面向荷载均衡的水资源配置评价研究——以黄河流域为例

摘要

近年来，随着中国社会经济的发展、人口数量的增长，对水资源的需求逐渐增加，加上河流污染，水资源紧缺形势严峻，造成一系列生态环境问题，使得工农业发展受限，甚至产生粮食安全和水安全问题。为了实现水资源的合理高效利用，解决水安全问题，许多学者对水资源进行了合理配置研究，但由于水资源配置方案众多，如何基于荷载均衡选择配置方案是需要进一步研究的问题，因此，开展水资源配置评价研究，明确不同配置方案的水资源荷载均衡状态，为水资源管理提供理论依据。 本文首先对面向荷载均衡的水资源配置评价概念进行阐述，并根据水资源配置评价指标体系的评价准则、指导思想以及构建原则，在考虑量-质-域-流的维度上选取了19个评价指标，建立了涉及水资源-社会-经济-效率四个准则的评价指标体系。然后采用博弈理论将层次分析法(AHP)与Critic法相结合确定综合权重，并采用加权DS证据理论、加权秩和比法(RSR)以及加权欧式贴近度对设置的黄河流域不同水资源配置方案进行评价，并从单元均衡、空间均衡以及代际均衡三个角度出发，全面探究各评价单元不同方案下水资源荷载均衡程度，提出最优的水资源配置方案和调控措施。获得以下主要研究成果： （1）本研究建立的水资源配置评价指标包括：资源准则层的量（人均水资源占有量、人均用水量、地表水资源开发利用程度、地下水资源开发利用程度、产水模数、生态环境用水满足程度）、质（入河废水占总用水比例、水功能区达标率）、域（水域面积比例）和流（水流阻隔率和基流指数）；社会准则层的缺水率和用水结构；经济准则层的主要工程单方水效益、主要工程单方水投资和单方水效益增长率；效率准则层的灌溉水有效利用系数、工业用水重复利用率和管网漏损率。 （2）根据2020年和2030年黄河流域调水、节水等规划措施分别设置同时考虑节水和调水措施的方案D、仅考虑节水措施的方案C、仅考虑调水措施的方案B以及原始方案A的水资源配置方案。根据加权DS证据理论、加权秩和比以及加权欧式贴近度等评价方法对该方案评价，并将评价结果按照少数服从多数原则给出最终评价结果：黄河流域2020年配置方案从优到劣排序为D、C、B、A，因此，2020年黄河流域各省（区）应采取同时考虑实施节水措施和调水措施的方案D，但重点应该考虑通过激发研究区节水潜力，增加节水投资，来提高用水效率。2030年方案从优到劣排序为D、C、B、A，因此各地区也应大力提倡节水和调水措施的实施，但各地区工程建设的侧重点有所差异，其中，青海、甘肃、内蒙古、山东应重点考虑加快调水工程建设，努力发挥调水工程作用，其余省区应该在考虑调水的同时着重实施节水工程，提高水资源综合利用效益。 （3）为了比较黄河流域各省区不同方案的单元均衡状态，引入荷载均衡度，通过比较可知：黄河流域荷载均衡度逐年提高。2015年，黄河流域水资源总体呈现超载态势，其中山西省和河南省处于严重超载状态；陕西省、山东省处于超载状态；宁夏回族自治区处于临界超载状态；内蒙古自治区承载潜力较大；青海省承载潜力很大。基于不同配置方案的水资源承载力有所不同，黄河流域2020年均衡度有所提高，但仍处于超载状态。青海、内蒙古自治区、山西、河南以方案D承载潜力最大，其余省区以方案C承载潜力最大。2030年，黄河流域水资源均衡度发生了较大变化，基本处于临界均衡状态。青海省、内蒙古自治区和陕西省以方案C承载潜力最大外，其余省区以方案D承载潜力最大。 （4）为了比较黄河流域各省区空间均衡状态，了解评价单元间人口、GDP与水资源荷载均衡度的空间协调性，采用基尼系数进行计算。结果表明：2015年黄河流域各区域人口和经济发展的综合影响与当地荷载均衡度，处于偏差较大的状态。甘肃、陕西、山西和河南人口增长是水资源均衡度不协调的主要因素。内蒙古、陕西、山西和河南GDP增长速率是均衡度之间不协调的主要因素。2020年黄河流域人口和经济发展的综合影响与当地荷载均衡度处于偏差较大的状态。甘肃、陕西、山西和河南人口增长是水资源均衡度之间存在不协调的主要因素。内蒙古、陕西、山东、山西和河南地区GDP增长速率是均衡度之间不协调的主要影响因素。2030年，方案A和C的人口、经济发展的综合影响与当地荷载均衡度匹配程度较为合理外，其他方案综合影响仍处于偏差较大状态。造成人口增长和水资源均衡度之间存在不协调的主要因素仍是甘肃、陕西、山西和河南，造成GDP增长速率与均衡度之间不协调的主要因素为内蒙古、陕西、山西和河南。 （5）通过趋势分析对黄河流域人口、GDP与水资源荷载均衡度的代际协调性比较：2015年、2020年以及2030年的人口-均衡度基尼系数、GDP-均衡度基尼系数以及综合基尼系数均处于下降状态，表明黄河流域水资源荷载均衡度与当地人口增长以及社会经济发展的匹配程度逐步提升。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 目的及意义

