水资源安全（精选12篇）
水资源安全 篇1
摘要：深圳市缺水问题严重, 在全国各大城市中位居第7位, 对人们的生活、生产、工作造成一定程度的困扰。基于水资源保护视角, 将在分析深圳水资源安全现状的基础上, 深入研讨相关水资源安全保障策略的应用方法。
关键词：深圳,水资源,安全保障
1 深圳水资源的安全现状分析
目前, 深圳市用水的构成, 涵盖37.9%居民生活用水、31.1%城镇工业用水、22.9%城镇公共用水、3.8%林牧渔蓄用水、2.9%生态环境用水、2.2%农田灌溉用水。在饮用水源保护方面, 深圳市将境内源头水库、过水水库、水源保护河流三种类型的饮用水源, 划分为三个保护标准。其中一级保护区和准保护区的水质达标率为97.24%, 尤其是在改造东深水源工程和加强水库保护工作后, 水源整体水平均能符合水质标准。
深圳市每年平均水资源总量为18.27亿m3, 当前深圳市人口数量1 062万, 即人均水资源拥有量为172 m3, 相比于2013年的人均水资源拥有量, 减少了大约156 m3, 为全国的14.9%, 在国际标准用水紧张线、贫水警戒线、严重缺水线之内。也就是说, 深圳市是当前国内水资源缺乏的城市之一, 如图1所示。
深圳市水资源由东部的242座中型水库、小型水库和塘坝蓄积, 其中最为主要的是深圳水库、罗田水库、松子坑水库、枫木浪水库、西丽水库等13座, 另外, 东江等境外水源地, 也是深圳市水资源的重要补充来源, 约占深圳市总水源量的65%。据《深圳市水资源综合规划》内容显示, 预计深圳市2015年用水总量达到22.5亿m3, 2020年用水总量达到26亿m3, 其中计划80%的水资源由深圳境外调入。根据以上深圳市水资源的现状, 笔者认为“供水水源类型单一”和“境内水源利用程度受限”两方面的问题比较明显, 当前深圳市仅有境外调水、境内地表蓄水和境内地下水三种类型, 但由于受到地形的限制, 地表蓄水工程受到了限制。此外, 地质方面的原因, 很多工程在建设时, 进行地表人工硬化, 限制了地下含水层蓄水, 大约有42.67亿m3的雨水, 无法形成可利用水资源, 类似于海水淡化、污水回用、空中收水等水资源开发手段, 均有待进一步利用。另外, 河流水质处于持续恶化状态, 甚至超过标准的3倍污染程度, 笔者认为主要是污水排放选用河道作为主通道, 而河道本身不具备较强的排污能力, 以及污水收集管网不够完善所致。
2 深圳水资源安全保障策略研讨
在分析深圳水资源安全管理现状的基础上, 我们基本可以明确水资源安全保障工作的基本方向, 其中需要以具体的调控指标要求, 采取合理的安全保障策略, 协调水资源相关的环境效益、经济效益与社会效益。
2.1 明确调控指标要求
深圳水资源的安全保障, 需要分别明确人均生活用水量、饮用水水质达标率、生活污水处理率、城市污水回用率、重点源在线监控率等调控指标要求, 具体如表1所示。
根据《深圳市污水系统布局规划 (2002-2020) 》, 在此以2014年作为基准年, 对整个深圳市污水产生量进行预测, 预测2015年可供应19.52亿m3的新鲜水, 废水产生量为供水量的0.85倍, 即约排放173 485万t/a的污水;而2020年约排放181 135万t/a的污水。
从目前深圳市的水污染物总体控制情况来看, 水资源污染物的总量没有得以有效下降, 给水资源质量的改善, 带来极大的难度。各个流域当中COD、BOD5、NH3-N、TP等集中, 且产生的污水量在径流量之上, 超出了允许纳污量, 各污染物的削减率指标如表2所示。
其中包括深圳河、龙岗河、观澜河、大沙河、坪山河、茅洲河、西乡河, 均是污染物削减控制的主流域, 需要通过污水处理厂, 治理全流域水污染, 保证各个流域的水质达标。
2.2 水资源安全保障策略
根据《地表水环境质量标准》, 深圳市预计在2020年境内源头水库和境外过水水库输水的饮用水达标率达到100%的标准, 期间需要重点做好以下安全保障工作。
2.2.1 开拓新水源
按照国际通行标准, 调出流域调水量需控制在流域总净流量的20%以内, 而目前深圳东江超过了29%, 尤其是干旱季节, 经常出现水资源供需矛盾。为此深圳市应该进一步开拓新水源, 展开新水源开拓的论证和准备工作, 减缓东江的供水压力。沿海发展的深圳市, 其海岸线230多公里, 拥有丰富的海水资源, 就当前国内掌握的海水利用技术, 已经基本能够满足深圳市海水淡化利用的效率, 可作为深圳市新水源开拓的新渠道。
2.2.2 水污染治理
考虑到各个流域内截污能力薄弱, 在开拓新水源的同时, 需要进一步完善流域截污管网系统的建设, 确保有效截排点源污染负荷。期间需要分析水污染物排放的限制因素, 具体如图2所示。
从图2中, 我们可以看出深圳河流环境容量和近海环境容量是流域水污染物控制排放的控制, 既要保证设施运行的正常, 以充分利用现有的工程条件, 缓解水库水质受到污水的冲击影响, 还要拟定相应的环境保护对策, 尤其是点源污水收集管网, 在观察雨情和水情变化的同时, 因地制宜地调整管网截排运行, 以及饮用水源污染预防, 禁止设立污染性废物回收加工场、禁止在流域中倾倒废弃物、禁止在流域周围填埋垃圾、禁止在流域内毁林开荒等。
2.2.3 河道水资源保护
水污染治理工程开展的同时, 河道水资源保护同样是不可或缺的一项工作, 尤其是在截污后, 容易出现干枯断流的情况, 而河流生态环境的保护, 需要河道维持足够的水量, 以满足基流、蒸发、渗漏等需求。关于河道生态需求量, 为基流需水量、蒸发量、损失量的总和, 深圳市的主流域有龙岗河、观澜河、坪山河、茅洲河、深圳河、西乡河、大沙河、沙井河、葵涌河、玉母河、盐田河等河道。这些河道基流量比较少, 并且存在诸多的干枯隐患, 有必要在枯水季节进行补水, 一方面是由污水处理厂进行消毒, 譬如采用除磷脱氮的处理技术, 满足河道景观环境用水的标准;另一方面是建设河道生态廊道, 譬如建设人工湿地系统, 根据动植物和微生物的生态习性, 在人工湿地中种植水草、芦苇等水生植物, 恢复河道的生态系统。
2.2.4 其他水资源安全保障措施
除了以上的水资源安全保障措施, 水环境容量合理使用、节水意识宣传、安全保障机制构建, 同样都是安全保障工作中不可或缺的内容。其中水环境容量合理控制, 是充分利用深圳市周边海洋的水环境容量, 减轻深圳市境内水体的污染物质, 以完善的排污系统排入大海进行净化;节水意识宣传, 旨在提高公众节水的意识, 同时完善合理的水价体系和推广节水技术, 鼓励相关行业使用污水回用、海水利用、中水利用等技术;安全保障监管机制建立在科学发展观的理念之上, 以相关法律为依据, 增加环境主管部门的监督管理工作。
3 结语
文章通过研究, 基本明确了深圳水资源的安全管理现状及安全保障策略的应用方法, 但考虑在不同经济条件下, 水资源环境具有多变性和复杂性, 因此以上安全保障策略, 还需要结合深圳市经济发展态势下的水资源情况, 进行不断的补充和完善。
参考文献
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水资源安全 篇2
张利平/夏军/胡志芳
【专题名称】生态环境与保护 【专 题 号】N2
【复印期号】2009年06期
【原文出处】《长江流域资源与环境》(武汉)2009年2期第116～120页 【英文标题】Situation and Security of Water Resources in China
【作者简介】张利平，博士，副教授，武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室。（武汉 430072），中国气象局武汉暴雨研究所。（武汉 430074）；夏军，中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室。（北京 100101）；胡志芳，武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室。【内容提要】 根据最新的水资源调查评价结果，分析了中国水资源的现状和特点：总量丰富，但人均占有量低；年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁，水资源供需矛盾突出；地区分布不均，水土资源不相匹配；水资源利用率低，污染严重。在此基础上，分析了我国水资源安全目前存在的主要问题：水资源时空分布不均严重阻碍社会经济发展；水资源供需矛盾严重，水资源利用效率低下；水质危机导致水资源危机，生态环境恶化严重；水资源管理缺乏科学体制。认为21世纪中国的水资源矛盾将进一步加剧，我国必须进行大规模的改革和强有力的措施，包括节约用水，建立节水型工业，提高用水效率，加强水污染防治，引入市场机制，加强科技创新，树立可持续发展的思想，实行水资源的统一科学管理，维护我国的水资源安全，以缓解我国水资源的供需矛盾，实现经济和社会的可持续发展。
According to the latest results of the investigation and assessment of water resources in China, the current situation and features of water resources in China were analyzed: rich total, small per-capita quantity;uneven distribution among years and occasion, frequent droughts and floods, obvious contradiction between water supply and demand;uneven space distribution, imbalance between water and soil resources;low utilization rate of water resources and serious pollution.On this basis, the main issues existing in water resources security in China are showed in this paper: floods and drought hinder the economic development;water shortage and waste coexist;ecological degradation and serious water pollution;industrial structure and layout are unfit for water conditions;lack of scientific system of water resource management.The contradiction of water resource in China will be more intensified in the 21st century.Large-scale reforms and strong measures must be curried out to promote reasonable utilization and protection of water resources.【关 键 词】中国/水资源状况/水资源安全China/situation of water resources/water security
水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一。同时又是战略性经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。20世纪70年代以来，随着世界人口剧增，经济高速发展，全球用水量急剧增长，水污染日益严重。1997年联合国发布的《世界水资源综合评估报告》指出，水问题将严重制约21世纪全球的经济和社会发展，并可能导致国家间的冲突。展望未来，水资源正日益影响全球的环境与发展，探讨21世纪水资源的国家战略及其相关科学问题，是世纪之交全球共同关注和各国政府的重点议题之一[1～6]。
中国水资源问题十分突出，尤其是水资源短缺、旱涝灾害以及与水相关的生态环境已经成为我国社会经济发展重要的制约因素，受到国家和社会的高度关注[5～10]。
1中国水资源状况与主要特点
根据最近水利部全国第2次水资源评价的结果，我国的多年平均降水总量为6.08万亿（648mm），通过水循环更新的地表水和地下水的多年平均水资源总量为2.77万亿，地下水0.81万亿，由于地表水与地下水相互转换、互。其中地表水2.67万亿为补给，扣除两者重复计算量0.71万亿万亿。我国人均水资源量为2200，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1，目前有16个省（区、市）人均水资源量（不包括过境水）低于严重缺水线，有6个省、区（宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏）人均水资源量低于500，预测到2030年我国人口增至16亿时，人均水资源量将降到1750
。我国未来水资源的形势是严峻的[11,12]。表1是最近8年中国的水资源的变化。
从中国大陆水资源总量的趋势看，最近的20多年中，由于环境变化，如受气候变化和人类经济活动导致的土地利用和覆被变化的影响，我国的水资源有不同程度的变化，降水和水资源数量略有减少，特别在中国北方地区（如华北地区等），水资源数量减少的趋势比较明显。北方缺水地区持续枯水年份的出现，以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响，加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。目前我国水资源主要表现为以下几个特点。
（1）总量丰富，人均占有量低
中国水资源总量年平均为2.77万亿，居世界第6位，平均径流深度约284mm，为世界平均值的90％，居世界第6位。中国水资源总量虽然丰富，但是平均占有量很少。水资源人均占有量为2200，约为世界人均的1/4，排在世界第110位，被列为世界1
3/hm2，仅为世界平均数的80％个贫水国家之一。耕地的平均占有径流量为28.32×103[3,4]。
（2）年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁，水资源供需矛盾突出
年际间最大和最小径流的比值，长江以南中等河流在5以下，北方地区多在10以上，径流量的年际变化存在明显的连续丰水年和连续枯水年。年内分布则是夏秋季水多，冬春季水少[14]。大部分地区年内连续4个月降水量占全年的70％以上，短期径流过于集中，易于造成洪水灾害的发生。例如：1998年属于丰水年，全国河川径流量比正常年份多6247亿，其中长江偏多3491亿
（多36.7％），松花江偏多693亿
（多90.9％），长江、嫩江出现了特大洪涝灾害。2001年干旱严重，全国大部分地区河川径流量偏少，松花江、辽河、海河、黄河、淮河比正常年份来水偏少23％～67％，长江也偏少6.9％，仅东南、华南沿海、西南和西北内陆来水偏丰。
（3）地区分布不均，水土资源不相匹配
