长江中下游城市内涝与雨季污染协同治理对策

针对长江中下游城市内涝与雨季污染协同治理的突出问题,对城市水安全、雨季水体返黑返臭风险和河湖水生态退化三方面存在的问题进行了论述。发现长江中下游城市河网密度高、降水量大、暴雨多发,同时人口密集、经济发展水平高,内涝、污染、生态退化等水问题突出;城市内涝频发,雨季污染造成某些城市水体局部返黑返臭,严重影响城市水环境品质,成为制约长江中下游城市绿色发展的重要瓶颈问题。提出了建立三级内涝协同防治体系、构建城市“绿-灰-蓝”设施耦合工程体系、协同推进水体品质提升与生态修复等建议。

缺水胁迫区水系统优化调控理论与模式

开展水系统优化调控是实现缺水胁迫区人-水-生态和谐可持续发展的关键措施之一,对于保障地区经济社会稳定发展和生态健康具有重要意义。本文以京津冀作为典型缺水胁迫区案例,通过解析水系统内涵,总结得出缺水胁迫区水系统存在深度耦合、强烈竞争和系统失衡三大现象,发现水系统呈现非稳态和稳态之间交替演进的模式,并通过构建水系统稳态指数,研判了京津冀地区水系统状态变化发展过程。研究以实现自然社会水系统健康为调控目标,提出缺水胁迫区水系统“高内聚-低耦合”解耦式调控模式,结合京津冀现实状态,在需求侧开展“保障刚需-压缩弹性-抑制奢侈”层次化调控,在供给侧进行“自然水网-人工水网-虚拟水网”适配性优化,提出京津冀“三线七河、四区八源”一体化水网布局,进而实现水系统的整体健康。

水利工程质量监督全过程全方位定量评价模型构建

为促进我国水利工程质量监督管理工作运行的高效化,确保工程监督的有效性和权威性,基于AHP(analytic hierarchy process)原理,针对水利部督查小组的现场检查情况,依据水利部下达的相关文件,结合负分制和一票否决制,将定性问题定量化,构建一套涉及水利工程建设、运行、管理全过程全方位的质量监督管理评价模型,共包含7层2112个指标。在综合试错的基础上,计算得出不同层级和不同指标的权重,然后选用该模型分析评价2020年7个省份受督查水利工程项目的质量管理与安全生产管理监督数据,间接说明模型的实用性和易操作性。评价结果表明:7个省份均在合格以上,整体质量管理情况较好,但得分差异显著,其中最高得分90.6、最低得分65.6,相差25分;不同类型管理评价结果显示,安全生产管理得分普遍高于质量管理得分;各参建单位评价结果显示,建设单位和勘察设计单位的情况最优、评分基本达到满分,而质量检测单位和施工单位得分最低、需重点加强相关监管。评价结果为水利工程监督管理工作提供了科学的数据支撑,构建的评价模型也为水利工程质量监督定量化提供了易实操的普适性工具。

考虑生态耗水的干旱区绿洲灌溉用水效率评价指标与方法

针对现行干旱区绿洲尺度灌溉用水效率评价对生态服务效益考虑不足的问题,提出了在绿洲尺度上考虑生态耗水的灌溉用水效率评价指标和方法,并应用于宁夏引黄灌溉绿洲。结果表明:宁夏引黄灌溉绿洲农田蒸散消耗水量中的灌溉水量平均占比达74.7%,生态系统蒸散消耗水量中的灌溉水量平均占比达39.8%,灌溉水对生态系统的支撑作用显著;考虑生态耗水前后的灌溉用水效率差为0.052~0.074,占未考虑生态耗水灌溉用水效率的13.9%~16.1%,灌溉水的生态服务效益明显;提出的评价指标与方法合理可行,能客观反映干旱区灌溉用水的综合效益。

南水北调东线一期工程受水区生态环境效益演变

研究南水北调东线一期工程通水以来受水区生态环境效益的演变态势,对南水北调后续工程高质量建设、加快构建国家水网以及促进工程综合效益发挥有决策参考作用。以定性定量相结合的方式分析东线一期工程在优化水资源配置、保障饮水安全、复苏河湖生态环境和畅通南北经济循环等方面的作用,进而结合层次分析法,从直接效益和间接效益2个方面,筛选构建东线一期工程受水区生态环境效益评价指标体系,主要包括工程年供水量、水质改善度、生态补水量、地下水压采量、地下水水位、水域面积、绿地面积和涵养水源等,并采用VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje(VIKOR)多准则妥协解排序方法对南水北调东线一期工程通水以来即2013-2022年受水区生态环境效益演变态势进行分析。结果表明:南水北调东线一期工程通水的10年以来,受水区的生态环境整体复苏效果明显,近3年排序值保持在0.8以上;受降水偏枯进而影响地下水开采量和地下水水位等因素影响,2019年间接生态环境效益下降29.2%,之后迅速恢复并保持稳定。在分析直接效益和间接效益演变的基础上,从工程提质增效、提高工程水质状况以及完善体制机制建设等方面提出东线一期工程进一步促进受水区生态环境持续改善的策略和建议,以期为东线工程及受水区生态环境保护及高质量发展相关研究、决策制定等提供参考。

