基于“四水四定”的京津冀地区水资源空间均衡及其分布动态演进分析

为深入探究京津冀地区水资源空间均衡及其分布动态演进特征,将京津冀地区划分为4个子区域:中部核心功能区、东部滨海发展区、南部功能拓展区和西北部生态涵养区。基于“四水四定”方针,从水资源与建设用地、耕地、人口和第二产业增加值之间的4组匹配关系出发,采用Dagum基尼系数和Kernel密度估计方法,探讨了京津冀地区水资源空间均衡及其分布动态演进过程。结果表明:2007—2022年京津冀地区水资源基本处在临界均衡状态,主要差异来自子区域间,多年平均贡献率达67.4%;京津冀地区的水资源匹配关系有所优化,但地区差距仍然存在并有持续扩大的趋势。

协调公平与效率的“四水四定”研究Ⅰ:方法与模型

针对水资源刚性约束落地缺抓手的问题,按照以水定发展、协调定规模的理念,提出“四水四定”的分析思路和控制指标,厘清各类发展目标与水资源利用的协调关系。以公平为社会目标,以效益为经济目标,提出“尊重现状、保障刚需、效率驱动、区域均衡”的协调优化准则,建立目标函数和约束条件,构建“四水四定”多目标协调模型,以满足保障刚性需求基础上的水量高效流转,确定发展规模和水量分配方案。模型选取人均GDP最大实现效率驱动,使有限水量产生更大效益;选取区域人均GDP差异最小、发展匹配度最高实现发展公平,缩小区域经济差异;通过约束条件反映水资源约束、刚性需求保障、水源用户配置关系、经济社会发展合理范围等要求;设置罚函数协调约束条件不能满足时的目标值调整。通过归一化方法将多目标转化为单目标,基于现状设置初始条件,采用线性规划等方法求解,得出协调产业发展和水量优化分配的整体结果,通过结果评价反馈调整,形成可服务于经济社会发展和水资源管控决策的方案。

水资源保护利用“四水四定”的创新管理模式

系统识别了我国水资源保护利用“四水四定”管理中存在的问题,提出了以精准严格的管控指标、权威统一的监测系统、明确有力的管理体制、科学规范的管理制度以及协同高效的管理机制为五大核心体系,以水资源保护利用“四水四定”智慧水务管控平台为一个平台的水资源保护利用“四水四定”创新管理“5+1”模式;指出未来水资源保护利用“四水四定”管理的发展趋势包括统筹协调现有的水管理系统并实现升级,水量与水权结合面向“四水四定”激活交易市场,规范化建立“四水四定”的执行标准体系以及开展基于微观决策行为的水资源保护利用“四水四定”特定制度设计等方面。

“四水四定”最严格水资源管理管控指标研究

“四水四定”最严格水资源管理管控指标是水资源刚性约束制度的重要组成部分,是贯彻落实《节约用水条例》的重要抓手,“四水四定”的研究有助于推动用水方式由粗放向集约节约转变。通过分析“四水四定”的水是什么水、四定是什么的内涵,提出水资源的管控指标、经济社会发展保障及涉水均衡协调指标等;按照“城、地、人、产”用户维度和发展—水流—生态维度,构建了“四水四定”管控指标体系。文章以江苏沛县为例,从管控指标库的构建,以及考虑代表性、独立性、可比性和实用性四个方面的特征,建立了沛县的“四水四定”水资源刚性约束指标及目标,为各地正在开展的建立刚性约束制度和“四水四定”建设方案提供参考。

坚持“四水四定”推动经济社会高质量发展——以宁夏回族自治区“四水四定”创新实践为例

坚持“四水四定”,强化水资源刚性约束,既是缓解我国水资源供需矛盾、保障水安全的必然选择,也是推动高质量发展、建设美丽中国的客观要求。文章以宁夏回族自治区为例,深入分析了宁夏回族自治区“四水四定”改革实践,总结了相关经验启示,为探索以水资源节约集约利用推动经济社会高质量发展提供了参考。

