天津市水资源安全研究

天津大学硕士学位论文天津市水资源安全研究姓名：李兰秀申请学位级别：硕士专业：水力学及河流动力学指导教师：张效先;高学平20051201天津市水资源安全研究作者：李兰秀学位授予单位：天津大学相似文献(8条)1.学位论文郭磊水资源评价及水质数值模拟研究2006水资源是人类生存和发展不可替代的资源，是经济和社会可持续发展的基础。目前全球水资源状况正面临着巨大的危机，人口增长导致人均水资源量减少，工农业生产及人类的活动导致水资源的污染，气候因素及地理原因导致水资源时空分布不均匀等等，这些问题都受到决策者和科研工作者的极大关注。在研究如何解决这些问题前，需要对水资源的状况有全面的认识和了解，这就要求对水资源进行科学评价。本文研究了用模糊综合评判方法，从水质和水量两个角度对区域水资源进行评价的方法。水质方面主要考虑了各水质指标的浓度值对水资源的综合影响，由于水质的测量具有一定的时效性和误差，故研究了水质数值模拟方法，并以北大港水库水质模拟研究为例，详述了水质数值模拟研究过程。水量的问题主要是由水资源的时空分布不均匀引起的，空间分布不均可采用跨区域水资源调度方法解决，对于时间分布不均，可采用提高水库汛限水位、建立蓄滞洪区等方法蓄存汛期洪水资源，本文探讨了海洋水库作为蓄滞洪区以蓄存汛期入海淡水的可行性，并用数值方法模拟海洋水库蓄存洪水的过程。具体研究工作如下：首先，对北大港水库水质进行了数值模拟研究。建立三维水动力水质耦合模型，以氯离子作为水质模拟指标，选择水库某实际运行时段作为模拟时域，对水库水体及底泥氯离子的输运进行模拟，通过对模拟值与实测值的比较和分析，验证了模型的可靠性。运用上述模型，对水库5种典型运行方式进行了水动力及水质模拟研究，通过对各运行方式下流场、污染物输运及分布的比较，揭示了水库流场动态变化、水质变化及底泥污染物释放规律。水质数值模拟可以预测水资源水质变化，为水资源评价提供水质指标数值。其次，对海洋水库蓄存淡水的可行性进行研究。根据天津市海挡防护规划，将在永定新河河口规划建设人工泻湖。本文运用三维水动力水质耦合模型，从盐淡水交换的角度，以50年一遇洪水过程为例，模拟了人工泻湖拦蓄洪水过程中湖内盐度的输移过程，探讨了人工泻湖在汛期可兼作海洋水库以蓄存入海淡水资源的可能性。对海洋水库各种存蓄水方式进行模拟计算，通过对计算结果的分析，确定了较佳的存蓄水方式，以使水库在相同入流条件下蓄存更多的可用淡水。最后，建立二级模糊综合评判模型，从水质和水量两个角度展开对水资源的评价。选择10个水质指标和7个水量指标作为评判因素集，设置5个等级，根据各指标与等级之间的关系建立隶属度函数，采用单因子评价法等方法确定各指标权重，选择合理的算子，经过模糊运算，最终得到水资源评价结果。在评价过程中，提出了水资源安全因子的概念，并给定了计算公式，水资源安全因子可以用来确定对水资源状况负面影响较大的指标，从而为制定有针对性的水资源改善和修复措施提供科学参考。2.学位论文刘爽基于水资源安全的节水高效种植制度评价研究——以河南洛阳为例2007本文是针对我国农业水资源紧缺和发展节水高效型农业的迫切需要,利用中国农业科学院洛阳旱农试验基地1999-2004年不同种植制度试验数据,通过构建适宜种植制度下的农业水资源安全评价体系和综合效益评价体系,进行了基于水资源安全的节水高效种植制度红绿灯评价方法及试验性评价研究.主要结论如下:(1)对洛阳地区三种主要种植制度下的农田水分平衡状况及效益进行了全面系统分析.一年一作(冬小麦)种植制度下,不同年限冬小麦生育期平均水分亏缺量在168.5mm,农田水分满足率为62.6﹪,亩均产值为334.9元,净产率为77.2﹪;一年二作(冬小麦一夏玉米)种植制度下,整个生育期4年平均水分亏缺量为210.4mm,农田水分满足率为76.8﹪,亩均产值为567.9元,净产率为78.3﹪;二年三熟制(冬小麦一夏玉米一春甘薯)种植制度下,整个生育期平均水分亏缺量为344.2mm,农田水分满足率为76﹪,亩均产值达到1135.8元,净产率为86.8﹪.