确定生态流量的准则与方法

基于反映河流生态系统自然属性的生态水文季节概念,构建了多参数生态流量体系并分析了其内涵;提出了生态水文危机管理模式下的生态流量确定准则,以临界水文条件定义生态流量,形成“生态标准河流”;研发了具有明确物理意义、规范、客观的分季节生态流量计算方法,并以黄河流域、松辽流域为典型案例进行了分析说明;确定了我国非季节性河流的生态流量管控指标,提出生态流量与河流安全管理建议。

永定河流域水文演变与多水源联合优化调度

水资源是保护修复永定河生态环境功能、维护河流生命健康的控制性因素。永定河流域水资源极为紧缺,且地表水资源量呈显著衰减态势。为实现紧缺严苛的水资源条件下永定河生态水量的有效保障,系统解析了流域水文演变特征,核算了分河段基本生态水量和多水源生态补水潜力,建立了耦合水资源供用耗排过程和水工程群联合运用的多水源优化调度模型,提出了常规和极端情况下的多水源生态水量调度方案和基于降水年型研判的调度方案运用方式。研究成果为有效保障永定河生态水量、提升应对变化环境的韧性提供了关键方法和模型,为华北地区其他河流生态保护修复和综合治理提供技术参考。

水网布局下黄河流域应对极端枯水的关键科学问题

变化环境下极端气象水文事件频发,长江、黄河面临同枯风险。在国家水网建设背景下,为提高长江、黄河同枯的极端不利情景下黄河流域水资源安全保障能力,本文分析了长江、黄河两大流域水资源安全面临的现实问题,识别了变化环境下大型流域枯水遭遇—水危机形成—跨流域调水潜力—多线路成网互济—极端枯水下水资源安全保障中亟需破解的关键科学问题,构建了水网布局下黄河流域应对极端枯水的总体研究框架,提出该领域重点研究方向包括:变化环境下长江、黄河极端枯水遭遇规律与空间变异机制,水危机风险多链路传导与复合影响定量评估,极端枯水下跨流域调水挖潜增供,长江和黄河跨流域联合调配与多线路互济精细化调控、极端枯水下流域水资源韧性提升优化调控等。

为以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业提供有力的水安全保障——在2024年全国水利工作会议上的讲话

这次会议的主要任务是:全面贯彻党的二十大和二十届二中全会、中央经济工作会议、中央农村工作会议精神,深入落实习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路和关于治水重要论述精神,总结2023年水利工作,分析水利发展形势,部署2024年水利重点工作。

水网建设实现高质量发展和共同富裕的战略路径探讨

在分析高质量发展和共同富裕内涵特征及两者关系的基础上,提出了水网建设实现高质量发展和共同富裕的战略路径,即从健康河湖、美丽河湖、幸福河湖的角度,提出让水动起来、让水美起来、让水活起来的“三步走”战略路径。以澄潭江上游流域为例,通过镜岭水库的建立,可以打造健康澄潭江、美丽澄潭江、幸福澄潭江,以水的高质量助推经济社会的高质量,进而分别从镜岭水库上游、周边和下游三个区域提出了实现共同富裕的举措。对水网建设实现流域区域高质量发展和共同富裕有一定指导作用。

水资源集对系统中的对立关系分析

水资源集对系统中同一项和对立项构成的对立关系是水资源集对分析辩证思维的集中体现,是构建集对系统联系数的基石。通过五种常见对立关系类型的概念解析与其应用之间对应关系的分析,以及面向五类对立关系的水资源集对系统差异项不确定性分析,在对立关系复杂、深刻的涵义方面取得了一些新的认识:在水资源集对系统中常见的反比型、互斥型、正负型、互补型和虚实型对立关系可分别由模糊、随机、涨落、分配和存在型不确定性对应产生并进行分析计算;在集对系统中最基本的对立关系是反比型、互斥型对立关系,对应的模糊性、随机性是事件发生的内容性质、事件发生的结果数量方面的不确定性;差异项不确定性的变化是导致联系数中同异反三类关系变化的原因,是“一分为三”辩证思维的一种典型展开,反映了量变到质变的转化规律;在差异项表征的五类不确定性中最常见的是模糊不确定性,模糊不确定性变量的运算可通过随机模拟技术转化为随机不确定性变量的运算。模糊和随机的不确定性分析分别注重物理内涵解析和数学定量计算,这反映了水资源集对分析学科属于计算思维领域,对进一步推动模糊水文学、随机水文学、水资源集对分析、结构水资源学等学科发展无疑具有明显的启发作用和指导意义。

