基于多区域投入产出法的广东省水足迹研究

在人类活动和气候变化的影响下,广东省面临日益严峻的水资源危机。水足迹反应了生产人类消费的物品和服务所消耗的水资源总量,为缓解广东省水资源危机提供了新视角。文章基于多区域投入产出法与2007年的社会经济统计数据,研究广东省的水足迹,结果显示,(1)2007年广东省的水足迹为316.4亿m3,其中本地水足迹占64.1%、外来水足迹占35.9%。(2)从产业水足迹看,第一产业虽然消费需求最小,但相应的水足迹最大,广东省的外部水足迹主要来源于该产业;第三产业的消费需求最大,但水足迹相对较小,各省市通过该产业输入广东的水足迹普遍较小。(3)在空间上,广东省的外来水足迹主要来源于湖南、广西、湖北和贵州等省区,且各地输入广东的水足迹随距离增大呈减小趋势。(4)从产业用水看,第一产业的完全用水系数最大,以直接用水为主;第二、三产业以间接用水为主。因此,提高农林牧渔业等水足迹较大行业的外部供给比例、积极扩大水足迹较小的第三产业消费需求,通过优化产业结构、提高产业链各环节用水效率,加强与水资源充沛省市的贸易,可缓解广东水资源危机,实现经济发展与水资源安全双赢。

广东省近50年极端降水事件的时空特征及成因分析

利用广东省境内25个测站1961—2010年逐日降水资料，综合运用Mann—Kendall检验、正交分解函数和Morlet小波分析等方法，剖析了广东省极端降水的空间结构分布与时间变化特征，并从水汽辐合的角度解释了极端降水的时空特征。结果表明：全省极端降水事件的总量、频次、强度空间分布差异较大，从北到南，极端降水总量和强度增加，频次减少；全省大部分区域极端降水总量和频次都有增加的趋势；广东省极端降水受大尺度天气系统的影响，存在全区一致的多雨或少雨，但也存在东西、四周、中心以及南北的差异；极端降水空间异常可分为4个气候区（异常型），即粤东北区，粤西区，粤中部区以及粤东沿海区，各降水异常区存在20a左右的长周期、10a左右较长周期的和3～4a的短周期振荡；广东省极端降水与极端水汽辐合对应关系较好．区域内水汽辐合的改变可能是影响广东省极端降水变化的重要气候因子。

广东省1956─2010年旱期降水特征

旱灾是影响广东经济社会发展的主要自然灾害之一.利用1956─2010 年广东省125 个雨量站降雨资料,采用降雨量等值线图、累积距平、小波分析等方法分析广东省春旱、秋旱期降雨的多时间尺度变化及空间分布特征,以期为广东省干旱灾害的监测、预报提供依据.结果表明,（1）春旱期和秋旱期降雨空间分布表征总体相反,春旱降雨南少北多,高值区位于粤北清远,低值区位于粤西湛江雷州半岛地区;秋旱降雨南多北少,高值区位于珠江三角洲的江门,低值区位于粤北的韶关;但阳江、汕尾等地在春旱、秋旱期内均表现为降雨高值区.（2）1956-1986 年及2002-2010 年春旱、秋旱期降雨变化相似,在1956-1960 年、1971-1985 年间波动增加,1961-1970 年、2002-2010 年间减少;1986-2001 年间春、秋旱期降雨变化总体相反,1986-1992 年间春旱期降雨微弱增加,秋旱期降雨减少,1993-2001 年间春旱期降雨波动减少,秋旱期降雨波动增加;且春旱期降雨变化较秋旱期降雨更为显著：春旱期降雨量年代距平百分比变化范围为-10.96%-18.60%,而秋旱期降雨量的年代距平百分比变化范围为-8.51%-8.17%.（3）春、秋旱期降雨均以2-4 a 左右时间尺度的年际变化为主要周期,其中春旱降雨的主周期为4.5、2.5 a;秋旱降雨的主周期为2.9 a.南岭阻隔及局部地形变化是造成降雨空间分布差异的主要原因,北大西洋涛动对春旱期降雨的周期性变化存在一定影响,厄尔尼诺对春旱、秋旱期降雨的周期性变化也有一定的影响.

