粤港澳大湾区广东省域城市水资源禀赋及开发利用分析

水资源是基础性的战略资源,开展粤港澳大湾区城市水资源研究对于促进大湾区稳定发展具有重要意义。从水资源开发利用角度,分析大湾区城市水资源自然禀赋、利用状况,分析水资源开发潜力,在此基础上进一步分析水资源开发利用中存在的问题,并提出相关对策与建议。结果表明:从水资源禀赋来看,肇庆、惠州、江门等城市地表水、地下水和水资源总量相对较高,中山、珠海、深圳和东莞相对较低;肇庆、惠州、江门人均水资源量较高,深圳最低;在水资源利用方面,广州用水量最多,珠海最低,人均用水量地区差异明显。用水结构中,大湾区已进入后工业化阶段,服务业比重有较大提升;水资源开发潜力分析发现,深圳、东莞水资源开发潜力较低,惠州、江门和肇庆水资源开发潜力较大;从香港地区、澳门地区和北京等城市经验得出,要实现社会经济可持续发展,要积极采用行业先进的技术,改善用水效率,提高居民的节水意识和养成节水习惯,建设节水型社会,有条件的地方可考虑把外流域调水作为保障供水安全的手段之一。

广东省城市水资源禀赋及开发利用时空特征分析

水资源是基础性的战略资源,开展城市水资源禀赋及开发利用时空特征分析对于促进社会经济稳定发展具有重要意义。文章选取广东省21个城市的水资源禀赋与开发利用时空特征进行研究分析,结果表明:用水结构中,广东省大部分城市主要以农业用水为主,人均用水量地区差异明显。①从水资源禀赋来看,地表水、地下水和水资源总量均呈现“北部丰富,中部、东南部匮乏”的格局,人均水资源则呈现“东西两头和中部匮乏”的格局。②在水资源利用方面,呈现“中部多、东西部少”的格局,其中广州用水量最多。③在用水效率趋势方面,广东省人均综合用水量、万元地区生产总值用水量和万元工业增加值用水量都呈现了明显的减少趋势,用水效率不断提高。④水资源开发潜力方面,广东“北部高,东西部次之,中部低”,深圳和东莞水资源开发潜力较低,韶关、河源、梅州、阳江和清远水资源开发潜力较高。

广州市水资源开发利用与经济发展关系研究

近年来,伴随环境保护意识的增强和对经济建设质量要求的不断提升,探究水资源利用与经济发展之间的关系显得愈发重要。基于此,利用LMDI模型^([1])对广州市用水量进行分解和分析,采用Tapio脱钩弹性法[2]厘清水资源利用量与经济增长之间的脱钩关系,初步得出以下结论:①广州市总用水量呈现波动递减趋势。广州市加快了经济结构调整与转型升级,工业用水量逐年递减,农业用水呈波动下降趋势,建筑业和服务业用水呈波动上升趋势,居民生活用水量稳定增长,生态环境用水近3 a激增。②广州市生产总用水量已实现强脱钩。工业生产用水已实现各时期强脱钩;农业生产用水除“十三五”期间有弱脱钩出现,其他时期均已达成强脱钩;居民生活用水已实现从弱脱钩到强脱钩的转化;城镇公共和生态用水未能达到稳定的状态,是导致用水总量不稳定的因素之一。③对生产用水变化量增量起主导作用的是经济发展水平,起消减作用的是用水效率。为稳定社会经济发展,控制用水总量,减低水资源消耗,达到强脱钩的理想发展状态,必须提高用水效率。

广东省主要江河68年径流量年际变化特征分析

基于广东省西江、北江、东江、韩江、鉴江等5条主要江河1956—2023年共68 a的径流量资料,分析了径流量的基本特征和趋势性、自相关性、随机性和空间相关性等变化特性。结果表明,5条江河径流量的年际变化总体较大;西江的平水年较多,而其他江河的特丰年和特枯年较多;5条江河径流量的年际变化趋势性不明显,北江、鉴江、西江呈不显著上升趋势,东江、韩江呈不显著下降趋势;径流量序列的年际自相关性很低,接近于纯随机性,旱涝切换的规律性不强;西江与其他4条江河的年径流量序列的互相关性较弱,互补性较强;北江、东江和韩江的年径流量序列的互相关性较强,同丰同枯现象明显;鉴江的年径流量序列与其他江河的互相关性也较弱。

