PPP模式下准经营性水利工程收益分配研究

准经营性水利工程建设投资较大,政府和社会资本合作(PPP)模式能够有效缓解政府财政压力。PPP模式在准经营性水利工程应用过程中,政府部门和社会资本方的合作关系以及运作模式,特别是各利益主体之间的利益分配问题,是PPP模式成功实施的前提条件和关键因素。基于合作博弈理论,结合准经营性水利工程特点,以政府、社会资本方、特许经营单位3个核心利益相关者为分配对象,构建出PPP模式下准经营性水利工程动态利益分配模型。经实例验证,运用该模型得到的PPP模式下准经营性水利工程的收益分配结果更加合理,能充分调动利益相关方的积极性。

苏北地区水利工程代建制实践与探讨

以宿迁市西民便河整治工程代建制为例,介绍了苏北地区首个水利代建制实施工程。代建制度实施表明西民便河整治工程在工程进度、质量、安全方面控制较好,对工程建设资金起到有效控制作用,同时工程建设处管理效率得到显著提高,以较低的代建费用投入取得了良好的工程建设效果。

渭河西安段磺胺类抗生素的分布特征及生态风险评价

采用HPLC-MS/MS对渭河西安段(咸阳至西安)表层水体中的磺胺类抗生素污染物进行检测分析,丰水期共检出包括磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲唑、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺吡啶、磺胺喹喔啉、磺胺氯哒嗪和磺胺增效剂甲氧苄啶8种药物残留,检出率50%—100%,检出浓度nd—178.44 ng·L^(-1);平水期检测到除磺胺氯哒嗪外7种,检出率25%—100%,检出浓度nd—114.46 ng·L^(-1).与国内其他河流相比,渭河西安段检出的磺胺类抗生素种类较多,浓度处于中等水平.磺胺类抗生素的浓度分布呈现:平水期,上游>中游>下游;丰水期,中游>下游>上游的特点;平水期和丰水期共同检出的磺胺类抗生素比较,平水期检出总浓度高于丰水期.源分析初步表明,生活污水、工业和医疗废水、禽畜和水产养殖是渭河西安段磺胺类抗生素浓度水平较高的主要原因.此外,渭河西安段表层水体中磺胺类抗生素浓度与COD、NH_3-N、TN、TP等其他同步水污染指标无明显相关关系.风险商值RQs分析表明除磺胺甲唑(RQs≥1)对相应物种存在高风险,其他抗生素的风险较低(RQs<0.1).

跨流域调水工程水源区生态补偿理论框架

[目的]通过建立水源区生态补偿机制,改善水源区生态环境,促进水源区和受水区的可持续发展。[方法]在分析跨流域调水工程水源区生态补偿定义、必要性和原则的基础上,从跨流域调水工程水源区生态补偿行为主体确定、生态补偿量计算、生态补偿模式与途径选择等方面对水源区生态补偿理论框架进行研究。[结果]跨流域调水工程水源区生态补偿的核心在于回答"为什么要补偿?""谁给谁补偿?""补偿的内容是什么?""如何补偿?"等问题。水源区生态补偿的途径主要包括实物和资金补偿,项目和产业扶持,政策和技术支撑,智力服务等。[结论]跨流域调水工程生态补偿机制有助于协调水源区及受水区关系,推动生态保护共建机制,实现可持续发展,促进生态文明建设。

干旱区库坝工程对地下水的影响

为揭示干旱区库坝工程对车尔臣河中下游地下水位的影响,基于水文地质、气候变化以及当地灌溉等相关数据,应用GMS构建地下水模型,对地下水流场的变化进行了模拟预测研究。结果表明:①车尔臣河流域模拟区地下水多年均衡量为1 170.74×10~4m^3,表现为微弱正均衡,多年地下水水位上升约13 mm,地下水水位总体呈现微弱上升趋势; ②从整个区域角度而言,建坝前后地下水流场趋势并没有出现显著变化,但是局部地区流场变化较明显,主要是灌区和下游入湖区段,受影响的地下水位变幅为0.4~0.8 m,而南北两侧可能受影响宽度范围约1 km。

