基于“量质域流”的水资源荷载均衡评价——以黄河流域为例

摘要

随着黄河流域社会经济的迅速发展，人口的急剧增长，工农业发展规模的扩大，加上城镇化建设导致社会发展需水量不断增加，造成流域水资源短缺、水环境污染、生态系统退化等问题，直接威胁着流域社会经济持续发展和生态环境良性循环。开展水资源配置方案的荷载均衡评价研究，为解决流域内水资源供需矛盾、实现水资源荷载均衡配置提供参考依据。 论文在总结分析水资源承载力评价的概念与内涵的基础上，提出了水资源荷载均衡系统的概念与内涵，构建了基于“量质域流”四维水资源荷载均衡评价指标体系；将评价等级划分为五个等级，确定指标评价等级标准；利用熵权法确定指标权重；采用指标规范化的正态云模型评价指标得分，计算负荷评分和承载能力评分，提出了水资源配置方案荷载均衡度计算公式。结合黄河流域水资源特征及2015年水资源利用及配置现状，从水量、水质、水域和水流四个维度对流域各地市水资源荷载状况及荷载均衡度进行量化评价，提出了面向荷载均衡的黄河流域水资源调控措施。获得以下主要研究结果： （1）构建了基于“量质域流”四维水资源荷载均衡评价指标体系，包括18个指标，其中负荷指标有水资源开发利用率、万元工业增加值用水量、缺水率、人均用水量、化学需氧量、氨氮浓度、地下水开采系数和生态环境缺水率，承载能力指标有人均水资源量、产水模数、干旱指数、灌溉水利用系数、优良水质河长比例、污水处理率、水域面积率、河网密度、森林覆盖率和生态补水比例，并确定指标评价等级标准。 （2）考虑云模型中超熵He不统一的问题，将指标规范化与正态云模型结合，提出了水资源荷载指标评价方法，以及负荷评分、承载能力评分、荷载均衡度计算公式，采用熵权法获得指标的权重。 （3）黄河流域各地市基于“量质域流”水资源荷载状况评价结果表明，水量维度上，处于Ⅰ级（优秀）的地市数量为0，处于Ⅱ级（良好）的地市数量为8，占13.3%，；处于Ⅲ级（一般）的地市数量为23，占38.3%，；处于Ⅳ级（较差）的地市数量为25，占41.7%，；Ⅴ级（差）的地市数量为4，占6.7%，Ⅳ级和Ⅴ级主要分布在甘肃、宁夏、内蒙古、山西、河南。水质维度上，处于Ⅰ级（优秀）的地市数量为1，占1.7%；处于Ⅱ级（良好）的地市数量为6，占10%；处于Ⅲ级（一般）的地市数量为43，占71.7%；处于Ⅳ级（较差）的地市数量为3，占5%，分布在甘肃、内蒙古和陕西；处于Ⅴ级（差）的地市数量为0。水域维度上，处于Ⅰ级（优秀）的地市数量为0；处于Ⅱ级（良好）的地市数量为1，占1.7%，；处于Ⅲ级（一般）的地市数量为11，占18.3%，；处于Ⅳ级（较差）的地市数量为31，占51.7%；处于Ⅴ级（差）的地市数量为10，占16.7%，Ⅳ级和Ⅴ级主要分布在全流域地区。水流维度上，处于Ⅰ级（优秀）的地市数量为0；处于Ⅱ级（良好）的地市数量为4，占6.7%，处于Ⅲ级（一般）的地市数量为18，占30%；处于Ⅳ级（较差）的地市数量为33，占55%；处于Ⅴ级（差）的地市数量为9，占15%，Ⅳ级及Ⅴ级主要分布在全流域内。从综合评分上看，处于Ⅰ级（优秀）的地市数量为0；处于Ⅱ级（良好）的地市数量为4，占6.7%；处于Ⅲ级（一般）的地市数量为23，占38.3%；处于Ⅳ级（较差）的地市数量为33，占55%，处于Ⅴ级（差）的地市数量为0。Ⅳ级及Ⅴ级主要分布在甘肃、宁夏、内蒙古、山西、山东五省。 （4）黄河流域基于量质域流水资源荷载均衡度评价结果表明，在水量维度上承载潜力大和可承载状态地市数为8，占13%，临界状态地市数为11，占18.3%，超载和严重超载地市数为41，占68.3%，超载和严重超载地市分布在全流域；水质维度上，承载潜力大和可承载状态地市数为18，占30%，临界均衡状态地市数为20，占33.3%，超载和严重超载地市数为22，占36.7%。超载和严重超载地市主要分布在甘肃、内蒙古、山西、河南四省。水域维度上，承载潜力大和可承载状态地市数为8，占13.3%，临界均衡状态地市数为8，占13.3%，超载和严重超载地市数为44，占73.3，分布在全流域内。水流维度上，承载潜力大和可承载状态地市数为11，占18.3%，临界均衡状态地市数为7，占11.7%，超载和严重超载地市数为42，占70%，分布在全流域内。从总荷载均衡度看，承载潜力大和可承载状态地市数为7，占11.7%，临界均衡状态地市为8，占13.3%；超载和严重超载地市数为45，占75%，分布于全流域内。

目录

第一章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2国内外研究进展

1.3目前研究中存在的问题

1.4主要研究内容

1.5技术路线

1.6本章小结

第二章 研究区概况

2.1黄河流域自然概况

2.2黄河流域水资源开发利用概况

2.3水质概况

2.4本章小结

第三章 基于“量质域流”的水资源荷载均衡评价指标体系

3.1水资源荷载内涵和特性

3.2水资源荷载系统

3.3构建“量质域流”四维水资源荷载均衡评价指标体系

3.4本章小结

第四章 水资源荷载均衡评价方法

4.1水资源荷载均衡评价思路

4.2云模型评价方法

4.3指标规范化计算模型

4.4评价计算过程

4.5本章小结

第五章 基于“量质域流”指标体系的黄河流域水资源荷载均衡评价

5.1黄河流域各地市指标数据

5.2黄河流域各地市水资源荷载均衡评价结果

5.3面向荷载均衡的黄河流域水资源调控措施

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介