南水北调与水利科技（中英文）
2023年第1期文章目次
2023(1):1-12.
摘要:
在梳理水资源行为与“双碳”目标关联的基础上，阐述水资源行为对“双碳”目标的作用机理及度量存在的 问题；从水资源开发、配置、利用、保护 4 个维度，提出水资源行为（water?resource?behavior，WRB）的二氧化碳排放 当量分析（carbon?dioxide?emission?equivalent?analysis，CEEA）方法，构建二氧化碳排放当量分析函数表（function table?of?carbon?dioxide?emission?equivalent?analysis，FT-CEEA），包括 16 种水资源行为的二氧化碳排放当量（carbon dioxide?emission?equivalent，CEE）计算公式，为水资源领域的二氧化碳排放和吸收效应核算提供一个参考“标尺”， 以河南省为例，开展 CEEA 方法的应用研究。结果表明：2020 年河南省水资源行为的二氧化碳排放当量为 2?888.61 万 t，水资源利用行为（water?resource?utilization?behavior，WRUB）是主要贡献者；水资源开发行为（water resource?development?behavior，WRDB）、水资源配置行为（water?resource?allocation?behavior，WRAB）及水资源利用 行为（WRUB）产生二氧化碳排放效应，水资源保护行为（water?resource?protection?behavior，WRPB）产生二氧化碳吸 收效应，4 种 WRB 的 CEE 分别为 1?187.54 万、564.99 万、1?448.38 万、?312.30 万 t。研究成果可为后续水资源领 域的二氧化碳排放当量核算提供参考。
在梳理水资源行为与“双碳”目标关联的基础上，阐述水资源行为对“双碳”目标的作用机理及度量存在的 问题；从水资源开发、配置、利用、保护 4 个维度，提出水资源行为（water?resource?behavior，WRB）的二氧化碳排放 当量分析（carbon?dioxide?emission?equivalent?analysis，CEEA）方法，构建二氧化碳排放当量分析函数表（function table?of?carbon?dioxide?emission?equivalent?analysis，FT-CEEA），包括 16 种水资源行为的二氧化碳排放当量（carbon dioxide?emission?equivalent，CEE）计算公式，为水资源领域的二氧化碳排放和吸收效应核算提供一个参考“标尺”， 以河南省为例，开展 CEEA 方法的应用研究。结果表明：2020 年河南省水资源行为的二氧化碳排放当量为 2?888.61 万 t，水资源利用行为（water?resource?utilization?behavior，WRUB）是主要贡献者；水资源开发行为（water resource?development?behavior，WRDB）、水资源配置行为（water?resource?allocation?behavior，WRAB）及水资源利用 行为（WRUB）产生二氧化碳排放效应，水资源保护行为（water?resource?protection?behavior，WRPB）产生二氧化碳吸 收效应，4 种 WRB 的 CEE 分别为 1?187.54 万、564.99 万、1?448.38 万、?312.30 万 t。研究成果可为后续水资源领 域的二氧化碳排放当量核算提供参考。
2023(1):13-21.
摘要:
系统梳理水-能-碳复杂关系的概念内涵，认为其本质是水资源、能源以及碳排放在整个产品生命周期过程 中的相互关系。回顾了复杂关系的近今进展，可将评估方法归纳为基于耦合关联视角的评估、基于整体协同视角 的评估、基于风险与韧性视角的评估以及基于土地利用视角的综合评估。在此基础上，建议未来应重点关注 4 个 前沿议题，即基于水-能-碳承载力的国土空间优化研究、水-能-碳视角下资源消耗与经济增长脱钩分析、水-能-碳 复杂关系确定性与不确定性量化分析以及水-能-碳工程措施助力“负排放”，旨在通过水-能-碳系统协同管理推动 绿色高质量发展。
系统梳理水-能-碳复杂关系的概念内涵，认为其本质是水资源、能源以及碳排放在整个产品生命周期过程 中的相互关系。回顾了复杂关系的近今进展，可将评估方法归纳为基于耦合关联视角的评估、基于整体协同视角 的评估、基于风险与韧性视角的评估以及基于土地利用视角的综合评估。在此基础上，建议未来应重点关注 4 个 前沿议题，即基于水-能-碳承载力的国土空间优化研究、水-能-碳视角下资源消耗与经济增长脱钩分析、水-能-碳 复杂关系确定性与不确定性量化分析以及水-能-碳工程措施助力“负排放”，旨在通过水-能-碳系统协同管理推动 绿色高质量发展。
2023(1):22-28,38.