基于SD模型的中山市水安全系统调控措施研究

水资源是维系社会经济可持续发展的关键,如何协调社会经济发展与区域水安全是水资源管理的重点。以中山市为研究对象,在已建立的水安全系统动力学模型的基础上,分析了水资源特征及其演变规律,并进一步采取相关调控措施。经对比,较常规发展模式,综合调控发展下的水资源供需缺口消失、污水排放量最大下降幅度约达19%、COD排放量下降幅度约达5%、COD入河量对经济影响下降幅度增加3%左右。结果表明,政府在水资源管理中可通过采取一系列调控措施,进而避免因城市发展所带来的水安全问题。

广东省社会经济-水资源复合系统协调度评价

社会经济的快速发展导致区域水资源系统与社会经济系统之间存在交互耦合、协同竞争的关系。选取广东省为研究案例,运用相对色散系数法与耦合函数法相结合的耦合协调度评价方法,研究了该区域1980-2017年社会经济与水资源系统的协调度,得出如下结论:①基于物理学"耦合"概念,通过计算社会经济系统与水资源系统之间的相对距离,准确量化了2个子系统的耦合协调程度;②整个研究期间,广东省社会经济与水资源复合系统协调度整体呈现增长趋势。前期1980-2005年社会经济与水资源复合系统处于中等协调水平,后期2005-2017年2个系统之间处于高协调水平。

广东省干旱灾害空间分布特征

利用1956 2005年126个雨量站逐月降水资料,采用标准化降雨指数和经验正交函数分解法,探讨了广东省干旱灾害空间分布规律.结果表明:广东省虽然总体比较湿润,但局部干旱时有发生,且在空间上存在东西差异、南北差异、中部差异的特点;春旱大致呈自西向东、自北向南逐渐加重的趋势;秋旱空间分布特点与春旱相反,由东向西、由南向北逐渐加重;春旱、秋旱在中部地区也有微弱的差异.

河网地区水环境引水调控及其效果预测

以中山市为例,采取引水调控措施改善该市河涌水环境,结合河网地区水利设施,建立水量水质联合调控模型,通过二级联解方法,模拟引水调控实施效果。结果表明:在枯水期实施引水调控36h、汛期实施引水调控12h后,该市河涌水质能达到水功能区的水质目标。引水调控措施增加河涌水动力、提高水环境容量,可有效改善河涌水环境。

水库调节地区东江流域非一致性水文极值演变特征、成因及影响

选用8种概率分布函数,以极大似然法估计函数参数,采用AIC、BIC和AICc模型选择准则选出最优分布函数,系统分析变化环境下东江龙川和河源2站的极值流量特征,并对年最大流量变化规律及其影响做有益探讨。结果表明:降雨和水库蓄水工程是年最大流量显著下降的主要原因。龙川和河源站年最大流量LN2混尾分布拟合最好,变化环境后洪水频率最优分布线型基本保持一致,但流量变小造成分布参数改变已导致分布线型高水尾部特性变缓,相应设计流量偏小。用水文情势发生变化前估计的洪水重现期不能很好描述变化后洪水频率特征。

区域河川径流量时空变异特征及成因分析——以广东省为例

运用最大似然比和西沃兹信息标准的变点识别方法,对广东省主要江河1956-1999年的年径流量、汛期径流量、枯水期径流量和最小月径流量的年序列,进行均值变点和方差变点识别,得出径流量特征值存在变点的序列类型、时间位置、空间分布及时序变点前后的特征值变化状况,结合广东省降雨量序列变点识别、水利工程设施建设等气候和人类活动影响因素的分析,以揭示广东省河川径流量时空变异特征及主要成因.结果表明:广东省河川年径流量和汛期径流量序列的一致性较好,而枯水期径流量和最小月径流量序列的特征值变点具有普遍性,年均值明显增加,年际离散程度增大.枯水期径流量序列均值变点的典型时间位置为1973年和1980-1981年,分布于西江支流贺江、东江、粤东沿海螺河,由水库等蓄水工程的径流调节作用而形成;方差变点的典型时间位置为1981年,主要分布于北江、韩江、粤西鉴江、珠江三角洲的增江及网河区顶部干流水道,与特丰年1982年的枯水期大量降水有关.最小月径流序列主要为均值变点,不同河流的变点时间位置有较大差异,但多集中在1972-1973年,分布于西江支流、东江、韩江及粤东沿海河流、珠江三角洲的增江.珠江三角洲顶部的北江干流水道的径流量变异尤其典型,四种径流量序列均存在均值变点和方差变点,典型时间位置为1980-1981年和1992-1993年,是由网河区剧烈的人类活动改变了河道分流比所导致.