变化环境下珠江广州河段最高洪潮水位演变特征分析

珠江广州河段最高洪潮水位演变特征对于广州市防洪工程的规划设计意义重大。用滑动平均法、M-K法等方法,分析了珠江广州河段4个水文站历年(53~115a)最高洪潮水位序列的均值、方差、变差系数等变化特征;对水位极大值进行了考证;用P-Ⅲ型频率曲线对整个序列和每20a序列进行拟合和分析,并对未来时段的频率分布特征进行了推断。结果显示:珠江广州河段最高洪潮水位总体呈波动上升趋势,序列均值、方差及变差系数均有增大趋势,近年来水位屡创新高,水文序列的一致性已遭到极大的破坏,传统的使用长系列资料的水文频率分析方法在变化环境下可能会产生较大的偏差。建议不要过分强调资料序列的长度,而应更加重视近期资料的应用,并可适当外延。

北江中游水库调度对水文情势的影响分析

利用水文变异指数(IHA)和变化范围法(RVA)分析了北江中游横石\飞来峡水文站1954~2022年的水文情势变化,并重点分析了飞来峡水库调度对北江低枯水的影响。结果表明:飞来峡水库的库容系数较小,对于较长时间尺度的径流过程无影响,但对于较短时间尺度径流过程有明显影响,流量过程变得“碎片化”,陡涨陡落,切换频繁,枯水期的影响更为显著。

城市化背景下广东省综合单位线法的评估与修正

广东省综合单位线法作为一种在工程实践中得到广泛应用的单位线,由1983年前的雨洪资料分析综合得到,它反映了广东省城镇化之前的产汇流关系,但是目前针对其在城市化地区适用性评价与修正的研究较少。以广东省深圳市景田流域为例,基于景田水文站2011-2019年间的暴雨洪水记录资料,采用纳什效率系数、认同指数、相关系数等评价指标,对广东省综合单位线的适用性进行评价,通过Spearman秩相关系数法对重要参数进行敏感性分析,并基于拉丁超立方抽样法、约束最小二乘法等方法对广东省综合单位线法进行了修正。研究结果表明:景田流域自20世纪80年代后经历了快速的城市扩张,不透水下垫面所占比例已超过90%,广东省综合单位线法对该流域雨洪过程的刻画能力存在明显不足,提出的通过对重要参数进行率定以及对单位线进行修正两种方案都提高了模型的模拟效果。其中,针对小样本提出的基于网格搜索的交叉验证参数优化方法与约束最小二乘法的单位线修正方法,表现出良好的模拟性能,纳什效率系数、认同指数、相关系数等指标都有明显提高,较好地反映了景田流域的产汇流特性;相较于广东省综合单位线法的推荐单位线,经过修正的单位线表现出洪峰流量变大、峰现时间提前、总历时缩小的特征,更符合城市化的产汇流规律。

基于水资源刚性约束的“十四五”广州市各区用水总量指标确定及分配方案研究

针对“十三五”期间全市用水总量和效率控制管理现状及存在的问题,基于“十四五”经济社会发展的研判分析,对广州市各区“十三五”期间六大方面进行权重计算,结合经济总量与增速、人口增长等指标,对各区进行综合排序后进行水量分配,从而制定出“十四五”期间各区用水总量控制指标分配方案。各区用水总量分配成果较为科学合理,基本满足西北江三角洲、北江流域分水方案的要求且对绿色经济发展有一定的支撑,成果进一步建立健全了广州市水资源刚性约束制度,助力广州市合理开发利用水资源。

