区域水资源可持续利用系统整体论

从系统整体论出发，就区域水资源可持续利用系统要素进行了系统分析，论述了区域水资源可持续利用系统的内涵、特点、要素关联和系统整体观，提出了水资源可持续利用的系统整体方略。     

区域水资源可持续利用评价的神经网络方法

在论述区域水资源可持续利用与水资源承载能力关系的前提下,提出了区域水资源可持续利用评价的神经网络方法。建立的神经网络模型对汉中盆地水资源可持续利用程度进行了评价。应用实例表明:建立的模型与其他模糊综合评价和属性识别方法相比,评价结果更合理可行和可靠。对汉中盆地来说,城固的水资源可持续利用程度为低级,其他5个区县的水资源可持续利用程度为中级偏低,其中又以南郑为最高,勉县为最低。在研究的7项评价指标中,水资源利用率对可持续利用程度的影响最大,灌溉率的影响次之,生态环境用水率的影响最小,从而为提高区域水资源可持续利用程度提供了理论依据。表3,参9。     

农业水资源配置的博弈分析

水资源紧缺是制约社会经济发展的关键性因素.农业是我国的用水大户,推广农业节水灌溉技术是实现水资源高效利用的重要途径.从博弈论的角度,分析了灌区不同区域用水行为、供水单位和农户用水行为,说明了采用适当的制度安排和通过水权市场配置水资源,确定合理的水价,有利于节水灌溉技术的采用,有利于提高水资源的利用效率.     

基于水资源合作的水资源短缺区域水资源优化配置

为提高水资源短缺区域的水资源利用效率,实现区域水资源初始配置后的有效再配置,提出三阶段水资源短缺区域水资源优化配置方法：阶段1,利用高效的“优先规则”构建部门间水资源合作清晰联盟的用水收益支付函数,对联盟成员水资源共用、获益方式进行了合理刻画;阶段2,基于Choquet积分形式的模糊合作博弈、阶段1中的清晰联盟支付函数,构建部门间水资源模糊联盟支付函数;阶段3,基于上述成果,构建水资源短缺区域水资源优化配置模型,求解得到用水部门最优水资源合作联盟,并将求得的最优模糊联盟视为大联盟,通过求解其核仁解获得最优模糊联盟的收益分配。以京津冀区域水资源优化配置问题为例,算例结果表明：①基于Choquet积分形式模糊合作博弈的三阶段水资源优化配置模型能够最大化区域整体用水收益水平,实现水资源短缺区域中的水资源优化配置,并使区域中用水部门有机会分得更多的获益;②本文模型无需引入模糊Shapley值等分配方法作为约束条件即可求得最优联盟,模型不影响不同收益分配方法分配结果的有效性;③采用将最优模糊水资源合作联盟视为大联盟,并求联盟收益的核仁解的方法分配最优联盟收益,无论最优联盟的核心是否为空,都能保证联盟收益分配结果满足个体理性和集体理性要求,即能保证最优联盟中各成员不会“叛逃”最优联盟、联盟稳定存在,且保证获得的分配方案为确定分配值而非分配区间。即本问题中该分配方法优于Shapley值、模糊最小核、弱最小核方法。所构建的水资源短缺区域水资源优化配置模型及最优水资源合作联盟收益分配方法对水资源短缺区域的水资源优化配置问题有较好的适用性,能够为我国京津冀区域等水资源短缺区域的水资源优化配置工作提供参考。     

基于水资源合作的水资源短缺区域水资源优化配置

为提高水资源短缺区域的水资源利用效率,实现区域水资源初始配置后的有效再配置,提出三阶段水资源短缺区域水资源优化配置方法:阶段1,利用高效的"优先规则"构建部门间水资源合作清晰联盟的用水收益支付函数,对联盟成员水资源共用、获益方式进行了合理刻画;阶段2,基于Choquet积分形式的模糊合作博弈、阶段1中的清晰联盟支付函数,构建部门间水资源模糊联盟支付函数;阶段3,基于上述成果,构建水资源短缺区域水资源优化配置模型,求解得到用水部门最优水资源合作联盟,并将求得的最优模糊联盟视为大联盟,通过求解其核仁解获得最优模糊联盟的收益分配。以京津冀区域水资源优化配置问题为例,算例结果表明:(1)基于Choquet积分形式模糊合作博弈的三阶段水资源优化配置模型能够最大化区域整体用水收益水平,实现水资源短缺区域中的水资源优化配置,并使区域中用水部门有机会分得更多的获益;(2)本文模型无需引入模糊Shapley值等分配方法作为约束条件即可求得最优联盟,模型不影响不同收益分配方法分配结果的有效性;(3)采用将最优模糊水资源合作联盟视为大联盟,并求联盟收益的核仁解的方法分配最优联盟收益,无论最优联盟的核心是否为空,都能保证联盟收益分配结果满足个体理性和集体理性要求,即能保证最优联盟中各成员不会"叛逃"最优联盟、联盟稳定存在,且保证获得的分配方案为确定分配值而非分配区间。即本问题中该分配方法优于Shapley值、模糊最小核、弱最小核方法。所构建的水资源短缺区域水资源优化配置模型及最优水资源合作联盟收益分配方法对水资源短缺区域的水资源优化配置问题有较好的适用性,能够为我国京津冀区域等水资源短缺区域的水资源优化配置工作提供参考。     