塔里木河“二源一干”生态供水潜力研究

为解决塔里木河干流水资源短缺、流域损失水量过大、用水效率低下、农业灌溉用水挤占生态用水等问题,基于“节水优先”的治水方针,以塔里木河二源流(阿克苏河、叶尔羌河)及其干流(“二源一干”)的山区水库群和平原水库群为研究对象,兼顾塔里木河干流的农业灌溉用水、生态用水、工业用水、生活用水等多目标,构建并求解了现状水平年和远景规划年的山区与平原水库群联合调度优化模型,分析了塔里木河干流的生态供水潜力和山区水库群联合调度的贡献。结果表明:仅通过干流平原水库群联合调度,农业灌溉用水和生态用水的供水保证率难以满足设计要求;通过山区与平原水库群优化调度,在远景规划年各行业均满足设计保证率要求,体现了山区水库群显著的调控性能和“节水优先”治水方针的合理性和可靠性;远景规划年塔里木河干流的生态供水潜力为2.84亿m^(3),可为塔里木河下游生态保护与修复提供了坚实的水量基础。

基于“三条红线”的喀什地区生态工程水资源配置研究

为改善生态环境,喀什地区提出了＂四长廊＂、＂四屏障＂生态工程。为保证生态工程的供水安全、可持续运行,在满足最严格的水资源管理制度＂三条红线＂的基础上,亟需对喀什地区的水资源配置进行深入研究。鉴于此,基于喀什地区＂三条红线＂的控制标准,利用水量平衡模型和多方案调控对水资源进行多方案配置。根据不同的节水措施组成各水平年可用于生态林灌溉的27种方案,对方案的合理性进行分析。结果表明：2015现状水平年供水量最多为5.49亿m^3、2020和2030规划水平年下供水量最多为9.95亿m^3和11.06亿m^3,各水平年27种方案均可用于生态工程,并结合喀什地区实际状况和生态工程进展计划为各水平年推荐了几种较优方案,说明喀什地区＂三条红线＂指标合理、水资源配置计算结果准确、可靠。根据＂以水定林＂的基本原则,获得了各水平年推荐方案下不同林种组合下的生态林数量和面积。研究成果为＂四长廊＂、＂四屏障＂生态工程的水资源论证提供了科学依据,具有重要的实际指导意义和应用价值。

干旱半干旱区“三生融合”视角下水平衡策略研究——以新疆哈巴河县为例

以新疆阿勒泰地区典型区域哈巴河县为研究对象,对区域的水问题现状进行分析,开展“生产—生活—生态”三生空间功能融合(即“三生融合”)的区域协调发展研究,重点探讨哈巴河县实现生态环境和经济社会良性协调发展的水平衡调控策略,将水资源与绿色产业发展、生态小城镇景城一体建设、居民生活品质综合提升等有机融合,以促进水与城镇、农业、生态、文明和谐发展,形成人与自然和谐共生的生态文明格局。研究对新疆干旱半干旱区域水平衡发展具有重要的借鉴意义。

大规模生态补水对长期断流河道永定河北京段入渗能力的影响

针对大规模生态补水(永定河北京段4次生态补水)对长期断流河道的影响,建立了MIKE 11水动力模型,通过情景模拟分析量化评估了补水前后径流与入渗能力的变化特征。结果表明,官厅水库入库径流序列可分为天然、人类弱干扰、人类强干扰3个阶段,在2019~2020年3次生态补水期间,永定河北京段主要断面流量远大于人类强干扰阶段的生态流量;2021年秋季生态补水的渗透系数和渗漏量损失最低,表明通过连续3年的大规模生态补水,永定河的河道渗漏量明显减少;以2021年秋季生态补水为例,建立了槽蓄量与补水流量、淹没面积与补水流量、淹没面积与槽蓄量、渗透系数与补水流量的拟合函数,可为后续永定河生态补水的开展提供一定的指导。研究结果能有效指导永定河北京段生态补水方案的优化制定,为永定河流域综合治理和华北地区长期断流河道生态修复提供借鉴。

