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基于二元水循环的流域分布式水质模型构建与应用

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水利学报 2013年第3期44卷 284-294页

作者：贺华翔周祖昊牛存稳王浩中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

基于二元水循环理论,着眼于污染物产生、入河过程机理的描述,对流域分布式水质模型WEQ进行了改进。改进模型的农田面源由陆域产生至入河的过程更具有物理机制;借助水土流失方程计算水土流失量,增强了土壤侵蚀面源污染计算结果的可信度;... 详细信息

基于二元水循环理论,着眼于污染物产生、入河过程机理的描述,对流域分布式水质模型WEQ进行了改进。改进模型的农田面源由陆域产生至入河的过程更具有物理机制;借助水土流失方程计算水土流失量,增强了土壤侵蚀面源污染计算结果的可信度;通过水质过程与二元水循环过程的耦合,实现了点、面源污染物入河过程的动态计算;考虑河道内人工取用水量、水库蓄水量变化对污染物时空分布的影响,进一步增强模型的物理机制。以嫩江流域为例,模拟了COD、氨氮的空间分布规律及河道断面负荷变化特征。模拟结果显示,其均方误差与相对误差减小,模拟精度提高。通过产生量核算、水质模拟过程与监测数据对比以及水库调度合理性分析,确保改进模型的模拟误差在合理范围之内,从而能够反映强人类活动干扰下的水质过程,对水环境管理需求具有实际意义。

关键词：二元水循环流域分布式水质模型模型构建嫩江流域

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水资源刚性约束下以水定地合理配置研究

水资源刚性约束下以水定地合理配置研究

基于改进破产理论的省级用水总量控制指标分解

第十九届中国水论坛

作者：王婷贺华翔中国水利水电科学研究院

"以水定地"作为习近平总书记提出的"以水四定"重要原则之一,也是探索水资源刚性约束下土地资源合理有效利用的重要途径。本文统筹考虑水、土资源在社会-经济-生态环境复合系统中的现状配置协调性,构建面向复合系统多维协调的水土资源配... 详细信息

"以水定地"作为习近平总书记提出的"以水四定"重要原则之一,也是探索水资源刚性约束下土地资源合理有效利用的重要途径。本文统筹考虑水、土资源在社会-经济-生态环境复合系统中的现状配置协调性,构建面向复合系统多维协调的水土资源配置协调性评价指标体系;针对不同土地资源利用结构的多功能性与用水特性,以不同类别土地资源用水面积作为决策变量,以复合系统社会、经济、生态环境综合效益最优为目标,以水资源承载能力与用地标准等为约束,构建水资源刚性约束下以水定地合理配置模型并进行求解;最后,以现状水、土资源利用矛盾较为突出的南京市高淳区为例,开展高淳区以水定地实例研究。结果表明:经过以水定地合理配置,至2030年,高淳区各类土地资源用水将比现状减少22%,土地资源利用的经济、社会及生态环境效益分别提高了10%、8%、7%。本文所构建的水土资源配置协调性评价指标体系以及以水定地合理配置模型,对于研究一定水资源约束下的土地资源合理高效利用具有一定的参考价值,能够有力支撑国土空间规划工作。

关键词：水资源刚性约束以水定地合理配置协调性评价复合系统

来源： cnki会议评论

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南水北调与水利科技（中英文） 2023年第4期21卷 780-789页

作者：王文睿王婷刘彬游进军贺华翔河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省智慧水利重点实验室河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

以吉林省为例,借鉴马斯洛需求理论开展各地级市分层次用水需求识别,构建“省-市”两级用水总量控制指标初始分配指标体系,基于充分保障区域用水的刚性需求,引入刚性需水量对传统破产理论准则进行改进。选取人口-用水总量基尼系数、GDP-... 详细信息

