考虑水资源管理影响的水源配置方案优选研究

针对水源配置方案较少考虑水资源管理影响的问题,以东莞市为例,考虑水资源管理影响,构建水管理-安全-经济-环境全方位评价指标体系,并引入灰色关联系数,建立基于灰色关联-模糊综合评价耦合模型,实现水源配置方案优选。结果表明:水管理指标对方案优选结果存在影响,不考虑水资源管理影响时,水经济指标起主导作用,最优方案为3.65亿m^(3)/a的江库联网工程和0.95亿m^(3)/a的珠配工程,较优备选方案为2.92亿m^(3)/a的江库联网工程和1.68亿m^(3)/a的珠配工程;考虑水资源管理影响时,最优方案为3.65亿m^(3)/a的江库联网工程和0.95亿m^(3)/a的珠配工程,较优备选方案为0.37亿m^(3)/a的江库联网工程、3.3亿m^(3)/a的珠配工程和0.93亿m^(3)/a的已建水厂。因此,构建的指标体系与优选模型不仅考虑了当下的供水成本、供水保证率与废污水排放情况,还考虑了未来的管理难度及其带来的未知管理成本,为决策者提供更科学全面的决策依据。

咸潮影响区的水资源优化配置研究

针对咸潮影响区水资源的特点，以珠海市为例，建立了咸潮影响区的水资源优化配置模型，并用1956～2000年的长系列来水、需水等基础资料对珠海市2010、2020、2030三个不同水平年的水资源配置进行求解和分析。结果表明，若不受咸潮影响，有着丰富且优质过境水的珠海是不可能存在资源性缺水，而在咸潮影响下，3个水平年的枯水期均存在一定资源性缺水，这与实际情况相符。在适当优化调度水库、泵站等水利工程以及增加、扩大一定工程规模的条件下，珠海市的缺水问题可以得到缓解。

广东省发达社会水资源持续利用情景指标体系研究

根据广东省水资源特点,在实地调查研究国内外发达国家与地区的用水水平及水资源保障情况的基础上,运用情景分析法对广东省发达社会水资源持续利用情景进行了描述分析,在此基础上运用层次分析法构建了水资源持续利用情景指标体系及其实现状态预断评价模型与障碍因子诊断模型。

感潮河网区白云湖水系生态环境补水研究

感潮网河区水系交错、城市发达,高强度土地利用开发导致城市景观湖泊水环境污染严重,生态环境功能退化。以典型网河区城市景观湖体—广州市白云湖为例,构建二维水动力水质耦合模型,研究其生态环境需水及其补水方案。结果表明,基于MIKE21的二维网河区水动力水质耦合模型,能较好模拟城市景观湖泊水体水质输移规律,模拟值与实测值相对误差值均小于0.20,纳什效率系数均大于0.75;运用白云湖闸、泵水利工程联合调度补水,白云湖及其连通水系生态环境需水量保证率基本达到100%,TN及TP浓度均达到Ⅳ类水标准。研究成果可为感污河网区城市景观湖泊生态环境治理提供参考。

全球气象预报驱动流域水文预报研究进展与展望

全球气象模型及新兴人工智能模型为流域水文预报提供了日、次季节、季节等不同时间尺度的海量气象预报数据。与此同时,基于气象预报开展水文预报,涉及到数据获取、模型构建、评估检验等技术问题。本文以全球气象预报相关的研究计划为切入点,调研现有的1 d至2周小时尺度中短期天气预报、1~60 d次季节尺度气象预报、1~12个月季节尺度气象预报以及新兴的人工智能气象预报;梳理气象预报驱动下流域水文预报模型方法,阐述气象预报订正、水文模型设置和预报评估检验等技术环节。基于全球气象预报生成实时和回顾性流域水文预报,定量检验不同预见期下预报精度以评估相关模型方法的预报性能,为水利工程预报-调度实践应用打下坚实的基础。