广东水工程投融资与管理体制问题探讨

如何完善广东水工程投融资与管理体制,关系到广东经济社会的可持续发展。本文对广东水工程投融资与管理体制现状进行分析,然后在此基础上提出建立新的水工程投融资与管理体制的一些建议:在水工程投融资中,采用政府投资、BOT、TOT、LBO、SIDD下的融资模式以及ABS、RCP融资模式等多渠道投、融资及管理体制;加大水工程投入,使水工程投资在行业与地区布局合理;进一步完善水工程建设投资管理法规和制度等,实现水资源可持续利用支撑广东经济社会可持续发展。

广东岩溶地区石漠化现状及其综合治理措施探讨

根据2005年野外调查数据,分析广东省岩溶地区石漠化的分布现状、危害及其成因,以及岩溶地区石漠化治理现状与存在问题,提出该区域石漠化治理的总体思路与治理措施,主要包括植被恢复、水土流失治理、开发建设农村新能源、调整农村经济结构和建立石漠化监测预警体系。

新工科背景下工程水文与水利计算课程教学改革探讨

工程水文与水利计算课程是水利类专业的重要基础课程。该文针对工程水文与水利计算教学中存在的问题,围绕新工科背景下新经济、新产业以及水利事业发展新形势的需求,以“四个面向”为导向,以培养创新型复合人才为目标,工程水文与水利计算课程建设需有机融合课程思政、注重创新创造能力培养、倡导多元教学方式、强化理论与实践并重,厚植学生爱国主义情怀,有效提升学生的工程实践与创新能力。

水文变异下的黄河流域生态流量

使用t检验和Mann-Whitney U检验对黄河干流7个水文站月均流量进行水文变异分析,探讨了水文变异成因,在此基础上,确定变异前各月月均流量序列最适概率分布函数,将概率密度最大的月平均流量定义为河道内生态流量。经与Tennant法、最小月平均流量发和逐月径流法比较,考虑水文变异的河道内生态流量计算方法是可行、合理的。水文变异后,黄河干流7水文站月均流量普遍减少,月均流量满足河道内生态流量的频率降低。研究结果表明,人类活动是黄河生态系统水环境恶化的重要原因。在流域生态管理中,确保变异后生态流量满足频率与变异前相当。研究对于理解在当前气候变化与人类活动双重影响下,干旱半干旱区流域水资源科学管理具有一定理论与现实意义。

变化环境下珠江流域洪水频率变化特征、成因及影响(1951-2010年)

气候变化和人类活动导致珠江流域水文变化,变化前后洪水频率分布显著不同.运用滑动秩和(Mann-Whitney U test)结合Brown-Forsythe、滑动T、有序聚类和Mann-Kendall检验法,并用累积距平曲线法获取年最大流量序列详细信息,综合确定样本最佳变化节点,并对水文变化成因做了系统分析.在此基础上,对整体序列、变化前后序列用线性矩法推求广义极值分布参数以及不同重现期设计流量.结果表明:(1)西江大部以及北江流域最佳变化节点在1991年左右;东江流域最佳变化节点与该流域内3大控制性水库建成时间基本吻合;(2)变化后,西江、北江年最大流量持续增加,洪峰强度增大,尤其是西江干流年最大流量显著增加;东江流域年最大流量显著减小,洪峰强度降低;(3)变化后,西江与北江洪水风险增加,尤其是下游珠三角地区本身受人类活动显著影响,加之西江与北江持续增加的洪水强度,珠三角地区发生洪水的强度及频次加剧,而东江洪水风险减小.此研究对于珠江流域在变化环境下的洪水风险评估与防洪抗灾具有重要意义.

基于多水文改变指标评价东江流域河流流态变化及其对生物多样性的影响

新丰江、枫树坝和白盆珠3座大型水库的建立对东江流域河道流量和河流流态过程有了较大改变,威胁河道下游生态系统的健康。基于广义指标生态剩余和生态赤字评价了东江流域受水库影响后流域生态需水需求目标总的盈余和缺失变化过程,基于IHA32指标计算的Do和DHRAM评价了水库对下游河段河流水文过程总的改变程度以及威胁河道生态系统健康的风险性大小,并进一步分析了对河道生物多样性的影响。研究结果如下:(1)水库对流量历时曲线(FDC)有显著影响,曲线上部下降,尾部上升,尤其体现在秋季和冬季。降水对年与夏季生态剩余影响较大,水库对各季节生态剩余和生态赤字均有较大影响:秋季和冬季生态赤字几乎为0,生态剩余显著增加。生态剩余和生态赤字与大部分IHA中32个指标具有很强的相关性,可作为衡量东江流域年和季节径流变化的生态指标。(2)龙川、河源、岭下和博罗4站点总体改变程度分别为58.48%、54.04%、54.32%和52.47%。河流流态变化导致总季节生态剩余增加并维持在较高水平,进一步引起河流生物多样性下降,并维持在较低水平。龙川和河源两站河流流态的变化对河流生态系统造成了高风险性影响,岭下和博罗两站则为中等风险。