协调公平与效率的“四水四定”研究Ⅱ:应用

宁夏干旱缺水且发展不均衡,以水定需是必然选择。本文针对宁夏水资源条件和经济社会特征,构建协调公平与效率的“四水四定”优化模型,开展全区“四水四定”方案分析。模型以用水总量红线指标为水资源刚性约束,根据区域发展战略确定刚性保障需求,通过水与“四定”协调关系分析得出经济社会发展和用水效率可行变化范围。以2019年为现状、2025年为目标年,采用模型协调优化得出“四定”规模控制目标,以及分行业和区县的用水总量控制指标。结果表明,在全区73.27亿m 3用水总量和41.5亿m 3耗水约束下,满足全面小康的“四定”规模为750万人、5481亿元GDP、84.7万hm 2灌溉面积和791 km 2建成区面积。通过对比分析方案的公平性和效率提升状况,揭示了不同行业、区域的水量流转方向,表明约束设置对结果有显著影响,可为区域经济社会发展和水资源管控决策提供参考。

基于淮安市淮阴区“四水四定”试点的水资源刚性约束制度探讨

建立水资源刚性约束制度,落实以水定城、以水定地、以水定人、以水定产,对于实现区域水资源的可持续利用具有重要意义。以江苏省首批水资源刚性约束试点地区淮安市淮阴区为例,分析了淮阴区可持续发展与水资源刚性约束制度建设的必要性。以水资源为刚性约束,构建了淮阴区“四水四定”13项指标体系,解析了刚性约束制度体系内涵,构建了淮阴区水资源刚性约束制度体系,提出制定水资源调度制度、建立淮阴区水资源费征收准则等建议。

基于水资源空间均衡的“四水四定”调控模型构建

为实现未来不同时间尺度下的水资源空间均衡与动态调控,创建了一套完整严谨、可动态调控的“四水四定”模型体系。通过模糊信息粒化窗口的支持向量机模型预测区域未来总用水量,利用基于时间序列相似性分析的自回归支持向量机模型预测区域未来分用水量,并对两类数据进行不确定性分析;构建了复杂回归函数对各类用水指标进行情景预测,经统计检验后将其作为当前用水模式下未来用水指标;构建了“四水四定”水资源承载力模型和水资源空间均衡模型,基于未来总用水量、未来各分用水量、未来用水指标,选用水资源负载系数、用水效益和水土资源匹配系数3个指标,结合基尼系数量化水资源空间均衡度,分析当前用水模式下未来水资源均衡度;构建了最优化模型,以最小化基尼系数为目标函数调整未来用水模式,实现水资源动态调控。所创建的模型体系可以实现未来不同时间尺度下的水资源空间均衡与动态调控。

洞庭湖四水流域水库群联合防洪优化调度

针对多防洪控制点的混联水库群联合防洪调度中防洪目标难以协调的问题,构建了以多流域协调条件下合成洪水洪峰流量最小为目标的水库群联合防洪调度模型,并采用逐步优化-逐次渐进算法(POA-SA)优化求解。在洞庭湖四水流域开展实例研究,基于防洪需求及各水库的特性,以四水流域下游尾闾控制站洪峰流量最小和四水汇流至洞庭湖的合成洪水洪峰流量最小为目标,提出典型年四水流域水库群联合防洪优化调度方案。结果表明:①针对1998年和2017年两场洪水,水库群联合优化调度后的四水合成汇入洞庭湖的洪峰削峰率比四水单独优化调度分别提高了9.4%和4.5%;②资水的柘溪水库和沅江的五强溪水库通过补偿调节,较好地实现了入湖洪水的错峰。对洞庭湖四水流域水库群联合调度可以保障四水流域自身防洪安全,并为洞庭湖防洪减压,研究成果可为流域水库群联合防洪调度提供参考。

以“四水四定”统筹推进水资源与经济社会及生态环境协调发展的特征及规律认识

我国水资源分布与人口、生产力布局以及土地等资源不相匹配,习近平总书记多次强调坚持“四水四定”(以水定城、以水定地、以水定人、以水定产)。贯彻落实“四水四定”,核心是统筹经济社会发展与生态环境保护需求,科学处理水资源与城市、土地、人口、产业之间的关系,实现人口-经济-社会的发展与资源-环境承载能力相协调。在深入分析当前我国水资源基本形势基础上,探讨了以“四水四定”统筹推进水资源与经济社会及生态环境协调发展的内涵特征和基本规律,从优化时空格局、强化要素调控、实施风险调控、加强质量管控等方面阐述了以“四水四定”统筹协调发展的总体调控思路,提出合理优化城市布局规模、因水制宜发展农业生产、保障公平合理水事服务、促进工业产业适水发展等调控策略,以期为实现水资源可持续利用、促进生态保护和高质量发展提供参考。

