城市生态需水量变化的驱动机制研究——以深圳市宝安区为例

人类活动的强烈干预使城市生态系统结构发生急剧变化,导致土地利用方式改变,城市生态需水量也随之显著改变.以深圳市宝安区为例,定量分析城市生态需水量与土地利用结构的相互作用关系,并利用偏最小二乘回归法对土地利用和城市生态需水量的变化进行了人文驱动机制分析.结果表明,城市生态需水量与土地利用结构特征指标SI具有显著负相关关系.所选驱动因素总体对于土地利用变化的解释率为50%～90%,特别是对城镇建设用地和SI指标的解释率高达90%以上;对各类生态需水量变化的解释率为60%～80%.各驱动因子对土地利用和生态需水量变化的影响程度有所不同,其中总人口的影响最大.由于城市生态需水量与土地利用变化具有类似的人文驱动机制,利用简化的SI指标可以方便地解释和预测城市生态需水量的变化.     

重庆城市化过程与水资源环境变化关系研究

首先对城市化进程与水资源环境变化关系的国内研究现状进行了较为详细的综述,进而对重庆市的水资源环境现状特征进行了分析,同时通过重庆市工业化过程、城镇化过程,与水环境的演变规律对重庆市城市化进程与水资源环境的耦合关系进行了深入剖析,指出工业结构性矛盾突出、能源结构差、城镇用地迅速扩张等是重庆水环境恶化的主要成因。最后,根据重庆市环境保护“十一五”规划纲要提供的资料,预测出2030年全市总需水量为145.53亿m3,2010年废水排放总量将达到25.3亿m3。     

基于灰色预测及多目标规划模型的水资源预测及优化配置

为探讨城市水资源预测和优化配置的方法,以北京市为例,采用灰色GM(1,1)预测和多目标规划模型方法进行数学建模,以研究北京市在实现经济效益、社会效益、生态效益和环境效益最大化前提下的水资源的优化配置方案。预测结果显示,北京市2015年的水资源总量为21.4523亿m3,再生水量为11.96亿m3,总需水量为39.74亿m3,仍将存在6.33亿m3缺口,将依赖于境外调水,与北京市水资源"十二五"规划十分接近。多目标规划模型结果显示,北京市可通过增加水资源的循环利用,减少农业用水、生活用水和环境用水量,维持现有工业用水量,实现可供水量与总需水量的基本平衡,并实现城市经济效益、社会效益、生态效益、环境效益的最大化。灰色GM(1,1)预测和多目标规划模型可较好地预测城市未来供、需水状况,并进行水资源的优化配置,可用于区域水资源预测和综合规划。     

基于遥感方法的三江源生态需水量计算

为了估算三江源区生态需水量,利用MODIS卫星数据,结合三江源地区25个气象地面观测站数据,利用地表能量平衡方程求出三江源区域蒸散量,计算了2010—2014年三江源区植被生态需水量。结果表明:(1)近五年来三江源区7月份晴空条件下日蒸散量整体变化不明显,主要在3 mm左右。源区日蒸散量2011年达到最大,为3.22 mm,2010年值最小,为2.85 mm;(2)2010—2014年,三江源5个区域的生态需水量分布没有明显的年际变化,按区域划分玉树藏族自治州最大,果洛藏族自治州次之,黄南藏族自治州最小。经分析计算:三江源区植被生态需水量在2011年达到最大,为11.135亿m3,2010年生态需水量最小,为10.139亿m3,与蒸散量的变化相对应。通过对三江源区生态需水量的计算,为三江源区水资源开发利用提供科学依据。     

基于系统动力学的天津市水资源可持续利用

天津市水资源短缺情况日益严重,水资源总量不足以承担全市用水需求,对外调水的依赖性日益增大.针对这一现状,分析其用水特点,使用系统动力学软件Vensim,建立2005年到2020年的水资源可持续利用模型.模型包括人口、经济、生态环境、水资源4个相互作用的子系统.运行模型得到预测结果,结果显示2020年天津总需水量将达到42.55亿m3,水资源供需缺额为7.686亿m3,运用计算机仿真模拟技术,模拟5种不同方案下的水资源利用趋势,通过分析对比得出水资源可持续利用的最优方案：节约用水,调整产业结构,提高污水处理技术与海水淡化技术.通过提高水资源利用率和减少水资源的浪费与污染,可有效缓解水资源短缺现状,加快实现水资源的可持续利用.     

