广义水资源合理配置研究

论文摘要

水资源是基础性的自然资源，又是战略性的经济资源。水资源短缺在不同程度上阻滞了经济社会发展，破坏了生态环境稳定，甚至引起了水事冲突。解决水资源短缺的根本出路是在遵循公平、合理和可持续的原则下，合理配置有限水资源。水资源的公益性特征、生态特征和不可替代特征，使得水资源配置是一个复杂的过程，不仅要满足生活、社会稳定和维系生态系统平衡的基本需求，还要协调各用水竞争领域的利益和目标，发挥水资源最大的综合效益。 传统水资源配置的水源不包含半可控的土壤水，无法实现用水紧张情况下高效用水的目标；配置对象不包括天然生态系统用水，无法保证天然生态系统的水资源需求；在供用耗排水量的分析中，仅仅利用经验估算耗排水量，配置结果不精确；在地下水资源的调控中，没有将人工取用地下水与地下水位联系起来；在配置过程中割裂了水资源配置与水循环相互之间的效应，不能反映水资源配置过程中水资源、水循环和生态演变过程。由于这一系列缺陷，使传统水资源合理配置在理念和方法上无法解决缺水地区面向经济生态系统的水资源合理高效利用。论文正是在这一背景下开展了广义水资源合理配置研究，并将研究成果与生产实践相结合，主要研究内容如下： （一） 提出广义水资源合理配置理论和方法 研究广义水资源合理配置理论及其方法，探讨广义水资源合理配置的内涵、研究内容、科学基础、研究框架、调控体系、全口径供需平衡方法和后效性评价体系。广义水资源合理配置模式的变革包括：配置对象从狭义水资源拓展为包括降水和土壤水的广义水资源量；配置范围从单一的人工系统用水拓展为在人工系统和天然生态系统中展开；配置过程中考虑天然-人工复合作用下的水循环演变过程，并在水量调控的同时，也对水环境进行调控，实现水量水质统一配置；供需平衡分析拓展为三层全口径分析，包括传统供需平衡、耗水供需平衡和广义水资源供需平衡。 （二） 构建广义水资源合理配置模型 开发广义水资源合理配置模型（GWRAM），实现区域水资源-水环境-水循环过程的动态配置与模拟，并通过构建经济评价模型和生态稳定性模型，实现广义水资源合理配置的经济生态后效性评价。GWRAM模型采用层层嵌套、逐步细化的模拟机制，实现水资源配置与分布式水循环模型的耦合，不仅使配置的水循环效应被模拟和认知，而且配置方案可在三层供需平衡指标下相互转换，有效拓展了配置模型的功效。 （三） 建立平原区分布式水循环模型 针对平原区人工取用水-蒸散发—引用水回归为主的水循环过程，建立平原区分布式水循环模型（PDWCM），对平原区受扰频繁的水循环各个环节进行模拟，模拟对象不仅包括天然水循环系统的蒸散发、入渗、产汇流及河、渠、沟道输水过程、地下水