基于CRITIC-VIKOR法的哈尔滨市水资源承载力综合评价

为了解哈尔滨市水资源承载能力,以及该市的水资源和社会经济发展协调状况,基于2016—2021年水资源数据,结合水资源现状,采用CRITIC-VIKOR法对市2016—2021年的水资源承载力进行评价。研究结果表明,水资源承载力在2016—2021年波动幅度明显。可以分成两个阶段,第一阶段2016—2018年,该阶段利益比率R值均大于0.5,水资源承载力表现较弱;第二阶段2019—2021年,该阶段利益比率R值均小于0.2,水资源承载力较强。第一阶段的末年R值相比第二阶段初年减幅77.5%。总体上看水资源承载力,处于上升趋势。此次研究对哈尔滨市的水资源开发与利用以及可持续发展提供参考意见。

供需平衡视角下昆仑山北坡县域单元地表水资源开发利用潜力初探

定量分析地表水资源开发利用潜力有助于明晰区域水资源禀赋,对区域未来水资源科学规划和可持续开发利用具有重要的指导意义。通过供需水量平衡,从地表径流量、生态需水量、地表水可利用量角度,初步探讨了昆仑山北坡县域单元的地表水资源开发利用潜力,以期为昆仑山北坡科学规划和兵团南进布局提供水资源保障依据。结果表明:(1)昆仑山北坡河流径流2000年后呈显著增加趋势,主要河流2001—2010年年均径流量较2000年以前平均增加了23.36%,2011—2020年较2000年以前平均增加了42.89%,其中车尔臣河增幅最大,和田河增幅最小。(2)车尔臣河流域、克里雅河流域和和田河流域的生态基流量分别为4.67×10^(8)m^(3)、5.38×10^(8)m^(3)和20.26×10^(8)m^(3),天然植被生态需水量分别为4.34×10^(8)m^(3)、4.00×10^(8)m^(3)和2.62×10^(8)m^(3)。(3)昆仑山北坡各县域单元现状地表水已用水量范围为0.1×10^(8)~8.73×10^(8)m^(3),地表水资源潜力范围为-0.07×10^(8)~3.17×10^(8)m^(3),空间差异非常显著,其中水资源潜力大于2.00×10^(8)m^(3)的有墨玉县、铁门关市38团、策勒县、且末县、和田县、民丰县和洛浦县。现状区域的地表水资源调蓄能力不足,水资源利用上限偏低,虽有潜力但有水难用,未来昆仑山北坡各县域单元需制定修编更为适宜的地表水资源规划并加强基础水利工程建设,提升地表水资源利用效率,为区域高质量发展提供水资源支撑保障。

基于系统动力学模型的郑州市水资源承载力动态模拟

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展,近年来郑州市社会经济高速发展,其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况,根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况,采用多系统综合的系统动力学方法(System Dynamics,SD),结合水资源、生态、经济社会、水利工程四个子系统,构建郑州市水资源承载力研究的SD模型。将2010-2019年的历史数据与SD方法的模拟数据进行比较,平均误差均小于10%,具有较高的可信度,可用来预测郑州市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续、控污节流、开源控污和开源节流4种不同方案,对2020-2030年水资源承载力系数进行动态模拟预测。结果表明:2030年4种方案下的水资源承载力系数分别为1.24、1.18、1.00、0.89,现状延续和控污节流方案下的郑州市水资源承载力随着时间的推移呈现严重超载状态,无法承载郑州市经济社会的快速发展;开源控污方案在预测期内的水资源承载力超载状态会对经济社会发展产生较大阻力。故开源节流方案为最佳方案,水资源承载力系数小于1,在研究期内未出现超载状态,可有利缓解郑州市的缺水状况,促进经济社会的发展。结合4种方案的优点,提出有利于郑州市水资源可持续发展的建议与对策。