广州大坑河城市化前后降雨径流过程变化分析

随着中国城市化水平逐步提高,城市化对降雨径流过程的影响受到愈加广泛的关注,开展城市化对降雨径流过程的影响研究对防治城市暴雨洪涝灾害具有重要意义。基于广州市大坑河流域城市化前后多年的逐时降雨径流数据资料,采用数字滤波和Boussinesq方程对基流进行分割的方法,对城市化前后降雨径流过程变化特征进行了分析。结果表明:①随着大坑河流域城市化率提高,土地利用情况发生了改变,自然土壤转化为透水性较差的道路、建筑和其他人工设施,不透水面面积增加,下垫面硬化,进而导致流域地表径流量、洪峰流量、径流系数增大,流域滞时减少;②城市化后地表径流系数和洪峰流量增大幅度随着总降雨量的增加而提高,原因可能与城市内雨水管网对径流的减少能力和城市化对下渗作用的减弱效果在总降水量不同时对降雨径流过程的影响程度不同有关。这些变化将会对大坑河流域内水资源的管理和洪水防治等方面提出新的挑战。

新世纪以来影响广州的台风暴潮特征分析

台风暴潮灾害是影响广州经济社会发展的主要灾害之一,新世纪以来呈愈发严重的趋势。该文以中大水文站为代表,分析2000年以来影响广州的台风的时空特性,结果表明:新世纪以来中心城区珠江高潮位主要由台风引起,年最高潮位呈明显上升趋势。风暴潮最严重时段为7—9月,其中以8月最多,9月次之,按最危险、较危险和其他路径对广州市造成严重影响的台风进行聚类分析,过程平均最大增水2.03~0.84 m,选取典型台风从发展路径、潮位及风暴潮增水规律、降雨等进行具体分析,对广州市未来的风暴潮预报及防灾减灾工作具有一定指导意义。

建立广东省水文信息管理决策支持系统的方法探讨

以广东省水文信息管理决策支持系统为例,提出了基于数据分析和信息管理的综合应用“3S”空间信息技术的水文信息管理决策支 持系统设计思想和流程,讨论了系统的数据分析模型和数据库的建立方法,并对水文信息管理决策支持系统的实现、应用效果和特点作了 简要分析。

麒麟咀水文站径流特征分析

为探讨麒麟咀水文站径流的变化特征,选取麒麟咀水文站1955—2022年的实测径流量、降水量等资料,采用Mann-Kendall非参数统计法、频率分析、距平分析和线性回归等方法,对数据资料进行筛选和计算,得到了68 a以来麒麟咀水文站径流量的时序变化和丰枯特征,可为今后麒麟咀水文站的水文分析提供参考。

珠江广州城区河段主要污染物变化特征及原因分析

为探索研究感潮河段城市上下游断面污染物变化趋势和相关性,基于珠江广州城区河段4个代表断面2011—2021年水质监测资料,采用时间过程线、Mann-Kendall趋势分析法、Pearson积矩相关系数、Spearman和Kendall秩相关系数等方法进行了分析研究。结果表明,①NH 3-N和TP是珠江广州城区河段两项主要的污染物。②时间分布上,2018年前NH 3-N、TP的污染严重,2018年起有明显好转,与广东全面推行河长制时间吻合。③空间分布上,广州主城区S1、S2、S3的NH 3-N、TP污染程度比主城区下游的S4明显严重。④上下游断面相关性上,S1、S2、S3的NH 3-N、TP变化趋向基本一致,相关关系显著。

2000—2022年严重影响珠江口的台风暴潮增水规律分析

台风暴潮严重影响社会经济发展,近年来在珠江口呈愈发严重的趋势。结合珠江口风暴潮特点定义了严重影响的风暴潮等级,筛选2000—2022年严重影响珠江口的热带气旋,对时空分布、路径、结构、极端风暴潮等特性进行分析,结果表明:①严重影响珠江口的台风暴潮每年发生0~2次,7—9月尤其是8、9月为珠江口防台关键期;②珠江口风暴潮遭遇天文潮概率具有一定随机性;③西北或西北偏西方向路径行进,珠江口以西、尤其是珠海至茂名一带登陆、登陆时中心风力达12级或以上的台风最易给珠江口带来严重风暴潮;④珠江口以西登陆的12级或以上的台风,登陆点距珠江口近的,即使风圈结构较小,也易导致严重风暴潮,但登陆点距离更远的,若风圈很大,同样会导致严重风暴潮;⑤珠江口极端风暴潮强度呈增强趋势,台风结构和路径特点存在一些共性和差异,其风暴潮增水过程特点其结构路径变化特点相一致,上游来水、天文潮状态和遭遇降雨情况均会影响风暴潮上溯过程。研究成果可为珠江口未来的风暴潮预报及防御工作提供借鉴。