以吉林省为例,借鉴马斯洛需求理论开展各地级市分层次用水需求识别,构建“省-市”两级用水总量控制指标初始分配指标体系,基于充分保障区域用水的刚性需求,引入刚性需水量对传统破产理论准则进行改进。选取人口-用水总量基尼系数、GDP-用水总量基尼系数、人均综合用水量、万元GDP用水量4个指标评价用水总量控制指标分解方案的社会经济稳定性。研究结果表明,改进破产理论方法在省级用水总量控制指标分解中具有较高适用性,分解结果符合各地级市未来发展用水趋势,且均能满足各地区发展的刚性用水需求,有效提升了地区用水公平性与稳定性。具体体现在:与2020年实际分解方案相比,吉林省人口与用水总量匹配程度稳定性、GDP与用水总量匹配程度稳定性分别提升了11.03%、9.97%;大部分地级市用水水平与用水效率较现状年均有明显提升。与采用传统破产理论分解方案相比,吉林省人口与用水总量匹配程度稳定性、GDP与用水总量匹配程度稳定性分别提高了33.77%、18.32%;各地级市用水水平与用水效率变化更为合理。本研究可为各级水行政主管部门开展精细化用水管理提供参考借鉴,同时对于健全最严格水资源管理制度体系具有一定的技术价值。

关键词：用水总量控制指标分解破产理论同损失准则分层次需水社会经济稳定性

基于缺水量与保证率“双控”的水资源优化配置模型及应用

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水利水电技术（中英文） 2023年第8期54卷 91-103页

作者：卢瑶马真臻贺华翔谢新民顾艳玲中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

【目的】水资源配置是缓解干旱区河道外社会经济发展用水挤占河道内生态环境用水问题的重要手段。为有效保障河道内外用水需求,构建了缺水量与保证率“双控”的水资源优化配置模型。【方法】在以缺水量最小为目标的传统水资源优化配置... 详细信息

【目的】水资源配置是缓解干旱区河道外社会经济发展用水挤占河道内生态环境用水问题的重要手段。为有效保障河道内外用水需求,构建了缺水量与保证率“双控”的水资源优化配置模型。【方法】在以缺水量最小为目标的传统水资源优化配置基础上,以社会经济供水保证率和河道内生态供水保证率为约束,采用多重迭代求解策略,通过分层次调整供需两侧决策参数,给出区域缺水量最小、供水保证率达标、河道内外用水协调的水资源合理配置方案。【结果】模型应用于新疆精河县,结果显示,推荐方案2035年缺水率为0.2%,农业、精河控制断面、下游入湖水量的供水保证率分别达到84%、83%、51%,与未进行保证率控制的配置方案相比,缺水率下降了9.9%,农业、精河控制断面、下游入湖水量的供水保证率分别提升了32%、3%、10%。【结论】结果表明,在水资源配置中考虑缺水量、保证率双重控制能有效降低缺水率与提升保证率,协调河道内外用水关系,对保障区域供水安全与生态安全十分必要。该模型可为干旱区水资源合理配置提供一种有效的技术工具。

关键词：供水保证率生态需水社会经济用水水资源优化配置新疆

面向需水不确定性的水资源优化配置的研究进展

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宁夏工程技术 2023年第2期22卷 141-147页

作者：闫凌璐申晓晶贺华翔宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心宁夏银川750021 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

随着人类社会经济的不断发展,地表水资源和地下水资源之间的水循环逐渐呈现出复杂化的趋势。降水量和水资源量逐渐减少,水的供给有限,使得水资源优化配置问题逐渐成为热点研究问题。水资源优化配置有利于缓和“三生”用水之间的竞争,促... 详细信息