(2)首次提出了基于水资源安全的节水高效种植制度红绿灯评价方法的基本思想,并以此思想为指导,分别从水的角度和综合效益的角度分析研究,构建了适宜不同种植制度下的农业水资源安全评价体系和综合效益评价体系,并在此基础上构建了基于水资源安全的节水高效种植制度红绿灯评价方法.其中,种植制度下的农业水资源评价体系采用3个准则层,分别是供水层、需水层和供需协调度层;8项指标及各自权重,分别是自然供水量0.226、土壤供水量0.201、灌溉量0.021、农田需水量0.073、作物需水强度0.036、农田供需盈亏率0.193、农田供需吻合度0.167和农田水分满足率0.081.综合效益评价体系采用了3个准则层,分别是经济效益、社会效益和生态效益;8项指标及各自权重,分别是亩均产量0.108、亩均产值0.204、耕地净产率0.288、粮食安全贡献率0.200、农民收入贡献率0.100、光能利用率0.025、热能利用效率0.025和耕地种植指数0.05.(3)对洛阳地区三种主要种植制度进行了基于水资源安全的节水高效种植制度红绿灯试验性评价研究.一年一作(冬小麦)种植制度水资源安全评价值为0.65,综合效益评价值为0.56,综合评判为黄灯:一年二作(冬小麦一夏玉米)种植制度水资源安全评价值为0.55,综合效益评价值为0.58,综合评判为黄灯;二年三熟制(冬小麦一夏玉米一春甘薯)种植制度水资源安全评价值为0.69,综合效益评价值为0.64,综合评判为绿灯.3.学位论文贡力兰州市水资源承载力研究2007兰州市地处我国西北部，具有典型的大陆性气候特征，水资源短缺，大部分地区年降水量在400mm左右，多年平均径流不足全国平均的1/3，人均占有水资源量只有全国人均的22％。研究兰州市的水资源承载能力，对优化水资源配置，协调区域生态建设、人民生活、工农业发展和水资源的关系，实现区域可持续发展，具有重要意义。本文在了解水资源承载力概念及理论的基础上，以可持续发展观点为指导，以兰州市水资源供需现状为依据，以兰州市社会经济发展趋势为背景，把常规趋势预测和模糊综合评判相结合，结合实际情况适当调整发展参数，预测了该市2005年-2020年的需水量、供水量，分析了水资源的供需平衡。选取了人均水资源可利用量，人均供水量，水资源利用率，万元工业产值需水量，需水模数，生活需水定额，耕地灌溉率等7个评价因素，利用模糊综合评判模型对其水资源承载能力进行了评价研究。通过分析预测结果，并针对目前和将来用水资源可能存在的问题，并提出了兰州市水资源安全对策。对兰州市水资源开发利用决策，有一定的借鉴意义。论文共分七章：第一章综合阐述了本研究目的与意义、国内外水资源承载力研究动态及论文研究内容、方法技术路线。第二章简要介绍了研究区自然地理概况、社会经济状况、水资源特征和现状。第三章介绍了需水量的预测原则和计算方法，估算了兰州市未来15年的需水预测。第四章针对兰州市供水现状，进行了供水预测和水资源供需平衡分析。第五章从可持续发展的角度出发，建立了适合兰州市的水资源评价指标体系和模糊综合评价模型，对兰州市未来15年水资源承载力进行了评价。第六章是本文的主要结论与建议。4.学位论文尹婧气候变化和土地利用/覆被变化对泾河流域生态水文过程的影响研究2008由于气候变化和人类活动引起的土地利用/覆盖变化(LUCC)对陆地生态水文过程的影响日益深刻，要求我们及时把握变化环境下的水资源形成与演化规律，保障水资源安全，实现水资源的可持续利用。近几十年来，在气候变化和人类活动的双重影响下，原本脆弱的生态环境进一步恶化，需要迫切地研究气候变化和LUCC对流域水循环和水资源的影响。本研究采用实验、调查、遥感和模型(SWAT模型)相结合的方法，探讨了气候变化和LUCC对泾河流域生态水文过程的影响。在年和月的时间尺度上量化了1970～2006年泾河流域气候变化和LUCC对径流和蒸散发的影响及其贡献率.