我国水资源短缺的现状浅析

随着经济的发展和人口的增加,人类对水资源的需求不断增加,再加上存在对水资源的不合理开采和利用,很多国家和地区出现不同程度的缺水问题,这种现象称为水资源短缺。本文主要阐述了水资源短缺的现状、原因、解决的主要办法及产生的影响。

流域国水资源短缺性组合评价模型及应用

随着全球淡水资源的日益短缺,跨境水资源分配的不公平性已成为引发流域国水资源冲突的主要根源之一。首先,通过考察美、非、亚、欧典型跨境河流,梳理流域国水资源短缺性的影响因素。其次,针对跨境河流的特点,构建流域国水资源短缺性评价的8个评价指标,包括人均水资源量、产水模数等反映水资源自然禀赋和水资源供给能力的指标,总用水量、农业用水量占比等反映水资源需求状况的指标,以及内部可再生淡水资源等反映替代水源的指标。再次,构建流域国水资源短缺性指数测度模型,在通过加性加权法、物元关联法、改进TOPSIS法分别进行评价的基础上,运用基于循环修正的组合评价模型集成评价结果,并通过Kendall协和系数法开展事前一致性检验,通过Spearman法开展事后一致性检验。最后,结合澜湄流域开展应用研究,测算澜湄流域内六个流域国的水资源短缺性状况,验证模型的可行性和实用性。

基于超参数优化的极限学习机区域水资源短缺风险评价

为科学评价区域水资源短缺风险水平,改进极限学习机(ELM)评价性能,提出晶体结构算法(CryStAl)、鹈鹕优化算法(POA)与ELM组合的水资源短缺风险评价模型,并通过云南省水资源短缺风险评价实例进行验证。首先,简要介绍CryStAl、POA原理,通过4个标准函数对CryStAl、POA进行仿真测试;其次,建立水资源短缺风险评价指标体系和等级标准,采用线性内插和随机选取的方法生成样本,并构建ELM超参数优化适应度函数;最后,采用CryStAl、POA对适应度函数进行寻优,利用寻优获得的最佳ELM超参数建立CryStAl-ELM、POA-ELM模型对实例各年度水资源短缺风险进行评价,结果与模糊综合评价法、CryStAl-SVM、POA-SVM、ELM、SVM模型的评价结果作对比。结果表明:CryStAl、POA具有较好的寻优精度及全局搜索能力;CryStAl-ELM、POA-ELM模型对检验样本评价的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.077%、0.083%,评价精度较CryStAl-SVM、POA-SVM模型提高57.7%以上,较SELM、SVM模型提高83.5%以上;CryStAl、POA能有效优化ELM超参数,提高ELM的评价性能。CryStAl-ELM、POA-ELM模型评价结果表明,实例2006年~2008年水资源短缺风险为“较高风险”,2009年~2012年为“中风险”,2013年~2019年为“较低风险”,2020年~2025年为“低风险”;近15年来云南省水资源短缺风险水平呈下降趋势,且下降趋势显著。

基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型及其应用

本文基于模糊概率理论建立了水资源短缺风险评价模型,可对水资源短缺风险发生的概率和缺水影响程度给予综合评价。首先构造隶属函数以评价水资源系统的模糊性;其次利用Logistic回归模型模拟和预测水资源短缺风险发生的概率;而后建立了基于模糊概率的水资源短缺风险评价模型;最后利用判别分析识别出水资源短缺风险敏感因子。作为实例对北京市1979—2005年的水资源短缺风险研究表明,水资源总量、污水排放总量、农业用水量以及生活用水量是北京市水资源短缺的主要致险因子。再生水回用和南水北调工程可使北京地区2010和2020年各种情景下的水资源短缺均降至低风险水平。

水资源短缺对北京农业的不利影响分析与对策

北京市农业水资源短缺状况十分严峻。针对水资源短缺对北京农业经济、农村生态环境和社会稳定产生的影响,进行了全面、深入的分析,认为北京市目前的用水政策会进一步加剧农业用水的紧张趋势。进而提出了诸如发展利用和推广节水农业技术、大力建设节水灌溉工程设施、调整种植结构、发展特色农业、适度发展污水灌溉、建设地下水应急备用水源、加速推广雨洪利用技术、实施人工增雨工程、加强农村水资源的宏观和微观管理等相应的对策和建议。