玄武岩-聚乙烯醇纤维对再生混凝土抗冻性能的影响

为了推广再生混凝土在高海拔和北方寒冷地区的应用,对单掺、混掺不同体积掺量玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维的再生混凝土进行质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度损失率3项抗冻性能指标的探究,并用SEM对200次冻融循环后混掺纤维再生混凝土进行细观作用机理分析,最后结合响应面法对混掺纤维掺量进行优选。结果显示:外掺纤维能够提高再生混凝土的抗冻性能,而混掺纤维效果优于单掺纤维;2种纤维在试件内部呈网状分布,协同受力,与基体互相约束,很大程度限制了裂缝的扩展和数量;纤维优化结果显示当聚乙烯醇纤维与玄武岩体积掺量分别为0.170%和0.246%时,再生混凝土的抗冻性能最优。研究成果对玄武岩-聚乙烯醇纤维再生混凝土纤维掺量设计具有一定的借鉴意义。

云南省不同生态水文分区参考作物蒸散量算法适用性评价

将云南省分为3个区域(Ⅰ,滇西—滇西南山原与高山多水区;Ⅱ,滇西北—滇东北山原河谷中水区;Ⅲ,滇中北高原中水-少水区),基于36个气象站点1958—2013年逐日气象资料,以Penman-Monteith法为标准,利用线性回归法、均方根误差、平均偏差和Nash-Sutcliffe系数对Hargreaves-Samani法、Irmark-Allen法、Priestley-Taylor法、Makkink法、1948-Penman法、Penman-Van Bavel法、Turc法、FAO 24 Radiation法和Jensen-Haise法9种算法的计算精度进行对比。结果表明:1948-Penman法在云南省的适用性最强、计算精度最高,FAO 24 Radiation法与JensenHaise法误差较大,其中Ⅰ区适用性最好的是Hargreaves-Samani法,Ⅱ、Ⅲ区1—6月份为1948-Penman法,7—12月份为Priestley-Taylor法;在相对误差空间分布中,Ⅰ区Hargreaves-Samani法、Irmark-Allen法、Priestley-Taylor法、1948-Penman法的相对误差均在20%以下;Ⅱ、Ⅲ区中,Priestley-Taylor法、1948-Penman法的相对误差较小,为0~20%,同时在Ⅲ区中,Irmark-Allen法的相对误差也相对较小;因此,计算云南省的参考作物蒸散量时,整个区域推荐1948-Penman法,滇西—滇西南山原与高山多水区推荐Hargreaves-Samani法,滇西北—滇东北山原河谷中水区和滇中北高原中水-少水区推荐Priestley-Taylor法。

黄土丘陵区小流域生态恢复对土壤有机碳和全氮的影响

生态恢复工程是防治黄土高原土壤侵蚀和恢复土壤肥力的重要措施,研究退耕还林还草和梯田等生态恢复措施对有机碳(SOC)、全氮(TN)的影响,对准确评估土壤固碳固氮能力和土壤碳氮循环具有重要意义。选取黄土丘陵区典型小流域5种不同生态恢复0—100cm土层为研究对象,探讨了生态恢复措施条件下,坡耕地转变为林地、草地、灌木地及梯田过程中,不同土层深度土壤SOC与TN的含量及其储量变化规律。结果表明:生态恢复措施、土壤深度对流域土壤SOC与TN有极显著的影响(P<0.01)。林地与灌木地SOC与TN在土壤0—20cm土层出现富集,草地SOC与TN则在0—40cm土层出现富集,梯田的0—20cm土层SOC富集比较明显,而TN未出现富集现象。坡耕地SOC与TN未出现富集现象。坡耕地在经过不同的生态恢复措施后,土壤SOC与TN含量及储量均会有所增加。从SOC与TN之间的相关性看,林地、草地表现为极强,灌木表现为强,而坡耕地与梯田为中等。研究为提高黄土丘陵区土壤碳氮含量的评估提供科学依据,促进区域生态恢复合理规划。