在此基础上，进一步分析了“退耕还林(草)”对流域生态水文过程的影响，取得了以下主要结果：(1)SWAT模型能够在年和月时间尺度上较准确地模拟泾河流域的径流量，可以做为流域水资源评价的重要手段和工具。(2)过去几十年来，泾河流域的多年平均气温、最高温度和最低温度呈逐年上升趋势，流域多年平均降雨量总体呈减少趋势.上世纪70年代(1970～1979)～80(1980～1989)年代，气温呈微弱上升趋势；80年代(1980～1989)～90(1990～1999)年代，气温呈现明显增温趋势，流域多年平均最高气温升温最明显；1990～2005年，流域气温仍保持明显增温趋势，多年平均最低气温升温最明显。上世纪70～80年代，降雨量年际变化不大，月际变化较大，5-6月份降雨量增加较明显；上世纪80～90年代，流域总降水量减少，下游减少较明显；1990～2005年，总降水量有所增加，中、下游增加显著。综合分析，上世纪80～90年代，流域气候呈暖干化特征，1990～2005年，流域气候呈现暖湿化特征。(3)对比1979、1989、1999和2006年泾河流域4期土地利用分类结果，可以看出耕地和低覆盖草地始终是流域最主要的土地利用类型。几十年来，林地面积持续减少，城镇用地的面积持续增加，未利用地的面积增减变化比较剧烈。与1979年相比，1989年时流域植被覆盖度整体上呈降低趋势：林地和高覆盖草地面积分别减少了4.55％和2.44％，未利用地和低覆盖草地面积分别增加了3.61％和4.17％，耕地面积减少较小；到1999年，与1989年相比，流域植被覆盖度仍呈降低趋势：耕地面积增加了2.57％，未利用地面积增加了5.70％，高、低覆盖草地面积减少共减少了7.32％，林地面积减少了0.93％；到了2006年，与1999年相比，流域植被覆盖情况有所改善：高覆盖草地、未利用地、耕地面积变化最显著，高覆盖草地增加了4.60％，未利用地减少了9.78％，耕地增加了5.11％，林地增加面积和低覆盖草地减少面积非常小。(4)上世纪70～80年代，在气候变化和LUCC共同作用下，流域年和月径流都呈现增加趋势，年径流量共增加了29.75m3s-1。其中气候变化使得年均径流增加了26.07m3s-1；对径流影响的贡献率为87.62％；LUCC使得年径流增加了2.30m3s-1，对径流影响的贡献率为7.73％。其它因素的贡献率为4.64％。在气候变化和LUCC共同作用下，流域年、月蒸散量都呈现出减少趋势，年蒸散量共减少了78.39mm，其中气候变化使得年均蒸散量减少了30.03mm，对蒸散量影响的贡献率为-38.31％；LUCC使得年蒸散量减少了37.93mm，对蒸散量影响的贡献率为-48.39％。其它因素的影响为-13.31％。上世纪80～90年代，在气候和LUCC共同作用下，流域年、月径流量都呈现出减少趋势，年径流量减少了12.59m3s-1。其中气候变化使得年均径流减少了7.04m3s-1，对径流减少的贡献率为55.92％；LUCC使得年径流减少了6.83m3s-1，对径流影响的贡献率为54.25％。其它因素的影响为10.17％。在气候变化和LUCC共同作用下，流域年、月蒸散量都是增加的，年蒸散量共增加了72.53mm，其中气候变化使得年均蒸散量增加了47.19mm，对蒸散量影响的贡献率为65.06％;LUCC使得年蒸散量增加了33.46mm，对蒸散量影响的贡献率为46.13％。其它因素的影响为-11.21％。上世纪90年代到现在，在气候变化和LUCC共同作用下，流域年、月径流量都在减少。年径流量共减少了15.65m3s-1，其中气候变化使得年均径流减少了6.59m3s-1；对径流影响的贡献率为42.11％；LUCC使得年径流减少了11.06m3s-1，对径流影响的贡献率为70.67％。其它因素的影响为12.18％。同期，在气候和LUCC共同作用下，流域年、月蒸散量都是增加的，年蒸散量共增加了34.15mm，其中气候变化使得