广州市近年降雨时空变化规律分析

受全球气温上升影响,广州市区水文要素出现了明显的变化。为揭示广州市降雨时空变化趋势,采用Mann-Kendall检验法从不同方面分析了降雨时间序列的演变规律,可知市区年降雨量逐年增加,暴雨中心由市郊向市中心转移,降雨时段更为集中。并采用不均匀系数结合Mann-Kendall检验法分析了降雨的时空分布及其变化趋势,发现广州市降雨量年内分配不平衡,且降雨空间分布不均匀。

城市化建设对广州夏季降水过程的影响

城市化造成城区下垫面的热力学、动力学特性以及大气成分发生显著变化,从而对降水过程产生显著影响。基于广州市近30年土地遥感数据,分析了该市城市化历史进程,并用城区上风向、城区和城区下风向1984~2015年夏季逐时降水资料,分析了城市化建设对城区及周边降水过程的影响,结果表明:(1)城市化对城区和下风向降水过程产生显著影响,对城区上风向降水过程作用不明显;(2)与城市化前期对比,城市化后期城区和下风向夏季降水总量、降水日数、降水强度和极端降水等指标均发生明显变化,具体表现为城市化后期大雨以上级别降水明显增加,强度增大,极端降水向短历时演化,过程雨量分布更加集中。

考虑风场作用的城市建筑区产流特征

为探究风场与建筑物对城市建筑区产流的影响,采取理论与实验相结合的研究方法,考虑风场与建筑区特征,提出一个建筑区产流计算公式。通过降雨径流实验对公式的合理性进行验证,实验结果与公式计算结果相近,表明公式在一定程度上反映建筑区产流特征。对于独栋建筑与松散建筑区,风场对产流有直接影响,建筑区产流量随降雨倾角增大而减小;对于密集建筑区,建筑区产流受风场与建筑区自身特征影响,产流量随建筑密度增加呈先增后减的趋势。在不同降雨倾角与不同建筑密度下,对建筑区产流进行计算,结果表明:降雨倾角不同时,建筑密度对产流量影响也不同;降雨倾角较大时,密集建筑区产流量随建筑密度增大而增大。

广州市城区短历时暴雨特征分析

气候变暖导致极端降雨频发,研究短历时暴雨的变化规律可为广州市内涝防治提供科学依据。选取中大站1984～2010年最大1h降雨量资料,通过趋势线、滑动平均法、累积距平曲线、Mann-Kendall趋势检验法、小波分析等方法对广州市年最大1h降雨序列和暴雨次数进行统计分析。结果表明,广州市年最大1h降雨量呈现周期性变化,进入21世纪后波动减弱,且稳定在较大的范围内;大于20、30、40mm的1h暴雨次数均呈现出不同程度的增大趋势,其中大于30mm的次数增加显著。

广州市城区暴雨洪涝成因分析及防治对策

近年来随着城市化进程加快,广州市因暴雨造成的洪涝灾害呈增加趋势。该文分析了城市化对广州市水文气象的影响规律,提出了防御暴雨洪涝灾害的对策建议。

滃江流域“2022·6”暴雨洪水特性分析

2022年北江共发生3次编号洪水,其中6月份第2号洪水(简称“2022·6”北江洪水),发展为超百年一遇大洪水,北江支流滃江流域也发生暴雨洪水。该文分析了滃江流域“2022·6”暴雨洪水的成因及洪水特性,探寻洪水演进规律,为下游水库进行洪水预报提供科学依据,对有效地监控暴雨洪水、正确地指挥防汛、提高对该地区暴雨洪水规律和形成机制的认识,对防洪减灾具有一定的参考价值。