长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5％，其水资源量占全国的81％；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5％，其水资源量仅占全国水资源总量的19％。我国北方人口占全国总人口的2/5，但水资源占有量不足全国水资源总量的1/5。在全国人均水量不足1000 的10个省区中，北方即占了8个，而且主要集中在华北。另外，北方耕地面积占全国耕地面积的3/5，而水资源量仅占全国的1/5。南方每公顷耕地水量28695，而北方只有964
5，前者是后者的3倍[6]。水资源空间上分布不平衡性与全国人口、耕地和资源分布的差异性，构成了我国水资源与人口、耕地资源不匹配的特点（见表2）。
（4）水资源利用率低，污染严重
我国水资源利用率低下，水浪费现象严重。我国的农业水灌溉利用系数为0.3～0.4，而发达国家达到0.7～0.8。
随着经济建设的高速发展，人口不断增加，特别是城市人口急剧膨胀，全国的污废水排放量快速增长。目前全国工业和城镇生活的废污水排放量每年达445×108
（未包括县以下乡镇企业排污量），其中80％左右未经处理直接排入水域，引起大面积水体污染，造成水环境恶化。2005年，根据1300条河流3200多个监测断面的水质资料，对14万km河流水质进行了评价，全年期水质总体状况是：Ⅰ类水河长占5.1％，Ⅱ类水河长占28.7％，Ⅲ类水河长占27.1％，Ⅳ类水河长占11.8％，Ⅴ类水河长占6.0％，劣Ⅴ类水河长占21.3％[15]。
2中国水资源开发利用分析
治水害、兴水利，始终贯穿于中国的发展历史。建国后水利建设取得了举世瞩目的成就。到2000年建成水库8.5万座，总库容5100亿亿增加到近5700亿
；年供水能力已由1949年的约1000，发展灌溉面积8.5亿hm2；修建堤防27万km，初步控制了大江大河常遇洪水；治理水土流失面积80万km2；水电装机7680万kW，653个县实现了农村电气化。
2000年全国用水总量5498亿亿，占20.7％；生活用水575亿
。其中：农业3784亿，占68.8％；工业1139，占10.5％。从开发利用程度分析，全国水资源开发利用率达到20％，水资源开发利用程度最高的海河流域地表水控制利用率达到94％，平原区浅层地下水开采率为100％，水资源总量消耗率达到96％。从用水指标分析，全国人均用水量430，万元GDP用水量28
1，万元工业产值用水量80，农田灌溉亩均用水量
。479（1亩＝1/15h），城镇生活人均用水量为219L/d，农村生活人均用水量为89L/
3我国水资源安全目前的主要问题
（1）水资源时空分布不均严重阻碍社会经济发展
我国20世纪90年代的年均洪灾损失高达1200亿元，占国民生产总值的2.4％。1991年的江淮大水、1994年珠江大水、1998年的长江和松花江、嫩江大水，都给国家造成了巨大的经济损失。随着经济的发展和气候的变化，全国有1/4的国土面积缺水，1/10地区的水资源仅能满足人类生存的基本需求，不少地区连起码的需求也不能满足。全国每年缺水量近400亿，中国农业，特别是北方地区农业干旱缺水状况加重。目前，全国仅灌区左右。20世纪90年代年均农田受旱面积耕地面积0.27亿hm2，年平每年就缺水300亿均粮食减产200多亿kg，占总产量的比例则达到4.7％，干旱缺水成为影响农业发展和粮食安全的主要制约因素；全国农村有2400多万人口和数千万头牲畜饮水困难，1/4人口的饮用水不符合卫生标准。中国城市缺水现象始于20世纪70年代，以后逐年扩大，特别是改革开放以来，城市缺水愈来愈严重。据统计，在全国660个建制市中，有400个城市供水不足，其中110个严重缺水，年缺水约100亿阻碍我国社会经济发展的突出因素。
（2）水资源供需矛盾严重，水资源利用效率低下
我国人均水资源量只有世界平均的1/4。我国黄淮海及内陆河流域有11个省、区、市的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会研究确定的1760500
警戒线，其中低于，每年影响工业产值约2000亿元。洪涝与干旱是严重缺水线的有北京、天津、河北、山西、山东、河南、宁夏等地区。近些年，黄河断流、海河枯竭，最醒目地表现了我国缺水的严峻态势[16]。中国用水量（指从自然水体取用的淡水量）已达到5600亿，用水总量已经超过美国。但全国平均人均用水量436/人，仅相当美国的1/4（淡水），世界人均用水量的2/3。一些地区生产生活用水时常受到威胁。天津市不得不连续几年从黄河应急调水。我国用水的特点主要表现为：①全国城乡用水急剧增加：1980年全国用水4437亿水436，人均用水450
；2001年增加到5567亿，人均用，可见用水的增长与人口和经济的增长有一定的关系。②全国的用水结构发生变
增长为3826亿，所占化：从1980年到2001年的20年来，我国农业用水由3699亿的比重由83.4％下降为68.7％；工业用水由457亿10.3％增加到20.5％；生活用水由280亿
增长为1142亿，所占的比重由
增长为600亿，所占的比重由6.3％增加到10.8％。③用水在地区上的差别明显：从全国来看，南北方的用水与水资源的条件有一定的关系。全国各省（市、区）用水的差别也十分明显。随着人口增加、经济发展，社会经济发展对用水的要求会更高，缺水的威胁还有可能进一步加剧。
在缺水的同时，普遍存在水资源浪费、水资源利用效率低等不合理的现象。目前，全国农业灌溉年用水量约3 800亿，占全国总用水量近70％。发达国家早在20世纪40、50年代就开始采用节水灌溉，现在，很多国家实现了输水渠道防渗化、管道化，大田喷灌、滴灌化，灌溉科学化、自动化，灌溉水的利用系数达到0.7～0.8，而我国农业灌溉用水利用系数大多只有0.3～0.4。其次，工业用水浪费也十分严重，目前我国工业万元产值用水量约80，是发达国家的10～20倍；我国水的重复利用率为40％左右，而发达国家为75％～85％。中国城市生活用水浪费也十分严重，据统计，全国多数城市自来水管网仅跑、冒、滴、漏损失率为15％～20％。对比美、日等发达国家的用水水平，我国的用水效率还很低。
（3）水质危机导致水资源危机，生态环境恶化严重
目前，无论是地表水还是地下水，我国的水质污染都非常严重。除了经济较不发达或径流量很大的西南诸河、内陆河、东南诸河、长江和珠江水质良好或尚可、符合和优于Ⅲ类水标准的河长占总监测河长的70％以上之外，海河、黄河、松辽河和淮河50％以上河段水质低于Ⅲ类水标准，在平原地区更是70％以上河段严重污染。国家重点治理的“三河三湖”（淮河、海河、辽河、太湖、滇池、巢湖）水环境改善有限。黄淮海平原、辽河平原和长江中下游平原地区地下水也普遍受到污染。很多地区用未经处理的污水灌溉，危害农产品安全。还有很多地区饮用水水质得不到保证。水环境污染已对食品安全、饮用水安全、环境安全和人民生命安全构成严重威胁。2000年污水排放总量620亿t，约80％未经任何处理直接排入江河湖库，90％以上的城市地表水体，97％的城市地下含水层受到污染。其中有10％河段污染严重，已基本丧失使用价值，淡水湖泊处于中度污染水平，75％以上湖泊出现富营养化。进入21世纪，虽然随着我国环境治理力度加大，水质恶化的势头有所控制，但全国水环境整体恶化的趋势还没有根本扭转。
为了满足水资源需求，目前我国水资源开发利用率已达19％。接近世界平均水平的3倍，个别地区更高，如1995年松海黄淮等片开发利用率已达50％以上。水资源过度开发导致了生态环境的进一步恶化。很多天然湖泊、沼泽、绿洲萎缩以至消失了，如20世纪70年代新疆的罗布泊干涸，河西走廊的居延海1992年干涸，华北的白洋淀屡屡见底等。海河有些年份几乎没有水入海，华北平原、关中盆地乃至上海，超采地下水，地下水位下降，引起咸水入侵、地下水质下降、地面沉降等灾害。
（4）水资源管理缺乏科学体制
目前我国水资源分地区、分部门的管理体制，既不利于水资源的有效利用，也不利于生产力的发展，造成水资源开发利用出现许多问题。如大型综合利用的水库担负着防洪、发电、灌溉、供水、水运等多目标的任务，往往大坝及其建筑物由水利部门管，水电站由电力部门管，船闸再由交通部门管；水量和水质也是不能统一管理，水量由水利部门管，水质大部分由环保部门管理；水资源短缺与水资源浪费共存；现行体制和政策难以形成有效的节水机制，管理单位失去节水的积极性，不利于节水等。多龙治水，多龙管水，这种管理体制既影响水资源的综合开发、优化配置、有效利用和统一管理，又束缚了经济社会生产力的发展。虽然近些年在建立水资源有偿使用制度、水利投资体制改革、实行水价听证等方面，已经取得了可喜的阶段性成绩，但水资源管理体制与制度的创新仍显缓慢和滞后，与水资源在可持续前提下保障社会经济健康发展的要求还不适应。
4结语
土地资源生态安全分析 篇3
关键词：土地资源；生态安全分析；AHP；黄山市
一、土地生态安全内涵的界定
土地资源生态安全的概念比较新，目前很多学者已经对其概念进行了初步界定，但是学术界还没有达成统一观点。高桂芹、韩美，刘勇，郭凤芝等指出，土地生态安全是指特定研究区域内土地资源所处的生态环境，处于一种没有或少受污染威胁的健康、平衡可持续的状态。王楠君等认为土地资源安全是指一个国家或地区可以持续、稳定、及时、足量和经济的获取所需土地资源的状态和能力，以保障人类健康和高效生产及高质量生活。毛良祥认为土地资源安全是指人类赖以生存和发展的土地资源所处的环境，处于一种不受或少受威胁与破坏的健康、平衡状态。本论文中，作者认为土地资源生态安全一方面是指土地生态系自身的安全，也就是指在外界因素作用下，土地资源自然生态子系统处于不受或少受损害或威胁的状态，并且能够保持一个健康的功能和完整的结构以及具有自我维持与自我调节的恢复能力。另一方面，土地资源生态系统提供的产品和服务可以满足人类的生存和发展的需要，其经济和社会子系统均能够良好发展且具有完整的调控体系以及社会可接受性。
二、黄山市土地生态安全评价指标
本文通过借鉴前人张建新、董家华在土地生态安全指标研究方面所取的成果，并结合黄山市土地资源生态安全的影响因素，遵循科学性、可比性、可操作性、非兼容性、普遍性与区域性等原则，从土地资源自然生态安全、土地资源经济生态安全和土地资源社会生态安全等三个方面选择了20个因子作为评价指标，构建了黄山市土地资源生态安全评价的指标体系框架，如表1所示。
三、黄山市土地资源生态安全评价方法
（一）指标因子原始值的无量纲化
由于不同的评价指标表示不同的含义，为了让这些不同评价指标可以综合起来表征土地资源生态安全水平，必须对各类评价指标因子进行无量纲标准化处理，这样可以消除指标因子之间不同单位的差异。本文中土地资源生态安全指标分为安全正向性指标和安全负向性指标。安全正向指标代表指标原始数值越大系统越安全，安全负向性代表指标原始数值越小系统越安全。
（二）指标因子权重的确定
本论文中拟采用层次分析法（AHP）来确定不同层次的评价指标因子的权重。层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP），是美国匹兹堡大学教授萨蒂Sattv在20世纪70年代提出的一种定性与定量分析相结合的新型多目标决策方法。
（三）土地资源生态安全综合值的计算模型
本文拟采用指数加法模型计算土地资源综合生态安全系数值。指数加法模型比较简单易懂，在该模型中，各个土地资源生态安全指标的安全值以一定的权重进行相加的，模型公式如下：
S＝ wiY（Ai）
其中，S为土地资源生态安全评价综合系数值；Y（Ai）为第i单个指标的安全系数；wi为第i单项指标的权重；n为指标因子的总个数。
四、黄山市土地资源生态安全评价
（一）区域概况
黄山市位于安徽省最南部，介于北纬29°24′-30°31′、东经117°12′-118°53′。区域内地形地貌类型多种多样，以中、低山地和丘陵为主。地处北亚热带，属于湿润性季风气候。年平均气温15°-16℃，平均年降水量1670毫米，最高达2708毫米，水热资源十分丰富。2008年，全市实现地区生产总值（GNP）249.9亿元。全市总人口148.35万人，其中非农业人口 35.69万人。全市城镇居民人均可支配收入12801元，农村居民人均纯收入5160元。现辖屯溪、黄山、徽州三区，歙县、休宁、黟县、祁门四县，106个乡镇，土地总面积967883.91公顷。
（二）土地资源生态安全评价指标的标准值
各个评价指标均需要有一个评价标准值作为衡量依据，评价指标标准值通常是判别基准值或者理想状态值与安全临界状态值。为了最大限度的保证评价阈值的准确度和应用性，本文在参考有关研究成果的基础上并咨询一些相关专家，主要是以国际和国家规定的标准、背景和本底标准、类比标准科学研究已判定的生态效应等为依据，从黄山市生态环境和土地利用的特点出发，并且根据各项指标因子的本身的特性，确定了黄山市土地资源生态安全评价因子的标准值。
（三）土地生态安全评价指标的权重
通过运用层次分析法（AHP）合理地确定了区域土地资源生态安全评价因子的权重。计算得出黄山市土地资源生态安全评价指标因子的权重。
（四）土地资源生态安全评价结果与分析
运用前述计算无量纲化指标的结果以及各指标因子的权重，根据土地资源生态安全评价模型，计算各参评指标的土地生态安全值，得出2000-2008年黄山市土地资源生态安全综合值，如表2所示。
從表2可以看出，从2000年到2008年，黄山市的土地资源生态安全综合系数值每年都在下降。其中，土地资源自然生态安全系数值与土地资源社会生态安全系数值也是随着时间的变化呈下降的趋势；土地资源经济生态安全系数值随着时间的变动呈略微上升的趋势。这结果表明2000年以来，随着经济社会的快速发展，黄山市土地资源生态安全状况却逐年恶化，土地生态环境遭到一定程度的破坏，土地生态系统服务功能下降。这样的评价结果与近年来黄山市土地资源利用状况是相吻合的。导致黄山市土地资源生态安全水平下降的主要原因是由于工业的发展、城镇化进程的加快、旅游业的高速发展、农业化肥农业污染等方面。
五、维护黄山市土地资源生态安全的对策
（一）树立生态安全观
大力宣传教育土地生态安全观，让保护土地生态环境的观念人人有之，这样为实现可持续利用土地资源打下坚实的基础；在全社会开展生态安全教育和宣传，让每一个公民意识到保护土地生态生态环境的安全也是每一个公民的基本义务；要把个人行为对生态环境的影响纳入社会道德规范，建设和发展社会主义生态文明。
（二）开发利用中保护土地资源
在生态环境保护治理方面，应重视以小流域为单元，采取生物和工程措施对黄山市水土流失进行综合治理；改造中低产田，改良土壤状况，提高土地的生产能力；加快森林资源培育，加强林木资源管理，实行林业建设任期目标责任制，切实保护好水源涵养林和生态经济林。
（三）调整产业结构
在制定黄山市产业发展政策时，必须充分考虑区域土地利用生态安全的因素。在制定黄山市经济结构调整战略时，严格限制对黄山市土地资源生态安全状况构成威胁的产业；积极引进有利土地资源生态安全状况良好发展的产业；全面开展黄山市土地整治，集约节约利用每一寸土地，发展资源节约环境友好的产业，推进产业结构升级，改善土地资源生态环境。
（四）实施土地生态保护规划
编制土地生态功能区规划，实施黄山市土地生态保护规划；引导经济布局并推行生态建设的发展理念，将土地生态环境保护目标和要求融入到各项开发建设规划当中去；将环境保护和可持续发展的思想贯彻于土地开发建設的各个环节，把实施土地生态环境保护规划作为黄山市的经济发展重要战略之一。
参考文献：
1.高桂芹.韩美.区域土地资源生态安全评价—以山东省枣庄市中区为例[J].水土保持研究，2005（5）.
