沙变化特征及其驱动力研究

分析降雨、人类活动等因子驱动下的流域水沙效应是流域管理的基础。本文采用移动平均法、累计距平法,线性回归统计等,分析了1956-2009年期间延河流域的降雨、径流和输沙量变化及其驱动因素。结果表明:延河流域降雨量与径流量、输沙量变化趋势基本一致,均可分为1956-1969年的基准期和1970年以后的3个时段的治理期等4个阶段。基准期三者均达到最大,治理期以输沙变化的时段性最为显著;且三者基本符合先大幅度下降(1970-1983年),然后明显上升(1984-1993年),再迅速下降(1994-2009年)的时段性。径流泥沙的时段性既是降雨量出现阶段性变化的结果,更是阶段性人类活动的水沙效应结果。整个治理期降雨和人类活动对减少径流的贡献比是60∶40,对减少泥沙的贡献比为30∶70;治理时段引起水沙变化的主要人类活动包括:1970-1983年的淤地坝、水库等水利设施建设大大减少水沙;1984-1993年的农业包产到户政策使得减水减沙幅度逐渐减少;1994年以来延河治理和退耕还林战略等极大地减少了流域径流泥沙。研究结果对延河流域管理实践有指导意义。     

黄河流域土壤水资源评估

应用区域水量平衡模式计算了黄河全流域、上、中、下游地区和西北黄河区的土壤水资源量。全流域土壤水资源量多年平均为2681．4亿m^3,占降水量的81．5％,是水资源总量的4.47倍。西北黄河区的土壤水资源量为2436．8亿m^3,占全流域的土壤水资源量的90.9％,占降水量的81％,是水资源总量的4．27倍。黄河流域土壤水资源量是水资源重要组成部分,是极宝贵的农业水资源。     

淮河流域农业灰水足迹效率的时空分布与驱动模式

运用灰水足迹效率测算模型对淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率进行了测度和时空分布研究,采用Kaya恒等式和LMDI分解模型将农业灰水足迹效率驱动因素分解为农业经济效应、化肥强度效应、灰水产出规模效应、农业环境效应和耕地资源效应等5个因素,并对淮河流域各地级市农业灰水足迹效率的驱动模式进行了分类。结果表明:2000—2015年,淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率都有显著的提升,从各省分布情况来看,山东省的农业灰水足迹效率最高,其次是安徽省和江苏省,河南省最低;农业灰水足迹效率驱动因素中,农业经济效应、灰水产出规模效应和耕地资源效应为正向效应,化肥强度效应和农业环境效应为负向效应,其中农业经济效应是提升农业灰水足迹效率最关键的驱动因素;淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率的驱动模式可以划分为农业经济效应单因素驱动模式I、灰水规模产出效应单因素驱动模式Ⅱ、双因素驱动模式Ⅲ和三因素驱动模式Ⅳ共4类,对于不同驱动模式的地区需要采取不同的治理措施。