虚拟水交易:解决中国水资源短缺与粮食安全的一种选择

虚拟水交易是解决中国水资源短缺与粮食安全的新选择。本文介绍了虚拟水和虚拟水交易的概念,分析了我国的水危机和粮食安全问题,提出虚拟水交易解决中国水资源和粮食问题的建议。作者认为未来30年,中国水资源短缺对粮食生产的制约作用将更加显著,中国要在30年左右的时间增加1 5×108t粮食生产能力难度比较大,采用传统的方法不能完全解决粮食缺口,虚拟水交易成为解决此缺口的一种选择。作者根据全国目前实际缺水量,结合其它相关研究成果,认为虚拟水交易需要解决300×108m3的水资源缺口,需要增加进口粮食3000×104t。增加进口3000×104t粮食不会动摇世界粮食市场,我国外汇储备能满足粮食进口的需求。虚拟水交易对农民增收也是一种机遇。与南水北调工程相比,虚拟水交易成本比较低。因此,作者认为增加进口3000×104t粮食解决中国目前和将来的水资源短缺和粮食安全问题的建议是可行的、合理的。

石羊河流域水资源短缺风险敏感因子的确定

本文从风险的角度对石羊河流域水资源短缺问题进行了探讨。首先 ,通过实地调查和资料分析 ,列出了可能导致流域水资源短缺风险的各方面原因 ,并建立了相应的风险指标体系。然后 ,对流域 6个行政分区的风险指标值进行了获取工作。针对石羊河流域的实际资料 ,采用主成分分析法和改进的灰色关联度法对风险指标进行定量筛选 ,最终确定出导致风险的敏感因子 ,为进一步进行风险评价奠定了基础 ,同时也为制订风险的防范措施和对策提供了理论依据。

湖北省水资源短缺风险评价及对策

湖北省作为水资源较为丰富的地区,同样存在水资源短缺的风险。为了评价水资源短缺风险系数,在探讨风险评价理论方法的基础上,构建了水资源短缺风险评价指标体系,采用层次分析法计算指标权值,运用隶属度评价将指标数值转化为风险隶属度,二者结合加权求和计算出各评价区水资源短缺风险系数。综合评价结果表明:湖北省平均水资源短缺风险值数为5.24,属于中度风险;鄂西北、鄂东南地区分别为5.38,5.34,属于中度风险;鄂西南地区风险指数为4.10,接近低风险;江汉平原风险值最高达到5.64,属于高风险区。

水资源短缺的社会适应能力理论及实证——以黑河流域为例

水资源短缺已成为制约干旱-半干旱内陆河流域可持续发展的瓶颈,社会适应能力理论为解决水资源短缺问题提供了新的思路和方法。从人类生态系统角度分解社会适应能力,辨明了社会适应能力结构性成分,并利用网络层次分析(ANP)方法,构建了缓解水资源短缺的社会适应能力定量评价模型。然后以黑河流域中游甘州区为研究区,进行了水资源短缺的社会适应能力定量评价的案例研究。结果表明研究区缓解水资源短缺的社会适应能力综合指数为2.411,处于中等水平,有待进一步提高;在灌区尺度上,缓解水资源短缺的社会适应能力水平与受灌区水资源管理背景和意识的影响。在缓解水资源短缺的社会适应能力系统中,研究区有两个关键资源有所欠缺,同时人口自然增长率和人均综合用水量较低、社会公平和节水意识水平相对较高,但人们安全感和政策稳定性不强并缺乏信任,廉政水平、政府管理能力和社会经济资源水平需要进一步提高。旨在为水资源可持续利用研究提供一种新的分析角度,为决策者采取新的社会、经济、制度等对策提供科学依据支撑。