2.刘勇，刘友兆，徐萍.区域土地资源生态安全评价一以浙江嘉兴市为例[J].资源科学，2004（3）.
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5.毛良祥.区域土地资源安全评价研究—以金坛市为例[J].国土与自然资源研究，2006（2）.
6.张建新，邢旭东，刘小娥.湖南土地资源可持续利用的生态安全评价[J].湖南地质，2002（2）.
7.董家华.生态农业土地综合评价指标体系研究—以山东省为例[J].中国生态农业学报，2005（3）.
8.程建权.城市系统工程学[M].武汉大学出版社.1998.
＊本文属2010年池州学院引进研究生项目（编号：2010RC053）。
中国水资源经济安全初探 篇4
1经济安全和中国水危机
国家经济安全是指一国的经济发展和经济利益得到有效保护,国民经济可持续发展的基础和环境不受破坏与潜在威胁的一种状态。它主要体现在国家经济主权独立、对关键性经济资源的控制与支配、具有抗击国际市场动荡和冲击的综合能力等。按照涉及的领域,经济安全可以分为资源安全、金融安全、产业安全和财政安全等4种类型。
水是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是生态与环境的重要控制性要素。水资源安全是国家经济安全的重要组成部分,是一个国家或地区可持续、稳定、及时、足量和经济地获取所需水资源的状态。随着社会经济的发展,人类对水资源的依赖程度越来越大。水资源的永续利用,是促进人与自然和谐相处、经济社会可持续发展不可或缺的环节。可以说,中国现在面临的各类水问题,已经形成影响未来发展和安全的水危机。
a. 水的经济安全需要数量上的安全。即水量要充裕,既要有总量的充裕,也要有人均的充裕,但后者比前者更具有意义。我国常年水资源总量为2.8万亿m3,居世界第6位,但人均水资源占有量为2 100 m3,仅为世界平均水平的28%,列世界第125位,属于水资源短缺国家。全国年均缺水量达400亿m3,有2/3的城市存在不同程度的缺水,农业平均每年因旱成灾面积达0.153亿hm2,水资源供需矛盾日益突出,水资源的承载能力不堪重负。
b. 水的经济安全需要质量上的安全。即水生态和水环境的质量要有保证。随着工业化、城镇化进程的不断加快,水资源无序过度开发、污染物肆意排放,造成了严重的水污染。同时,打破了水体安全平衡的生态体系,导致生态环境和生物多样性退化。目前,我国河流和湖泊水质劣于三类的分别占到41.1%和41.6%,水功能区水质达标率仅为47.4%,水土流失面积占国土面积的1/3以上,水体自净、调节功能受到损伤,水环境承载能力面临重大挑战。
c. 水的经济安全需要兼顾效益和公平。在我国,一方面,水资源区域分布与区域经济发展程度和生产力布局不相匹配,粗放利用与浪费现象十分突出,每立方米水GDP产出仅为世界平均水平的1/3,农业灌溉用水有效利用系数仅为0.4～0.5,一般工业用水重复率在60%左右[1]。另一方面,水资源的开发利用没有兼顾公平。对水资源的开发利用往往只考虑到本区域经济和社会发展对水的需求,没有考虑其他区域对水的需求,只考虑到满足当代经济和社会发展对水的需求,没有考虑子孙后代未来对水的需求,水资源的可持续利用难以顺利实现。
2影响中国水资源经济安全的原因
影响水资源经济安全的因素很多,主要分为自然波动和人为波动。自然波动包括水资源的时间空间分布不均、洪旱地震泥石流等自然灾害、极端气候事件等,它具有外生不确定性。人为波动是指由于人不恰当地作用于水资源的行为,如过度开发、滥排滥放、低效利用等,它具有内在不确定性。在水资源的循环过程中,两者并不是完全独立的,有时相互作用、内外相生、互为条件,致使水资源的波动变成天灾加人祸的水灾难。一味地归咎于大自然无助于解决我国水资源经济安全问题,我们更多地应该从自身寻找原因:
2.1水行政管理效率不高
水行政管理是一项非常复杂的事业,它贯穿在水的开发、配置、利用、节约、管理和保护等各个环节,起着规范和调整人类治水行为,并使其符合公共利益的作用。从体制上看,水资源管理必须符合水本身的性质,水以流域为单元来循环,具有跨地区性和流动性,目前我国实行流域管理与区域管理相结合的水资源管理制度,由于两者的结合点还不清晰,事权尚未划分清楚,流域综合管理还难以到位。从机制上看,水资源管理涉及水利、环保、交通、农业、城建、国土等多个部门,各部门根据不同的行业特点分管相关工作,在实践中由于存在部门利益,在重大涉水事务上协调成本很大,如何实现分工明确、协调运转一直是难点。另外,用水户、民间组织等利益相关方参与水管理的机制也不完善。从法治上看,立法上还存在欠缺,部分法律间存在不协调和不一致,比如《中华人民共和国水法》(简称《水法》)和《中华人民共和国水污染防治法》的不协调加剧了实践中的冲突。科学化、民主化的行政决策机制还不健全,执法上还存在有法不依、执法不严等现象,依法行政意识和能力有待进一步加强。
2.2经济手段作用有限
经济手段是以市场为基础,通过价格、税收、信贷等工具影响政策对象的经济利益,从而实现对社会经济活动的宏观调控和市场资源的优化配置。尽管新《水法》明确水资源属于国家所有,水资源的所有权由国务院代表国家行使,但是由于一个清晰、明确、完整的水权市场和水权管理制度尚未建立,价格机制、供求机制、竞争机制很难发挥对市场的基础性调节作用,造成了水资源的不合理配置和极大浪费。经济手段比较单一,往往着眼于事后,以罚款和收费为主,事前预防性的经济措施较少,至今尚未开征水资源税。有的经济手段设计上还不合理,比如排污费,长期以来我国排污费收费标准远低于水污染治理成本,导致排污企业守法成本高而违法成本低,缺乏足够的经济约束,达不到治理水污染的目的。此外,由于我国市场经济体制还不完善,与市场经济发展相适应的水法律法规体系还不健全,导致运用经济手段管理水资源缺乏良好的外部环境,现有手段的科学性、操作性和针对性还有待进一步提高。
2.3文化和意识形态上存在误区
水是万物之源,生命因水而诞生,人类的生存、繁衍、发展都离不开水。中华文明几千年来生生不息、绵延不绝,也是以水为载体和源泉。水孕育了人类,人类的治水实践在价值取向上却与之产生了背离。主要表现在两个方面:一是现存的一些错误观念。如:坚持认为“人定胜天”,无视科学规律和客观实际,不能把尊重科学和发挥主观能动性有机统一起来。受“水是取之不尽、用之不竭”的传统价值观念影响,人们没有意识到水资源的稀缺性,水资源价格严重背离水资源价值,造成水资源长期被无偿或低价使用,造成了水资源巨大的浪费。二是河流伦理道德体系缺失。河流是有生命的,它享有完整性、连续性、清洁性等一系列权利。改革开放30多年来,我国经济社会发展突飞猛进,但是发展中一味以大自然主人自居,毫无节制地索取、掠夺甚至是破坏的现象屡见不鲜。社会道德规范更多的是调整人与人、人与社会的关系,忽视了人与自然的关系,在尊重河流、人水和谐上做得远远不够[2]。
3利用经济手段保障水资源经济安全
3.1财政金融政策
由于水资源具有很强的公益性、基础性和战略性,因此必须充分发挥政府在水利建设中的主导作用,不断调整和优化财政支出结构,确保各级财政对水利投入的总量和增幅都有明显提高。通过落实从土地出让收益中提取10%用于农田水利建设的政策、完善水利建设基金筹集和管理、严格水资源费征收和有偿使用等手段,建立水利投入稳定增长的长效机制。同时,稳健运用货币政策,在风险可控的前提下,引导政策性银行增加水利信贷资金,开展中长期政策性贷款业务。充分利用财政贴息政策的杠杆作用,扩大财政贴息扶持范围,适当延长贴息期限。鼓励和支持符合条件的地方政府融资平台公司拓宽融资渠道,积极发展BOT、TOT、BT等新型水利项目融资模式,支持符合条件的水利企业通过上市和发行债券进行直接融资,广泛吸引社会资金的投入。
3.2产权政策
作为一种准公共物品,水资源管理中普遍存在的浪费、效率低、污染严重等问题缘于市场没有有效地配置资源引起的,而市场无法有效地配置资源则是因为产权不明晰。广义的水权包括所有权、使用权、经营权、转让权等,由于国家对水资源具有所有权的主体地位,因此这里所提的水权是指对水资源进行开发利用的使用权。按照科斯定理,只要明确界定水资源的使用权,市场主体或经济行为主体之间的交易活动或经济活动就可以有效地解决外部不经济性问题。要充分考虑各地区、各行业对流域水资源的实际需求,科学、合理地制定初始水权分配。在此基础上,逐步建立政府引导、用水户参与、市场调节的水权交易市场,有序开展水权交易,充分发挥市场机制在资源配置中的作用,鼓励水资源向低耗水、低污染、高效益、高效率行业转移,使水资源合理流转、优化配置、高效利用[3]。
3.3价格政策
价格是最重要的市场信号和资源配置手段,要按照节约水资源、保护水环境的总体目标,建立合理的水价形成机制,通过灵敏的价格变动,发挥价值规律的作用,使水资源的价格与价值相匹配。水价要体现3部分成本[4]:①资源水价,即体现水资源价值的价格,主要是对水资源耗费的补偿,资源水价应通过征收水资源费(今后还可以考虑征收水资源税)来体现。同时,要逐步适时、适地、适度地提高水资源费征收标准,真正反映水资源的稀缺程度。②工程水价,即通过具体的或抽象的物化劳动把资源水变成产品水,进入市场成为商品水所花费的代价,包括工程费(勘测、设计和施工等)、服务费(运行、经营、管理、维护和修理等)和资本费(利息和折旧等)的代价。③环境水价,即对开发利用水资源造成的生态和环境破坏的经济补偿,不仅要涵盖水污染防治费用(如污水处理费),更要反映水环境的恢复补偿费用(可以考虑征收水资源保护补偿费),从而达到调节生产者和消费者水污染排放行为的目的。
摘要：水资源安全是一个国家或地区可持续、稳定、及时、足量和经济地获取所需水资源的状态,水资源经济安全直接关系着国家经济安全。从水资源的经济安全入手,阐述水资源经济安全的内涵,分析行政管理效率低下、经济手段作用有限、人为认识误区等影响我国水资源经济安全的主要因素,提出利用财政金融政策、产权政策、价格政策等经济手段来保障水资源经济安全。
关键词：水资源,经济安全,经济手段
参考文献
[1]陈雷.在2009年全国水资源工作会议上的讲话[EB/OL].[2009-03-03].http://swszy.nhri.cn/swszy/ztyw2007/20090303154056ca97a2.aspx.
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[3]付永锋,赵基花,郭宁.基于经济手段的水资源优化配置[J].电网与清洁能源,2009(4):78-80.
水资源安全 篇5
自2005年我省启动农村饮水安全工程建设以来，在省委、省政府坚强领导下，经过各级各部门的共同努力，兴建了一批大型集中供水工程和单村集中供水工程，使2122万农村居民摆脱了饮水不安全的历史，被广大群众誉为“民心工程”、“德政工程”。但在农村饮水安全工程规划建设中，因前期对水资源论证不足、深度不够，掌握资料少，致使在水源地选址上缺乏科学依据，造成工程布局不合理，甚至出现个别工程供水量不足、水质不达标的现象，给工程正常运行带来了一定影响。为进一步加强农村饮水安全工程水源地供水保障，结合县级农村饮水安全工程“十二五”规划编制，现将开展农村饮水安全工程水资源论证工作有关要求通知如下：
一、要加强领导，高度重视水资源论证工作。水源水量充足、水质达标是农村饮水安全工程的重要前提，水资源论证又是水源可靠性的保证。各地要按照2011年中央、省委一号文件的要求，把农村饮水安全工作作为惠及民生的大事来抓，切实加强农村饮水安全工程项目建设布局水资源论证工作，严格执行建设项目水资源论证制度，把水资源论证作为编制农村饮水安全工程“十二五”规划的重要内容之一，采取有力措施，提供经费保障，认真做好本县（市、区）农村饮水安全项目水资源论证工作。
二、要着眼长远，全面开展水资源论证工作。各县（市、区）要结合本地实际和多年来工作实践经验，收集、整理本地区现有地表水和地下水资源分布和利用状况，加大对农村饮水安全工程水源地的勘察力度，委托有建设项目水资源论证资质的单位进行本区域的水资源论证。通过水文地质勘察工作逐步查明本地区区域内水文地质条件，地形地貌，地层岩性与含水层的分布，各含水层之间关系以及地下水的埋藏、补给、径流、排泄的关系。对地下水质依据《生活饮用水卫生标准》和生产用水分别进行分析，为供水水源地的厂址选择提供依据，为编制县级农村饮水安全工程“十二五”规划奠定基础。
三、要择优选择水源地，保障群众饮用水安全。农村饮水安全工程以地表水做为水源的必须依据实测水文资料系列，分析不同保证率的来水量、可供水量、水质及取水可靠程度；以地下水为水源的要在区域水资源评价和水文地质详查的基础上，分析区域水文地质条件，含水层特征，地下水补给、径流、排泄条件，分析地下水资源量、可开采量、水质及取水的可靠性；分析取水量及取水层位对周边水资源状况、环境地质的影响；论证取水井布设是否合理，可能受到的影响等。通过地表水和地下水水源论证分析，合理选择和
运用优质水源，以满足当地农村居民生活用水需要，避免选用氟、砷、盐和污染物超标的水源。
四、要统筹安排，把工作落到实处。各县（市、区）从本通知之日起，及早安排，指定专人负责，抓好落实工作。以县（市、区）为单位完成农村饮水安全水资源论证工作，并于2012年6月底前将水资源论证报告书报厅农村水利处。省厅将组织有关专家和单位进行审查。没有农村饮水安全水资源论证报告的不再安排投资。
附：农村饮水安全工程水资源论证报告参考提纲
农村饮水安全工程水资源论证报告参考提纲
一、综合说明
1、编制目的
2、论证范围及编制依据
3、项目供水特征
4、拟开发水源取水地点及取水特征
5、工作等级及水平年确定
6、项目建设的必要性
二、基础成果
1、自然地理及行政区划
2、社会经济情况
3、水文气象要素
4、水资源情况
5、水利工程现状及水资源开发利用程度
三、水源论证
1、地表水源论证
(1)实测水文资料系列等论证依据
(2)不同保证率的来水量、可供水量及取水可靠程度(3)不同时段取水对周边水资源状况及其它取水户的影响
(4)地表水源取水口的设臵合理性
2、地下水源论证
(1)区域水资源评价和水文地质详查等论证依据(2)水文地质勘察工作
(3)区域水文地质条件，含水层特征，地下水补给、径流、排泄条件，地下水资源量、可开采量及取水的可靠性，水质评价
(4)取水量及取水层位对周边水资源状况、环境地质的影响(5)取水井布设是否合理，可能受到的影响
四、取用水量合理性分析
1、取水量合理性分析
2、用水定额及用水量合理性分析
3、节水措施与节水潜力分析
五、取水影响因素分析
1、对区域内水资源环境影响
2、对其他用户影响
3、结论（综合评价）
六、退水影响分析
1、退水系统组成
2、退水处理方案和达标情况
3、退水对水功能区和第三者影响
七、水资源保护
1、工程措施
2、非工程措施
八、论证结论
1、取用水合理性
2、取水水源的可靠性和可行性
水资源安全 篇6
【摘 要】通过对宁夏固原市泾源县水资源论证、分析，结合水利工程和用水现状及规划需水要求，科学、合理分析宁夏中南部城乡饮水安全水源工程对当地水资源利用的影响，实现项目实施与水资源条件相匹配、产业布局与水资源条件相适应，保障水资源可持续利用，支撑当地经济快速发展。
【关键词】中南部饮水；水源工程；影响分析；宁夏泾源县
【Abstract】Through the Water Guyuan Jingyuan argumentation， analysis， combined with hydraulic engineering and water status and water demand planning， scientific and rational analysis of the impact of urban and rural drinking water safety in central and southern Ningxia water projects on the use of local water resources， the realization of the project implementation and Water conditions match， industrial layout adapted to the conditions and water resources， protection of water resources sustainable utilization， to support the rapid development of the local economy.