湿润地区暴雨特征对城市化响应研究

人类活动使得暴雨发生频率和强度增加,暴雨特征发生显著改变。厘清城市化对暴雨特征的影响对城市防洪减灾具有重要意义。以中国广东省广州市为例,利用处于不同行政区的11个雨量站点在2006—2019年期间收集到的逐15min降水数据,识别场次暴雨;从暴雨雨量、日数、雨强、次数、雨型、雨峰占比和雨峰系数7个方面,分析湿润地区暴雨特征对城市化的响应表现。结果表明:(1)城市化率较高区的暴雨雨量、日数、强度和次数均高于城市化率较低区,暴雨次数在时序变异性上则相反;(2)城市化对暴雨雨型无显著性影响,广州市各区雨型占比差异不大,且暴雨大多为单峰型,占比约63%;(3)暴雨雨峰占比对城市化响应不明显,其与降雨历时呈负相关关系,短历时暴雨特征由峰值雨量主导,而长历时和超长历时的暴雨事件中的持续时间是影响雨量的主要因素;(4)广州短历时和超长历时暴雨雨峰系数受城市化影响显著,城市化率较高区明显高于城市化率较低区;此外,广州暴雨雨型大多为前期集中型单峰暴雨,但城市化率较高区的超长历时暴雨大多偏后期集中型,需要特别注意。

变化环境下珠江河口区复合洪水事件遭遇分析

受全球气候持续变暖影响,沿海城市受到上游洪水、热带气旋、天文潮等海陆要素联合驱动引发的复合洪水事件频发,严重威胁该地区人民生命财产安全。以1986—2018年间影响珠江河口区的135场台风为统计样本,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法分析复合洪水事件的发生趋势和变化情况,并通过Vine Copula拟合复合洪水事件潮位、风速、流量三变量的联合分布函数,采用Copula似然比检验法对联合分布函数相关结构进行变点检验。研究结果表明:考虑Vine Copula函数突变的情况下三个变量间的相关性增强,能更好地反映各个变量间随事件变化的相依关系,提高了复合洪水事件重现期评估的准确性。近三十年来热带气旋数量呈现出下降趋势,而风速则呈现显著增强的趋势且风速在2002年发生突变,即热带气旋事件呈现“出现次数下降、等级增强”的特性。在变化环境下“天鸽”“山竹”等极端复合洪水事件联合重现期计算结果相比传统固定参数的Copula重现期计算结果小,即未来极端复合洪水事件发生概率在增大。

1988-2021年珠江口内伶仃洋滩涂结构遥感监测研究

【目的】为揭示沿海城市周期性潮位影响下滩涂范围与地貌结构,【方法】基于GEE平台搜集Landsat影像数据,通过潮位影像融合算法构建珠江口内伶仃洋1988—2021年逐3 a海岸带滩涂结构数据集,辨析滩涂结构时空演变过程及其与海岸带工程的关系。【结果】结果显示,截至2021年,内伶仃洋(含深圳湾北部)共有滩涂33.7 km^(2),主要分布于深圳湾北部、龙穴岛、蕉门至横门海岸带,深圳段占比42%,中山段占比25%,广州段和东莞段面积狭小。内伶仃洋滩涂整体呈现出波动下降趋势,且出现频率逐渐降低,12期滩涂总面积累计减少65.39 km^(2),潮上带从15.67 km^(2)减少至4.25 km^(2),潮间带37.32 km^(2)减少至5.44 km^(2),潮下带则46.14 km^(2)减少至24.04 km^(2),整体上滩涂潮间带和潮上带缩减面积最大。【结论】长序列影像序列可有效识别潮上带和潮间带的动态转化,填海造陆工程扩张导致整体滩涂的永久性占用,而生态修复工程则有效维持了部分滩涂的面积和分布范围。

基于DPSIR模型的深圳市水资源承载能力评价指标体系

本文采用驱动力-压力-状态-影响-反应模型(Drivingforces Pressure State Impact Response,简称DPSIR模型),提出了一个广义的水资源承载能力综合评价指标体系,并提出了具体确定水资源承载能力综合评价指标的7个原则,即符合水资源可持续利用的原则、本地化原则、预警性原则、反映评价目的原则、指标数量适度原则、适于量化原则和相对指标原则。根据深圳市水资源情势及社会经济发展状况,提出了深圳市水资源承载能力综合评价的9个评价指标,包括:人均GDP、万元GDP综合耗水率、城镇居民人均月生活用水量、废污水排放率、水资源开发利用率、人均水资源可利用量、水质优良率、植被覆盖率和水资源综合管理效率。应用该指标体系,采用模糊综合评判方法对深圳市2002年水资源承载能力现状评价的结果与实际情况一致。