延安市河流系统生态环境需水量测评与分析

根据延安市主要水文站点近50 a的径流量、输沙量等实测资料和各污染站点近10 a的水质分析资料,以区域河流系统为研究对象,提出了基于GIS空间分析的河流生态环境需水量的测算方法,定量对比分析区域河流系统的生态环境需水量及其时空分布特征,明确主要流域生态需水和经济用水的理论阈值,为区域河流系统各项生态环境需水的平衡以及生态用水和经济用水的优化配置提供科学有据的参考.研究结果表明:延安市主要河流系统的生态环境需水总量为10.619亿m3,建议地表水的经济取用总量为2.445亿m3;河流系统的输沙需水量决定了综合生态环境需水总量,汛期输沙需水量显著高于基本生态需水量和自净需水量,占到全年需水总量的80%以上;20世纪50-70年代主要河流的输沙需水量相对偏高,20世纪80-90年代,输沙需水量整体呈明显下降趋势.     

太子河河道生态环境需水量研究

概述了生态环境需水量的研究进展以及研究方法.针对太子河的实际情况,采用十年最枯月平均流量法和M on tana法等计算了太子河各河段的生态需水量.计算结果表明太子河的生态环境需水量为11.36×108m3,占流域地表水资源总量36.8×108m3的30.87%.分析表明太子河出现的断流及水污染问题与水的开发利用大量挤占生态环境用水有重要关系.     

快速城市化地区生态需水与土地利用结构关系研究

快速城市化地区, 土地利用的剧烈改变严重影响了城市生态系统的结构和功能, 其中对城市生态需水变化特征作用显著。以深圳市为例, 分析了 1988?2006 年期间生态需水特征指标 EWI 与面向生态需水的土地利用结构特征指标 SI 的变化特征; 重点对 1993?2003 年期间特区内、外 SI 和 EWI 进行相关分析, 以反映不同城市化阶段城市生态需水和土地利用结构的关系特征。结果表明:1) 全市 EWI 和 SI 均呈显著下降趋势, 且具有空间差异性; 2) 特区内、外城市化进程存在明显差异, EWI 和 SI 的变化特征不同; 3)区域城市化处于初期和中期阶段时SI 和 EWI 之间具有显著正相关性, 但是随着城市化率的进一步提高, SI 和 EWI 的相关性显著下降, 甚至不复存在。     

基于水文要素变化特征的浑河干流生态需水量计算

将浑河干流划分为4个区域进行生态需水量计算.根据浑河干流特点,将其生态需水分为河流基本生态需水、河流稀释自净需水、输沙需水和蒸发需水.根据浑河水文要素变化特征确定各类生态需水量的计算方法,并对各类生态需水进行类型整合.计算结果表明:北口前站全年的生态需水量为0.55×108 m3,抚顺站为9.59×108 m3,沈阳站为6.93×108 m3,邢家窝棚站为10.55×108 m3,并给出了逐月变化,以利于浑河干流水资源优化配置.结合浑河干流水文要素变化特征,对其生态需水量特征进行了分析,并提出相应建议.     

城市水生生态系统最小生态需水量——以北京为例

城市水生生态系统的最小生态需水量的确定是指导城市水资源综合规划、城市生态建设的基础内容之一。该文在对国内外生态需水研究进展调研与分析的基础上,对城市的水生生态系统最小生态需水计算方法进行了探讨与研究,提出了以外包络线为核心计算方法。并以北京市区水生生态系统为研究案例,建立了相应的生态目标,对水生生态系统生态需水重点参数进行了分析筛选,并且基于生态目标和城市水生生态系统的特点,计算了北京城区水生生态系统最小生态需水量,结果为5.8亿m3/a。