【Key words】South Central water；Water projects；Impact analysis；Jingyuan
泾源县位于宁夏自治区最南端，六盘山东麓，隶属固原市，地理坐标为东经106°10′52″～106°30′05″，北纬35°14′20″～35°46′38″，南北长56.2 Km，东西宽20.1 Km，国土总面积1131 Km2，东与甘肃省平凉市接壤，西与宁夏隆德县毗邻，南与甘肃省华亭、庄浪两县相邻，北与固原市原州区连接，距固原市79 Km，距自治区首府银川市420 Km。
泾源县辖大湾乡、六盘山镇、香水镇、兴盛乡、黄花乡、泾河源镇、新民乡4乡3镇，共有110个行政村，309个自然村，2012年末人口102317人，其中，城镇人口22027人，城镇化率为21.5%，农村人口80290人，占78.5%，人口密度92人/Km2，是全国回族主要聚居区之一。
1. 水资源评价
1.1 地表水资源。
泾源县境内主要河流水系有策底河、泾河干流、暖水河、颉河、茹河、红河，多年平均地表水资源量20348万m3。
1.1.1 策底河：策底河发源于泾源县石沟阳洼庙庙梁，自西向东流入甘肃省泾川。境内主河道长16.8Km，流域面积107Km2，河道比降27.5‰，多年平均地表水资源量2461万m3。
1.1.2 泾河干流：泾河干流发源于六盘山东麓的马尾巴梁，流域河流密集，水量丰盈。主要有泾河源头各支沟、盛义河、香水河、胭脂峡等较大河流，自西向东流淌，进入甘肃平凉市崆峒峡水库，境内干流全长38.9Km，流域面积455Km2，河道落差大，河道比降17.4‰，多年地表水资源量10142万m3。
1.1.3 暖水河：暖水河发源于泾源县惠台的马场沟，由西向东流经惠台、米岗、沙塘川进入甘肃省的崆峒峡，海拔高度2642～1941m。境内主河道长27.4Km，流域面积173Km2，地势由西向东倾斜，河道比降17.5‰，多年平均地表水资源量3028万m3。
1.1.4 颉河：颉河发源于泾源县大湾乡红沟，由西向东流经什字、蒿店两乡，于苋麻出境，在甘肃省平凉市八里桥汇入泾河干流，流域面积285Km2，主河道长29.8Km，河道平均比降28.2‰，多年平均地表水资源量3705万m3。
1.1.5 茹河：发源于泾源县大湾乡水沟掌由五里山入彭阳县境内，县境内流域面积74Km2，主河道长9.1Km，河道平均比降53.3‰，多年平均地表水资源量849万m3。
1.1.6 红河：发源于泾源县六盘山镇马家湾由马莲滩入彭阳县境内，县境内流域面积19Km2，主河道长4.5Km，河道平均比降66‰，多年平均地表水资源量163万m3。
1.2 地下水资源。
根据《宁夏水资源综合规划》中将泾河流域作为山丘区，山丘区地下水资源以山丘区总排泄量确定，山丘区地下水排泄量主要为河川基流量、机井开采量。山丘区河川基流量有实测水文资料的评价区按基流/径流比值计算，未控区按相邻区（地形、地貌、水文和气象条件相似）基流模数类比计算，多年平均地下水资源量12914万m3（泾源县各流域分区水资源量成果表见表1）。
1.3 水资源可利用量。
（1）水资源可利用量主要是将库坝工程来水面积内不同保证率的径流量扣除蒸发、渗漏损失以及泥沙后，剩余清水量全部作为蓄水工程不同保证率的可利用水量。
（2）泾源县水资源多年平均可利用总量为12555万m3，P=50%、75%、P=95%保证率水资源可利用量分别为11606万m3、8159万m3、5730.6万m3（泾源县各分区地表水资源可利用量见表2）。
2. 用水现状分析
2012年泾源县国民经济各部门用水量539万m3，其中居民生活需水量为67.5万m3，占12.5%；农村生活用水166.2万m3，占30.8%； 工业用水总量为12万m3，占2.2%；农业灌溉需水量为293.3万m3，占54.5%，总用水量占泾源县多年平均水资源量的2.65%，占多年平均可利用水资源量的4.3%，占初始水权分配水量1400万m3的38.5%，水资源开发利用程度相对较低。endprint
3. 宁夏中南部城乡饮水安全水源工程
泾源县泾河流域多年平均地表水资源量2.0348亿m3，水量丰沛、水质好，多年平均可利用总量为12555万m3；宁夏中南部城乡饮水安全水源工程是将泾河流域丰富的水资源引到固原市的彭阳县、西吉县、原州区、中卫市的海原县部分地区，涉及一个市区、三个县城、44个乡镇、603个行政村、3559个自然村，解决111.8万人的饮水困难，设计引水量3980万m3，其中配置给原州区、彭阳县、西吉县、海原县水量分别为900万m3、850万m3、1700万m3和530万m3。该工程2013年开工建设，2015年底建成运行。
4. 水量供需分析
（1）到2015年泾源县国民经济各部门用水量达到780万m3，宁夏中南部城乡饮水安全水源工程设计引水量3980万m3，合计需水量4760万m3，占泾源县水资源总量的23.4%，占多年平均可利用水资源量的37.9%。
（2）到2015年泾源县国民经济各部门用水量达到1230万m3，宁夏中南部城乡饮水安全水源工程设计引水量3980万m3，合计需水量5210万m3，占泾源县水资源总量的25.6.%，占多年平均可利用水资源量的41.5%。
5. 结束语
根据《宁夏黄河地表水资源县级初始水权分配方案》（自治区人民政府《宁政办发[2009]221号》），分配给固原市各县区地表水初始水权分配指标总量为2.97亿m3，其中原州区1.26亿m3（支流0.78亿m3，黄河干流0.48亿m3）、西吉县0.66亿m3、隆德县0.31亿m3、泾源县0.14亿m3、彭阳县0.60亿m3；按流域分解其中清水河1.06亿m3（包括黄河干流的0.48亿m3）、葫芦河0.63亿m3、泾河1.25亿m3、祖厉河0.03亿m3；计入宁夏彭阳县泾河流域用水量后仍然没有超出初始水权分配方案中的指标，因此宁夏中南部城乡饮水安全水源工程对泾河流域水资源利用影响不明显。
参考文献
[1] 《 泾源县水资源调查评价报告》，宁夏水文水资源局，2012年.
[2] 《固原市泾源县国民经济和社会发展第十二个五年规划》，2011年.
[文章编号]1619-2737（2014）06-15-830
[作者简介] 樊银军（1963-），男，职称：高级工程师，长期从事水利工程管理工作。endprint
3. 宁夏中南部城乡饮水安全水源工程
泾源县泾河流域多年平均地表水资源量2.0348亿m3，水量丰沛、水质好，多年平均可利用总量为12555万m3；宁夏中南部城乡饮水安全水源工程是将泾河流域丰富的水资源引到固原市的彭阳县、西吉县、原州区、中卫市的海原县部分地区，涉及一个市区、三个县城、44个乡镇、603个行政村、3559个自然村，解决111.8万人的饮水困难，设计引水量3980万m3，其中配置给原州区、彭阳县、西吉县、海原县水量分别为900万m3、850万m3、1700万m3和530万m3。该工程2013年开工建设，2015年底建成运行。
4. 水量供需分析
（1）到2015年泾源县国民经济各部门用水量达到780万m3，宁夏中南部城乡饮水安全水源工程设计引水量3980万m3，合计需水量4760万m3，占泾源县水资源总量的23.4%，占多年平均可利用水资源量的37.9%。
（2）到2015年泾源县国民经济各部门用水量达到1230万m3，宁夏中南部城乡饮水安全水源工程设计引水量3980万m3，合计需水量5210万m3，占泾源县水资源总量的25.6.%，占多年平均可利用水资源量的41.5%。
5. 结束语
根据《宁夏黄河地表水资源县级初始水权分配方案》（自治区人民政府《宁政办发[2009]221号》），分配给固原市各县区地表水初始水权分配指标总量为2.97亿m3，其中原州区1.26亿m3（支流0.78亿m3，黄河干流0.48亿m3）、西吉县0.66亿m3、隆德县0.31亿m3、泾源县0.14亿m3、彭阳县0.60亿m3；按流域分解其中清水河1.06亿m3（包括黄河干流的0.48亿m3）、葫芦河0.63亿m3、泾河1.25亿m3、祖厉河0.03亿m3；计入宁夏彭阳县泾河流域用水量后仍然没有超出初始水权分配方案中的指标，因此宁夏中南部城乡饮水安全水源工程对泾河流域水资源利用影响不明显。
参考文献
[1] 《 泾源县水资源调查评价报告》，宁夏水文水资源局，2012年.
[2] 《固原市泾源县国民经济和社会发展第十二个五年规划》，2011年.
[文章编号]1619-2737（2014）06-15-830
[作者简介] 樊银军（1963-），男，职称：高级工程师，长期从事水利工程管理工作。endprint
3. 宁夏中南部城乡饮水安全水源工程
泾源县泾河流域多年平均地表水资源量2.0348亿m3，水量丰沛、水质好，多年平均可利用总量为12555万m3；宁夏中南部城乡饮水安全水源工程是将泾河流域丰富的水资源引到固原市的彭阳县、西吉县、原州区、中卫市的海原县部分地区，涉及一个市区、三个县城、44个乡镇、603个行政村、3559个自然村，解决111.8万人的饮水困难，设计引水量3980万m3，其中配置给原州区、彭阳县、西吉县、海原县水量分别为900万m3、850万m3、1700万m3和530万m3。该工程2013年开工建设，2015年底建成运行。
4. 水量供需分析
（1）到2015年泾源县国民经济各部门用水量达到780万m3，宁夏中南部城乡饮水安全水源工程设计引水量3980万m3，合计需水量4760万m3，占泾源县水资源总量的23.4%，占多年平均可利用水资源量的37.9%。
（2）到2015年泾源县国民经济各部门用水量达到1230万m3，宁夏中南部城乡饮水安全水源工程设计引水量3980万m3，合计需水量5210万m3，占泾源县水资源总量的25.6.%，占多年平均可利用水资源量的41.5%。
5. 结束语
根据《宁夏黄河地表水资源县级初始水权分配方案》（自治区人民政府《宁政办发[2009]221号》），分配给固原市各县区地表水初始水权分配指标总量为2.97亿m3，其中原州区1.26亿m3（支流0.78亿m3，黄河干流0.48亿m3）、西吉县0.66亿m3、隆德县0.31亿m3、泾源县0.14亿m3、彭阳县0.60亿m3；按流域分解其中清水河1.06亿m3（包括黄河干流的0.48亿m3）、葫芦河0.63亿m3、泾河1.25亿m3、祖厉河0.03亿m3；计入宁夏彭阳县泾河流域用水量后仍然没有超出初始水权分配方案中的指标，因此宁夏中南部城乡饮水安全水源工程对泾河流域水资源利用影响不明显。
参考文献
[1] 《 泾源县水资源调查评价报告》，宁夏水文水资源局，2012年.
[2] 《固原市泾源县国民经济和社会发展第十二个五年规划》，2011年.