深圳市水资源承载能力模糊综合评价

采用模糊综合评价法对深圳市水资源承载能力进行综合评价,评价指标包括人均GDP、万元GDP综合耗水率、城镇居民人均月生活用水量、废污水排放率、水资源开发利用率、人均水资源可利用量、水质优良率、植被覆盖率和水资源综合管理效率,并将其分成高中低3级,参照国内不同地区的指标值,提出了评价指标分级的标准值;采用线性函数作为模糊隶属度计算的函数形式,提出了对计算结果进行模糊综合评价的计算方法和评价标准。采用此方法对深圳市2002年的水资源承载能力进行了综合评价,结论为深圳市2002年水资源承载能力处于适载的临界范围,有较强的超载迹象,应采取措施提高水资源的承载能力。

基于生态足迹法的区域水资源生态承载力计算与评价——以珠海市为例

研究了人类社会对水资源的消耗、对自然生态环境的影响以及该影响的量化方法和量化指标,将生态足迹法引入区域水资源承载力系统,构建珠海市水资源生态承载力计算模型,分析计算水资源供给对区域经济社会发展的生态承载力,并对该地区的水资源生态承载力进行生态盈亏和敏感性评价。结果表明,总体上珠海市水资源系统呈现生态亏损,亏损率为37%,水资源生态承载呈现超载现象,珠海市城市化进程中流动人口增长对区域水资源的生态承载压力较大。研究结果还表明,将生态足迹模型运用到地区水资源承载力中具有较高的可信度,对地方尺度具有适用性。

东江流域土地利用变化对水资源的影响

采用广东省东江流域过去50a的土地利用与水资源降雨径流等资料,研究流域内土地利用和覆被变化对水文系统的影响.结果表明:东江流域的归一化植被指数(NDVI)与天然径流、年蒸散发和径流系数等不存在显著相关性.近些年来东江流域径流量的增加主要是由于城市化及各类工程建设等剧烈人类活动导致的流域地表覆被变化所引起.流域水文系统变化的影响因素十分复杂,主要是气候变化和人类活动的共同作用.

面向可持续发展的佛山市水资源优化配置

以水资源的可持续开发利用为目标,以二元动态水循环模式为基础,考虑工程供水能力、防洪、压咸、河道内生态需水等约束,采用大系统“分解协调”原理,运用逐步宽容约束法及递阶分析法,通过佛山市水库、河道及区间径流联合调度,建立了面向可持续发展的水资源优化配置模型。在1956～2000年月时段来水条件下,对2030规划水平年水资源进行优化调配,得出各用水户在长系列调算后多年平均配置结果。结果表明,佛山市总的水资源量丰富,可满足2030年的用水需求,但现状工程供水规模不足,不能较好地满足2030年需水要求,因此需要采取开源和节流措施来保障规划水平年的供水安全,从而保障佛山市的可持续发展。

未来发达社会水资源可持续利用情景的预断评价

建立了广东省未来发达社会水资源可持续利用情景指标体系和分级标准;针对未来发达社会水资源可持续利用情景评价的问题,在借鉴基尼系数含义的基础上,提出了改进基尼系数综合评价方法,并应用于广东省2010、2020、2030年三个水平年的水资源可持续利用情景预断评价。结果表明,广东省在未来发达社会条件下水资源可持续利用情景将从目前的第Ⅳ级发展到第Ⅰ级,这与实际发展趋势相符合;所提出的改进基尼系数综合评价方法是合理的,同时计算也比较简单,适用于其他综合评价问题。

澳门污水资源再生利用

介绍澳门水资源基本情况,分析澳门污水资源再生利用在节水、减污、降低供水成本、提高区域水资源安全等方面的价值,剖析污水资源再生利用在认识、土地、政策、管理、经验积累等方面的不利条件和政府积极推动、公众意识、新区建设等方面的有利因素,探讨澳门污水资源再生利用的用途、方式、处理工艺及水质标准、管理、价格、风险、规模等关键问题,提出澳门污水资源再生利用近期、中期和远期利用方案。

广东省洪水资源化探讨

广东省多年平均入海水量4018亿m3,并主要集中在汛期以洪水形式流入大海。文章根据广东省水资源与洪水特点,探讨了洪水资源化的途径及其安全保障措施:利用现有和新建水工程,采用科学合理的蓄、引、提、回灌与冲污等方式使洪水资源化;加强防洪调度与管理,以降低洪水资源化风险,确保安全利用洪水。该研究对解决广东省目前部分地区资源性和水质性缺水具有重要意义。

