基于水足迹的区域广义水资源动态协调与控制

发布时间：2020-07-21 15:17

【摘要】：水是生命之源，是构成生态环境的基本要素，也是维持经济社会可持续发展的重要物质资源。随着我国经济社会的快速发展和人民生活水平不断提高，水资源供需矛盾日益凸显。我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，且在时间和空间分布上极度不均，部分区域仍然存在水资源低效利用、过度开发和不达标排放等现象，进一步加剧了水资源短缺和水环境污染问题，严重影响了我国社会经济的可持续发展。在我国城镇化和经济转型的关键时期，如何对总量有限的水资源进行高效开发、协调和利用至关重要。本文为实现区域内、区域间水资源的可持续利用，以区域广义水资源为对象，从水资源足迹视角探索区域水资源协调与控制的有效途径，文章主要内容包括：首先，本文对我国水资源分布特征和短缺现状进行了分析，阐明了进行区域水资源协调与控制的必要性，在此基础上系统地分析了水资源协调的六个基本要素、三种模式、三类方法和四种典型机制，并分别运用基尼系数和不平衡系数，从水资源禀赋、水资源协调两个方面，深入研究了我国七大区域水资源对人口、GDP和面积等三个经济发展要素在时间维度、空间维度上的不公平和不均衡程度，为提高水资源协调和利用效率提供决策依据。其次，从实时性、社会性和高效性三个方面分析了进行区域广义水资源监控的必要性，设计了基于虚拟水资源情报和多阈值约束的监控体系，构建了水资源足迹灾变预测模型，通过灰色拓扑预测方法对其实现了可视化，借鉴警戒系统原理研究了区域广义水资源足迹灾害强度预警，通过上下界函数绘制了预警控制图，为实现对区域广义水资源情况的实时监控、灾变趋势的预测和灾害强度的预警提供理论参考。然后，系统分析了经济社会系统和自然生态系统水资源循环流动原理，针对传统水资源协调方式难以解决现有水资源短缺和水环境污染现象的问题，研究了运用“自然—社会”二元水循环模式协调区域广义水资源的流程，分析了区域广义水资源系统结构，构建了基于水足迹核算的区域水资源协调优化模型，从经济、社会、生态和效率四个方面，建立了区域广义水资源协调后效性分析指标体系，为评价其协调成效提供支持。最后，以天津市为实例，针对天津市经济社会现状和水资源状况测算了其水资源足迹，并进行了水资源足迹构成分析和虚拟水资源贸易分析、经济效益分析、承载力分析，通过灰色拓扑和灾害强度预警对出现水资源足迹灾变年份进行了预测，并引入生态—经济效益协调度进行了初步协调，构建了协调后效性评价指标体系，对各指标进行了敏感性分析和总体后效性分析，以此为依据从水资源全生命周期角度提出了协调与控制的相应策略，为天津市及同类区域水资源的高效利用和协调提供决策参考。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TV213.4
【图文】：

流动模式

流动模式的情况下，应尽量充分利用环节之间的副产品，并对废弃物进行资源化处理，尽可能减少工艺性和非工艺性损耗，从而减少资源使用量，在提高资源利用效率的同时，减轻环境压力，以实现经济、社会、环境的协调共同发展。资源的单线程流动模式如图 2-1 所示。图 2-1 资源的单线程流动模式（2）树状流动模式。资源的树状流动模式按照形状看，可分为倒树状和正树状。倒树枝状流动模式的特点是多种资源经过相关环节后集中于某一环节，以产生新的资源，且分枝上的各类资源在此过程中的作用各不相同。而正树状流动模式的特点是：各种资源在每一个生产或消费环节都会形成产品、副产品和废弃物三种形式的新资源，这些新资源在后续环中又会形成其他资源，按照这种方式，资源流动过程层层分解成了正树状。资源的树状流动模式如图 2-2 所示。

模式图,模式,资源种类,资源

第二章相关理论与研究方法始，经过某些其他环节后又流回起始环节。环状流动模式可以分为两类，一种是资源种类基本上不发生变化，只是因此，在数量上会发生变化，如图 2-3（a）所示。另一种化，这种方式虽然从形式上看是一个环状，但是其中的资、化学变化，因此，资源种类也在不断变化，流回到起始资源，而是一种新类别的资源，由于资源在流动过程中会性消耗，因此，从数量上看，再次流入起始环节的资源远如图 2-3（b）所示。环状流动方式中，资源种类基本不变，因此，需要不断地耗越低越好，这样补充量越低，说明循环利用效率越高。中，流回量与初始量差额越大，其流动方式越合理，因为有效资源的过程中。资源的环状流动模式如图 2-3 所示。

流动模式,网状

图 2-4 资源的网状流动模式我国处于经济快速发展的社会主义初级阶段，经济的发展主要依靠的还是制造业，其经济发展过程对资源具有很强的依赖性，且涉及到资源的开发、利用、管理和相关生态环境问题等，但是人均资源短缺、部分区域严重短缺、组合结构不合理、开发利用不合理、流动不合理、利用效率低下、区域间和区域内各部门间对资源的恶性竞争等问题让中国的资源短缺问题更加严重。我国的资源使用效率与发达国家相比仍有较大差距，资源绩效一直处于主要国家的最差之列，各种资源的单位 GDP 消耗接近世界平均水平的 2 倍，可见，我国仍然依靠的是资源密集型经济增长方式，处于经济发展的相对初级阶段，应遵循自然资源的形成和开发利用规律，在时间维度和空间维度实现资源的合理流动，促进资源与人口、环境、经济发展之间关系的协调。商品贸易过程中反映出来的虚拟水资源流动实际上也属于自愿流动的研究范畴，虚拟水资源研究需要从水资源开发、流动、转移、协调的方式和机理着手，通过准确估算维持区域社会经济可持续运行所需水资源量，从而了解人类行为对

【参考文献】