摘要:
通过对相关文献的研究梳理，基于“双碳”战略任务要求与实施路径，对“双碳”战略下水循环响应与需水情 势变化等进行深入探析。研究表明，水、碳循环在自然界通过植物光合作用和蒸散发紧密相连，在经济社会中通 过水资源与能源的供-用-耗-排过程密切相关。“双碳”战略实施对水资源供、需两端均产生一定影响，供给端主 要表现在降水、径流的时空分布变化，需求端主要表现在产业结构、布局的调整以及伴生的需水变化。针对“双 碳”战略下的水-碳天然循环变化及其影响应进一步加强研究并制定适应性措施，同时加强经济社会领域水资源 与能源供-用-耗-排过程的主动调节，为“双碳”目标实现和经济社会高质量发展提供支撑。
通过对相关文献的研究梳理，基于“双碳”战略任务要求与实施路径，对“双碳”战略下水循环响应与需水情 势变化等进行深入探析。研究表明，水、碳循环在自然界通过植物光合作用和蒸散发紧密相连，在经济社会中通 过水资源与能源的供-用-耗-排过程密切相关。“双碳”战略实施对水资源供、需两端均产生一定影响，供给端主 要表现在降水、径流的时空分布变化，需求端主要表现在产业结构、布局的调整以及伴生的需水变化。针对“双 碳”战略下的水-碳天然循环变化及其影响应进一步加强研究并制定适应性措施，同时加强经济社会领域水资源 与能源供-用-耗-排过程的主动调节，为“双碳”目标实现和经济社会高质量发展提供支撑。
2023(1):29-38.
摘要:
针对跨流域长距离调水工程风险综合评价困难问题，进行风险因子辨识，建立风险指标体系和风险等级标 准，并设计一种风险集成方法。将工程进行单元划分，确定风险指标权重，计算各单元综合风险量值，将各单元风 险进行集成计算得到工程总体风险等级。针对不同单元包含风险因素不同的问题，提出风险指标权重修正方法。 基于所提风险集成方法，设计并开发跨流域长距离调水工程风险集成软件。某跨流域长距离调水工程某管理处 实例计算结果表明，该管理处管辖范围总体风险等级为 II 级，灰色聚类分析法等 7 种方法的计算结果一致，说明 所提方法有效可靠。
针对跨流域长距离调水工程风险综合评价困难问题，进行风险因子辨识，建立风险指标体系和风险等级标 准，并设计一种风险集成方法。将工程进行单元划分，确定风险指标权重，计算各单元综合风险量值，将各单元风 险进行集成计算得到工程总体风险等级。针对不同单元包含风险因素不同的问题，提出风险指标权重修正方法。 基于所提风险集成方法，设计并开发跨流域长距离调水工程风险集成软件。某跨流域长距离调水工程某管理处 实例计算结果表明，该管理处管辖范围总体风险等级为 II 级，灰色聚类分析法等 7 种方法的计算结果一致，说明 所提方法有效可靠。
2023(1):39-47,75.
摘要:
选取引江济淮工程河南受水区 9 个县（区），构建包括水资源、经济社会和生态环境 3 个维度的水资源利用效率测 算指标体系，采用“单指标量化-多指标综合-多准则集成”评价方法对水资源利用效率进行测算，构建障碍度模型 辨析受水区水资源利用效率制约因素，通过空间自相关模型分析各县（区）水资源利用效率的集聚性特征。结果表明： 受水区水资源利用效率指数（water?resource?utilization?efficiency?index，WREI）呈现波动上升趋势，年均增幅为 3.55%； 主要障碍因子是生态用水占比和人均水资源占有量；WREI 具有较为明显的空间正相关作用，空间集聚性呈降低趋势。
选取引江济淮工程河南受水区 9 个县（区），构建包括水资源、经济社会和生态环境 3 个维度的水资源利用效率测 算指标体系，采用“单指标量化-多指标综合-多准则集成”评价方法对水资源利用效率进行测算，构建障碍度模型 辨析受水区水资源利用效率制约因素，通过空间自相关模型分析各县（区）水资源利用效率的集聚性特征。结果表明： 受水区水资源利用效率指数（water?resource?utilization?efficiency?index，WREI）呈现波动上升趋势，年均增幅为 3.55%； 主要障碍因子是生态用水占比和人均水资源占有量；WREI 具有较为明显的空间正相关作用，空间集聚性呈降低趋势。
2023(1):48-55.
摘要:
传统 Kostiakov 经验公式计算结果为一定值，在未衬砌的沿程地质变化较大的河段应用时不能充分体现输 水损失沿程变化的动态特点。为克服原公式局限性，采用积分学方法及广义简约梯度法对 Kostiakov 经验公式进 行改进，形成改进 Kostiakov 经验公式法，并以南水北调东线梁济运河段为例，利用 2013—2019 年实测数据，对改 进 Kostiakov 经验公式中的参数进行率定。考虑梁济运河段运行期间易受春灌影响，分别利用受春灌影响显著的 2019—2020 年和影响一般的 2020—2021 年实测数据对改进 Kostiakov 经验公式进行验证。结果表明：改进 Kostiakov 经验公式法可克服原公式应用时的局限性，有效提升输水损失计算精度，扩大原公式的应用范围；改进 后计算结果与两个时段实测数据的平均相对误差分别由原来的 27.26% 和 11.72% 降低为 7.9% 和 6.84%，对调水 工程运行调度具有重要意义。
传统 Kostiakov 经验公式计算结果为一定值，在未衬砌的沿程地质变化较大的河段应用时不能充分体现输 水损失沿程变化的动态特点。为克服原公式局限性，采用积分学方法及广义简约梯度法对 Kostiakov 经验公式进 行改进，形成改进 Kostiakov 经验公式法，并以南水北调东线梁济运河段为例，利用 2013—2019 年实测数据，对改 进 Kostiakov 经验公式中的参数进行率定。考虑梁济运河段运行期间易受春灌影响，分别利用受春灌影响显著的 2019—2020 年和影响一般的 2020—2021 年实测数据对改进 Kostiakov 经验公式进行验证。结果表明：改进 Kostiakov 经验公式法可克服原公式应用时的局限性，有效提升输水损失计算精度，扩大原公式的应用范围；改进 后计算结果与两个时段实测数据的平均相对误差分别由原来的 27.26% 和 11.72% 降低为 7.9% 和 6.84%，对调水 工程运行调度具有重要意义。
2023(1):56-64.