基于水资源需求场理论的需水驱动力影响分析

为了解决传统水资源需求驱动因素分析中存在难以直观反映城市空间相互作用的问题,运用水资源需求场理论,分析地区水资源需求空间特征;结合社会经济势能探讨水资源需求的驱动因素,并以2014年广东省用水、社会经济数据为例进行计算与分析。研究表明:(1)广东省水资源需求场呈现以珠三角地区为中心向外辐射的分布特征,各城市周围的场强方向指向各城市中心点;(2)水资源需求场的叠加会改变城市的场强大小与方向;(3)社会经济势能与水资源需求场相关系数达0.924。结果证实,社会经济是水资源需求的主要驱动力;在其驱动下,水资源在空间上向发达地区与城市中心流动。该结果可为水资源需求的准确预测、水资源管理提供基础支撑。

中山市河涌水体嗅味物质分布及其去除研究

城市河涌的嗅味问题对城市景观与居民生活有着重要的影响,研究河涌中嗅味物质的分布及其去除具有重要意义。以中山市为研究区,采用固相微萃取-气质联用技术(SPME-GC/MS)对中山市内的48条主要河涌水体中的土臭素(GSM)、2-甲基异茨醇(MIB)、2,3,6-三氯苯甲醚(TCA)、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(IPMP)以及2-异丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)等5种嗅味物质进行检测,并分析其分布特征,探讨污水处理厂处理工艺对嗅味物质的去除效果。结果表明,(1)小榄镇、古镇镇、横栏镇、神湾镇、三角镇、民众镇和火炬区这7个镇区的河涌水体中嗅味物质总浓度最低,其平均质量浓度为20.22ng·L^(-1);坦洲镇、板芙镇、三乡镇、南朗镇和东凤镇这5个镇区的河涌水体中嗅味物质总浓度次之,其平均质量浓度为29.45ng·L^(-1);而黄圃镇、东升镇、港口镇、阜沙镇、西区街道和南区街道这6个镇区的河涌水体中嗅味物质总质量浓度最高,其平均浓度为39.07 ng·L^(-1)。这可能是由于黄圃镇与东升镇等6个镇区的人口密度较高,而小榄镇和古镇镇等7个镇区靠近磨刀门水道与洪奇沥水道,因而各镇区的河涌水体中嗅味物质浓度有所差异。(2)GSM、MIB和TCA是中山市河涌水体的主要嗅味物质,这3种嗅味物质的浓度占嗅味物质总浓度的82.46%~98.41%。中山市河涌水体中的嗅味物质可能由河涌中的蓝绿藻和硅藻等直接产生。(3)污水处理厂的处理工艺(厌氧/缺氧/好氧,A^2/O)对嗅味物质具有一定的去除效果。污水处理厂A对MIB、TCA和GSM的去除率分别为65.83%、65.84%和82.56%,污水处理厂B对MIB、TCA和GSM的去除率分别为83.96%、62.55%和80.24%。在污水处理厂工艺流程中,厌氧段和好氧段对嗅味物质的去除效果较好。因此,中山市需提高城市污水收集率,避免生活污水直排河涌,同时污水处理厂可增加深度处理工艺,以更好地去除其中的嗅味物质。

水环境变化下泥沙颗粒的界面作用特征研究

通过泥沙颗粒表面孔隙特征分析实验与硝酸铜吸附实验,分析比较干净态泥沙与原状沙的界面作用规律,说明水环境变化下泥沙颗粒的界面作用特征。采用物理化学吸附仪分析泥沙颗粒的表面形貌特征,实验结果揭示干净态泥沙表面孔隙结构丰富,表面形貌较原状沙复杂。铜离子吸附实验结果给出干净态泥沙与原状沙的最大饱和吸附量分别为0.854与4.525 g/kg,吸附/解吸速率分别为1.511与5.652,表明了原状沙界面作用能力高于干净沙。水环境变化造成污染物在泥沙颗粒表面的吸附与聚集,改变了泥沙颗粒的表面形貌特征,而生物膜与腐殖质的存在增强了泥沙颗粒的界面作用能力,界面作用特征由物理吸附作用转变为化学吸附作用。

佛山市水资源可持续利用的综合评价

本文以佛山市水资源条件和社会环境为背景,从水资源现状条件、水资源综合效益、水资源利用效率和水资源可持续利用压力等4个方面选取10项指标,综合分析佛山市的水资源可持续利用状况。结合人工鱼群优化的投影寻踪模型,对佛山市各区的水资源可持续利用程度的变化过程进行评价,并且对各区域的水资源可持续利用状况进行比对分析,评价结果符合佛山市水资源的实际情况,并针对比对分析的结果提出相应的缓解未来水资源压力的意见。