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.1.1 水的困扰
• 1.1.2 水资源科学配置的必要性
• 1.2 水资源合理配置研究综述
• 1.2.1 研究进展
• 1.2.2 存在的问题
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 水资源实时调度研究综述
• 1.3.1 研究现状
• 1.3.2 存在的问题
• 1.4 水循环模拟研究综述
• 1.4.1 研究现状
• 1.4.2 存在的问题
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 研究路线
• 1.7 主要创新点
• 第二章 广义水资源合理配置科学基础
• 2.1 水资源的内涵
• 2.1.1 水资源的概念纷争
• 2.1.2 水资源的内涵辨析
• 2.1.3 广义水资源
• 2.2 广义水资源的赋存形式
• 2.2.1 地表水
• 2.2.2 地下水
• 2.2.3 土壤水
• 2.3 广义水资源的特性
• 2.3.1 广义水资源的自然特性
• 2.3.2 广义水资源的社会特性
• 2.3.3 广义水资源的经济特性
• 2.3.4 广义水资源的生态特性
• 2.4 区域经济生态系统
• 2.4.1 经济生态系统概念与特征
• 2.4.2 区域经济发展
• 2.4.3 区域生态系统稳定性
• 2.5 天然-人工复合水循环系统
• 2.5.1 天然水循环系统
• 2.5.2 人类活动对天然水循环系统的影响
• 2.5.3 天然-人工复合水循环系统
• 2.5.4 水分循环运动的范围和尺度
• 2.6 水资源合理配置基础
• 2.6.1 水资源配置的天然-人工过程
• 2.6.2 水资源合理配置的内涵
• 2.6.3 水资源合理配置的主要任务
• 2.6.4 水资源合理配置原则
• 2.6.5 水资源合理配置的决策机制
• 2.6.6 水资源合理配置的具体方式
• 2.7 干旱绿洲区广义水资源合理配置
• 2.7.1 干旱区水分-生态驱动作用机制
• 2.7.2 绿洲区耗水机理
• 2.7.3 绿洲生态地下水位的维持
• 2.7.4 天然-人工作用下水循环演变规律
• 2.7.5 水资源约束条件下的区域经济社会发展方向
• 第三章 广义水资源合理配置理论与方法
• 3.1 广义水资源合理配置的实践需求
• 3.2 广义水资源合理配置理论
• 3.2.1 广义水资源合理配置内涵
• 3.2.2 广义水资源合理配置系统
• 3.2.3 广义水资源合理配置目标及其冲突与协调
• 3.2.4 广义水资源合理配置研究框架
• 3.2.5 广义水资源合理配置的调控体系
• 3.2.6 全口径供需平衡分析
• 3.2.7 广义水资源合理配置后效性评价体系
• 3.3 广义水资源合理配置方法
• 3.3.1 以区域宏观经济分析为总控
• 3.3.2 以天然—人工复合水循环模拟为基础
• 3.3.3 水量水质联合配置
• 3.3.4 水资源配置的经济生态后效性评价
• 第四章 广义水资源合理配置模型研究
• 4.1 广义水资源合理配置模型
• 4.2 水资源合理配置
• 4.2.1 配置系统分析与概化
• 4.2.2 配置模型建立
• 4.2.3 配置模型运行策略
• 4.3 水循环模拟
• 4.3.1 平原区分布式水循环模拟
• 4.3.2 非平原区耗水量模拟
• 4.3.3 山区水循环通量变化模拟
• 4.4 水环境模拟
• 4.4.1 污染物排放量预测模拟
• 4.4.2 纳污能力模拟
• 4.5 模型耦合研究
• 4.5.1 信息交互
• 4.5.2 信息分解
• 4.5.3 信息聚合
• 4.6 广义水资源配置后效性评价系统
• 4.6.1 生态稳定性评价模型
• 4.6.2 经济效益评价
• 第五章 模型验证与现状分析
• 5.1 平原区水循环基础数据与参数
• 5.1.1 平原区概况
• 5.1.2 自然地理
• 5.1.3 湖泊湿地
• 5.1.4 气象资料
• 5.1.5 地下水参数
• 5.1.6 引排水系统
• 5.1.7 种植结构和灌溉制度
• 5.2 模型验证
• 5.2.1 蒸散发量验证
• 5.2.2 土壤水变化验证
• 5.2.3 地下水位验证
• 5.2.4 排水沟排水验证
• 5.3 宁夏水循环现状与规律
• 5.3.1 2000年平原区水均衡结果
• 5.3.2 2000年宁夏全区耗水量
• 5.3.3 1991-2000年宁夏平原区水循环历史模拟
• 5.3.4 气象因素对宁夏引耗排水量的影响
• 第六章 宁夏广义水资源合理配置研究
• 6.1 宁夏概况
• 6.2 宁夏水资源配置网络系统
• 6.3 广义水资源配置方案设置
• 6.3.1 方案设置依据
• 6.3.2 水平年与水文频率选择
• 6.3.3 主要配置措施分析
• 6.3.4 不同水平年配置方案设置
• 6.4 基准年广义水资源供需平衡分析
• 6.4.1 基准年50%频率全口径供需平衡分析
• 6.4.2 基准年75%频率全口径供需平衡分析
• 6.5 规划水平年广义水资源合理配置
• 6.5.1 2010水平年方案集配置结果分析
• 6.5.2 2010水平年50%频率推荐方案配置结果分析
• 6.5.3 2020水平年配置方案集结果分析
• 6.5.4 2030水平年配置结果分析
• 6.6 广义水资源配置生态稳定响应
• 6.6.1 基准年平原区生态稳定性分析
• 6.6.2 2010水平年平原区生态稳定性分析
• 6.6.3 2020水平年平原区生态稳定性分析
• 6.7 广义水资源配置经济效益响应
• 6.8 广义水资源配置水循环响应
• 6.8.1 小流域综合治理水循环通量变化
• 6.8.2 扬黄回归水量变化
• 6.8.3 宁夏平原区水循环响应
• 6.8.4 人工系统节水与需水变化规律
• 6.8.5 水资源需求与消耗变化规律
• 6.8.6 农业节水潜力分析
• 6.9 广义水资源配置水环境响应
• 6.10 宁夏广义水资源合理配置战略分析
• 6.10.1 广义水资源合理配置结论
• 6.10.2 战略措施与建议
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的文章
• 攻读博士学位期间参加的科研项目
• 攻读博士学位期间获得的奖励
• 致谢