淮河流域(河南段)河流生态系统健康评价及分类修复模式

在国内外河流生态系统健康评价和生态修复研究的基础上,以淮河流域(河南段)河流生态系统作为研究对象,使用频度分析法和理论分析法,从水文特征、水质状况、地貌特征和生物状况4个方面,筛选得到17项指标作为健康评价指标体系,并创新性地采用T-S模糊神经网路法评判淮河流域(河南段)河流生态系统的健康状况。结果显示:研究区域内共有亚健康、脆弱、病态和恶劣4种健康等级,占比分别为8.43%、74.70%、13.25%和3.61%,脆弱的断面近于75%。然后在此健康评价的基础上,将生态系统健康等级为"亚健康/脆弱/病态"的河流生态系统作为待修复的对象,根据各个准则层的健康状况,将流域内96%待修复断面分为水质-生物修复模式、水质-地貌-生物修复模式、水量-水质-生物修复模式、水量-水质-地貌-生物修复模式和以绿代水型修复模式5种修复模式,占比分别为3.75%、22.5%、2.5%、67.5%和3.75%,仅2种复合水量修复类型占比接近90%。

黄土区生态建设对流域不同水体转化影响

生态建设治理能够显著改变流域下垫面条件,研究黄土区生态建设治理对流域不同水体转化特征对深刻了解该区域生态建设恢复具有重要意义。该研究运用稳定同位素技术,通过野外采集生态建设治理对比流域不同水体水样样品,分析不同水体氢氧同位素特征,揭示不同季节生态建设治理对流域不同水体转化影响。结果显示:生态建设治理流域韭园沟降水同位素较生态建设未治理流域裴家峁降水同位素贫化。降水同位素变幅大于河水和井水同位素变幅,河水蒸发分馏作用强烈而井水较为稳定。河水、井水和水库水的补给来源主要是降水。生态建设流域雨季同位素值偏低而旱季同位素值偏高,分别与降水量和温度呈正比和反比关系。沿着主沟道流程,韭园沟流域和裴家峁流域河水同位素值呈逐渐富集趋势。旱季,韭园沟流域和裴家峁流域都表现为降水和井水补给河水,补给比例分别为24.66%、75.34%和83.81%、16.19%。雨季,韭园沟流域和裴家峁流域都表现为降水和河水补给井水,补给比例分别为14.75%、85.25%和48.06%、51.94%。表明生态建设显著改变了流域生态水文过程,旱季和雨季不同水体间的相互转化过程以及转化比例发生改变。该研究可为黄土高原生态建设对流域生态水文过程影响研究和生态环境建设保护提供科学依据。

基于DRAINMOD模型估算灌区浅层地下水利用量及盐分累积

在灌溉季节,尤其是下游灌区,农田地下水位较高,作物可就地利用部分浅层地下水,从而减少灌溉需水量,达到节水减排的双重目的。大田作物对浅层地下水利用量的估算是合理制定灌溉淋洗制度及控制土壤盐碱化的前提,但其估算存在一定困难。该文假设当农田灌溉、排水等水文气象条件一致时,某一作物对浅层地下水的利用量等于该田块有、无作物(即裸地)2种情况下造成地下水位差异的水量。据此,首先建立了浅层地下水利用量的计算模型,并以某一半干旱灌区为例,利用田间水文模型-DRAINMOD模拟出有、无作物2种条件下农田地下水位变化过程,然后,计算了棉花、小麦轮作期内对浅层地下水的利用量;在此基础上,进一步分析了浅层地下水利用条件下土壤剖面的盐分平衡。结果显示,该文提出的计算模型能够较好的反映大田实际情况;研究时段内,田间地下水埋深平均值为2.1 m,单位面积上作物利用浅层地下水量为305.8 mm,主要发生在作物生长阶段,其中棉花生长季内地下水利用量约为160 mm。盐分平衡计算结果显示,浅层地下水的利用使得水位以上土壤剖面盐分含量增加,但1 m以内根区土壤盐分在降雨和灌溉作用下得到一定的淋洗,未超出作物耐盐极限,不会对产量造成显著影响。研究成果可为相关灌区制定合理的灌溉制度及提高水资源利用效率提供科学依据。