[文章编号]1619-2737（2014）06-15-830
西安水资源安全的综合评价 篇7
水资源安全是水资源供给与需求相互均衡的状态, 即保障人类生存与发展的水资源的稳定、持续、及时与足量的供给;从可持续发展的角度出发, 认为水资源安全主要指一个国家实际占有的水资源量, 能够稳定、及时、持续并充足的保障国家或地区经济社会当前的需要和可持续发展所需的状态与能力。通过对水资源的安全评价, 能够反映国家或地区的安全现状, 在各项评价指标值中, 可以反映出各个因素的安全隐患。水资源安全系统是一个复杂且模糊的系统, 处理这样的复杂系统, 由于“不相容原理”的存在, 运用常规的数学方法是难以如意的, 因此适宜用模糊数学的方法进行处理。再者, 水资源安全是一个综合概念, 不能简单用一两个指标反映它的全部内容。所以, 需要从水资源的供需状况、水质状况以及供给结构等进行全面分析, 综合评价水资源安全状况。
1 水资源安全的模糊综合评价
模糊数学是近三十年发展起来的一门崭新的边缘学科, 它不仅扩充了经典数学的内容, 而且在人工智能、信息处理、自动控制、系统分析、预测预报和经济管理等科技领域中有广泛的应用。模糊综合评价用于模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出一个总体评价。
1.1 综合评价模型建立当评判中因素较多时, 采用多层次综合评价法较佳。具体步骤为:
第一步, 对因素集合X进行划分, 将其分成k个子集X={X1, X2, …, Xk}, 当然它们应当满足, 且XiⅠXj=φ (i=j)
这样, 我们得到第二级因素集合Xi (1≤i≤k) , 并记Xi={xi1, xi2, …, ximi}, Xi中含有mi个因素, 且。
第二步, 就每个Xi的mi个因素, 按模糊六种评价法之一作单因素评价, 得
其中Ai={ai1, ai2, …, ain} (1≤i≤k) 。
第三步, 把每个Xi作为一个因素, Bi作为Xi的单因素评价, 按第二步中的评价法进行综合评价, 按第二步中的评价法进行综合评价, 得
二层次综合评价B。若对Xi再作划分, 可得三层次以至多层次的综合评价模型。
1.2 评价指标的确定
水资源除了本身的自然性外, 还具有社会性、环境性和经济性。本文选取从水资源量、社会经济、供水、需水、缺水和水环境6类因素进行综合评价。其中每一因素都有不同的指标, 水资源量包含有人均水资源占有量、每公顷水资源量、径流系数和干旱指数四项指标, 社会经济包含有人口密度、人均GDP、工业产值模数、耕地率、灌溉率和人均灌溉面积六项指标, 供水因素含有供水模数、人均供水量、水资源利用率和地下水供水比例四项指标, 需水因素包含需水模数、生态用水率、单位GDP需水量、耗水量、春灌引水率五项指标, 缺水因素用缺水率指标, 水环境因素由水质等级、污径比两个指标来进行评价。
隶属函数的确定有模糊统计实验法、二元对比排序法、逐级估量法和与模糊分布拟和的方法。本文所选取的隶属度是表示水资源安全度, 取值在0～1, 隶属数值越高说明该项指标对水资源安全影响程度越大。根据水资源的紧缺程度, 并参照前人所做的文献, 将隶属度分为5级, 详见表1。
1.3 安全程度评价标准
根据评价指标综合隶属度D的大小划分为非常危险 (D≥0.56) 、不安全 (0.50≤D<0.65) 、临界安全 (0.35≤D<0.50) 及安全 (D<0.35) 4个级别。根据评价结果, 若评价指标中某类指标的隶属度数值较高, 说明在该地区该类指标对水资源安全状况的影响较大。据此可对地区水资源安全状况进行障碍诊断并提出相应的整治措施。
2 应用实例
西安市位于黄土高原渭河二级阶地上, 面积9983平方公里, 人均地表水资源量约为330立方米, 仅相当于全国人均占有量的1/6。耕地面积477万亩, 其中设施灌溉面积330万亩, 多年来, 西安市的农业灌溉用水一直占大头, 达7.58亿立方米, 占全市总用水量的42%。跟据模糊综合评价模型以及今年西安市水资源数据资料, 西安市水资源安全评价指标权重、含义及隶属度值数据显示见表2。
注:括号内数字为权重值。
3 西安市水资源安全综合评价结论
根据上述方法, 计算得到西安市水资源安全状况综合水平隶属度为0.45, (评价结果见表3) , 属于临界安全状态。从以上指标的计算中可以看出, 人均水资源量、每公顷水资源量、工业产值模数、水资源利用率、春灌引水率、污径比的隶属度均高, 达到0.9;生态用水率、地下水供水比例、人均灌溉面积、径流系数、人均GDP的隶属度很低, 为0.1。
从我市水资源的安全评价来看, 对水资源的开发利用程度上还有很大的空间, 应对我市大部分地区进行产业结构调整, 加强节水设施建设, 开展以提高用水效用率, 建立高效有序的水资源管理体系, 促使西安市经济的可持续发展。
摘要：水资源安全问题的研究对地区的经济社会发展具有重要的意义。本文以西安市为例, 从水资源所具有的自然属性、社会属性和经济性出发, 并充分考虑影响水资源安全的各种因素和指标, 采用模糊综合评价方法对水资源的安全问题作出了评价。
关键词：水资源,影响因素,安全程度,模糊评价,可持续发展
参考文献
[1]贾嵘, 薛小杰, 薛惠锋等.“区域水资源开发利用程度综合评价”[J].中国农村水利水电, 1999 (11) :22-24.
[2]夏绍玮, 杨家本.《系统工程概率论》[M].清华大学出版社
[3]曹炳元.《应用模糊数学与系统》[M], 科学出版社
[4]张岳.“中国水资源与可持续发展”[M].广西科学技术出版社.2000.
[5]许广明, 张燕君.“西北地区大型内陆盆地地下水系统演化特征分析”[J].自然资源学报.2004 (11) :701-706.
[6]蒋水心.“水资源价值量的实用计算方法”[J].水利经济.2001 (5) :43-49.
[7]李晓峰, 张宏业等.“天津市不同后备水资源对比评价研究”[J].自然资源学报.2006 (1) :16-23.
[8]顾圣平, 林汝颜, 刘红亮.“水资源模糊定价模型”[J].水利发展研究.2002 (2) :9-12.
[9]贾绍风, 张军岩, 张士锋.“区域水资源压力指数与水资源安全评价指标体系”[J].地理科学进展.2002 (2) :538-545.
水资源安全评价与预警研究 篇8
据全国第二次水资源评价,我国水资源总量为28 405亿m3,列世界第6位,但单位国土面积水资源量仅为世界平均的83%。由于人口众多、土地广阔,人均、公顷均水资源占有量均很低,全国平均人均占有水资源量2 210 m3,仅为世界人均占有量的1/3,在世界银行连续统计的153个国家中居第88位;耕地公顷均占有水资源量21 589 m3,约为世界平均水平的一半。同时我国水资源地区分布不均,水资源分布与土地资源和生产力布局不匹配。随着社会经济的不断发展,以及工业化、城市化的加快,未来将消耗更多的水资源[1],人均水资源的空间越来越小,全球可利用的水资源有限,随着人口的增长,需水量的增加,人类活动的加剧,尤其是污染物排放量的增加等,21世纪全球水资源面临的压力将有增无减[2,3]。如何在满足可持续发展的条件下,保证水资源的安全,是水资源学研究面临的一个十分严峻又富有挑战性的问题,也是21世纪国际国内水资源领域一个十分重要的方向性问题。
1 水资源安全的内涵[4]
水资源安全系统是一个开放的系统,具有开放的、巨型的、复杂的和多层次的特征。具有利己性、针对性和公共性。同时水资源安全系统具有累积效应,是区域影响水资源安全系统的因子共同作用的结果,具有时间累积的特征与空间累积的特征。区域水资源安全的累积效应存在于水资源系统的整个流程中,或存在于水资源整个系统的循环、扰动、自平衡等每个过程中,这些累积效应发展的严重后果表现为水资源安全系统的破坏而导致系统行为的改变,或酿成崩溃性的影响。
水资源安全的主体是人,它是描述水资源系统中人的安全性。安全是人与水资源之间一种最重要、最基本、最不可缺少的关系。一旦没有了安全这种关系,人就可能失去其生存与发展的最基本需要和最基本条件。人是水资源安全系统的调控者,凡是有人参与的活动都是有一定的目的。因此,水资源安全的稳定与发展受“人”的作用影响很大。狭义意义上的“人”是指实际意义的人,广义意义上的“人”,即指人的一切活动。因此,水资源安全是指人类的生存与发展不存在水资源问题的危险和威胁的状态。水资源安全的基础是健康的水循环,水循环包括天然水循环与人工水循环,或称自然水循环与社会经济系统水循环[5]。
2 水资源安全评价
2.1 层次分析法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是20世纪70年代初期由美国著名运筹学家匹兹堡大学萨蒂(T.L.Saaty)教授首次提出的。该方法是定量分析与定性分析相结合的多目标决策分析方法,把数学处理与人的经验和主观判断相结合,能够有效地分析目标准则体系层次间的非序列关系,有效地综合测度评价决策者的判断和比较[6]。
层次分析法的基本原理是根据具有递阶结构的目标、子目标(准则)、约束条件及部门等来评价方案,用两两比较的方法确定判断矩阵,把判断矩阵的最大特征根对应的特征向量的分量作为相应的系数,最后综合出各方案各自的权重。由于该方法简洁、实用,在城市规划、经济管理、教育管理、科研成果评价、社会科学、资源分配和冲突分析等许多领域得到广泛的应用。该方法由评价者对照一个相对重要性函数表给出因素两两比较的重要性等级,因而可靠性高、误差小。
2.2 评价指标的选择
资源安全研究的核心是要对影响资源安全的相关因素予以筛选、分类,以便客观地描述同类因子内部或非同类因子之间的耦合关系。水资源安全系统作为一个庞大而复杂的复合系统,其各个子系统的各因素都在质量上、数量上表现为一个指标变量。根据水资源安全的概念与内涵以及指标分析的方法学,筛选出具有代表性的指标,并按其特征进行组合,就构成水资源安全的评价指标体系,从而能够从整体上反映区域水资源安全的基本状况。
对于建立水资源安全评价指标要坚持科学性原则、完备性与信息综合能力强的原则、动态性与静态性相结合原则、定性与定量相结合原则、可比性与可接受性原则、数据可得、简易且成本低、有一定的前瞻性与导向性和可操作性原则。
影响水资源安全的因素很多,除了其本身的资源量、开发水平、利用水平外,还与系统的人口水平、社会问题、经济水平、科技水平、政治水平、管理水平等有关。政治和伦理道德也与水资源安全有关,解决水资源的安全问题也应考虑这些因素。特别是政治问题(在这里所指的是公共权力问题),它在以往的评价活动中很少体现,我们认为政治的力量对水资源安全影响是不容忽视的。
另外,判定资源是否安全的一个重要方面是看其所赖以生存的生态系统功能是否得到了很好的维持,生态系统是否处于动态平衡之中,是否对外界的干预和冲击保持较强的“适应性”和“恢复力”。
把水资源再生力、科技力、管理力、政治力以及伦理道德力纳入评价指标体系,以体现水资源系统的再生性、科技、管理、政治、伦理道德等对水资源安全的调控。
总之,水资源安全系统是一个复杂的动态的巨系统,系统运动的健康与否、安全与否,是影响系统运动的各个子系统、各个因子相互作用的结果,是系统内作用力与反作用力相互作用的结果,是系统内各种信息流、物质流等正反馈与负反馈平衡与否的结果。
本研究涉及自然和社会经济复合系统的诸多子系统和因子,拟分3个层次:1个总体层(Z),7个准则层(B1-B7),共21个指标(C1-C21)。准则层B1至准则层B6下的各项指标都是定量的客观指标,准则层B7下的各项指标是定性指标,包括法规制度、水价、公共权力、道德意识等政治和伦理道德因素,具体见表1。
2.3 建立判断矩阵,赋权重
遵循层次分析原理,依据标度法,建立总体层与准则层的评判矩阵,及各准则层与其指标的评判矩阵。各结构层中的相对权重,根据式(1)～式(4),采用方根法求解的归一化特征向量和特征值,直到满足一致性检验,所求特征向量即为各指标的权重。
判断矩阵的一致性检验,A判断矩阵满足性质:
①aii=1(i=1,2,…,n);②aij=1/aji(i,j=1,2,…,n);③aij=aik/akj(i,j,k=1,2,…,n)。
其中,式(3)称为A的完全一致性条件。
式中:λ为A的一个特征根;w=(w1,w2,…,wn)T为A对应于λ的特征向量。
2.4 综合评价
由于各指标具体量纲不同,无法进行直接比较,为了消除各评价指标的量纲影响,需对各评价指标的原始数据进行标准化处理。原始评价矩阵经标准化处理后,根据标准化后的指标乘以各自的权重,然后分层加总,就可以得到水资源安全的综合评价值。上一层指标值由对应的下一层指标值及其权重计算得到,即
式中:S为上层指标值;W为下一层指标权向量值;B为下一层指标向量值。
3 山西水资源安全评价与预警
3.1 评价指标体系权重计算
山西之长在于煤,山西之短在于水。山西是国家能源重化工基地,但水资源缺乏,地下水超采严重,水资源问题一直是困扰山西社会经济正常发展的大问题,不论现在还是将来山西水资源安全形势均不容乐观,开展山西能源基地水资源安全评价与预警意义重大。
收集山西省11个地市的各项指标,组成原始评价集。用两两比较的方法,确定总体层与准则层的评判矩阵,及7个准则层与其指标的评判矩阵,通过式(1)～(4)的计算,得到子系统对目标层的权重,和评价指标对子系统的权重,见表1。
逐层计算,便可得到水资源安全综合评价值。综合评价值与水资源安全呈正相关,得分越高,水资源安全形势越好,反之亦然。
先通过模型计算山西省各地市准则层各子系统评价值,进而计算得各地市的综合评价值和排名次序,见表2所示。
根据综合排序相应的评价结果进行分析,可知得分由高到低的是晋城市、忻州市、长治市、临汾市、晋中市、阳泉市、吕梁地区、朔州市、运城市、太原市、大同市。得分最高的是晋城市,从各方面综合来评价,晋城市的水资源安全形势较好,得分最低的是大同市,大同市的水资源安全形势不容乐观。