摘要:
为持续推进水资源节约工作，保障南水北调受水区经济社会可持续发展，开展居民用水习惯问卷调查，分析 南水北调东线和中线受水区各省（直辖市）居民家庭用水现状及差异特点，识别生活用水的主要影响因素，设计节 水情景模拟家庭节水潜力。结果表明，受水区居民用水习惯呈现较明显的地域性差异，其中：天津市和河北省居 民整体节水意识较高，河南省和山东省现状人均日用水量比北京市、安徽省和江苏省低 12%；从用水行为上看，家 庭洗浴日均用水量浮动范围达 30%，是造成用水差异的主要环节。节水情景模拟结果显示，通过进一步提高居民 节水意识、替换高等级节水器具、增强家庭内部废水循环利用等措施，受水区居民人均日用水量可下降 12%～29%。根据受水区各省 (直辖市) 针对其生活用水特点，提出了进一步开展节水器具普及工作、完善节水管 理体制机制、提升居民节水意识以及合理利用废水等节水建议，因地制宜持续推进节水工作。
为持续推进水资源节约工作，保障南水北调受水区经济社会可持续发展，开展居民用水习惯问卷调查，分析 南水北调东线和中线受水区各省（直辖市）居民家庭用水现状及差异特点，识别生活用水的主要影响因素，设计节 水情景模拟家庭节水潜力。结果表明，受水区居民用水习惯呈现较明显的地域性差异，其中：天津市和河北省居 民整体节水意识较高，河南省和山东省现状人均日用水量比北京市、安徽省和江苏省低 12%；从用水行为上看，家 庭洗浴日均用水量浮动范围达 30%，是造成用水差异的主要环节。节水情景模拟结果显示，通过进一步提高居民 节水意识、替换高等级节水器具、增强家庭内部废水循环利用等措施，受水区居民人均日用水量可下降 12%～29%。根据受水区各省 (直辖市) 针对其生活用水特点，提出了进一步开展节水器具普及工作、完善节水管 理体制机制、提升居民节水意识以及合理利用废水等节水建议，因地制宜持续推进节水工作。
2023(1):65-75.
摘要:
为掌握南水北调总干渠的水体特征指标情况，对中线干渠 12 个断面的 99 项水化学指标和 5 项同位素指标 在 2020—2021 年度的变化情况进行系统分析，按照可以在干渠沿线普遍检出并能广泛使用（普适性）、干渠本身 指标稳定（稳定性）、与周围水体有明显差异（差异性）的原则，建立干线水体特征指标体系，尝试识别出总干渠的 特征指标，进而评估特征指标的正常动态范围，以期为快速研判南水北调干渠边坡渗水、漏水等问题提供技术支 撑。研究结果表明：对于“普适性”，中线干渠水体有 10 项水化学指标可以满足；对于“稳定性”，中线干渠水体中 锶、钠、钾、钙、镁和氯等 8 项水化学指标总体稳定，受季节变化影响具有一定的波动性，氘（ 2H）、氧（ 18O）、锶（ 87Sr）和 硫（ 34S）同位素具有较好的稳定性，受季节影响较小；对于“差异性”，氯和钠两项单项指标及氯/镁离子比、钠/镁离 子比与周围水体差异最为显著。结合多项原则和影响因素进行综合考虑，最终选定氯、钠、锶、氯/镁离子比、钠/ 镁离子比以及氘（ 2H）、氧（ 18O）、锶（ 87Sr）共 8 项指标作为具有普适性、稳定性和差异性的特征指标。发现边坡渗 水的第一时间，可以采用氯、钠、氯/镁离子比、钠/镁离子比以及氘（ 2H）、氧（ 18O）等6 项特征指标为快速分析研判提供支撑。
为掌握南水北调总干渠的水体特征指标情况，对中线干渠 12 个断面的 99 项水化学指标和 5 项同位素指标 在 2020—2021 年度的变化情况进行系统分析，按照可以在干渠沿线普遍检出并能广泛使用（普适性）、干渠本身 指标稳定（稳定性）、与周围水体有明显差异（差异性）的原则，建立干线水体特征指标体系，尝试识别出总干渠的 特征指标，进而评估特征指标的正常动态范围，以期为快速研判南水北调干渠边坡渗水、漏水等问题提供技术支 撑。研究结果表明：对于“普适性”，中线干渠水体有 10 项水化学指标可以满足；对于“稳定性”，中线干渠水体中 锶、钠、钾、钙、镁和氯等 8 项水化学指标总体稳定，受季节变化影响具有一定的波动性，氘（ 2H）、氧（ 18O）、锶（ 87Sr）和 硫（ 34S）同位素具有较好的稳定性，受季节影响较小；对于“差异性”，氯和钠两项单项指标及氯/镁离子比、钠/镁离 子比与周围水体差异最为显著。结合多项原则和影响因素进行综合考虑，最终选定氯、钠、锶、氯/镁离子比、钠/ 镁离子比以及氘（ 2H）、氧（ 18O）、锶（ 87Sr）共 8 项指标作为具有普适性、稳定性和差异性的特征指标。发现边坡渗 水的第一时间，可以采用氯、钠、氯/镁离子比、钠/镁离子比以及氘（ 2H）、氧（ 18O）等6 项特征指标为快速分析研判提供支撑。
2023(1):76-86.