基于多种水文学方法的汉江子午河生态流量研究

汉江支流的子午河是陕西省"引汉济渭"工程的两大水源之一,为了维持下游河道的生态环境健康,子午河上的三河口水库下泄流量必须满足生态环境用水和生态流量过程的要求。采用两河口水文站的流量观测资料,运用变化范围法(RVA)、Q90法、多年日流量资料排频法,分析计算子午河年内生态流量过程,研究该河道维持多种生态环境目标所需要的生态需水量。研究结果表明:RVA法和Q90法计算得到的年生态需水量分别为46 344.3、11 574.0万m^3;多年日流量资料排频法获得的保证率(60%、70%、80%、90%)对应的年生态需水量分别为47 262.6、38 170.5、30 316.0、22 799.5万m^3。多年日流量资料排频法中,60%保证率对应的年生态需水量最大,可以达到较高的生态环境保护目标;Q90法获得的年生态需水量最小,对应最低的生态环境保护目标。计算得到的生态流量过程线可为水库调度和生态环境保护提供科学指导。

基于PSR和AHP方法的西安市城市内涝脆弱性评价体系构建与脆弱度评估

本文基于灾害系统理论和“压力-状态-响应”模型(PSR),构建了城市内涝脆弱性指标体系。利用2010、2012、2016、2017年共4期西安市统计年鉴数据提取了西安市城市内涝脆弱性指标,使用AHP(层次分析法)计算指标权重,提出城市内涝脆弱度指数,并综合分析评价了西安市城市内涝的脆弱程度。研究结果表明:自然和社会状态对城市内涝的脆弱性起决定性作用,外在压力和后期响应作用次之。其中,水面面积、排水管网密度、坡度、暴雨强度是对城市内涝脆弱度影响最大的因子,均大于10%;建成区面积、暴雨次数、人口、从业人数、投入资金、绿化率、GDP、防洪堤长度对城市内涝脆弱度的影响一般,影响力在2%-9%之间;年降雨量、年降雨天数、道路长度对城市内涝脆弱度影响较小,均小于2%。西安市4期的城市内涝脆弱度指数均为较低水平,说明西安市的城市内涝脆弱度指标平稳,灾害风险小,比较适宜人居。西安市城市内涝脆弱性评价,对区域城市管理、灾害预警、推进海绵城市建设等具有重要意义。

基于多源信息融合决策的灌区生态环境评价指标优选

针对目前灌区生态环境评价研究中指标选取主观化、未成体系化的困境,该研究提出了一种基于指标多源特征信息融合的优选思路与方法。以关中地区泾惠渠灌区为研究对象,通过构建灌区生态环境概念模型,以"灌区资源"定义因素层,逐级确定了31个指标,初步构建了灌区生态环境评价指标库。采集指标灵敏度、均衡度、独立性这3种特征信息,视为3项证据,进而采用DS(Dempster Shafer)证据理论对该3项证据基本信任分配函数值进行融合,计算该3项证据共同支持作用下的指标可信度,依据可信度高低排序结果,即可从繁复、庞大的指标库中进行指标优选。该研究设置了两种融合思路:1指标全体融合、2先分别剔除3项证据下基本信任分配函数值较低的指标,然后对剩余指标进行融合;并进行对比分析研究,结果表明:第2种思路下的计算会提前剔除某些可信度较高的指标,如盐碱化程度、空气相对湿度指标;按照第1种思路,对指标全体进行信息融合,进而根据可信度排序结果,选取可信度较高的指标作为灌区生态环境评价研究的主评指标,为灌区生态环境健康评价提供了支撑。为其他领域评价研究中指标的优选提供了新的思路和决策方法。

