【摘要】：我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家,同時(shí)工農(nóng)業(yè)用水效率較低、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,粗放式的水資源開(kāi)發(fā)利用也帶來(lái)了嚴(yán)重的水污染問(wèn)題。水資源、水生態(tài)和水環(huán)境瓶頸制已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常發(fā)展。制定科學(xué)、合理的水資源管理指標(biāo),加強(qiáng)生態(tài)保護(hù),統(tǒng)籌解決好水短缺與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)時(shí)不我待。十八大報(bào)告將生態(tài)文明建設(shè)提高到了新的高度,我國(guó)的用水方式和管理發(fā)生了新的變化。201 1年中央提出實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度,明確要求構(gòu)建水資源管理紅線指標(biāo),實(shí)施總量控制與效率控制管理。2017年,十九大報(bào)告又提出了新時(shí)代“綠色發(fā)展”理念,實(shí)行嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)制度,加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù),重建綠水青山�！熬G水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念為我國(guó)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)提供了指導(dǎo)方針。將我國(guó)當(dāng)前最嚴(yán)格水資源管理制度與對(duì)水文循環(huán)及其伴生過(guò)程的認(rèn)識(shí)和研究相結(jié)合,提高指標(biāo)的合理性和可行性,是當(dāng)前我國(guó)水資源管理實(shí)踐所面臨的重大科學(xué)需求,也因此成為水資源學(xué)科需要突破的方向。然而當(dāng)前我國(guó)的水資源管理指標(biāo)核算研究尚停留在初步探討階段,對(duì)水資源管理指標(biāo)核算沒(méi)有清晰的理論基礎(chǔ),基于水循環(huán)機(jī)理的水資源管理指標(biāo)核算方法與科學(xué)的評(píng)價(jià)體系尚未形成。本文基于新時(shí)代綠色發(fā)展理念,在自然-人工復(fù)合水循環(huán)理論的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地提出了基于水與物質(zhì)循環(huán)的水資源管理指標(biāo)核算理論方法體系,研發(fā)了基于水與物質(zhì)循環(huán)的“量-質(zhì)-效”聯(lián)合調(diào)控模擬模型SWAT_WAQER,并將模型成功地應(yīng)用到了水資源與水環(huán)境問(wèn)題突出的南流江流域。設(shè)置了考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、節(jié)水、污染控制和生態(tài)保護(hù)等多種情景,采用基于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境與生態(tài)五大系統(tǒng)多目標(biāo)綜合決策方法進(jìn)行方案優(yōu)選,量化了南流江流域的水資源管理指標(biāo)。本文所做的主要工作如下:(1)針對(duì)我國(guó)水資源管理制度要求以及綠色發(fā)展理念,以自然-人工復(fù)合水循環(huán)理論為核算基礎(chǔ),以水資源的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、生態(tài)與環(huán)境五維屬性的協(xié)調(diào)發(fā)展為核算準(zhǔn)則,以“指標(biāo)選擇-情景設(shè)置-方案模擬-效果評(píng)價(jià)-指標(biāo)核算”為核算思路,以“量-質(zhì)-效”三位一體控制為核算目標(biāo),并提出了方案設(shè)置、模型構(gòu)架以及方案評(píng)價(jià)方法,系統(tǒng)構(gòu)建了基于水與物質(zhì)循環(huán)的水資源管理指標(biāo)核算理論與方法體系。(2)通過(guò)對(duì)SWAT模型的改進(jìn),研發(fā)了基于水與物質(zhì)循環(huán)的“量-質(zhì)-效”聯(lián)合調(diào)控模型SWAT_WAQER。模型采用全新的”子流域-灌區(qū)-行政區(qū)-水功能區(qū)”嵌套式坡面離散方法,很好地處理了天然子流域邊界、行政區(qū)邊界、灌區(qū)邊界互不重合的問(wèn)題;實(shí)現(xiàn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與需水預(yù)測(cè)模型耦合、自然-社會(huì)水循環(huán)模型與水資源配置模型耦合,具有經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展預(yù)測(cè)模擬、需水預(yù)測(cè)模擬、自然-人工水循環(huán)耦合模擬、水量水質(zhì)耦合模擬以及水資源配置模擬等功能。