随着人类社会经济的不断发展,地表水资源和地下水资源之间的水循环逐渐呈现出复杂化的趋势。降水量和水资源量逐渐减少,水的供给有限,使得水资源优化配置问题逐渐成为热点研究问题。水资源优化配置有利于缓和“三生”用水之间的竞争,促进经济和生态之间的协调发展。在传统的农业与生态水资源优化配置研究中,研究者往往因重视经济效益而忽视了农业与生态需水对水资源系统的影响,农业与生态需水的不确定性增加了水资源管理的难度。介绍了不确定性问题研究方法在水资源优化配置中的发展历程,分别对农业需水、生态需水及其不确定性在水资源规划和优化配置中的应用等方面的发展历程进行了总结。根据用水的周期规律和不确定因素建立的水资源优化配置模型与实际更为相符,能够更加有效地解决决策合理性不足的问题。同时提出了对未来发展方向的展望:在水资源优化配置模型中充分考虑生态需水和农业需水的约束,构建水资源预报系统,使水资源配置决策更加合理。

关键词：农业生态需水不确定性水资源优化配置

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水资源刚性约束指标体系与管控路径研究初探

水资源刚性约束指标体系与管控路径研究初探

第十九届中国水论坛

作者：贺华翔王婷谢新民吴旭宁夏大学中国水利水电科学研究院

水资源刚性约束指标体系是水资源监管过程中的重要抓手,本研究首先梳理近些年围绕国家重大发展定位提出的指标体系研究成果,归纳提炼与水资源刚性约束控制指标体系密切相关的三类指标,以世行项目提出的基于耗水管理的水资源管理理念为依... 详细信息

水资源刚性约束指标体系是水资源监管过程中的重要抓手,本研究首先梳理近些年围绕国家重大发展定位提出的指标体系研究成果,归纳提炼与水资源刚性约束控制指标体系密切相关的三类指标,以世行项目提出的基于耗水管理的水资源管理理念为依据,增加耗水总量控制指标,初步构建了由用水总量控制、耗水总量控制、水资源开发利用程度控制、河流生态需水控制等四类指标构成的水资源刚性约束指标体系目标层,细化为9项准则层指标,并在松辽流域开展案例应用。研究基于松辽流域2035年需水预测成果,提出松辽流域基于工程挖潜的水资源可用水总量管控指标为1122.65亿m;基于水资源开发利用分区水资源可用水总量管控指标为1010.82亿m,其中地表水可用水量管控指标为696.54亿m;基于"四水四定"思路的用水总量控制指标为1051亿m,耗水总量控制指标为651.7亿m;以重要河流断面已批复的河道下泄量和断面基本生态需水量为依据,确定嫩江、第二松花江、松花江（三岔河口以下）、西辽河、东辽河、辽河干流流域出口管控基准,并提出松辽流域水资源管控路径及方式,为探索水资源监管过程中流域与区域视角切换时执行不同控制准则的实践路径提供技术参考。

关键词：水资源刚性约束指标体系管控路径松辽流域

来源： cnki会议评论

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松辽流域人口信息空间分布规律研究

中国人口·资源与环境 2011年第S2期21卷 486-489页

作者：贺华翔牛存稳周祖昊王浩中国水利水电科学研究院北京100038

人类活动对流域水循环的影响巨大,而人口的分布无论对水质还是水量的时空演化都有重要的影响。因此在流域水文和水质模型中,人口分布是一个重要的变量。但是,人口具有流动性强、基础资料收集困难、空间分布关系难以确定等问题,使得水文... 详细信息

人类活动对流域水循环的影响巨大,而人口的分布无论对水质还是水量的时空演化都有重要的影响。因此在流域水文和水质模型中,人口分布是一个重要的变量。但是,人口具有流动性强、基础资料收集困难、空间分布关系难以确定等问题,使得水文水质模拟产生很大的不确定性。本文充分考虑土地利用及坡度等信息与人口空间分布之间的关系,结合Clark模型与Sherratt模型对松辽流域人口空间分布进行研究。利用松辽流域1995-2006年地级市人口统计数据,对全流域水文模型空间划分的72 795个计算单元进行人口展布,采用三级区人口资料校核发现,分布结果与实测资料拟合较好,说明该模型在松辽流域具有重要的应用价值。