区域水资源短缺的多目标风险决策模型研究

在水资源短缺风险分析和评价的基础上,构建了区域水资源短缺的多目标风险决策模型,并提出了求解方法。应用该模型对包括北京和天津在内的首都圈进行水资源短缺风险决策分析。结果表明,要解决首都圈的水资源短缺问题,南水北调的作用是不可忽视的,其它水资源管理措施的投入也应该掌握一定的规模,这样才能保证区域社会经济的可持续发展和区域水资源的可持续利用。

农业水价调整对解决华北平原水资源短缺的有效性分析——河南省封丘县农业水价调查分析

以河南省封丘县为研究区,应用模型推导与调查实证的方法探讨了华北平原农业水价政策的有效性。结果表明:目前技术水平下田间需水的价格弹性有限,价格信号对农户的灌溉决策行为影响微乎其微。农户水环境意识薄弱以及考虑粮食自足与极低的农户收入是影响农业水价改革及其政策有效性的主要制约因素。提出改变农业用水管理模式,适当抬高农业水价,促进农户节水意识提高;建立节水效益补偿机制,试行“两部制水价+返还”的水价政策,促进节水技术进步等对策。

气候变化条件下水资源短缺的状况及适应性措施:海河流域的模拟分析

运用中国科学院农业政策研究中心开发的中国水资源模型,模拟分析了气候变化条件下海河流域的水资源短缺状况及相应的适应性措施的有效性。结果表明:随着社会经济的发展,到2030年海河流域的水资源短缺比例将提高25%,气候变化将使水资源短缺比例进一步提高2%～4%。无论是供给管理还是需求管理的适应性措施,在缓解水资源短缺方面都具有一定的有效性。但是,多标准的评估结果表明,所分析的几种需求管理的适应性措施比供给管理的适应性措施的可行性更高。在需求管理中,采用既提高灌溉水价又提高工业水价的混合水价政策可能是最优的策略选择,采用农业节水技术为次优策略选择。

区域水资源短缺风险的SPA—VFS评价模型

基于集对分析原理,选取区域水资源短缺风险程度的风险率、脆弱性、可恢复性、重现期和风险度为评价指标,建立了基于集对分析—可变模糊集的区域水资源短缺风险评价模型。湖北漳河灌区实例结果表明,灌区水资源短缺风险均处于较低风险水平,预测结果与灌区现状的开发利用程度、缺水量相符,该模型具有一定的可操作性和实用性,并为区域水资源规划和管理提供决策依据。

辽宁沿海经济带水资源短缺风险评价

在分析辽宁沿海经济带水资源短缺风险的基础上,从水资源禀赋指标、用水量指标、水资源利用状况和社会经济指标4个准则层综合分析20个评价指标,合理构建辽宁沿海经济带水资源短缺风险评价指标体系。采用研究区内6个沿海城市2001—2010年10 a统计数据,运用可变模糊识别模型结合GIS空间分析技术,对辽宁沿海经济带水资源短缺状况进行综合评价。结果表明:辽宁沿海经济带水资源短缺处于中等偏高风险,其中,盘锦和锦州处于高风险,其他各市均处于中等偏高风险。

水资源短缺风险经济损失评估研究

为了更准确地评估水资源短缺的经济损失,本文利用水资源投入产出宏观经济模型,对水资源的影子价格进行分析计算,在此基础上得到水资源短缺的经济损失及其概率。同时,对包括北京和天津在内的首都经济圈2010规划水平年的水资源短缺经济损失及其概率分布进行了计算。结果表明,在二次水资源供需平衡下,2010年北京市水资源短缺所造成的期望损失值为23.84亿元,天津市为20.07亿元。

