2000-2020年黄河流域水-能源-粮食系统耦合协调时空演变特征

[目的]探讨黄河流域水—能源—粮食系统的耦合协调时空演化特征,可为定量评估流域高质量发展和区域可持续发展提供科学依据。[方法]通过耦合协调度模型分析水—能源—粮食系统的综合发展水平和耦合协调特征,并利用灰色关联度对各子系统内部指标进行排序,进而判断对水—能源—粮食系统耦合协调度的影响程度。[结果](1)黄河流域水—能源—粮食系统的综合发展指数呈上升趋势,水资源子系统波动幅度最大。(2) 2000—2020年黄河流域水—能源—粮食系统耦合协调度从初级协调向良好协调阶段发展;不同省区间的系统耦合协调发展水平差异较为明显,整体上可表现为上游地区>中下游地区。(3)各子系统与系统耦合协调度的影响程度排名可表示为水资源子系统>粮食子系统>能源子系统,其中水资源子系统内部指标与系统耦合协调度关联度均在85%以上,水资源子系统相对其他子系统的严格管理尤为重要。[结论]水—能源—粮食系统的耦合协调发展水平有待提高,为促进系统协调发展和流域高质量发展应综合考虑各子系统的相互作用关系。

西部地区“水—能源—粮食”系统安全评价及障碍因子识别研究

2011年世界经济论坛将世界缺乏对“水—能源—粮食”纽带关系的理解视为全球经济所面临的重大挑战。以2012—2021年为时间线,采用熵权-TOPSIS模型评估西部地区11个省(自治区、直辖市)“水—能源—粮食”系统安全水平,并运用“障碍度”模型对各地区障碍因子进行识别研究,探讨影响系统安全水平的障碍因素。结果表明:目前,7个地区的安全水平在2017年后呈现不断上升的状态,通过各省安全水平平均数值可知,研究期内西部地区最安全的省份为内蒙古,陕西、新疆次之,四川、广西、青海分别为第四、五、六名,云南、宁夏、甘肃、贵州、重庆依次排在后五位;通过障碍因子识别结果可以看出,云南、宁夏的障碍因子平均分布在水资源安全、能源安全和粮食安全相关的指标上,广西、重庆、四川和新疆的障碍因子主要以水资源安全为主,贵州的障碍因子主要集中在能源安全方面,内蒙古、陕西、甘肃、青海的则以粮食安全为主。因此,针对各地区不同资源特点及系统安全水平,不同地区应因地制宜,及时调整相关机制,扬长避短,进一步提升“水—能源—粮食”系统安全水平。

黄土高原能源富集区水—能源—粮食纽带系统安全时空耦合协调关系分析——以榆阳区为例

黄土高原能源富集区是我国重要的能源基地和粮食主产区,其水资源匮乏使区域水—能源—粮食纽带系统可持续发展面临严峻挑战。为研究黄土高原能源富集区能源、粮食与水资源之间协调发展状况,本研究以水—能源—粮食纽带系统安全为核心,通过构建水—能源—粮食纽带系统安全评价指标体系,采用TOPSIS模型和耦合协调度模型,分析了典型案例地榆林市及榆阳区水—能源—粮食纽带系统安全水平及其耦合协调关联特征。结果表明:从水—能源—粮食纽带系统耦合协调关系来看,榆林市各区县水—能源—粮食纽带系统耦合度整体较高且近年来呈现缓慢下降趋势,耦合协调度呈现“北高南低”格局且近年来表现出轻微下降趋势。从榆阳区层面来看,榆阳区水—能源—粮食纽带系统耦合度较高,耦合协调度呈现由中度协调向优质协调发展态势,水资源系统制约水—能源—粮食纽带系统安全发展,能源子系统波动性较强。为协调能源富集区水—能源—粮食纽带系统可持续发展,政府应健全跨部门协调机制,因地制宜、合理规划产业布局,同时构建节约高效的资源管理体系,提升资源使用效率。