车尔臣河流域水资源承载能力的多层次模糊综合评价与分析

水资源作为一种重要的战略性资源,其对区域生态环境安全尤其是干旱半干旱地区生态环境安全及区域可持续发展具有重要意义。在区域水资源承载力研究及可持续发展理论指导下,建立了多层次模糊综合评判模型,并运用其对车尔臣河流域水资源承载能力进行计算与评价,最后针对车尔臣河流域水资源可持续发展提出建议。表2,参12。     

吉林省农业发展态势、问题及对策

从土地资源、农业生态与环境、粮食产量、畜牧业发展、农业机械化水平等方面分析了区域农业发展的优势,以及在剖析水资源缺乏、生态环境恶化趋势明显、农田基础设施薄弱、农民收入增长缓慢、非农业生产占用耕地迅速增加等农业发展制约因素基础上,提出了保护和建设国家粮食安全保障基地、大力发展畜牧业、建设以食品工业为主的农产品加工基地、建立优势农产品产业带、促进土地规模化经营、以龙头企业带动农村剩余劳动力转移和加速农村城镇化的区域农业发展对策,期望对吉林省农业发展和政府决策有所裨益.图4,表2,参8.     

东北农田黑土碱解氮现状评价

利用黑土区农田耕层土壤取样调查的方法,对黑土农田碱解氮现状进行评估。结果表明:由南向北碱解氮逐渐增高,同时具有南北和东西两个方向的异质性,依据含量大小分为高、中、低3个区域,为黑土农田合理施肥提供了依据。图3,表1,参7。     

基于混沌和声搜索算法的水资源优化配置

将和谐性理念与经济、社会和生态环境的综合净效益结合,利用协同学原理中有序度概念和支配原理定义出经济效益和谐度、社会效益和谐度和环境效益和谐度概念及计算公式,以此为基础构建了水资源优化配置模型中的目标函数;并利用混沌变量的随机、遍历特性在解空间内进行有效探索以及基本和声算法中和声策略对解空间进行开发的原理,提出了能求解具有多目标的水资源优化配置问题的混沌和声搜索算法;最后, 将水资源优化配置模型与混沌和声搜索算法运用于北三河流域,实例计算结果表明, 模型设置的水资源优化配置目标合理,搜索算法简单高效.     

可持续发展视角下山东省缺水类型定量评价及其空间特征研究

目前有关山东省的水资源短缺问题的认识存在重大分歧,主流意见认为山东省属于资源性缺水,并据此提出解决对策.实际上,这是一种推卸责任的说法,不利于山东省水资源可持续利用的实现.在此从水资源的特性、多年平均降水量、人均年可更新水资源量及地下水开采潜力等角度进行分析,否定了山东省是资源型缺水的说法,指出山东省水资源短缺是区域社会经济发展与水资源开发利用失衡造成的发展型缺水,并选取一定指标,如:缺水率、地下水超采率、水资源开发利用强度等,建立了缺水类型定量评价指标体系,运用主成分分析和聚类分析法确定了山东省各地区的缺水类型,分析了水资源短缺的空间特征,以期为制定正确的水资源战略提供依据.图6,表3,参11.     

南亚热带丘陵赤红壤水库容状况及水分问题研究

分析了南亚热带丘陵赤红壤总库容、贮水库容、有效水库容和通透库容的特征及差异,0cm～100cm土层的总库容为4 550.4m3/hm2,比华北潮土的小9.53%,比东北黑土的小11.06%;0cm～100cm土层的贮水库容为3 265.7m3/hm2,比华北潮土的小16.84%,比东北黑土的小23.16%;有效水库容为1 474.8m3/hm2,比华北潮土的小29.03%,比东北黑土的小29.77%;0cm～100cm土层通透库容,丘陵赤红壤为1 284.7m3/hm2,比华北潮土大181.7m3/hm2,比东北黑土大424.7m3/hm2.阐述了其目前存在的水分问题.表5,参8.     