基于水足迹理念的水资源短缺评价——以2022年冬奥会雪上项目举办地为例

2022年北京冬奥会雪上项目将在崇礼区举行,随着旅游业的发展使得当地面临一定的水资源压力和风险,这对崇礼区水资源及水环境的治理和改善提出了更高的要求。以冬奥会主要雪上项目举办地崇礼区为研究区,基于水足迹理论,核算了2006―2015年崇礼区水资源消耗情况,并结合水量、水质评价崇礼区水资源压力。结果表明,崇礼区2006―2015年平均水足迹为6 232.2万m3;蓝水足迹为3 389.7万m3,其中种植业消耗蓝水足迹最多;多年平均绿水足迹为2 842.4万m3,全部来自种植业;平均灰水足迹为2 686.3万m3,其中畜牧业灰水足迹为1 524.9万m3,占比达到57%,为主要的污染来源。多年平均水量性缺水指标(Iblue)为2.19,属于重度缺水;水质性缺水指标(Igrey)均值小于1,不存在水质性缺水问题。月尺度的水短缺研究表明,崇礼区水量性水资源短缺集中在5―7月,其中5月份最大,Iblue达5.86。总体而言,崇礼区水环境状况较好,但仍存在水量性水资源短缺的情况,因此需要加强水资源管理,实现水资源的可持续利用。

虚拟水及其在缓解区域水资源短缺中的应用研究

虚拟水是指生产商品和服务所需要的水资源数量。虚拟水战略是指贫水国家或地区通过贸易的方式从富水国家或地区购买水密集型农产品(粮食)来获得本地区水和粮食的安全。本文在综述前人对虚拟水研究的基础上,计算了2002年甘肃省及不同地区主要农产品虚拟水含量,并对甘肃省加强虚拟水贸易的战略进行了探讨。

防洪工程与海河平原水资源短缺

海河平原水资源短缺日益严重,其成因和缓解对策是当前紧迫的研究课题。防洪工程对海河平原水资源影响的研究,有助于从源头上解决水资源短缺。通过分析海河流域旱涝成因和防洪工程体系,探讨了防洪工程体系对平原水资源储备的破坏,指出防洪工程大幅度减少平原水资源的供给,提出基于防洪工程改造和水资源储备恢复的缓解水资源短缺对策。文章提出防洪工程引起海河平原水资源减少和通过恢复、重建湖泊和沼泽等湿地来增加海河平原水资源的新观点,对于全面审视海河流域防洪工程的作用、综合分析海河平原水资源短缺的成因和正确采取缓解水资源短缺的对策具有一定的启迪作用。

海河流域水污染及水资源短缺对经济发展的影响

海河流域地处华北平原,是我国七大流域之一,在全国有着重要的作用,但近20年来生态环境严重恶化,与流域的经济发展极其不相适应。本文采用可计算一般均衡模型(Computable General Equilibrium,即CGE)分析了海河流域水污染以及缺水对经济发展的影响,将水资源作为生产要素加入生产函数中,同时将水污染作为一个单独的污染处理部门,通过扩展的投入产出表分析水资源、水污染治理部门与其他经济部门之间的投入产出关系,进而建立CGE均衡模型。研究表明:海河流域水污染十分严重,和流域水资源短缺相比,水污染控制显得更为迫切。情景分析结果说明,通过流域的水污染治理,尽管传统意义的GDP有所减少,但绿色GDP呈增长趋势,社会经济朝良性循环方向发展。

中国水资源短缺的空间格局及缺水类型

水资源短缺已经成为制约中国社会经济发展的重要因素之一,水资源的短缺不仅受水资源量的影响,管理水平及社会适应能力对水资源短缺的影响也越来越大,综合评判水资源的短缺程度及其成因成为应对水资源短缺的基础。运用层次分析法从水资源的资源量、供水能力、利用效率和社会适应能力四个方面构建综合评价水资源短缺的指标体系,并据此评价各省份水资源的短缺程度及其原因。研究表明:从东南沿海各省向北向西,水资源缺水程度增加,北方13省份为水资源紧缺区,西南水资源量丰富的云南、贵州也是水资源紧缺区;较高的供水能力、水资源利用效率和社会适应能力缓解了水资源匮乏地区的缺水程度,反之亦然。水资源短缺的类型可归为资源性缺水、工程性缺水、管理性缺水和适应性缺水。水资源短缺程度为极度紧缺和紧缺的15省份中,11省份有资源性缺水、9省份有适应性缺水、7省份有管理性缺水,6省份有工程性缺水原因,每个省份至少有一种缺水原因。