白鹤滩水电站项目区土壤肥力评价及其空间变异

采用地统计学、地理信息系统(GIS)和模糊数学等方法,系统地调查分析了白鹤滩水电站项目区土壤肥力状况及其空间变异特征。结果显示:研究区碱解氮和有效磷具有较强的空间变异性,有机质和速效钾的空间变异性为中等水平,而阳离子交换量和细菌群落α多样性Chao1指数的空间变异性最小,为较弱水平。在0~10 cm和10~20 cm土层土壤碱解氮、有机质、阳离子交换量、速效钾、速效磷和Chao1指数的平均值分别为14.08 mg/kg、14.02 g/kg、8.04 cmol/kg、98.53 mg/kg、0.65 mg/kg、0.97和12.14 mg/kg、12.70 g/kg、8.02 cmol/kg、109.78 mg/kg、0.74 mg/kg、0.93。其中,碱解氮和速效磷的平均含量低于土壤养分分级标准的6级水平,而有机质含量和阳离子交换量处于4级水平,速效钾含量处于3级水平。10~20 cm土层速效钾在空间上呈现较弱的自相关性,而碱解氮、有机质、阳离子交换量、0~10 cm土层Chao1指数和10~20 cm土层速效磷块金系数均小于25%,在空间上呈现较强的自相关性。通过空间插值图可以看出,研究区土壤综合肥力指标、碱解氮和有机质呈现由西北向东南逐渐降低的趋势,而其他肥力指标则具有不同的空间分布特征。研究区整体土壤肥力水平较低,其中速效磷和碱解氮是主要的限制因素。

基于主题分类和组件技术的灌区生态环境动态评价

针对传统灌区生态环境评价存在的指标固定和适应性较弱等不足,将信息化技术应用到评价中,提出基于主题服务的灌区生态环境动态评价模式。针对灌区生态环境问题确定评价主题,建立基于主题服务的灌区生态环境动态评价流程,构建评价指标库,对评价方法进行组件化。根据评价主题从灌区生态环境评价指标库中筛选合适的评价指标,通过对指标的优选建立针对特定评价主题的评价指标体系。基于综合集成平台绘制评价主题知识图,搭建灌区生态环境动态评价系统。根据灌区生态环境评价主题的特征和建立的评价指标体系,确定评价方法。从评价方法组件库中调用相应组件对不同主题下评价指标进行计算,实现对灌区生态环境的动态主题评价。以陕西省泾惠渠灌区为例开展实证研究,首先,根据灌区调研情况和管理部门的关注点,结合专家意见,确定4类评价主题,包括:生态环境影响要素主题、资源利用水平主题、工程保障能力主题和可持续性主题。基于综合集成平台开展动态评价,结果发现:2009年和2014年灌区生态环境介于等级"良"和"一般"之间,且2014年相对于2009年灌区生态环境状况有所下降;1997年至2014年灌区资源利用水平逐年提高,各评价指标逐年向良性发展;2014年灌区工程保障能力为"一般",且偏向"良好";2014年灌区可持续性评价结果等级为"良"。结果表明:基于主题服务模式能快速、多角度实现对灌区生态环境的动态评价,结果更为可信,相比传统评价方法更有优势。引入信息化手段,在综合集成平台上实现基于主题服务的灌区生态环境动态评价,研究结果对促进灌区生态环境健康发展和灌区生态文明建设具有重要意义。