区域水平衡与健康水平衡实现路径

水平衡是自然界最重要的物质平衡之一,与水循环系统良性运行、生态系统稳定演替和水资源可持续利用具有密切关系。然而,已有研究对于水平衡的基本概念以及如何构建适宜的水平衡状态等重要问题,在理论和方法层面仍缺乏系统阐述。本文基于自然-社会水循环特点,深入阐述了区域水平衡的基本概念和多重内涵,解析了影响水平衡状态的主要自然和人类活动因素;从水循环系统的生态环境和社会经济综合服务功能出发,提出了健康水平衡的定义;建立了区域健康水平衡的综合评判准则与方法,提出了水循环系统的支撑能力提升和承载压力控减相结合的健康水平衡实现路径。健康水平衡可为国土空间发展规划与实践中落实量水发展原则提供重要指导。

基于水资源通用配置与模拟模型的邯郸市水资源优化配置

为实现区域水资源的动态调控,立足河北邯郸市水资源本底条件差且管理需求高的现状,利用水资源通用配置与模拟(general water allocation and simulation,GWAS)模型构建了基于自然-社会二元水循环的动态邯郸市水资源配置模型,在选用1980—2016年和2020年相关数据分别对模型水循环模块和配置模块开展参数率定和验证的基础上,对区域2025年和2035年平水年(保证率P=50%)、枯水年(P=75%)的水资源分别进行配置。结果表明:邯郸市2025年平水年和枯水年的配置水量分别为22.43×10^(8)m^(3)和21.53×10^(8)m^(3),缺水率分别为11.70%和22.13%,缺水口主要在农业;2035年平水年和枯水年的配置水量分别为25.02×10^(8)m^(3)和23.31×10^(8)m^(3),缺水率分别为4.53%和21.81%,其缺水情况较2025年明显改善;受邯郸市天然水资源匮乏和西高东低的地势影响,全市水资源缺口主要在西部武安市和东部邱县;未来邯郸市地下水仍是主要供水水源,但随着生态文明建设和地下水综合治理的纵深推进,其占比将逐渐下降,而外调水和非常规水的供水量将有所增加。可见,研究成果可为邯郸市实施水资源动态配置提供技术支撑,对实现区域水资源动态管理具有重要的现实意义。

变化中的流域“自然-社会”二元水循环理论与研究方法

在人类活动和气候变化影响下,流域水循环发生了深刻变化。水多、水少、水脏、水浑等流域水问题背后的科学基础是"自然-社会"二元驱动力作用下的流域水循环及其伴生的水环境、水生态过程的演变机理,有效解决这些水问题需要一套流域"自然-社会"二元水循环理论来支撑。本文在简述二元水循环研究历程的基础上,从水循环的驱动力、结构、功能属性和演变效应等方面,对比分析了自然水循环和"自然-社会"二元水循环的不同特征,阐述了变化中的流域"自然-社会"二元水循环的基本原理,包括学科范式、科学问题、研究内容与研究方法等。文章还讨论了二元水循环研究面临的机遇与挑战,如水资源的数量-质量-效率统一度量与转化问题及解决方法等,并进行了研究总结。

基于虚拟水和广义水资源的区域水资源可持续利用评价

以虚拟水为切入点,基于对区域虚拟水生产、消费与水资源之间的关系分析,建立了由经济压力指数和社会压力指数构成的区域水资源承载状态评价指标体系。以郑州市为实例进行研究,结果表明,在1998—2005年间,除2000年和2003年外,经济压力指数均小于1,对经济发展而言区域水资源处于超负荷利用状况;社会压力指数均大于1,对社会发展而言区域水资源处于供需平衡状况。结合水资源承载状态的判断标准及类型,郑州市水资源处于超载状况,超载原因主要是区域经济发展过热。水资源承载状态及趋势分析表明,郑州市水资源超载状态持续发展,从长远来看,区域水资源利用是不可持续的。针对郑州市水资源利用不可持续的特点,指出应通过产业结构升级和优化虚拟水生产结构,使郑州市区域水资源的压力状况逐渐改观。

基于水资源综合模拟与调配一体化模型的北京市水资源模拟分析

在探讨2007—2018年北京市水资源供需平衡情况的基础上,利用WAS模型对1980—2018年北京市水资源进行动态模拟研究,分析区域自然-社会水循环转化模式,探讨社会水循环与自然水循环的转化机理。结果表明:2007—2018年北京市年均需水量(实部、虚部)呈上升趋势,年均蓝水供水量36.85亿m^(3),绿水供水量16.90亿m^(3);需水缺口呈显著增大趋势,年均水资源缺口为165.20亿m^(3);1982—2010年北京市多年平均及25%、50%和75%径流总量特征频率年模拟与实测误差率分别为7.0%、4.8%、1.2%和0,模型精度较高;各计算单元自然水循环下出流量由东北部向西南部递增,自然-社会水循环下实际出流量有所下降。