摘要:
为客观评估消费环节的真实水量消费和用水效率，在虚拟水分析的基础上研究经济社会消费水量。基于国 家和各省水资源投入产出表，构建虚拟水通量以及综合用水效率评价模型，评估 2007、2012、2017 年我国 31 个省 （自治区、直辖市）虚拟水通量、经济社会消费水量及其综合效率，并对未来经济社会消费水量极值进行预测。结 果表明：国内虚拟水输入区向高收入区域聚集，虚拟水输出区向水资源密集型产品生产地聚集，考虑虚拟水流通 后，各省（自治区、直辖市）综合用水效率具有趋同性特征，人均综合消费水量与经济发展水平呈较好的对数关系， 经济越发达、居民生活水平越高，人均综合消费水量越高；由于国际贸易商品结构变化，2012 年之前我国经济社 会用水量高于经济社会水消费量，之后后者超过前者，预期在 2035—2040 年我国经济社会消费水量将达到 6?907 亿 m 3极值，比经济社会用水量高 427 亿 m 3。经济社会用水量和经济社会消费水量分别反映生产端和消费端用水 规模，随着经济社会生活水平提升以及生产结构和贸易结构的转变，经济社会消费水量超过经济社会用水量规模 将日趋扩大，二者差额主要通过虚拟水解决，需要合理优化商品进出口结构，避免大宗进口引发经济和社会风险。
为客观评估消费环节的真实水量消费和用水效率，在虚拟水分析的基础上研究经济社会消费水量。基于国 家和各省水资源投入产出表，构建虚拟水通量以及综合用水效率评价模型，评估 2007、2012、2017 年我国 31 个省 （自治区、直辖市）虚拟水通量、经济社会消费水量及其综合效率，并对未来经济社会消费水量极值进行预测。结 果表明：国内虚拟水输入区向高收入区域聚集，虚拟水输出区向水资源密集型产品生产地聚集，考虑虚拟水流通 后，各省（自治区、直辖市）综合用水效率具有趋同性特征，人均综合消费水量与经济发展水平呈较好的对数关系， 经济越发达、居民生活水平越高，人均综合消费水量越高；由于国际贸易商品结构变化，2012 年之前我国经济社 会用水量高于经济社会水消费量，之后后者超过前者，预期在 2035—2040 年我国经济社会消费水量将达到 6?907 亿 m 3极值，比经济社会用水量高 427 亿 m 3。经济社会用水量和经济社会消费水量分别反映生产端和消费端用水 规模，随着经济社会生活水平提升以及生产结构和贸易结构的转变，经济社会消费水量超过经济社会用水量规模 将日趋扩大，二者差额主要通过虚拟水解决，需要合理优化商品进出口结构，避免大宗进口引发经济和社会风险。
2023(1):87-94.
摘要:
在广东省研究新一代 GPM(Global?Precipitation?Measurement) 产品的精度及其探测极端降水事件的能力，探 讨其对地面站点观测数据的可替代性，可为 GPM 产品在中国南方湿润区的应用提供参考依据。以广东省的珠江 流域、韩江及粤东诸河流域、粤西沿海诸河流域为研究区，采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据，使用 相关系数 R、平均绝对误差 EMA、均方根误差 ERMS、相对偏差 BIAS、探测率 POD、空报率 FAR和成功系数 CSI共 7 个 指标验证 GPM 遥感降水产品与?TRMM(Tropical?Rainfall?Measuring?Mission) 产品的精度；对 GPM 产品与 TRMM 产品在广东省的各个子流域的精度进行对比分析；使用 9 种广泛应用的极端降水指数来描述研究区域的极端降 水特征，对比分析 TRMM 产品与 GPM 产品探测极端降水事件的能力。研究结果表明：以地面实测降水为基准， GPM 与 TRMM 产品在广东省的平均 R 值分别为 0.57 与 0.49，BIAS值分别为 7.93% 与 9.13%，CSI值分别为 0.51 与 0.44，表明两种遥感降水产品均有一定的偏差；从整体上来看，相较 TRMM 而言，GPM 的精度更高；对比广东省的 不同子流域，GPM 产品与 TRMM 产品在珠江三角洲的 BIAS值分别仅为 2.28% 与 8.72%，表明两种遥感降水产品在 珠江三角洲流域的精度最高。在探测极端降水方面，GPM 产品对中雨、大雨和连续无雨日数都有更为准确的监 测。综合来看，GPM 新一代遥感降水产品精度较高、对极端降水探测能力强，更适用于广东省的洪水、旱情监测， 在广东省特别是珠江三角洲具有巨大的应用潜力。