3.2 水资源安全评价标准的确定与预警
建立水资源安全评价标准的目的是确定研究区域水资源安全的理想标准(即阈值),把水资源安全水平分为几个等级,用水资源安全综合评价结果与理想标准相比较来判断其水资源安全状况。指标体系阈值的确定是为标尺建立评判所需要的刻度,根据评判的阈值范围,可将评价的定量结果上升到定性结果,并进行分类,以做出及时的预警。
评价标准阈值的确定,就是要建立起一套水资源安全的定量参照系,通过与参照系的比较来找出各方案自身的差距,明确其发展的目标[7,8,9]。参照系是为了观察某一物体的运动状态,选取相对运动的一物体或一组物体作标准。参照系不同,人们观察事物运动状态的结果就会不同;同时这一参照系的确立科学与否,将直接影响到人们对事物运动状态的认识和价值取向。目前,水资源安全尚无统一标准可循,很大程度取决于各地的自然、地理、技术、经济、政治、文化等条件。
阈值的确定与指标体系一样,共分为3层:总体层、准则层和指标层。指标层的每一个指标都有各自的阈值范围,将安全标准划分为5级,即良好、安全、临界、不安全、危险,当发生上述5种情况时,警灯分别显示蓝灯、绿灯、黄灯、橙灯、红灯。我们将用这5个等级,评判山西省各地市水资源安全状态的级别。
根据山西省实际情况,结合历史资料,综合分析大量的相关研究成果,通过纵向和横向比较确定警限划分阈值。水资源安全在变化的过程中,存在着一些特殊临界值,临界值两侧代表了不同的发展方向、状态或属性。对于效益型指标,大于等于阈值1属于良好,小于阈值4属于危险;对于成本型指标,小于等于阈值1属于良好,大于阈值4属于危险;无论是效益型指标还是成本型指标,阈值1至阈值2之间属于安全,阈值2至阈值3之间属于临界,阈值3至阈值4之间属于不安全。
每个指标的阈值范围各不相同,指标的阈值是绝对的量值,其量纲与指标值本身一致,准则层的阈值是指水资源力、经济力、开发力、环境力、再生力、科技力、社会管理力这7个分系统各自的阈值,由于准则层的计算结果是通过层次分析法计算得出的,因此,准则层的阈值是无量纲的,并且其阈值的确定需要经过对指标层阈值的计算得出;总体层的阈值反映了水资源安全的评价界限,它通过对准则层阈值的计算得出。
研究水资源安全评价指标体系的21个指标,确定出每个指标的良好、安全、临界、不安全、危险的上下限,将良好、安全、临界、不安全、危险作为5个评价方案,构成评价矩阵,计算得出各个系统不同安全级别的阈值,见表3。
以此5个评价级别的警限值作为标准,将山西省11个地市的综合评价值与表3中的警限值比较,从而可将11个地市的水资源安全所处的级别进行归类(见图1),以做出定性的评价。
图1中数据表明,晋城市水资源安全总体状况最好,属于安全一级,显示绿灯;综合评价值排名第2至排名第8的忻州市、长治市、临汾市、晋中市、阳泉市、吕梁地区、朔州市的水资源安全总体状况处于临界状态,黄灯亮起,应该引起政府的重视;综合评价排名后三位的运城市、太原市和大同市处于不安全状态,水资源安全状况令人担忧,亮橙灯,对政府敲响了警钟,应该引起政府的高度重视,应加强水资源安全方面的实时监测,对水资源各方面加以保护,否则水资源安全状况随时有可能亮起红灯,处于危险的境地,将影响本区域的社会经济的发展。
对各地市的水资源安全状况给出预警的同时,需要对警患产生的原因进行分析,以排除警患,即排除水资源安全系统变化过程中业已存在或潜伏的“病兆”。既有水资源安全系统内部的,如降水问题、用水问题、水污染问题等,也有水资源安全系统外部的,如政治力,即公共权力的使用问题、道德意识问题、制度问题等。警源只有经过一定的量变和质变过程,才能导致警情的爆发。在这一过程中包含着警情孕育、发展、扩大和爆发。寻找警源既是分析警兆的基础,也是排除警患的前提。因此,有必要针对具体警素,寻根问底,顺藤摸瓜直至找到问题的症结所在。
4 结 语
水资源安全是国家安全与社会经济安全的重要内容之一,作为国家生存与发展的基本保障条件,水资源安全的问题已成为人们关注的核心。本文运用作用力与反作用力、正反馈与负反馈的逻辑思维,选择了7大类21项指标建立了水资源安全评价及预警指标体系,应用层次分析法对山西能源基地水资源安全进行了综合评价,并分析建立了水资源安全预警级别、标准及阈值,对其水资源安全状态进行了识别与预警。
摘要：水资源安全系统是一个复杂的动态的巨系统,涉及自然和社会经济复合系统中的诸多子系统,根据水资源安全的概念与内涵,筛选出具有代表性的指标,建立了水资源安全评价和预警指标体系。在此基础上运用层次分析法进行水资源安全评价和预警研究,给出了水资源安全级别及阈值,并将安全标准划分为良好、安全、临界、不安全、危险5个等级,与此相对应警灯分别显示蓝灯、绿灯、黄灯、橙灯、红灯,以山西为例,对山西各地市的水资源安全状况进行了评价及预警。
水资源安全系统的控制与协调 篇9
水资源安全是指人类的生存与发展不存在水资源问题的危险和威胁的状态。水资源安全系统是一个开放的复杂的大系统,水资源安全系统运行的好坏关系到经济的发展、社会进步、人民生活、国家安危、世界稳定、生态环境等方面的大问题,所以水资源安全系统的控制与协调亟待解决,是当代国内外科学研究的前沿领域之一[1]。
1 水资源安全系统的内涵及其控制面临的困难
1.1 水资源安全系统的内涵
水资源安全系统是一个复合系统,也就是说从自然的角度看水资源可以作为一种典型的自然流域或区域的自然系统;从经济的角度看,水资源又是组织和管理国民经济,进行自然资源开发的中心区域。因此,水资源安全研究不仅把它看成复合系统,而且看成是由自然、社会、经济共同组成的复杂系统,一定程度讲是复合复杂系统。这样的复合复杂系统从总体可以分解为两个二级子系统,即自然系统与社会经济系统。人类活动作为系统中的最基本要素,影响到资源、环境、社会和经济等相关要素[2,3,4]。因此,人的作用对两个子系统产生相互耦合的互动作用,从而发生自然系统与社会经济系统的相互作用。这种相互作用的过程主要发生在社会物质产品的生产和消费的过程中,这个过程也是水资源安全系统运行的基本过程。要完成这个过程主要涉及五个环节:①从自然系统获取水资源;②保护被社会生活污染的水资源;③将自然的水资源转化加工成社会产品;④社会产品的消费;⑤向自然的水资源系统排放废弃物(如图1)。
由此可见,水资源安全系统的运动过程是人口资源、消费水平和结构及科学技术协调控制的过程。协调控制的结构和形式是由人类的价值观念、人类社会系统的制度和社会的组织管理方式决定的。协调控制对科学技术和消费水平有着直接的影响,从而间接地决定水资源安全系统运动的基本过程。
人类从自然界获取的自然资源的种类和获取的方式、自然资源转化成社会产品的加工方式、社会产品的种类、工业生产和消费中产生的废弃物的种类和方式都主要取决于科学技术的水平。消费结构和水平与人口规模和物价高低有关,同时,它又决定了人类从自然界获取的自然资源的总量。科学技术决定了人与自然相互作用的方式,消费水平决定了水资源安全系统中人与自然相互作用的规模或强度。
综上所述,水资源安全系统是“以人为主体”的、开放的、复杂的巨系统,它的子系统之间相互影响,过程的基本要素之间也相互作用。
1.2 水资源安全系统控制面临的困难
水资源安全系统的控制过程是一个复杂的系统工程问题,涉及因素繁多,用一般的简单方法已无能为力,必须以控制理论为基础,采用“大系统控制”的新方法才有可能获得满意的结果[5,6,7]。
大系统规模庞大,结构复杂,功能综合、因素众多。由于大系统关系到经济的发展、社会进步、人民生活、国家安危、世界稳定、生态环境等方面的大问题,所以国际国内受到广泛的注意与重视。重视的原因在:如果大系统运行的状态好、效益高、稳定、可靠、优化、协调,将有利于国计民生,造福于人类社会;反之,大系统运行状态差、效益低、失稳、故障、劣化、失调,将危害人民的生命财产,破坏社会环境、国家安定乃至国际和平。因此,如何对大系统进行有效的控制与管理,如何对大系统进行分析、预测,改善大系统的运行状态,提高其经济效益,是现代科学技术面临的重大课题。
大系统的问题是多方面的、复杂的。大系统的控制问题主要是从控制论的观点研究大系统的控制问题。对于水资源安全这一复杂大系统的控制研究,目前国内外均是空白,它的研究应该包括:
(1)水资源安全系统的分析问题。如结构、动态、现状、发展等。
(2)水资源安全系统控制模型问题。如线性控制模型问题、非线性控制模型问题、集成模型、黑箱模型、智能模型、变粒度模型等。
(3)水资源安全系统运行决策问题。如协调问题、优化问题、控制问题、管理问题、调度问题等等。
但是对于水资源安全的控制,重要的是进行水资源安全系统结构性分析、可协调性分析、稳定性分析等,以实现水资源安全系统的协调控制。
虽然,经过多年的努力,人们在大系统控制理论方面取得了不少进展。但是,作为水资源安全系统控制问题,由于其系统大且非常复杂,在理论研究和应用开发方面尚属空白,将面临如下一系列困难。
(1)主动性问题。
水资源安全系统是“主动系统”,包含有“主动环节”——“人”,在分析和设计中如何考虑人的因素?如何建立“人”的数学模型?
(2)不确定性问题。
水资源安全系统中有许多不确定因素,例如模糊性、随机性、对象特性漂移等,难以用传统的确定性数学模型进行描述及用常规的方法进行控制。
(3)不确知性问题。
水资源安全系统往往是信息不完全,数据不精确,知识不充分的系统,难以建立适用的、准确的数学模型进行精确的定量分析和设计。
(4)维数多问题。
大系统的数学模型都是高维的(状态变量的数目甚多)。系统分析和设计的工作量随维数增高而迅速增长,导致所谓“维数灾”。不仅造成计算机的沉重时空负荷,而且难以满足在线实时控制的需要。
(5)发展中问题。
通常水资源安全系统的控制过程较慢,过渡过程时间较长,在控制过程期间,大系统本身也处在发展当中,系统的结构和参数、系统的目标和环境条件、系统特性和功能也处在变化当中,可称之为“发展中系统”。这种系统难以用常规的方法进行控制。
(6)分散化问题。
水资源安全系统包含了许多子系统,而各子系统往往是分散化的,这将导致信息分散、控制分散,使系统具有“非经典信息模式”。因而,基于“经典信息模式”的控制理论和方法失去了可应用的前提条件。
2 水资源安全系统控制的基本原理
水资源安全系统是一开放复杂的巨系统,因此对于水资源安全控制可采用大系统控制理论[6,7,8,9,10,11]。在大系统模型化方面,大系统理论继承了控制理论和运筹学中的模型化方法,主要采用数学模型为:
式中:x1,x2,…,xn为状态变量;n为正整数;u1,u2,…,ur为控制变量;r为正整数,r≤n;a11,a12,…,ann为常系数;b11,b12,…,bnr为常系数。
若用矩阵形式表示,则可写成:
式中:x=(x1,x2,…,xn)T是状态矢量,n维;U=(u1,u2,…,ur)T是控制矢量,r维;A(aij)n×n是对象(系统)矩阵;B(bij)n×n是控制矩阵;x∈Rn;xi为状态变量(标准),i=1,2,…,n,n为维数(有限正整数);T表示矢量转置;Rn为n维状态空间。
因此,在状态空间Rn中某一点,相应于某一状态矢量x=(x1,x2,…,xn)T。
为了实现系统的有目的的状态转移,需要对系统进行控制,施加控制作用。例如,水资源安全系统的用水问题,为了提高系统的安全性,减少水资源的浪费,提高用水效率,需要对安全系统的用水问题进行科学合理控制,施加所需的控制信号或控制作用。可用控制矢量表示控制作用:
式中:u为控制矢量,r维,通常r≤n;uj为控制变量(标量),j=1,2,…,r。
利用状态矢量和控制矢量,可构成如下的三元组:
式中:xs为初始状态矢量,xs=(x1s,x2s,…,xns)T;xg为目标状态矢量,xg=(x1g,x2g,…,xng)T;u为控制变量,u=(u1,u2,…,ur)T;F(u)为由u产生的状态转移操作。
三元组(4)即空间状态空间模型。它描述系统从初始状态xs转移至目标状态xg的控制过程。
从行动规则看,xs表示系统初始位置,xg表示系统目标位置,u表示控制作用。
从模式识别看,xs表示输入模式(控制数据等),xg表示输出模式,u表示识别操作(特征抽取、模式匹配等)。
从故障诊断或疾病诊断看,xs表示故障现象或疾病症状,例如工业用水浪费问题、工业结构不合理问题、地下水超采问题、水资源的质量问题等;xg表示诊断结论,比如通过故障诊断,某一区域的水资源安全问题是产业结构不合理等;u表示诊断推理。
从博弈看,水资源安全系统运行健康与否,是作用力与反作用力斗争的结果,是水资源力、再生力、环境力等与开发力、利用力等斗争的结果[2]。所以,xs表示例局(初始博弈状态);xg表示终局(终止博弈状态);u表示博弈策略。
从逻辑证明看,xs表示已知条件;xg表示求证结果;u表示演算证明。
从管理看,xs表示原始资料(目标、条件、信息、数据);xg表示决策方案;u表示决策分析与制定。
如果从纯粹控制论的角度看,在状态空间表达法的“三元组”模型中,控制矢量或操作矢量u=(u1,u2,…,ur)T是广义的。例如,u可以是定型的推理步骤(例如安全诊断),定量的演算方法(例如定理证明、优化计算),静态操作序列,动态的控制变量(例如状态控制与调节作用)。
要保障水资源安全系统的正常、健康、良性的运行,除了其本身的自组织外,必须要对其系统进行科学的合理调节与控制。在现代控制理论中,主要采用“状态方程”作为被控制对象的数学模型,描述在控制变量作用下,被控制对象状态变化的动态过程。
通常,状态方程是指包含状态变量和控制变量的微分方程组,其一般形式是非线性、变系数,一阶常微分方程组:
式中:xi(t)为状态变量,i=1,2,…,n,n为有限正整数;uj(t)为控制变量,j=1,2,,r,r≤n;f为非线性函数;
假设在某一时段,水资源安全系统是一线性定常系统,其状态方程为线性常系数一阶微分方程组:
式中:aij为常系数;i=1,2,…,n;j=1,2,…,n;bij为常系数,i=1,2,…,n;j=1,2,…,r。