黄河流域“水——能源——粮食”纽带系统的耦合协调及时空分异

以2000—2020年黄河流域9个省、自治区为研究对象,在厘清"水—能源—粮食"纽带系统耦合机制基础上,构建"水—能源—粮食"纽带系统的质量评价体系,运用耦合协调度模型和空间相关分析探讨三者耦合协调的时空特征及其空间联系,研究发现,黄河流域"水—能源—粮食"纽带系统的综合评价指数上升趋势明显,并处于中等发展水平阶段,其空间分布与区域资源禀赋具有高度一致性;黄河流域"水—能源—粮食"纽带系统以初级—中级协调为主,呈现出稳定的上升态势,并且具有显著的空间分异性,各省呈现出明显的非同步发展特征,总体上表现为"上游地区>中游地区>下游地区";黄河流域"水—能源—粮食"纽带系统耦合协调度具有典型的"阶段突变"特征。以2010年为分界线,2010年以前黄河流域"水—能源—粮食"纽带系统的空间集聚不稳定,呈现正负分化明显的波动特征;2010年以后黄河流域"水—能源—粮食"纽带系统的空间集聚程度不断增强;黄河流域"水—能源—粮食"纽带系统的耦合协调正在从区域离散向区域集聚发生转变,且表现为"高—高"区域、"低—低"区域明显的两极分化趋势。

黄河流域“水—能源—粮食”流通及压力变化特征分析

黄河流域水资源、能源和粮食问题非常突出,探究“水—能源—粮食”资源的空间错配给黄河流域可持续发展带来的压力和挑战,可以为流域高质量发展及国家区域协调战略提供科学依据。文章基于多区域投入产出模型,计算2015年和2017年黄河流域9省(区)的虚拟水、虚拟能源及虚拟粮食流通量,并在此基础上构建了水、能源、粮食以及“水—能源—粮食”系统压力指数用以分析黄河流域水资源、能源、粮食的流通情况、压力水平及其变化特征。结果表明:黄河流域虚拟水在2015年和2017年均呈现净流入状态,虚拟能源和虚拟粮食则表现为净流出状态,虚拟能源与虚拟粮食的流通格局与该地区资源分布不协调。黄河流域9省(区)的水资源压力呈现逐渐下降的趋势,能源、粮食以及“水—能源—粮食”系统压力呈上升趋势。2015年与2017年黄河流域的资源压力分布格局基本一致,下游地区的压力仍高于中上游地区。

区域水-能源-粮食关联系统协同发展模型

[目的]研究区域水—能源—粮食关联系统(WEFN)的协同发展状况,促进区域水、能源、粮食的可持续利用。[方法]基于复杂适应系统理论,从水、能源、粮食3方面构建区域WEFN协同发展评价指标体系,以协同进化算法、灰色关联等为基础提出一种基于各要素条件和相互作用机理的综合协同发展模型,并以黑龙江省为例测算2009—2018年WEFN的协同发展度及子系统的发展度、协同度,评价其协同发展状况。[结果](1)各子系统发展程度中等,差距较小,协同度差距较大但均呈波动上升趋势,其中水资源对能源和粮食、能源对粮食的协同作用明显。(2)WEFN协调发展状况中等,与各子系统协同发展趋势一致,波动上升后保持稳定,粮食子系统协同发展程度最高。(3)子系统间协同作用差是造成WEFN协同发展状况不高的原因,应以水、能源在农业生产中的高效应用为突破口,促进子系统间的协同发展。[结论]综合协同发展模型能够有效评价区域WEFN的协同发展状况,有助于区域可持续发展决策。

干旱区水—能源—粮食纽带系统协同演化——以中国西北地区为例

水、能源、粮食是人类社会发展的基本保障,三者之间的紧密联系成为近年来国内外学者关注的重点。通过对水—能源—粮食纽带系统协同演化机制的探究,能更好地厘清三者之间的相互关系,对实现社会高质量发展具有重要意义。基于自组织理论,从水、能源、粮食三个角度构建理论模型,运用哈肯模型分阶段地对中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同发展的演化机制进行探究,并在此基础上分析水—能源—粮食纽带系统协同得分的时空分异规律。结果表明:(1)2000—2010年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统,其主导着整个系统的演化方向,而能源子系统、粮食子系统处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分整体呈上升趋势,但各地区得分差距较大。(2)2011—2018年间,中国西北地区水—能源—粮食纽带系统协同演化的序参量是水资源子系统和能源子系统,两者共同主导着水—能源—粮食纽带系统的协同演化,粮食子系统则处于从属地位。在协同得分的时空变化规律上,西北五省区协同得分仍保持平稳上升趋势,省际间得分差距明显缩小。