在广东省研究新一代 GPM(Global?Precipitation?Measurement) 产品的精度及其探测极端降水事件的能力，探 讨其对地面站点观测数据的可替代性，可为 GPM 产品在中国南方湿润区的应用提供参考依据。以广东省的珠江 流域、韩江及粤东诸河流域、粤西沿海诸河流域为研究区，采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据，使用 相关系数 R、平均绝对误差 EMA、均方根误差 ERMS、相对偏差 BIAS、探测率 POD、空报率 FAR和成功系数 CSI共 7 个 指标验证 GPM 遥感降水产品与?TRMM(Tropical?Rainfall?Measuring?Mission) 产品的精度；对 GPM 产品与 TRMM 产品在广东省的各个子流域的精度进行对比分析；使用 9 种广泛应用的极端降水指数来描述研究区域的极端降 水特征，对比分析 TRMM 产品与 GPM 产品探测极端降水事件的能力。研究结果表明：以地面实测降水为基准， GPM 与 TRMM 产品在广东省的平均 R 值分别为 0.57 与 0.49，BIAS值分别为 7.93% 与 9.13%，CSI值分别为 0.51 与 0.44，表明两种遥感降水产品均有一定的偏差；从整体上来看，相较 TRMM 而言，GPM 的精度更高；对比广东省的 不同子流域，GPM 产品与 TRMM 产品在珠江三角洲的 BIAS值分别仅为 2.28% 与 8.72%，表明两种遥感降水产品在 珠江三角洲流域的精度最高。在探测极端降水方面，GPM 产品对中雨、大雨和连续无雨日数都有更为准确的监 测。综合来看，GPM 新一代遥感降水产品精度较高、对极端降水探测能力强，更适用于广东省的洪水、旱情监测， 在广东省特别是珠江三角洲具有巨大的应用潜力。
2023(1):95-106.
摘要:
为进一步挖掘区域节水潜力，综合考虑影响节水水平的主要因素，在对节水评价指标筛选的基础上，从农业、 工业、服务业、生活和综合 5 个方面，选取 10 项代表性强且易获取的指标，采用典型调查和统计分析相结合的方 式获取指标，构建区域节水评价指标体系。将用水定额和分级标准相结合，构建了区域节水评价方法。将该方法 应用于我国华北地区缺水区域，得到区域节水评价结果。结果表明：山东省通过实施深度节水控水行动，充分挖 掘行业节水潜力，完善节水体制机制，增强社会节水意识，区域节水处于先进水平。基于用水定额的区域节水评 价方法可以兼顾社会用水点面对区域节水水平的影响，有效地将区域节水水平与现行用水定额标准相结合，系统 性较强，评价总体效果较好。
为进一步挖掘区域节水潜力，综合考虑影响节水水平的主要因素，在对节水评价指标筛选的基础上，从农业、 工业、服务业、生活和综合 5 个方面，选取 10 项代表性强且易获取的指标，采用典型调查和统计分析相结合的方 式获取指标，构建区域节水评价指标体系。将用水定额和分级标准相结合，构建了区域节水评价方法。将该方法 应用于我国华北地区缺水区域，得到区域节水评价结果。结果表明：山东省通过实施深度节水控水行动，充分挖 掘行业节水潜力，完善节水体制机制，增强社会节水意识，区域节水处于先进水平。基于用水定额的区域节水评 价方法可以兼顾社会用水点面对区域节水水平的影响，有效地将区域节水水平与现行用水定额标准相结合，系统 性较强，评价总体效果较好。
2023(1):107-115.
摘要:
在脱钩模型的基础上，运用对数平均迪氏指数（logarithmic?mean?Divisia?index,?LMDI）分解模型和系统动力学 （system?dynamics,?SD）模型，分别研究受水区 2000—2020 年用水量与经济脱钩的驱动因素和 2020—2030 年的变 化趋势。将用水量与经济脱钩状态变化分解为产业用水强度脱钩效应、产业结构脱钩效应和经济发展水平脱钩 效应。研究发现：产业用水强度和产业结构累积脱钩指数始终为负值，分别达到?12.59 和?3.43，是维持脱钩状态 的主要和次要影响因素；而经济发展水平累积脱钩指数始终为正值，累积达到 19.11，是促进受水区用水量与经济 负脱钩的重要影响因素。预计在 2020—2030 年，受水区用水量与经济发展脱钩指数位于 0~1，处于弱脱钩阶段， 且有负脱钩发展趋势，其中产业用水强度的持续下降和产业结构的不断调整对受水区脱钩状态起着持续的稳固 作用，而经济发展的稳步上升显著促进受水区脱钩状态的负向发展。
在脱钩模型的基础上，运用对数平均迪氏指数（logarithmic?mean?Divisia?index,?LMDI）分解模型和系统动力学 （system?dynamics,?SD）模型，分别研究受水区 2000—2020 年用水量与经济脱钩的驱动因素和 2020—2030 年的变 化趋势。将用水量与经济脱钩状态变化分解为产业用水强度脱钩效应、产业结构脱钩效应和经济发展水平脱钩 效应。研究发现：产业用水强度和产业结构累积脱钩指数始终为负值，分别达到?12.59 和?3.43，是维持脱钩状态 的主要和次要影响因素；而经济发展水平累积脱钩指数始终为正值，累积达到 19.11，是促进受水区用水量与经济 负脱钩的重要影响因素。预计在 2020—2030 年，受水区用水量与经济发展脱钩指数位于 0~1，处于弱脱钩阶段， 且有负脱钩发展趋势，其中产业用水强度的持续下降和产业结构的不断调整对受水区脱钩状态起着持续的稳固 作用，而经济发展的稳步上升显著促进受水区脱钩状态的负向发展。
2023(1):116-126.