1.2 水资源配置评价模型研究进展

1.2.1 评价指标体系研究进展

1.2.2评价权重的选择

1.2.3 水资源配置评价方法

1.3 存在问题

1.4 研究内容

(1) 面向荷载均衡的水资源配置评价的概念及内涵

(2) 水资源配置评价原则及评价指标体系研究

(3) 水资源配置评价模型及方法研究

(4) 实例应用

1.5 研究方法及技术路线

第二章 研究区概况

2.1 研究区自然概况

2.2 研究区社会经济概况

2.3 研究区水资源概况

2.4本章小结

第三章 面向荷载均衡的水资源配置评价概念及内涵

3.1 荷载均衡的概念和内涵

3.2 面向荷载均衡的水资源配置评价内涵

3.3 本章小结

第四章 水资源配置评价指标体系研究

4.1.1 水资源配置评价准则

4.1.2 评价流程

4.2.1 建立指标体系的指导思想

4.2.2 建立指标体系的原则

4.2.3 水资源配置评价指标体系的层次结构

4.2.4 水资源配置评价指标体系构建

4.3 本章小结

第五章 水资源配置评价方法研究

5.1 水资源配置评价权重确定

5.1.1 层次分析法（AHP）

5.1.2 Critic法

5.1.3 博弈论综合赋权

5.2.1 加权DS证据理论

5.2.2 加权秩和比

5.2.3 加权欧式贴近度

5.3.1 单元均衡

5.3.2 空间均衡

5.3.3 代际均衡

5.4 本章小结

第六章 黄河流域水资源配置方案评价

6.1 配置方案设置

6.1.1 规划及在建主要工程措施介绍

6.1.2 黄河流域水资源配置方案设置

6.2.1 数据来源

6.2.2 黄河流域评价指标取值

6.3.1 黄河流域水资源配置评价权重

6.3.2 黄河流域水资源配置评价结果

6.4.1 黄河流域单元内均衡评价

6.4.2 黄河流域空间均衡

6.4.3 代际均衡

6.5 黄河流域水资源配置方案推荐

6.6 黄河流域调控措施与对策

6.6.1 推动节水型社会建设

6.6.2 优化水资源调度方案

6.6.3 提高水资源利用效率

6.6.4加强生态补偿机制

6.7 本章小结

第七章 结论与建议

7.1 结论

7.1 建议

参考文献

附表

致谢

作者简介