“四水四定”的概念内涵、逻辑框架与实践体系研究

为了更好地贯彻落实“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”要求、推进水资源的节约集约利用,基于研究与工作实践,分析了“四水四定”的基本概念,阐释了“四水四定”的深刻内涵,凝练了“四水四定”的逻辑框架,架构了“四水四定”的实践体系,提出了“四水四定”的判断原则,以期为有关方面更好地开展“四水四定”管理实践提供技术参考。

丰水地区“四水四定”内涵与制度框架建设研究

“四水四定”即“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”,“四水四定”是水资源承载力的落地方向,也是抓好用水节水工作的根本遵循。深入剖析丰水地区“四水四定”的内涵,分析国内外相关经验做法,评估江苏省“四水四定”试点地区指标和任务设立情况,探索丰水地区“四水四定”管理制度建设,为深化水资源刚性约束提供思路和经验。

基于水资源空间均衡的“四水四定”调控模型的应用

将前期研究构建的基于水资源空间均衡的“四水四定”调控模型应用于山东省临沂市水资源空间均衡动态调控,在预测各区(县)用水量和用水指标的基础上,探究了各区(县)未来水资源空间均衡度,在不同时间尺度上对未来用水量进行了动态调控。结果表明:调控模型可靠性高且具备普适性;当前用水模式下临沂市未来水资源在空间上处于绝对均衡状态,仅水土匹配系数处于一般均衡状态;对各区(县)不同类型未来用水量进行动态调控,可在不同时间尺度上使临沂市水资源空间均衡的各项指标达到绝对均衡状态;在“四水四定”与水资源空间均衡的约束下,通过对未来长短期用水量的动态调控,临沂市预期用水量能够实现动态均衡。

新时期“四水”新态势及若干重大问题思考

人类活动与气候变化影响下,水灾害、水资源、水生态、水环境“四水”问题呈现新特点。围绕水资源演变态势与水资源需求、洪水蓄泄关系和防洪保安要求、生态水文过程和生态环境保护治理要求、水安全风险和安全保障要求等方面,深入分析了“四水”问题新形势新变化。研究提出了新时期“四水”问题应对总体策略:把水安全放在国土空间格局优化中谋划;科学制定“四水”系统治理策略;瞄准牵一发而动全身的重大水利工程谋划;突出水安全风险主动应对和防控能力提升。针对新时期治水若干重大问题进行了探讨:从以水定城、以水定地、以水定人、以水定产、以水定绿角度,探讨如何建立适水经济社会与国土空间新格局;从供水安全标准、防洪排涝标准、水生态保护修复标准角度,探讨如何形成合理的水安全新标准体系;从水网联网组网、坚强韧性水网角度,探讨如何形成坚强韧性的新型水网体系;从水资源开发利用约束、人类水事行为规范、水需求与利用约束调控角度,探讨如何形成适应水情特点的新行为规范;从“四水”治理协同、措施和工程协同、跨部门政策协同、政府与市场协同角度,探讨如何形成良性可持续治理新模式。

基于“四水”转化模型的新疆开都-孔雀河绿洲农业节水潜力研究

为探讨绿洲水资源可持续利用模式,挖掘流域农业灌溉节水潜力,以新疆开都-孔雀河绿洲为研究区,基于“四水”转化模型分析农业节水潜力。结果表明:规划年平水年农业用水量为38.42亿m 3,较现状农业水量节约5.51亿m 3;生态用水12.38亿m 3,较现状增加3.98亿m 3,仍超出红线水量5.47亿m 3;在保持灌溉面积和种植比例不变的前提下,渠系水利用系数的提高对流域绿洲耗水量减少有显著作用;防渗能力的提高,减少了渗漏量,进而减少了非灌溉作物耗水量,故渠系水利用系数在灌溉节水和生态保护间存在一个阈值。研究成果为指导绿洲高效节水农业发展、地表水与地下水协同利用提供了指导。