摘要:
为量化气候变化和土地利用变化对水文过程的影响，引入 RHESSys（regional?hydro-ecological?simulation system）模型对退耕还林（草）工程实施前（P1时期）和实施后（P2和 P3时期）的延河流域水文要素（蒸散发、径流和 土壤水）进行模拟，并基于不同模拟情景量化土地利用变化和气候变化对不同水文要素的影响。结果表明：退耕 还林（草）工程实施后，延河流域蒸散发量呈现显著上升趋势，径流和土壤水呈现下降趋势，但趋势并不显著。与 P1时期（1990—1999 年）相比，P2时期（2000—2009 年）由人类活动引起的土地利用变化对蒸散、径流和土壤水变 化的贡献率分别为 82.66%、?51.87% 和?55.13%，随着退耕还林工程的继续实施，P3时期（2010—2019 年）贡献率 下降到 57.64%、?51.63% 和?52.54%。由此可见，退耕还林（草）工程实施后，土地利用变化成为影响流域水文过程 的主导因素。该结果对于黄土高原退耕还林（草）工程的实施前景和可持续发展管理有重要意义。
为量化气候变化和土地利用变化对水文过程的影响，引入 RHESSys（regional?hydro-ecological?simulation system）模型对退耕还林（草）工程实施前（P1时期）和实施后（P2和 P3时期）的延河流域水文要素（蒸散发、径流和 土壤水）进行模拟，并基于不同模拟情景量化土地利用变化和气候变化对不同水文要素的影响。结果表明：退耕 还林（草）工程实施后，延河流域蒸散发量呈现显著上升趋势，径流和土壤水呈现下降趋势，但趋势并不显著。与 P1时期（1990—1999 年）相比，P2时期（2000—2009 年）由人类活动引起的土地利用变化对蒸散、径流和土壤水变 化的贡献率分别为 82.66%、?51.87% 和?55.13%，随着退耕还林工程的继续实施，P3时期（2010—2019 年）贡献率 下降到 57.64%、?51.63% 和?52.54%。由此可见，退耕还林（草）工程实施后，土地利用变化成为影响流域水文过程 的主导因素。该结果对于黄土高原退耕还林（草）工程的实施前景和可持续发展管理有重要意义。
2023(1):127-136.
摘要:
为分析松花江流域水资源的演变规律，基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions，WEP-N）和水资源评价方法，对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较，松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3，减幅达到 22.2%。其中， 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分，占水资源总量减少的比例为 96.9%，不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知，气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素，对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%，取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知，非冻融期是全年水资源量减少的主要时期，占全年水 资源总量减少的 82.6%，冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比，水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同，主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比，气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当，明显大于黄河流域，而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。
为分析松花江流域水资源的演变规律，基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions，WEP-N）和水资源评价方法，对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较，松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3，减幅达到 22.2%。其中， 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分，占水资源总量减少的比例为 96.9%，不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知，气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素，对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%，取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知，非冻融期是全年水资源量减少的主要时期，占全年水 资源总量减少的 82.6%，冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比，水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同，主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比，气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当，明显大于黄河流域，而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。
2023(1):137-147.
摘要:
为因地制宜地推进我国节水工作，以我国 31 个省（自治区、直辖市）为基础单元，按照领域协同、统筹兼顾、 区划完整、有效衔接的原则，从水资源状况、社会经济条件、农业用水特征、工业用水特征和生活用水特征 5 个方 面选取 14 项指标，构建节水分区指标体系。采用主成分分析（principal?component?analysis，PCA）和系统聚类分析 （hierarchical?clustering?analysis，HCA）相结合的方法，将 31 个省（自治区、直辖市）划分成为东北地区、华北地区、 西北地区、东南沿海地区、华中地区和西南地区 6 大节水分区。节水分区特征分析结果表明，各分区间水资源、 经济社会和分领域用水指标差异显著，水资源短缺和经济社会发展对节约用水具有显著促进作用。
为因地制宜地推进我国节水工作，以我国 31 个省（自治区、直辖市）为基础单元，按照领域协同、统筹兼顾、 区划完整、有效衔接的原则，从水资源状况、社会经济条件、农业用水特征、工业用水特征和生活用水特征 5 个方 面选取 14 项指标，构建节水分区指标体系。采用主成分分析（principal?component?analysis，PCA）和系统聚类分析 （hierarchical?clustering?analysis，HCA）相结合的方法，将 31 个省（自治区、直辖市）划分成为东北地区、华北地区、 西北地区、东南沿海地区、华中地区和西南地区 6 大节水分区。节水分区特征分析结果表明，各分区间水资源、 经济社会和分领域用水指标差异显著，水资源短缺和经济社会发展对节约用水具有显著促进作用。
2023(1):148-159.