线性系统的状态方程可写成矩阵形式:
式中:x(t)为状态变量,x=(x1,x2,…,xn)T;u(t)为控制矢量,u=(u1,u2,…,ur)T;A为对象(系统)矩阵(描述被控制对象特性)。
B为控制矩阵(描述控制机构特性)。
状态方程(7)描述了被控制对象在控制作用下的状态变化过程,可称水资源安全系统的动态状态方程。
水资源安全系统的状态方程模型具有几种不同的变形,用以描述不同条件和情况下的系统状态及其变化过程。
(1)水资源安全系统的静态状态方程。
若动态状态方程式(7)中,令
(2)水资源安全的自由状态方程。
水资源安全系统处于自由状态,没有给被控制对象施加控制作用,即u=0,则由式(7)可得自由状态方程:
(3)水资源安全的输出状态方程。
由于实际系统的状态
式中:y为输出矢量,y=(y1,y2,…,ym)T,m≤n;C为观测矩阵(描述观测装置特性):
由式(7)、式(12)及(13)可得输出状态方程:
(4)水资源安全的输出控制方程。
系统的控制作用u不仅可以通过改变状态x而影响输出y,而且可以直接对输出产生影响,即对输出的直接控制作用。
在这种情况下,描述系统的输出、状态、控制和静态关系的输出控制方程如下:
式中:D为直控矩阵(描述对输出的直接控制作用):
式(15)是水资源安全(线性)系统状态方程模型的一般形式。
3 水资源安全系统的协调控制
以上研究的是水资源安全系统控制的基本原理,它实际是多变量系统的控制问题,可以运用其原理对水资源安全系统进行监测、分析、调节与控制。由于水资源的安全的问题涉及面很广,如社会安全、政治安全、经济安全、生态安全、粮食安全以及国家安全等,从宏观面讲它包括有其本身的资源系统、环境系统、社会经济系统,从微观看它包括地表水资源系统、地下水资源系统、污水资源化系统、雨水资源化系统、工业用水系统、农业用水系统、生活用水系统、环境用水系统等,在一些比较特殊的区域还有矿坑水利用系统、跨流域调水系统等等。因此,水资源安全控制问题是大系统的安全控制问题,协调是大系统控制的关键问题。所谓协调问题,就是如何使各小系统相互配合、协调工作,安全运行,以保证大系统的安全。即,通过协调控制,使大系统中的各子系统(小系统)相互协调、相互配合、相互制约、相互促进,从而在实现各小系统子目标、子系统的基础上实现大系统的总目标、总任务。
对水资源安全有两类协调问题,即资源协调和任务协调。
(1)资源协调。
资源协调指以“任务为目的,资源为手段”进行协调,即在大系统总资源约束条件下,有
式中:
以“可调节的资源”为协调手段,有
式中:δ
使各子系统(i=1,2,…,n)的局部控制过程相互协调,共同完成大系统全局安全控制的总任务:
式中:Ji为第i个子系统完成的局部任务;
当任务协调偏差的总和为零:
式中:ΔJ为任务协调偏差总和;
安全控制总任务完成:
(2)任务协调。
任务协调指以“资源为目的、任务为手段”进行协调,即在大系统总的控制任务的约束条件下,有
式中:
以可调节的任务为协调手段:
式中:δ
使各子系统的局部控制过程相互协调,共同遵守总资源的约束:
式中:Ri为第i个子系统消耗的局部资源;
当资源协调偏差的总和为零:
式中:ΔR为资源协调偏差总和;
控制资源耗完:
在各子系统局部安全运行与优化的基础上,实现了大系统全局安全运行与优化,即,实现了大系统的“协调化”。
水资源安全系统可以由一个、两个或N个子系统组成。假如我们认为水资源安全系统为二级递阶控制系统,它的总控制与协调任务是水资源安全系统的健康良性运行,中级系统为水资源系统与社会经济系统,子控制对象为地表水资源、地下水资源、雨水资源化、污水资源化、跨流域调水、矿坑水利用、工业用水、农业用水、环境用水、城市生活用水、农村生活用水。这时,协调控制的任务在于适当处理各子系统之间的相互关联(耦合),在各子系统局部最优化的基础上,通过协调,实现水资源安全系统的健康良性运行与全局最优化。
4 结 语
水资源是保障社会经济可持续发展的重要的自然资源,水资源安全涉及资源、环境、生态、社会、政治、经济的等多方面的内容与因素。水资源安全问题已成为21世纪全球资源环境的首要问题,直接威胁人类的生存与发展。开展水资源安全系统的研究具有重要的前瞻意义。
摘要：为保障水资源安全系统的正常良性运行,除了本身的自组织外,必须要对系统进行科学的合理调节与控制。提出水资源安全系统的内涵及其运行的基本过程,过程包括五个环节,即从自然系统获取水资源,保护被社会生活污染的水资源,将自然的水资源转化加工成社会产品,社会产品的消费及向自然的水资源系统排放废弃物。水资源安全系统的控制过程是一个复杂的系统工程问题,涉及因素繁多,其控制面临主动性、不确定性、不确知性、发展中和分散化的问题。提出水资源安全系统控制的基本原理,指出水资源安全系统的协调控制包括资源协调和任务协调两类协调问题。在单级各子系统局部优化的基础上,实现水资源安全多级大系统的全局安全运行与优化。
关键词：水资源安全,水资源安全系统,大系统控制,协调控制
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水资源安全 篇10
一、淮阳区域农村饮水安全水资源评价的工作内容与技术方法
1. 工作内容。
淮阳区域水资源评价的主要内容:一是淮阳区域水资源状况及开发利用分析。二是饮水安全项目取用水合理性分析。三是饮水安全项目取水水源地评价。四是饮水安全项目取水和退水影响评价。根据《建设项目水资源评价导则 (试行) 》 (SL/Z322-2005) (以下简称《导则》) , 水资源评价等级划分原则及本项目建设的取水规模、用途、当地水资源状况和开发利用程度、取退水影响的程度与范围等因素, 综合确定淮阳区域农村饮水安全建设项目水资源评价等级为三级。
2. 技术方法。
(1) 分析范围与评价范围。按照水资源评价的工作内容及等级, 分析范围包含淮阳区域内的水资源状况及开发利用分析和淮阳区域内的水资源状况及开发利用存在的主要问题分析;评价范围为水源地取水影响范围内的水资源量。
(2) 水平年的确定。依据淮阳区域农村饮水安全“十二五”规划提出的实施计划、开始取水时间、取水设计保证率的要求。结合淮阳区域水文地质条件、水资源状况、开发利用程度和淮阳区域内的水资源状况及开发利用存在的主要问题, 结合淮阳区域近10年降水量资料, 按经验频率曲线法确定频率P=25%为丰水年, P=50%为平水年, P=75%为枯水年。根据各雨量站的多年雨量统计资料分别绘制丰、平、枯3个典型年份的降水量等值线图, 再用等水量线法求出各区典型年平均降水量 (X) , 根据平均降水量分别计算出丰、平、枯3个典型年份的各区大气降水量。结果显示, 淮阳区域降水量统计成果平水年 (P=50%) 即2009年为现状水平年, 2015年为近期规划水平年, 2030年为远期规划水平年。
(3) 开采后的地下水位预测。淮阳区域深层地下水源用水量较小, 由于取水层的分布、埋藏相对比较稳定, 含水层的水文地质参数变化不大, 故可将含水层视为无限边界、供水井视为无限边界含水层中的抽水井。为了进行科学评价, 应用泰斯公式对开采引起的水位下降降深进行计算后得出结论:淮阳区域新建水源井开采3年后距离水源井100 m水位下降0.30 m, 正常情况下对该区域地下水资源影响较小。
二、淮阳区域取水的可靠性和可行性分析
1. 水质评价。
一是地表水水质评价。依据调查和淮阳水利局提供的资料, 区域内的河沟等承担上游污水排放任务, 常年排污有水, 污染严重。二是地下水水质评价。依据淮阳区域水质监测报告, 评价区内少部分地区浅层地下水属微咸水区, 即矿化度大于1 g/L。该区域浅层地下水水质不符合国家生活饮用水标准。中深层地下水除个别指标超标外, 其他指标均符合国家生活饮用水标准, 稍作处理即可饮用。根据2006年以来已经完成的淮阳区域农村饮水安全工程资料, 埋深在400 m左右的深层地下水, 各项主要指标如矿化度、含氟量等均满足《村镇供水技术规范》对水质的要求, 可以作为生活饮用水。综上所述, 现规划供水区需用水量5 000 m3/d。按照淮阳区域“十二五”规划增长率——2015年800 m3/d, 2030年10 000 m3/d, 比较符合该供水区经济社会发展的实际。
2. 供水水源取用地下水合理性分析。
该区深层地下水的补给主要来自大气降水和地下水的侧向径流, 地下水侧向径流补给量为9 827.32 m3/d, 越流补给量为1 421.39～1 557.44万m3/a, 所以地下水补给条件好, 补给来源充分。水量水质满足饮用水要求, 比较合理。
3. 建设项目退水情况及其对淮阳区域水环境影响分析。
一是退水情况。淮阳区域农村饮水安全退水只有生活污水, 退水量很小, 自行解决或消耗用作灌溉用水即可, 无化学类等污染。二是退水对水环境的影响。淮阳区域农村饮水安全退水只有生活污水, 退水量很小, 自行解决或消耗用作灌溉用水即可, 无化学类等污染, 符合要求, 对其他水源及用水户水质的影响甚微。水厂生产废污水主要为清水池的清洗水, 外排废水量为每年500 m3, 废水中主要为污染物死亡微生物有机体, 因水量较小, 水体较好, 又排入城市下水管网或城市污水处理厂, 对地表水水质影响甚微。
4. 建设项目开发利用水资源对淮阳区域水资源状况及其他取水户的影响分析。
主要是新水源地抽水井布设。新水源地供水井布设主要考虑原则:区域水文地质条件良好, 水源地位于黄淮冲洪积平原区, 多层含水层组含水层厚度大, 地下水丰富;新水源地供水井开采量和水厂已有供水井开采量之和小于允许开采量;开采井之间净距大于抽水影响半径, 干扰较小;供水井开采不造成地下水位明显下降, 不影响农业和农村供水;水源地距离水厂不要过远, 以节省输水管道的长度及节省占用土地;供水井尽可能布设在中深层地下水的强富水区。综合考虑以上原则, 新水源地供水井主要布设在中深层地下水强富水区, 比较合理。
5. 水源地的开发利用对区域水资源状况的影响分析。
拟建水厂采取第四系中深层松散层孔隙水, 通过计算加大中深层的测渗补给量, 掠夺了水源地中深层地下水的边界排泄量。由于取水边界远小于抽取水影响边界, 因此不同时段取水对周边水资源及其他取水用户的影响甚微。但是由于掠夺了地下水的边界排泄量, 使其他区地下水减少了补给量。但建水厂的目的即为农村集中供水, 因此可以关闭供水区部分分散水井, 使现状供水区地下水降落漏斗得到恢复。虽然下游区地下水减少了补给量, 但只是延长了漏斗的恢复时间, 对其水资源无影响。只有在特枯年才动用水源的深层地下水的弹性储存量, 动用部分占储存量很小, 不会因取水而引起大面积地下水位下降或形成降落漏斗, 更不会引发地质灾害等环境地质问题。
6. 水源的开采对周边用水户的影响分析。
现状条件及开采条件下水均衡计算评价, 已包含区域内农村生活供水用水量及乡镇企业供水开采的地下水量, 新水厂建设新增供水量不会影响评价区供水。水源地地下水多年均衡调节, 可以达到动平衡, 且开采井距700 m, 干扰系数小, 水源地又位于黄淮冲洪积水文地质区, 该区地下水丰富, 含水层厚度大, 开采条件下, 中深层地下水补给边界外围地下水测渗补给充分, 浅层地下水的越流补给量为1 421.39～1 557.44万m3/a, 且开采区农田井灌多取浅层地下水, 故水源地开采不会对农田井灌用水造成影响。若遇特枯年份, 或连续干旱年, 地下水位下降, 可能会使部分浅井出水量减小, 造成暂时供水困难。
7. 水源地水质变化对周边用水户的影响分析。
水源地开采地下水, 经多年均衡调节, 地下水位可以达到动平衡状态, 故水源地开采不会造成开采区的地面沉降、地面裂缝、土地沙化等生态环境灾害。从淮阳区域自来水公司水源井水质动态变化分析可知, 经过长时期开采后, 地下水水质稳定。因此, 水源地水质不会对周边用水户产生影响。
从以上对淮阳区域及水源地水文地质条件的分析和淮阳区域近年来的抽水试验资料来看, 抽水量完全能达到集中供水水厂的要求, 再辅以数值模拟计算, 可认为各水源地地下水资源较丰富。天然状态下地下水位基本上在2～8 m, 一般埋深大于毛细上升高度, 地表土壤含水量基本不受地下水位变化影响, 取用地下水形成的降落漏斗范围内, 基本上不会因地下水位下降而影响地表土壤含水量。综上, 淮阳区域集中供水井抽取地下水对周围环境造成明显影响的可能性很小, 取水是可靠和可行的。
三、结论
1. 推荐把中深层水文地质区作为取水水源地。
拟建水源地位于黄淮冲洪积平原区的淮阳区域21个乡镇, 通过本次工作, 基本查明了水源地地表水、地下水及水资源总量的时空分布特征, 基本查明了区内水文地质条件, 含水层特征, 地下水补给、径流、排泄条件, 采用开采均衡法计算了浅层地下水资源量、可开采量。结果显示, 区内浅层及中深层地下水补源可靠, 水量丰富, 通过综合因素的分析对比, 推荐中深层地下水强富水水文地质区, 含水层厚度地带作为取水水源地。其主要优点:一是水文地质条件良好, 水质水量满足淮阳区域农村饮水安全“十二五”规划的要求。二是水源地远离城区排污口。三是在丰富水量的区域建厂, 补源条件好。四是距供水区近, 输水方便, 可节约基建投资及能耗。
2. 深层地下水可满足淮阳区域中远期规划开采水量要求。
若采用深层地下水作为水源, 通过计算, 水源地开采条件下漏斗周边补给量为9 420 m3/d, 开采量为5 000 m3/d, 现状条件下可动用水位埋深范围内的弹性储存量为647.32 m3/d, 计算的允许可开采量为10 067.32 m3/d。2015年为近期规划水平年, 可动用水位埋深范围内的弹性储存量为229.71 m3/d, 计算的允许可开采量为9 649.71 m3/d;拟建的水源地出水量为7 500～8 000 m3/d, 能满足需水量要求。依据附近的水文地质资料, 浅层及中深层地下水的给水度取0.2, 导水系数取500 m2/d, 弹性释水系数取4.5×10-4, 单位面积的弹性释水量为0.26万m3/a·km2, 经计算地下水储存量为37万m3, 为一较大的可调节水源, 越流补给量为1 421.39～1 557.44万m3/a, 补源充分。允许开采量、补源增加量远大于水源地所需水量, 通过调节, 可满足远期规划开采水量要求。