潮汐河网闸泵联合调度的水环境效应数值模拟

在已建立的西北江三角洲潮汐河网水量水质数学模型基础上,以COD为水质模拟因子,模拟分析了枯水期沙口、石啃的闸泵站联合调度引水情景下佛山水道的水质改善效果。计算结果表明:(1)上游沙口泵站引水对河道上、下游水质均有一定改善效果;(2)中游石啃泵站引水能明显改善下游水质,但由于其引水对佛山涌涌口以上河段的水流会造成明显的顶托作用,当沙口泵站引水流量小于10m3/s时,随着石啃泵站引水量的增加,街边断面水质反而变差;(3)综合考虑各种引水方案下的水量水质模拟结果,要达到较好的水环境效应,沙口泵站引水流量应在30m3/s左右,而石啃泵站引水流量应控制在20m3/s以下。

鄱阳湖流域洪水变化特征及气候影响研究

为探讨鄱阳湖流域洪水过程的变化特征和规律,系统分析流域洪水量级、频率、发生时间的变化特征,利用核密度估计分析洪水发生率的非平稳性,运用月频率法评价洪水集聚性特征,并探讨低频气候因子对洪水变化的影响。研究表明：①鄱阳湖流域各水文站点年、秋季和冬季最大洪水及POT超阈值洪水以增加趋势为主。②洪水发生率年内集聚性显著,主要集中在4~7月;年际洪水发生次数呈现非平稳泊松分布,洪水发生率出现明显的年际集聚性特征。③ENSO、IOD对下年洪水量级及洪水发生次数有明显影响,洪水发生次数与年最大洪水量级异常现象通常是ENSO和IOD协同作用结果。

1956～2000年中国地表水资源状况:变化特征、成因及影响

系统搜集了中国590个雨量站和383个水文站1956～2000年长序列月降水量与月径流量资料，及1978～2000年全国各省、自治区的旱涝受灾与成灾面积、灌区面积、已建水库库容等数据资料，全面分析了地表径流时空演变特征以及农业旱涝灾害的时空分布特征，并分析了其原因及可能影响，研究结果表明，中国北方降水减少，其中山东和黄河中游地区的降水量减小最显著。另外，冬季降水增加明显，而春秋季降水减少明显，极易导致春秋旱灾；北方地区降水减少是造成地表径流量减小的主要原因，农业灌溉进一步加剧地表径流量减小，南方径流量的增加主要是由降水量增加引起的；降水时空分布不均匀造成水资源分布不均，进而造成大部分地区农业受旱涝灾害面积呈增加趋势，其中旱灾受灾面积远大于水灾的受灾面积；农村水利基础设施（灌区、水库等）能提高地区的抗旱能力，但是对洪涝灾害的影响没有旱灾那么明显。节水灌溉技术的推广应用是北方地区在水资源短缺的前提下保证农业生产稳定的重要措施。

水文变异条件下鄱阳湖流域的生态流量

受气候变化和人类活动综合影响,鄱阳湖流域水文状况发生变异。河流生态系统适应了变异前的水文状况,变异后势必会影响当地生态系统。基于此,采用8种变异检测方法对水文变异进行综合诊断,阐明水文变异原因。在此基础上,采用15种概率分布函数分别拟合5站各月变异前日流量序列,最终确定5站点各月最优分布函数及所对应的概率密度最大处的流量,即得河道内生态流量。研究表明:(1)抚河于1962年发生弱变异,赣江、修河于1968年发生中变异,信江、饶河于1991年发生弱变异;(2)变异后,赣江、信江、饶河、修河生态需水满足率平均上升11%,抚河生态需水满足率下降32%;(3)水文变异增加提高生态需水满足率,水利工程建设降低年均生态需水满足率、提高干季生态需水满足率。高森林覆盖率提高干季生态需水满足率,对年均生态需水满足率影响不明显。研究结果为鄱阳湖流域水资源管理及区域水资源规划与配置提供重要科学依据。

流域水资源供需系统演化特征识别

水资源的有限性和稀缺性必然导致水资源供需系统中资源、社会经济和生态环境目标相互制约、相互冲突。在系统识别水资源供需系统协同特征基础上,根据协同学支配原理,分别在水资源供需系统资源、社会经济和生态环境子系统中设置了序参量,并运用有序度、协调度等概念,构建了一种基于协同学原理的流域水资源供需系统演化特征识别模型,并将此模型运用于东江流域,揭示了该流域不同发展时期水资源供需系统的协同异化特征演化规律。结果表明,剧烈人类活动影响下,2000年左右东江流域水资源供、需关系发生明显转变,水资源供需系统逐渐向无序、混乱状态演进。