面向新时期新需求的三峡水库运行方案研究

本文回顾三峡水库设计洪水、特征水位、运行方案变化调整过程,综述三峡水库运行调度关键技术研究进展和分析来水来沙变化情况。分别采用最可能洪水地区组成法和非一致性洪水频率分析两种途径,推求考虑上游水库群调蓄影响的三峡水库运行期设计洪水及特征水位。结果表明:近10年三峡入库泥沙量比初设成果减少了84.4%,宜昌站水文情势IHA-RVA综合指标为74%、发生了重度改变,三峡水库运行期1000年一遇7~15 d洪量减少了约81.5亿~142.8亿m^(3),初设确定汛限水位的主要制约因素(防洪、泥沙)发生了很大的变化。原单站设计洪水及确定的三峡水库175-155-145 m运行方案,已无法满足新时期水资源高效利用和生态环境保护的新需求。建议把三峡水库运行方案调整为175-160-155 m,主汛期水位在155~160 m区间动态控制运行,长江中下游梅雨结束后应考虑提前蓄水,8月底蓄至163 m左右,9月底蓄至165 m,10月底蓄满。该方案在保证大坝和下游防洪安全的前提下,汛期减少弃水并增加枯水期补水量,预计可增发10%左右的发电量;抬高运行水位也有利于库区航运和减少消落带;9月份尽量不蓄水或少蓄水,可减少蓄水期对下游河道及两湖生态环境的不利影响,具有巨大的经济、社会和生态环境等综合利用效益。当预测预报长江流域可能发生流域性大洪水时,尽快将库水位消落至汛限水位145 m,确保大坝和下游防洪安全。

水灾害和谐防控与智慧模拟研究框架与展望

随着环境加剧变化与科技快速进步,我国水灾害防控事业面临着新的机遇与挑战。为深刻认识水灾害治理与防控,结合国家水灾害防御重大需求,对我国水灾害治理历程进行梳理与阶段划分,提出水灾害(包括干旱、洪涝、水环境污染)和谐防控与智慧模拟研究的必要性,从指导思想、理论基础、关键问题、研究内容、应用实践和发展战略研究六个方面提出水灾害和谐防控与智慧模拟研究框架,并从水灾害防控理论完善、水灾害和谐防控研究、智慧应用前景探索三个方面提出未来研究展望,以期为水灾害防控工作和高质量发展提供业务支撑。

黄河流域水资源超载地区和短缺地区的判定与动态管理

黄河流域水资源短缺,而能源富集,工业用水需求强劲,水资源开发利用率高达80%,如何协调生态保护和高质量发展的关系,实现对水资源超载地区、短缺地区的动态管理,至关重要。在分析水资源承载能力的概念定义和内涵发展的基础上,总结了水资源超载地区和短缺地区的定义和判定标准,对黄河流域九省(自治区)进行了综合研判,并从水资源刚性约束、水资源监测和管控策略等方面提出了水资源动态管理的关键措施,以期为黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的水安全保障提供决策参考。

水利工程供水价格常态化调整机制探索

为纠正水利工程供水成本长期大幅偏离价格,激励水利工程单位主动强化成本管理,需要建立水利工程供水价格常态化调整机制。水价调整既要考虑外围价格环境的传导作用引起的成本刚性增长,也要考虑供水服务质量和管理单位成本控制因素,构建水利工程供水价格与生产管理要素价格的联动机制。

变化环境下长江流域滨海城市供水安全与适应性对策

全球气候变化和高强度人类活动影响导致长江流域水循环变化及相关联的城市群水资源供需矛盾问题,尤其在长江下游上海等滨海城市供水安全问题更加凸显,这已成为长江大保护十分关注的重要问题之一。以典型滨海城市上海为例,重点论述变化环境对长江流域的供水安全风险问题;分析当前和未来上海城市供水极端干旱影响、长江淡水与河口咸潮互动供水窗口压力,以及上海城市供水管理综合运用工程措施和预警预报、调度等非工程措施的挑战;提出若干对策与建议,包括供水安全保障的系统思维与战略规划、提升城市供水安全的系统智能化与智慧化管理水平以及完善供水安全保障的管理体系。

阿克苏河流域水资源开发利用探析

水资源是支撑干旱区经济社会发展与生态环境保护的关键因素。当前阿克苏河流域水资源开发利用存在山区来水不确定性加大、水资源利用效率亟待提高、灌区生态系统退化等问题。对此,文章针对性地提出加强冰川洪水资源化利用研究、优化流域种植结构、发展高效节水农业,地表水与地下水联合调度等对策建议。研究成果对于破解流域水资源开发利用瓶颈,指导水资源高效集约利用,实现经济社会生态可持续发展具有一定参考价值。