水资源保障中“四水四定”原则落实建议

“四水四定”原则是黄河流域生态保护和高质量发展的必然要求,是新时期水资源保障的必由之路。滨州市位于黄河下游、黄河三角洲腹地,水资源紧缺,经济社会发展严重依赖黄河水。立足滨州市水资源情况,对“四水四定”原则的含义和内涵进行分析,为推动“四水四定”原则有效落实,建议采取以下措施:加强政策引领;挖掘水资源保障潜力;优化水价值杠杆;大力推广农业节水;有针对性地调整产业结构;探索水权改革;持续加强节水宣传。

丰水地区“四水四定”指标体系构建——以南京市江宁区为例

贯彻“四水四定”原则,是新时期水资源管理的最新要求,是经济社会高质量可持续发展的必然要求。为探索水资源刚性约束“四水四定”的具体量化,在分析南京市江宁区水资源开发利用情况和“四水四定”内涵及目标的基础上,基于可考核和可达到原则,明确了江宁区可用水量按用水总量控制指标8.48亿m^(3)控制,构建了基于可用水量、水安全、水节约、水生态4个方面的水资源刚性约束“四水四定”指标体系,以期为丰水地区“四水四定”指标体系制定研究提供参考。

湖南省“四水”河岸带碳汇及其经济价值评估

基于CASA模型、GSMSR模型和市场价格法,构建了河岸带碳汇及经济价值评估模型,以湖南省的湘江、资江、沅江和澧水(简称“四水”)为例,计算了它们的河岸带碳汇量,并分析了其影响因素,评估了“四水”河岸碳汇的经济价值。结果表明,湖南省“四水”干流河岸带多年碳汇总量平均值为7.04×10^(4)t,其中湘江2.29×10^(4)t,资江1.81×10^(4)t,沅江1.49×10^(4)t,澧水1.45×10^(4)t。空间方面“四水”的消落区表现为碳源,岸上区域主要表现为碳汇;且受水位波动的影响,消落区评价结果的变异系数大于岸上区域。时间方面河岸带碳汇呈4~9月高、10月~次年3月低的年内变化特点及平水年高、丰枯年低的年际变化特点。河岸带碳汇的主要影响因素为温度、土地利用类型和水位变化。较高的温度、较大的林地占比和较低的水位变化有助于提升河岸带的碳汇。经济价值方面湖南省“四水”河岸带碳汇年均经济价值为298.73×10^(4)元,其中湘江95.67×10^(4)元,资江77.17×10^(4)元,沅江63.53×10^(4)元,澧水62.36×10^(4)元。河岸带具有较高的碳汇价值,可通过碳交易为河流保护与治理提供潜在资金来源,从而服务于生态环境与经济社会的协调发展。

宁夏“四水四定”试点实践经验与对策建议

为破解水资源与经济社会高质量发展关系协调难题,宁夏回族自治区作为全国唯一试点省份率先启动“四水四定”试点工作,探索构建水资源承载能力与区域经济社会发展相协调、相适应的新模式。宁夏水资源总量匮乏、水资源时空分布明显不均、水质保障任务艰巨、水资源利用效率亟待提升,分析其水资源开发利用中存在的问题,有助于深刻认识宁夏“四水四定”工作开展所面临的短板弱项,为细化“四水四定”举措提供依据。通过加强顶层设计、完善政策制度体系、完善制定标准规范、选择试点开展探索、开启用水权改革、强化科技创新支撑,宁夏“四水四定”工作取得阶段性成效。在总结经验启示的基础上,提出构建以“四水四定”为牵引的七大治水体系,包括现代水网体系、节水控水体系、保护治理体系、防洪减灾体系、智慧水利体系、法治政策体系、改革创新体系。

宁夏吴忠市利通区“四水四定”试点推进方案探索

宁夏回族自治区是黄河流域生态保护和高质量发展先行区、全国“四水四定”省级试点,吴忠市利通区是宁夏“四水四定”第一批县级试点。本文梳理利通区水资源条件,已有工作基础及城、地、人、产与水协调发展存在的主要问题,提出试点建设指标体系,从落实“四水四定”、强化制度机制建设、推进现代化灌区建设、推动牛奶产业高质量发展、完善水权交易体系等方面提出利通区试点推进方案,进一步从加强组织领导、加大资金投入、强化监督考核、加强宣传教育等方面提出了试点建设保障措施,明确试点建设路径,以期为其他地区提供参考。