摘要:
对流域生态补偿现状进行分析研究，从生态效果、经济水平、社会公平及政策投入 4 个方面构建流域生态 补偿效果评估指标体系；在此基础上，针对评估指标较多和专家评判时容易出现一致性差等问题，提出一种改进 SobolSSA-ANP?(sobol?sparrow?search?algorithm-analytic?network?process) 方法，并基于该方法对太湖流域的生态补偿 效果进行评估。结果表明：太湖流域生态补偿实施效果介于一般和较好之间，且倾向于较好；从 2010 年到 2020 年， 通过实施生态补偿政策，太湖流域生态补偿效果呈逐渐上升趋势；为进一步提升生态补偿效果，太湖流域需加大 资金投入和提升政策满意度。为此，流域可推动多主体参与的横向生态补偿政策以拓宽资金渠道，实现生态资源 到生态资本的转化。研究结果可以为流域生态补偿效果的评估和生态补偿政策的制定提供借鉴与参考，对提升 流域治理能力现代化水平具有重要的现实意义。
对流域生态补偿现状进行分析研究，从生态效果、经济水平、社会公平及政策投入 4 个方面构建流域生态 补偿效果评估指标体系；在此基础上，针对评估指标较多和专家评判时容易出现一致性差等问题，提出一种改进 SobolSSA-ANP?(sobol?sparrow?search?algorithm-analytic?network?process) 方法，并基于该方法对太湖流域的生态补偿 效果进行评估。结果表明：太湖流域生态补偿实施效果介于一般和较好之间，且倾向于较好；从 2010 年到 2020 年， 通过实施生态补偿政策，太湖流域生态补偿效果呈逐渐上升趋势；为进一步提升生态补偿效果，太湖流域需加大 资金投入和提升政策满意度。为此，流域可推动多主体参与的横向生态补偿政策以拓宽资金渠道，实现生态资源 到生态资本的转化。研究结果可以为流域生态补偿效果的评估和生态补偿政策的制定提供借鉴与参考，对提升 流域治理能力现代化水平具有重要的现实意义。
2023(1):160-171.
摘要:
基于 2015 年和 2019—2021 年伊通河长春市城区段底栖动物调查及水质监测数据，建立底栖动物完整性指 数（benthic-index?of?biotic?integrity,?B-IBI）评价体系，对伊通河城区段水生态健康状况进行评价，并在此基础上确定 影响 B-IBI 的关键水质指标及两者间的响应时滞。结果表明：伊通河城区段底栖动物种类数在月际间无显著差异 性（P>0.05），但在年际间差异显著（P<0.05），种类数先减少后增加，主要类群由耐污种向清洁种转变； 2015—2021 年，伊通河城区段 B-IBI 年均值波动上升，河流健康整体呈逐渐好转趋势，且上游河段健康状况优于 下游；各项水质指标中，总磷对伊通河城区段 B-IBI 值及其核心指标有显著性影响，且底栖动物对总磷质量浓度变 化的响应在时间上存在滞后性，滞后时间为9 个月左右（r=?0.88）。研究可为城市河流健康评价和治理管理提供科学依据。
基于 2015 年和 2019—2021 年伊通河长春市城区段底栖动物调查及水质监测数据，建立底栖动物完整性指 数（benthic-index?of?biotic?integrity,?B-IBI）评价体系，对伊通河城区段水生态健康状况进行评价，并在此基础上确定 影响 B-IBI 的关键水质指标及两者间的响应时滞。结果表明：伊通河城区段底栖动物种类数在月际间无显著差异 性（P>0.05），但在年际间差异显著（P<0.05），种类数先减少后增加，主要类群由耐污种向清洁种转变； 2015—2021 年，伊通河城区段 B-IBI 年均值波动上升，河流健康整体呈逐渐好转趋势，且上游河段健康状况优于 下游；各项水质指标中，总磷对伊通河城区段 B-IBI 值及其核心指标有显著性影响，且底栖动物对总磷质量浓度变 化的响应在时间上存在滞后性，滞后时间为9 个月左右（r=?0.88）。研究可为城市河流健康评价和治理管理提供科学依据。
2023(1):172-180.
