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。

河南省引黄受水区水利高质量发展评价

为深入探讨河南省引黄受水区水利高质量发展的现状,构建了以水利高质量发展目标、途径、条件为子系统的评价指标体系,运用SMI-P法进行系统评价,并采用障碍度模型方法识别影响水利高质量发展的关键制约因素。结果表明:2011—2020年河南省引黄受水区的水利高质量发展水平整体呈现上升趋势,郑州、开封、洛阳、焦作、许昌、三门峡、周口、济源八市在2020年初步达到较高水平;从发展维度分析,目标、途径、条件3个子系统均呈现优化趋势,其中途径子系统的支撑作用尤为显著;河南省引黄受水区水利高质量发展的关键制约因素包括人均水资源量、水资源总量、人均GDP、万元GDP废水排放量、人均生活用水量、排水管道密度以及供水综合生产能力等,据此提出了改进建议。

河南省引黄受水区农业水资源安全综合评价

农业水资源安全对粮食安全、生态环境和农村经济发展意义重大。为推动区域农业水资源高效利用和可持续发展,综合考虑不确定性和复杂性因素的影响,采用序关系分析法、熵权法、TOPSIS法,选取水资源禀赋、生态环境和水资源利用3个子系统11个指标,构建评价指标体系,评估2022年河南省引黄受水区14个地级市的农业水资源安全状况。结果表明:14个地级市中除开封市为水资源“不安全”等级以及新乡市、鹤壁市、濮阳市为水资源“一般安全”等级外,其他10个地级市均为水资源“较安全”等级,距离“安全”等级还有一定距离。建议采取提升水质、增加可利用水资源量、调整作物种植结构、提高水资源利用效率、实施最严格水资源管理制度等措施,保障河南省引黄受水区农业水资源安全。

区域水资源系统动力学特征分析

对南水北调中线工程河南受水区水资源系统动力学特征进行了分析研究,给出了各子系统动力学特征指标和水循环之间的定性关系,揭示了各子系统的分形特征、复杂程度和演化规律。结果表明,该水资源系统具有明显的分形结构和混沌特征,为一个非线性系统,且系统演化存在一个奇异吸引子;从大气降水-地表水-浅层地下水-深层地下水水循环角度看,该系统的开放程度和受外界干扰的程度逐渐减小;从大气降水-地表水-浅层地下水的水循环角度看,该系统的复杂程度符合水资源系统的一般情况。分析成果对该区寻求改善水资源系统行为的机会和途径具有重要参考价值。

河南省引黄受水区水资源安全综合评价

水资源安全直接或间接影响社会、经济、环境等方面的发展,研究水资源安全对区域可持续发展有重要意义。采用层次分析法,从水量、水效、水质3个方面对2019年河南省引黄受水区14个地级市进行水资源安全综合评价,每个方面选取3个代表性指标,对指标数据进行归一化处理后,采用层次分析法得出的指标权重计算水资源安全综合指数,从而得出每个地市的水资源安全综合评价等级。结果表明:河南省引黄受水区鹤壁为"不安全"等级、洛阳为"安全"等级,其他地级市的水资源安全等级为"基本安全"和"较安全",距离"安全"等级要求还有一定的差距,需要从各个方面加强水资源管理、配置,优化利用方案,实现水资源供需平衡。

河南省引黄受水区发展水平评价指标体系构建及应用

为提高河南省引黄受水区发展水平,需明确河南省引黄受水区当前发展状态。在深刻领会黄河流域生态保护和高质量发展战略内涵的基础上,从资源、生态、经济、社会子系统角度,构建发展水平评价指标体系,并采用单指标量化-多指标综合-多准则集成(SMI-P)法,对河南省引黄受水区2011—2020年发展水平进行评价。结果表明:研究区14个地级市发展水平呈上升趋势,整体由较低水平上升为中等水平;各子系统中,资源子系统发展水平呈下降趋势,生态、经济、社会子系统呈上升趋势;河南省引黄受水区发展水平时空差异十分明显,各地级市发展水平还有待进一步提高。

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。

南水北调中线工程河南省受水城市地下水生态系统服务价值评估

选取南水北调中线工程河南省受水城市为典型研究区域,综合运用市场价值法、替代工程法和等效替代法等对南水北调中线工程河南省受水城市2008—2019年地下水生态系统服务价值进行评估。结果表明:河南省11个受水城市中,地下水生态系统服务价值最高的是郑州市,变化较为稳定的是平顶山市、漯河市和许昌市,变化最剧烈的是鹤壁市。郑州市2019年地下水生态系统服务价值为213.17亿元,其中,调节服务价值最高,支持服务和供给服务价值次之,社会服务价值最低;在各指标中水源涵养指标占总价值比例最高,预防地面沉降指标次之,科研教育指标占比最小。河南省受水城市2008—2019年多年平均生态系统服务价值为1030.37亿元,变化趋势为先下降后上升,转折点出现在2013年,原因是地下水压采、南水北调中线工程置换地下水、植树造林、水土保持等措施增加了地下水资源量。研究结果可为南水北调中线工程受水城市生态环境效益评价及地下水保护提供参考依据。

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。

基于人水和谐的南水北调中线运行效果评价--以河南典型受水区为例

为合理地分析和评价南水北调中线工程的运行效果,优化工程水资源配置和精准调度,以河南典型受水区为例,基于人水和谐理论,将水资源作为影响经济社会发展的关键因素,构建水资源与经济社会和谐发展评价模型,并对关键时间节点的和谐度进行对比研究。结果显示:河南典型受水区的和谐度从时间维度大致可分为3个阶段:第一阶段在南水北调中线工程建设前(1999—2003年),整体和谐度值在0.5以下,数值较低但呈上升趋势;第二阶段为工程开工后(2003—2008年),部分地区和谐度值达到0.6,但整体和谐度值没有明显上升,有些地方甚至出现下降;第三阶段是工程通水后(2014—2018年),整体和谐度开始上升,最高值达到0.7。从空间维度看,离水源区较近的南阳、许昌两地的和谐度稳步增加,而郑州、平顶山市的和谐度则先增后减。建议省级层面统筹河南省南水北调可用水量,建立水权交易机制,加强高耗水行业管理,提高水资源利用效率。

南湾灌区灌溉用水与降雨量关系分析

通过分析南湾灌区灌溉用水资料,推求出灌溉定额与降雨频率的关系式,绘制不同降雨情况下不同灌溉面积的灌水量图及逐旬分配比例,可供灌区制定用水计划及水库调度运用参考。