通過(guò)模型進(jìn)行水稻產(chǎn)量、徑流、蒸散發(fā)、泥沙和水質(zhì)等方面的校驗(yàn),驗(yàn)證了 SWAT WAQER模型模擬性能可靠,模擬效果良好,可以作為基于水與物質(zhì)循環(huán)的水資源管理指標(biāo)核算的有力支撐工具。(3)以廣西南流江流域?yàn)檠芯繉?duì)象,通過(guò)各方案的評(píng)價(jià)優(yōu)選,量化了2030年南流江流域水資源管理總量控制與效率控制指標(biāo):全流域國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水總量控制指標(biāo)為23.28億m3,其中地表取水總量控制指標(biāo)為23.26億m3,生活用水總量控制制指標(biāo)為3.98億m3,工業(yè)用水控制指標(biāo)為1.42億m3,農(nóng)業(yè)用水控制指標(biāo)為17.45億m3,生態(tài)用水控制指標(biāo)為0.43億m3;全流域總氮入河排放量控制指標(biāo)為10965t,其中點(diǎn)源排放量1821t,面源排放量為9144t;總磷入河排放量控制指標(biāo)為1250t,其中點(diǎn)源排放量148t,面源排放量為1102t。萬(wàn)元工業(yè)增加值控制指標(biāo)為27m3,灌溉水有效利用系數(shù)為0.60。(4)通過(guò)采用HadGEM2-ES模式,分析了RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三種排放情景下的南流江流域水與物質(zhì)循環(huán)對(duì)氣候變化的響應(yīng)。三種排放情景下,未來(lái)南流江流域降水和氣溫呈現(xiàn)增加態(tài)勢(shì)。除RCP4.5排放情景外,未來(lái)南流江流域天然徑流量呈現(xiàn)減少趨勢(shì),其中,在RCP4.5排放情景下,天然徑流量增加了4.0%;在RCP8.5排放情景下,天然徑流量減少了10.8%;實(shí)際蒸散發(fā)分別增加了6.4%、4.5%和6.3%;三種排放情景下的污染負(fù)荷來(lái)呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。在RCP2.6情景下,流域總氮負(fù)荷量將減少39.6%,總磷負(fù)荷量減少46.5%;在RCP4.5情景下,流域總氮負(fù)荷量減少27.9%,總磷負(fù)荷量減少28.6%;在RCP8.5情景下,流域總氮負(fù)荷量將增加6.9%,總磷負(fù)荷量增加7.8%;未來(lái)南流江流域糧食的單位面積產(chǎn)量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。三種排情景下,南流江流域水稻平均產(chǎn)量分別減少2.3%、0.67%和3.4%。(5)選用RCP4.5排放情景,采用SWAT WAQER模型的模擬以及對(duì)各方案的評(píng)價(jià)優(yōu)選,對(duì)氣候變化條件下的2030年南流江流域水資源管理指標(biāo)進(jìn)行了核算:全流域國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水總量控制指標(biāo)為18.18億m3。其中,地表取水總量控制指標(biāo)為18.18億m3,生活用水總量控制指標(biāo)為3.98億m3,工業(yè)用水控制指標(biāo)為1.42億m3,農(nóng)業(yè)用水控制指標(biāo)為12.35億m3,生態(tài)用水控制指標(biāo)為0.43億m3;全流域總氮入河排放量控制指標(biāo)為8537t,其中點(diǎn)源排放量1821t,面源排放量為6716t;總磷入河排放量為750t,其中點(diǎn)源排放量148t,面源排放量為602t。萬(wàn)元工業(yè)增加值控制指標(biāo)為27m3,灌溉水有效利用系數(shù)為0.60。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TV213.4
【圖文】：

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邐第二章基于水與物質(zhì)循環(huán)的水資源管理指標(biāo)核算理論與方法邐逡逑（１）用水總量影響因素逡逑生活用水總量影響因素主要有人口數(shù)量及城鎮(zhèn)化率、供水管網(wǎng)漏損率等供水條件、逡逑生活水平、節(jié)水意識(shí)、政策與水價(jià)等（圖２－ｌａ）。本研究認(rèn)為人口數(shù)量以及城鎮(zhèn)化率是逡逑生活用水總量的最重要影響因素。人類(lèi)的生存需要消耗一定量的水，人類(lèi)繁衍是用水總逡逑量增長(zhǎng)的原始驅(qū)動(dòng)力。人口的城鎮(zhèn)化進(jìn)程改變了原有的城鄉(xiāng)人口分布，使城市人口增加，逡逑城市用水需求上升，進(jìn)一步加劇了城市用水壓力。工業(yè)用水總量主要受產(chǎn)業(yè)規(guī)模、工業(yè)逡逑類(lèi)型、設(shè)備與工藝、節(jié)水技術(shù)、管理制度等多方面影響�？偨Y(jié)起來(lái)，主要受兩方面的影逡逑響：一是區(qū)域工業(yè)規(guī)模及結(jié)構(gòu)；二是由于采取先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)。引進(jìn)新工藝等措施，提逡逑高了用水效率。農(nóng)業(yè)用水總量影響因素有多種，可以歸結(jié)為兩大因素影響：一是區(qū)域／逡逑流域灌溉規(guī)模；二是由于采取先進(jìn)節(jié)水措施，引起灌溉水有效利用系數(shù)變化。逡逑，邋—＿、邋，一邐■邐邐邐邐逡逑

本文編號(hào)：2722757