3. 科学施工, 提高供水井质量。
水资源安全 篇11
关键词：资源共享，数据安全，生命周期
1引言
近年来，国家大力发展职业教育，逐步完善职业教育体系的建设。为了提高教育资源的合理高效使用，国家大力推动建设面向全社会的教学资源库[1]。先后成立职业教育资源共建共享联盟，并通过讨论制定了资源的开发规范以及各种审查认证标准。截至到2007年8月已建成容量超过5TB的资源库，涵盖了81个专业1900余门课程和70多个专题[2]。随着国家大力发展教育，资源库的规模还将继续增加。近年来很多高校都加大了资源库的建设力度，精品课、公开课不断出现。由于我国教育资源的分布不均，地区资源共享程度的差异性较大，资源共享的建设仍将是很多院校的一项重要任务。
随着资源库的逐步完善与扩大、智能设备以及网络的普及，今后人们可以随时随地获取自己需要的各种資源。这些资源由于所包括的信息量高，其所蕴含的价值也比较高，因此也给资源共享平台的搭建过程中资源的安全传递带来了严重的挑战。本文研究的主要内容是针对目前所属学院建设的资源共享平台所面临的各种威胁，如何能够极大程度的保证资源的安全性。本文首先分析了目前在资源共享建设过程中所面临的各种数据安全威胁，其次结合学院开展的资源共享平台搭建过程的具体情况，研究应对策略。
2资源共享平台的搭建与面临的安全问题
资源共享管理平台的使用对象主要是学生、教师及教学管理人员。“资源共享”是平台的基本功能，平台基本定位为建设成能够满足高等职业教育（包括个人）的教学、科研、管理和日常工作与学习所需要的各类设备资源以及各类经验资源。为我校学生及相关人员自学、深造以及网络交流学习等提供服务支持。因此，平台的系统设计应以先进的教育教学理论和知识管理理论为指导，从职业教育的专业特点出发，以促进学生、教师间资源共享与交流，促使培养学生知识技能素质的全面提高为目的，充分借助网络新技术、新理念进行构建开发。本文所开发的资源共享平台研究思路如图1所示。
随着智能设备的发展，很多学生访问网路资源的首选设备已不再是传统的个人计算机而是更加方便携带使用的移动设备，如：智能手机，平板电脑等。所以平台针对这些不同的设备将设定不同的访问接口。由于访问方式的多样化这也给资源的安全性带来了潜在的威胁。目前资源平台面临的数据安全威胁主要包括以下几个方面：
（1）合法用户的非法访问
由于本文设计开发的资源共享平台的使用对象包括：学生、教师以及教学管理人员，不同的对象都有自己允许看到的资源。例如对于教师，教学科研的相关数据学生应该不能够浏览。当系统某个用户访问到不属于权利范围内的资源称为合法用户的非法访问。
（2）泄密
资源共享平台中的泄密是指未经授权的非法用户（黑客等），通过侦破、截获、窃取或者破译等手段获取资源共享平台的数据。由于这些数据包含了很多用户的个人隐私及宝贵资源，因此一旦泄密会给用户带来很大的困扰。
（3）数据完整性遭到破坏
数据的完整性遭到破坏是指系统在运行的过程中由于系统设备的故障、系统感染病毒造成数据丢失或者被非法篡改。由于资源共享平台中的有些资源对于其拥有者而言非常重要，一旦破坏将会造成很大的损失。
3数据安全策略分析
为了能够提高本文所研究资源共享平台数据的安全行，本文按照不同角色进入系统后的生命周期对资源进行全面的管理。该平台的不同用户进入系统后的生命周期包括身份认证、权限分配、资源访问、用户行为分析等几个方面。
（1）身份认证过程面临威胁的应对策略
系统在身份认证过程中针对面临的威胁主要从用户认证以及主机认证两个方面考虑。用户认证是通过身份验证过程确定用户是否合法，为了避免非法对系统登录身份的破解，系统在用户认证阶段提供了基于图像的动态验证码策略。为了保证资源避免受到互联网的攻击，本文所搭建的资源共享平台将部署在校园网内网中，外网的用户如果想访问资源需要通过主机认证的方式。
（2）权限分配过程面临威胁的应对策略
为了能够对系统的资源进行合理的权限分配，资源共享平台采用基于角色访问控制的权限管理策略[3]。通过该策略系统可以高效安全的将特定的资源与角色进行对接，从而提高资源访问的安全性。
（3）资源访问过程面临威胁的应对策略
为了避免数据因为设备的损毁导致数据破坏，系统具有数据备份的功能，资源库中的数据将在不同地点进行备份。为了避免数据遭到泄密，首先，系统将资源库中的数据通过安全套接层进行加密，实现不同节点与程序之间数据的保护。其次，系统采用了过滤器对传输的数据进行监控，一旦发现数据传输离开了校园网，系统会自动阻止数据的再次传输。
（4）行为分析过程面临威胁的应对策略
行为的分析主要是对用户的行为以及存储的数据进行监控，本文采用的策略是通过平台访问日志记录每个合法用户访问资源的痕迹；通过数据库操作日志记录数据的操作痕迹。通过对日志的分析，一方面可以了解用户的动态以及及时发现对系统有威胁的用户；另一方面还可以实现数据库中关键数据的实时监控管理。
虽然，可以通过一些技术手段能够提供对数据的保护，但是无论技术多么的优秀“数据安全三分靠技术，七分靠管理”[4]。管理是网络安全中最重要的部分，如果管理制度不够完善或者缺失所引起的网络安全风险要远大于非法用户对数据安全带来的威胁。这些管理制度需要学院相关部门进行制定并监督执行。
4总结
本文的主要分析了职业院校资源共享平台在搭建的过程中所面临的各种安全威胁，通过研究用户使用平台的生命周期，对每个过程分析了各种潜在的威胁，并结合所在院校的实际网络状况给出了一些将要采取应对策略。
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水资源安全 篇12
20世纪以来,极端气候事件在世界范围内频发。2011年全球经历60年来最强拉尼娜年,直接影响了世界各地的气候环境:在世界范围内,非洲东部经历了60年来最严重的干旱,百年一遇的暴雨袭击了韩国首尔;在我国,表现为干旱影响区域广、长江中下游地区强降雨集中、城市暴雨影响大等[1]。而在2009年8月至2010年3月,中国西南地区遭受了有气象资料以来最严重的干旱。云南、贵州、广西、四川及重庆五省(自治区、直辖市)降水严重不足造成大旱在中国西南地区蔓延,云南中部、东部等地区的旱情甚至百年一遇;在江苏,2011年10月至2012年6月中上旬,发生了近60年一遇的大旱,洪泽湖、骆马湖均低于死水位,干旱持续时间创历史之最,直接经济损失达24.45亿元。洪水与干旱极端气候事件在世界各地发生,由于其波及范围广且持续时间长,受灾人数超过其他类型的自然灾害[2]。极端气候事件突发性强、不易防范,且灾害影响大,随着其发生频率的增加及灾害性的增强,极端气候事件的相关研究成为国际国内研究焦点[3]。
IPCC《管理极端事件和灾害风险推进气候变化适应特别报告》指出,全球极端气候事件已经并将继续发生变化[4]。在极端气候事件频发、遥感与数据同化快速发展背景下,通过优化模型参数时空分辨率与极端气候条件下的水资源模拟与优化配置等方面开展研究,已经成为越来越多专家学者研究的重点。目前,相关研究聚焦于极端气候事件的时空分布特征、变化趋势及其预测等[5,6]。但是极端气候事件的频发还会加剧区域性水资源短缺,而水作为人类生存和发展不可缺少、不可替代的资源,已成为促进或延缓社会经济持续发展的重要因素[7]。“未来地球”计划与IPCC均提及水资源危机、水资源安全是全球气候变化下的重点关注问题之一[7,8]。在极端气候条件下,区域水资源如何优化与响应,是提高水资源利用效率与提升区域用水安全的关键,是迫切需要面对的问题。本文在对国内外极端气候事件与水资源配置研究相关成果总结梳理的基础上,讨论存在问题与未来主要研究方向,旨在为未来研究发展提供借鉴和参考。
1 极端气候事件研究现状
1.1 全球气候变化下极端气候事件趋势
极端天气事件是对人类社会危害最严重的自然灾害之一[9]。地球气候系统正经历着以全球变暖为主要特征的显著变化,极端气候事件(如干旱和强降水)的强度和发生频率在全球许多地区呈上升趋势[10]。而近10年气候变化及其所带来的极端天气气候事件越来越频繁,也使得我国许多区域的平均气温呈升高趋势,特别是对一些气候变化敏感区域所带来的潜在影响十分巨大[11]。
1.2 极端气候事件研究内容与研究方法进展
降水量值变化趋势与空间分布特征是极端气候事件研究的一个方面。不同时期的降水量极值变化趋势与空间分布特征研究采用方法不同,如利用各种绝对和相对阈值标准定义极端强降水事件,分析过去50年极端降水事件频率和强度的变化情况[12,13];根据百分位值定义的强降水频数和降水量与暴雨日数变化趋势相似,均呈增强的趋势[14]。王会军[15]基于东亚区域能量和水分循环,开展我国极端气候的变化规律和可预测性,给出全球变暖背景下我国未来10~20年极端气候事件发生的大致趋势。随着极端气候事件变化规律研究的深入,对其成因及影响机制的探索也在逐步开展。目前在极端气候事件成因方面开展了大量的工作[5,9,16,17],同时极端气候的模拟与预估方面的研究引起学者们的关注[18,19]。近些年,Copula函数被广泛应用于极端气候分布特征的演变规律的研究中[20,21]。
已有的研究主要集中在采用过去几十年气候资料和统计技术对主要极端气候事件频率和强度年代变化特点及长期趋势的分析,而后发展到采用气候模式模拟技术对未来可能气候极端事件发生频率变化的分析及影响因素等。
2 遥感与水文模型耦合研究现状
2.1 遥感与水文交叉研究现状
遥感技术因其经济、快速与大信息量等优势被广泛应用于水文水资源研究中。土壤水分信息对水文水资源管理和水文过程等的研究均很重要[22]。随着遥感技术的快速发展,基于遥感手段获取土壤水分的技术也愈来愈成熟。卫星系统的L波段能较好地反应土壤水分,ERS-1也被证实能应用于监测土壤水分[23]。将遥感技术与气象学相结合,开发了大面积、连续时段的厚层土体的土壤水分监测估算方法,为清楚地认识该区域全流域长时段的土壤水分状况与变化规律提供了新的研究方法[24,25],并基于模拟的土壤水分数据开展了干旱事件的重建工作[26]。Lu等[27]综合利用3组最先进的AMSR-E地表土壤水反演产品,通过集合分析的方法,生成中国区域内2003—2010年月平均地表含水量集合数据。
2.2 遥感与水文模型耦合研究新进展
目前,已经有专家学者在这个方向上提出了“水资源域”的概念,把“水资源域”定义为在某一时段向河口或某一地点,传送水、水中营养物、泥沙或其他物质的空间范围。水资源域概念的提出,能够对水和物质随时间和空间二者相互变化的动态分布加以解释,综合考虑了不同尺度的时空即时变化对水资源及物质传播的影响。这一新概念应用遥感、空间分析、追踪及模拟技术分析流域空间模式与过程,为水资源探索、分析、模拟及预测提供了一种全新的方法与途径[28]。初期研究聚焦于寻找能较好反映土壤水分数据的波段与方法,后期研究的主要重点为如何更好地反演土壤水分、从机理出发建立模型开展预测与重建等工作,研究对象从表层发展到不同土层。
3 水资源配置研究现状
3.1 水资源配置研究进展
自20世纪40年代Masse提出水库优化调度问题开始,水资源配置问题受到越来越多的重视[29]。20世纪70—90年代水资源配置主要集中在水量的控制上[30]。20世纪80年代以来,随着水资源供需矛盾的日益加剧,国内水资源优化配置定量研究逐渐受到学界的关注。20世纪90年代以来,水资源配置思路从单一部门单一目标向整体水资源系统多目标优化配置转变[31]。
3.2 水资源配置研究方法进展
水资源配置研究进展主要体现在其建模理论和优化算法两方面。王浩等[31]提出了基于“天然-人工”二元水循环理论的水资源配置和评价模型。在水资源优化配置模型中应用最广泛的是数学规划方法,随后博弈论、模糊数学理论等也取得了成功的应用[32];近十几年混沌理论、熵权法等理论方法也逐渐被应用于水资源配置[33,34];现代智能仿生进化算法已经成为水资源配置最主要的模型求解和参数优选方法[31,33,34,35,36]。
其中,河湖水系连通是新形势下我国治水新方略,其重要功能之一是调整和改善自然水系的连通状况,对水资源进行再次分配,解决我国因水资源时空分布与社会经济发展格局不匹配造成的水资源短缺问题。相比传统水资源配置,基于丰枯遭遇分析的水资源配置方案对不同情境下的总可供水量计算更加合理,提高连通区域的水资源统筹调配能力,还可以使水资源配置方案更加灵活,增强了水资源管理对气候变化的适应能力[37]。
4 展望
结合已有研究,总结和展望极端气候事件与水资源配置研究,需要进一步深入研究的方面如下。
4.1 极端气候下的水资源配置研究
随着气候变化问题的日趋严峻,其发生频率和强度还有进一步增加的可能,如何应对极端气候事件的影响已成为一个亟待解决的科学问题,是当今国际社会、各国政府和科学界愈来愈关注的焦点。同时,极端气候事件对水资源管理与优化配置提出了严峻的挑战,亟须针对极端气候下的水资源模拟与优化配置进行研究。
4.2 遥感、数据同化技术、陆面模型与水文模型耦合研究
过去的水文模型模拟计算时,输入参数大多采用传统水文资料,是基于“点”上测量值换算为“面”上代表值,且部分参数以年为时间尺度。通过参数调试在总体和总量上能达到一定模拟精度,但时空模拟精度偏低。遥感技术有利于模型输入信息的获取、参数的识别与结构的改进,因此遥感与水文的耦合模型是水文模型发展的一个重要方向,有广阔的发展前景,是一个快速、机动、准确、集成的模块化系统,也是水文学当前面临的核心课题之一。目前,研究主要集中于通过遥感手段获取水文要素及其时空变化研究,将遥感手段获取的数据与水文方法获取的数据进行同化,运用到水文模型的研究较少见,需深入开展相关研究。同时水文模型与陆面模型的结合也是交叉研究的新方向。
4.3 可操作性强的微观层面水资源配置研究