摘要:
选择天津滨海地区北大港水库为研究对象，采用野外调查和数据分析相结合的方法，于夏季对水库不同位 置取样，分析水体 pH 值和主要咸化指标溶解性总固体（TDS）及 Cl ?质量浓度，研究北大港水库不同位置水质咸化 的变化规律，对水库咸化机理进行探讨。研究发现：沿着水流方向自西向东，TDS 和 Cl ?质量浓度呈现“水库上游 闸＞水库下游闸”的分布特征，而 pH 值正好相反，沿着水流方向水体咸化呈现逐渐减弱的趋势；北大港水库水体 各指标在垂向分布上可分为两种类型：“混合型”水体，多分布在水库水流上游西侧进水闸口（南岸进水闸、赵连 庄闸、马圈进水闸、大港农场闸和刘岗庄闸），水库东南部的沙井子闸以及东北部的出水闸（十号调节闸和排咸 闸）；“分层型”水体，TDS 和 Cl ?质量浓度在垂向上均随着深度的增加而增加，其中三号泄水闸最具代表性。沉积 物盐分释放对水库咸化有影响。
选择天津滨海地区北大港水库为研究对象，采用野外调查和数据分析相结合的方法，于夏季对水库不同位 置取样，分析水体 pH 值和主要咸化指标溶解性总固体（TDS）及 Cl ?质量浓度，研究北大港水库不同位置水质咸化 的变化规律，对水库咸化机理进行探讨。研究发现：沿着水流方向自西向东，TDS 和 Cl ?质量浓度呈现“水库上游 闸＞水库下游闸”的分布特征，而 pH 值正好相反，沿着水流方向水体咸化呈现逐渐减弱的趋势；北大港水库水体 各指标在垂向分布上可分为两种类型：“混合型”水体，多分布在水库水流上游西侧进水闸口（南岸进水闸、赵连 庄闸、马圈进水闸、大港农场闸和刘岗庄闸），水库东南部的沙井子闸以及东北部的出水闸（十号调节闸和排咸 闸）；“分层型”水体，TDS 和 Cl ?质量浓度在垂向上均随着深度的增加而增加，其中三号泄水闸最具代表性。沉积 物盐分释放对水库咸化有影响。
2023(1):181-189.
摘要:
为全面了解丹江库区近年来的水环境状况，基于 11 个监测断面 2015—2020 年的水质监测数据，使用 Mann- Kendall（M-K）趋势检验和 Pearson 相关分析等多元数据分析方法，结合改进的综合水质指数（water?quality?index， WQI）和综合营养状态指数（trophic?level?index，TLI），探究丹江库区自南水北调中线工程通水以来水质的时空分布 特征和影响因素。结果表明：2015—2020 年，丹江库区水质指标呈现明显的季节变化和空间分布差异特征，水体 污染以氮、磷为主，质量浓度较高的区域主要集中在库区北侧；库区整体上水质为“良”且处于中营养状态，支流 水质相比库区污染较为严重，汛期水质差于非汛期，但年际间呈现逐渐改善的趋势；主要受控于降雨和人类活动 等因素影响，由工业、生活、农业等导致的点源、面源污染负荷显著，因此未来在水源地水环境保护治理过程中， 应加大对老鹳河、丹江等重点支流的污染治理，控制面源污染的排放。
为全面了解丹江库区近年来的水环境状况，基于 11 个监测断面 2015—2020 年的水质监测数据，使用 Mann- Kendall（M-K）趋势检验和 Pearson 相关分析等多元数据分析方法，结合改进的综合水质指数（water?quality?index， WQI）和综合营养状态指数（trophic?level?index，TLI），探究丹江库区自南水北调中线工程通水以来水质的时空分布 特征和影响因素。结果表明：2015—2020 年，丹江库区水质指标呈现明显的季节变化和空间分布差异特征，水体 污染以氮、磷为主，质量浓度较高的区域主要集中在库区北侧；库区整体上水质为“良”且处于中营养状态，支流 水质相比库区污染较为严重，汛期水质差于非汛期，但年际间呈现逐渐改善的趋势；主要受控于降雨和人类活动 等因素影响，由工业、生活、农业等导致的点源、面源污染负荷显著，因此未来在水源地水环境保护治理过程中， 应加大对老鹳河、丹江等重点支流的污染治理，控制面源污染的排放。
2023(1):190-200.
摘要:
针对裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型，综述模型研究的发展历程与阶段性成果，将现有模型 划分为基于不同介质概化的等效孔隙介质模型、多重介质模型、离散裂隙模型，基于不同耦合方法的非全耦合模 型与全耦合模型，以及基于不同模型推导途径的力学途径模型与混合耦合理论模型。针对该领域研究的关键科 学问题总结其发展趋势，探讨裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型研究的难点及潜在发展方向，为裂隙 地下水流及溶质迁移研究提供理论参考。
针对裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型，综述模型研究的发展历程与阶段性成果，将现有模型 划分为基于不同介质概化的等效孔隙介质模型、多重介质模型、离散裂隙模型，基于不同耦合方法的非全耦合模 型与全耦合模型，以及基于不同模型推导途径的力学途径模型与混合耦合理论模型。针对该领域研究的关键科 学问题总结其发展趋势，探讨裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型研究的难点及潜在发展方向，为裂隙 地下水流及溶质迁移研究提供理论参考。
2023(1):201-208.
摘要:
为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响，基于 水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率；采用河道形态自动调整变分方法，以等腰梯形为 河道过水断面，推导推移质输沙率与河道形态的关系，分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值 粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明：最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙 率的增大而减小，随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小，同时造成最优河道形 态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大，但两者对最优河道形态演变的影响不同，输沙率增 大将使最优河道形态向宽浅发展，而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。
为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响，基于 水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率；采用河道形态自动调整变分方法，以等腰梯形为 河道过水断面，推导推移质输沙率与河道形态的关系，分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值 粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明：最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙 率的增大而减小，随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小，同时造成最优河道形 态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大，但两者对最优河道形态演变的影响不同，输沙率增 大将使最优河道形态向宽浅发展，而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。
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