引黄入冀补淀工程河南省受水区引黄水量分析

为合理确定河南省受水区的引黄规模,在对区域水资源开发利用现状评价和对生活、农业、工业、建筑业及第三产业、河道外生态环境等需水预测的基础上,结合灌溉排水工程学、工程经济学、生态学理论,利用水资源供需平衡分析方法并对受水区的多种水源进行多方案优化配置研究,通过地下水、中水、地表水和黄河水的联合调度,尽可能削减引黄流量峰值,对引黄水量过程进行优化,找出灌溉工程规模与地下水生态环境之间的最佳切入点,最终合理确定河南省受水区的引黄水量为27 991万m^3,为总干渠规模的合理确定和建设环境友好型灌区奠定基础,并应用到实际工程建设中,取得了较好的效果。

基于组合权重TOPSIS模型的河南省引黄受水区水资源承载力研究

为确定河南省引黄受水区水资源承载力状况,构建了包括水资源、生态环境和经济社会3个准则的指标体系,采用基于AHP法和EWM法组合权重的TOPSIS模型,对该区2010-2021年水资源承载力进行评价。结果表明:2010-2021年河南省引黄受水区水资源承载力呈现上升态势,但水资源承载力等级整体偏低,大多数为Ⅲ级(临界),均未达到Ⅰ级(可承载)水平;2021年河南省引黄受水区水资源承载力障碍因子中供水模数影响最大,城市污水处理率影响最小;从水资源和生态环境准则来看,该地区水资源承载力还有很大提升空间,可以从加大水资源管理力度、加强节水宣传等方面加以改善。

基于节水增效目标的河南省南水北调受水区水权交易模型

开展节约用水和水权交易是解决我国北方地区水资源短缺和时空分布不均的有效途径。为此,依托南水北调中线工程,以河南省受水区为研究对象,探索开展跨区域取水权交易的可行方案,力图解决沿线地区水资源供需不平衡的问题,为实际的城区间水权交易工作提供参考。首先,根据计算单元内的各行业当前用水水平并参考国内外先进用水标准,结合供需水关系,核算各计算单元的可交易水权;其次,以受水区经济社会效益值最大为目标函数,以用水总量控制、用水效率控制以及交易优先级选择等为约束条件,构建了地区间水权交易模型;最后,通过计算机及Matlab软件实现对模型的优化求解,优选出河南省受水区的水权交易方案。结果显示,通过实施水权交易,河南省受水区在不增加外来供水的前提下可有效缓解当地的缺水问题,受水区11个城市GDP总量新增762.04亿元,增长率达3.1%,经济效益显著。

河南省引黄受水区水资源空间均衡分析

为了应对河南省引黄受水区水资源不均衡问题并为受水区的水资源合理分配提供参考,利用洛伦兹曲线计算受水区14个地级市的基尼系数,并采用联系数和减法集对势计算方法,对不均衡子区域进行诊断判别。结果表明:2010—2020年,引黄受水区水资源与人口数量及耕地面积的匹配情况处于较均衡或均衡等级,且整体水资源空间均衡等级长期处于均衡和较均衡等级;水资源-人口数量空间均衡等级严峻情况呈现郑州向周边地区辐射的情形,水资源-耕地面积空间均衡等级呈现北差南好的形势;2020年水资源空间均衡脆弱性地区有郑州、濮阳、新乡和安阳,这些城市为水资源均衡分配主要调控对象。

河南省引黄受水区水资源节约集约度与经济社会要素匹配分析

为揭示河南省引黄受水区水资源节约集约度与经济社会要素的匹配关系,构建了水资源节约集约利用评价指标体系,采用单指标量化—多指标综合法和数列匹配方法,计算了河南省引黄受水区2010—2019年水资源节约集约度,分析了人均水资源量、GDP与水资源节约集约度的匹配关系。结果表明:河南省引黄受水区14个地级市的水资源节约集约度均呈增长趋势,郑州、许昌、三门峡和周口水资源节约集约度普遍较高,其中三门峡、周口人均水资源量相对较大,供水压力小,能够作为水权交易的输出端;新乡、焦作、濮阳、济源和开封水资源节约集约度普遍较低,其中新乡和濮阳本地水资源条件较差,需要积极争取外调水;濮阳、济源和开封经济发展相对滞后,需要调整产业结构,实现经济发展和水资源节约集约度双提升。

基于Google Earth Engine的河南省引黄受水区不透水面时空演变

为了解决城镇化发展中不透水面增大导致的城市洪涝、热岛效应等问题,对不透水面的提取方法和时空演变特征进行研究。基于Google Earth Engine云平台和时序Landsat卫星遥感影像,采用随机森林分类法构建河南省引黄受水区1990—2020年不透水面数据集,并选取面积增长率、扩张强度等指标分析不透水面的变化特征,避免了传统提取方法耗时耗力、无法处理大量数据的缺点。结果表明:河南省引黄受水区不透水面面积呈逐年增大趋势,其中2020年不透水面面积最大,为7598 km^(2);生产总值、人口数量与不透水面面积的拟合优度分别为0.980、0.912,表明不透水面面积与生产总值和人口数量成正相关关系。