不同耕作和轮作下潮棕壤微生物生物量及周转特征

通过对下辽河平原不同耕作和轮作措施下潮棕壤微生物生物量C、N及周转进行研究,结果表明,土壤微生物生物量C、N的变化趋势表现为,表层(0cm~5cm)高于下2层;在免耕实施6年后表层土壤微生物生物量C平均比常规耕作高12.4%;在相对比较干旱的情况下,免耕土壤微生物更新比常规耕作快。图2,表2,参8。     

氮肥对潮棕壤稻田N2O排放和土壤无机氮素的影响

采用静态箱(暗箱)-气相色谱法对潮棕壤不同施肥处理的稻田N2O排放进行了原位观测,同时测定了整个生长季0cm~10cm、10cm~20cm耕层土壤中NO3--N、NH4 -N含量的动态变化。结果表明:植物—土壤系统为大气N2O的源。不同耕层土壤NO3--N含量在整个生长季的变化呈“两头高中间低”的形式:在水稻生长前期和收割前后较高,在生长中期含量很低;而NH4 -N含量在水稻成熟以前较高,进入成熟期以后含量急剧降低。氮肥施用可增加稻田N2O排放的总量和耕层土壤(0 cm~20cm)NH4 -N含量;对NO3--N含量则无明显影响。图3,参16。     

黑龙江省黑土农田养分时空演变分析

通过黑龙江省黑土农田的广泛采样、化验分析,结果表明目前黑土农田有机质含量平均为39.44g/kg,全氮含量为2.22g/kg,速效磷26.66 mg/kg,速效钾160.12 mg/kg。1979~2002年期间黑土农田土壤有机质下降了3.76 g/kg,平均每年下降0.16 g/kg;土壤速效磷含量大幅度上升,已是1979年的2倍以上,23年里土壤速效磷上升了14.66 mg/kg,平均每年上升0.64 mg/kg。认为土壤速效磷是过去的20多年里人为生产活动改变最大的肥力因子。除土壤速效磷之外,其他土壤养分指标的空间分布有较明显的地域性,存在显著的空间变异,尤其是土壤碱解氮与地理纬度高程度相关。图7,表4,参3。     

创业农场农田土壤肥力评价

对创业农场土壤样本养分分析的各个指标数值进行了标准化处理，采用主成分分析法确定了各指标的权重，合成了各地块的综合肥力。并对各样本的综合肥力进行了统计分析，得出了该区土壤钾、磷比较缺乏和有机质较低的结论。图2，表3，参4。     

坡面水蚀模型研究进展

对国内外在坡面土壤侵蚀模型方面的研究进展及取得的丰硕成果进行了总结,分析了神经网络模型、交互数字高程模型在坡面侵蚀预报中的重要作用。指出今后坡面水蚀经验模型研究方面应统一各因子的标准,实现模型的统一性;物理过程模型研究方面,应进一步完善现有模型结构;另外,应注重新技术在侵蚀产沙预报中的应用并加强不同学科、不同部门之间的协作。参23。     

COUPMODEL模拟土壤水热变化过程的研究

介绍了COUPMODEL模型的概念及用途。建立了海伦农业生态站土壤物理特性数据库、作物生长特性数据库及气象数据库,修改了部分模拟参数和公式。并以海伦站土壤温度和水分的观测数据为对照,进行了实际的模拟运算。取得了较好的模拟效果。     

海伦地区黑土农田土壤水分动态平衡特征研究

通过对中国科学院海伦农业生态实验站综合观测场的大气降水量、土壤水的蒸散量和1．5m土体含水量连续观测结果，分析了黑土地区降水规律与分布状态、土壤对大气降水的接纳能力、土壤含水量的动态变化和土壤蒸散量，其结果表明：大气降水是黑土区唯一水分来源，统计观测场50年降水量平均为550．7mm；土壤水年平均蒸散量为477．8mm，与蒸散对应年份的平均降水量为491．8mm，97％的降水参加了农田生态系统内水分循环，其循环方式为土壤-作物-大气。1．5m土体内水分变化为4llmm-647mm，土壤含水量处于458mm-505mm时间为90％以上，土壤水通过气象上的旱、涝、常规水分年达到平衡，年内是通过春、夏、秋、冬四季达到土壤水分平衡。图5，表2，参5。     

典型农田黑土剖面理化性状分析

东北黑土区是我国重要的商品粮基地。为了更好地认识和利用黑土,在整个黑土区,从北向南,选取有代表性的剖面采样,对其理化性状进行测定、分析。结果表明,不同地域黑土的理化性状差异显著。阐明农田黑土在整个区域的空间差异。表2,参7。     

影响聚丙烯酰胺在土壤和水分管理应用的因素

水溶性阴离子聚丙烯酰胺(PAMs)。因其影响土壤的分散、结絮和团聚作用，稳定土壤的结构争提高土壤的渗流，使得土壤地表水的径流、土壤侵蚀和板结程度降低到最小。已被应用于不同的农业目标来有效地控制土壤侵蚀、保护地下水水质和显著地降低动物废弃水中的细菌和养分含量。对影响PAM在土壤和水分管理应用的因素，从土壤和水特性包括土壤质地、溶解盐的浓度、有机质含量对PAM吸附的影响，PAM分子量及其电荷在土壤渗透作用中的作用等两方面进行了评述，介绍了PAM在土壤和水中降解与环境安全问题和今后研究的某些方向。参36。