关键词：人口空间分布松辽流域 Clark模型 Sherratt模型

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基于外调水潜力的吉林省水资源承载力分析

水利规划与设计 2022年第9期 96-100页

作者：佟剑杰贺华翔娄安宇吉林省水利水电勘测设计研究院吉林长春130021 中国水利水电科学研究院北京100038

文章基于现状水资源禀赋条件及开发利用状况,建立了由水资源、社会、经济、生态环境复合系统13项基础指标构成的指标体系,引入外调水潜力指标,采用综合评价法对比分析了考虑外调水潜力和不考虑外调水潜力指标对区域水资源承载力评估结... 详细信息

文章基于现状水资源禀赋条件及开发利用状况,建立了由水资源、社会、经济、生态环境复合系统13项基础指标构成的指标体系,引入外调水潜力指标,采用综合评价法对比分析了考虑外调水潜力和不考虑外调水潜力指标对区域水资源承载力评估结果的影响。结果表明,外调水改变区域的供水格局,对吉林省社会经济发展起到支撑性作用,在有外调水情况下,除四平市之外其他市(区、州)的水资源承载力均有明显提升;在有外调水支撑情况下,长春市、四平市仍然处于濒临超载状态,说明全省在战略性人口、产业布局时,应重点关注长春市、四平市的水资源承载能力。该评估结果可为指导区域水资源管理、探索水资源最大刚性约束管控路径提供借鉴。

关键词：区域水资源承载力外调水潜力综合评价法

东江湖流域未来土地利用变化对面源污染负荷的影响评估

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中国农村水利水电 2023年第11期 69-78页

作者：郑昊贺华翔李海明牛存稳王嘉浩李昕阳天津科技大学滨海地下水利用与保护研究室天津300457 中国水利水电科学研究院流域水循环与调控国家重点实验室北京100078 华北水利水电大学河南郑州450046

为动态解析流域未来土地利用变化对面源污染负荷的影响,本研究将PLUS土地利用预测模型和SWAT面源污染负荷模型相耦合,揭示不同土地利用变化情景下流域面源污染分布规律。以东江湖流域为研究区,通过构建SWAT面源污染模型和PLUS土地利用模... 详细信息

为动态解析流域未来土地利用变化对面源污染负荷的影响,本研究将PLUS土地利用预测模型和SWAT面源污染负荷模型相耦合,揭示不同土地利用变化情景下流域面源污染分布规律。以东江湖流域为研究区,通过构建SWAT面源污染模型和PLUS土地利用模型,对研究区历史系列及未来2035年不同土地利用格局下的面源污染时空演变开展模拟,评估相应情景下的面源污染负荷。结果表明:SWAT模型对于东江湖流域适用性良好,河川径流量率定期和验证期纳什效率系数分别达到0.80、0.71,氨氮和总磷率定期和验证期纳什效率系数均高于0.5。根据东江湖流域面源污染长系列模拟结果,解析了其时空演变特征和变化趋势。流域面源污染受降水、径流等自然过程和土地利用格局等因素的影响。从时间尺度上看,污染输出负荷集中在降水量较大的丰水期,年际变化表现为面源污染先增加后减少的趋势;从空间尺度上看,氨氮、总磷负荷较高集中在流域西北部和中部径流量较大以及农田较为分散的子流域。结合流域土地利用和面源污染分布格局,解析了不同类型土地利用对面源污染的影响。总磷负荷贡献程度依次为耕地>建设用地>草地>林地>未利用地。设定了历史趋势情景和国土空间规划情景下2035年土地利用格局,在此基础上完成了面源污染响应的模拟和分析。两种不同土地利用格局情景下,国土空间规划情景较历史趋势情景氨氮减少2.12 t,总磷减少54.6 t,国土空间规划情景下的土地利用更有利于东江湖流域面源污染控制。污染负荷增加是由于农田污染、建设用地的快速扩张和林地的减少导致的,而林地和耕地的限制转换对于流域的污染负荷削减具有重要作用。

关键词： SWAT模型 PLUS模型土地利用预测面源污染东江湖流域