科技成果

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成果名称: 变化环境下渭河流域水资源演变与合理配置研究

成果登记号: 9612016Y0080

第一完成单位: 西安理工大学

联 系 人: 王锵

成果类型: 应用技术

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 水利、环境和公共设施管理业

成果简介:

   课题来源与背景:近几十年来,在气候变化和人类活动的双重影响下,全球范围内各种尺度上的流域产汇流过程发生了明显变化,许多河流的径流量呈不断衰减趋势;同时社会经济的发展使各行业对水资源的需求日益增大,导致水资源供需矛盾愈来愈突出。为合理、充分应对这一问题,2011年我国实行"三条红线"最严格水资源管理制度,在此背景下水利部设立公益性行业科研专项项目(201101043)"渭河流域水资源合理配置及生态问题研究",开展变化环境下渭河流域水资源合理配置工作。   研究目的与意义:在系统分析变化环境下流域水资源演变特征的基础上,评价渭河流域健康状况,重构流域健康需水量,并以国家最严格水资源管理制度下的"三条红线"(水资源开发利用、用水效率、水功能区限制)为控制目标,建立水资源配置模型,提出适宜于渭河流域经济社会可持续发展的水资源科学分配方案,完善渭河流域水资源管理体系。研究成果不仅对气候变化和人类活动影响下流域水资源开发利用评价和管理具有重要的理论和实践意义,同时,对于解决与工业、农业、城市发展等经济领域密切相关的水文水资源系统的规划管理、开发利用、环境生态保护等问题具有重要的现实意义,可为区域社会经济可持续发展提供科学依据。   主要研究成果:   (1)渭河流域水资源系统演变特征分析。研究渭河流域水文气象因子变化特征,结合数理统计与水文模型,获得变化环境下流域水资源系统演变规律,并对流域未来2020s-2050s水资源进行预测。   (2)渭河流域健康评价与健康流量重构。提出渭河流域健康标志,构建流域分河段的健康评价指标体系,建立健康评价模型,诊断渭河健康状态;重构不同保护目标对应的不同来水情形下渭河健康流量过程。   (3)渭河流域水资源配置模型建立及方案求解。统筹考虑地表水、地下水、回用水、外调水等各种水源,以及不同用水部门的水质、水量需求,建立基于"三条红线"的渭河流域水量水质耦合配置模型,获得流域不同水平年水资源配置方案。   (4)建立水资源配置方案评价指标体系和评价模型,推荐适宜于流域经济社会发展的水资源配置方案。   (5)提出合理利用渭河水资源的对策措施及相对应的管理机制。   主要创新点:   (1)引入均匀设计法率定VIC水文模型,结合数理统计模型与分布式水文模型多尺度识别了流域水资源演变规律,定量区分了气候变化与人类活动对水资源的影响,并结合全球气候变化模式(GCM)和统计降尺度模型,分析了渭河流域未来水资源变化情况。   (2)界定了河流健康的概念、内涵,构建了以"压力-状态-响应"模型为框架的高强度人类活动区通用的河流健康评价指标体系,研究了基于粗糙集等价关系指标约简模型和极大不相关法相结合的指标筛选方法,并建立河流健康评价模糊集对模型;以渭河流域健康评价结果为依据,制定了流域不同等级生态保护目标,并提出了分河段分级别在不同来水情形下的健康流量重构方法和健康流量过程。   (3)针对渭河流域水资源开发利用的综合性与水问题的复杂性,构建了流域多水源工程的水资源配置节点图,以非汛期生态基流、水资源利用和河道水质改善为调控目标,建立了基于"三条红线"的水量水质耦合配置模型,实现了水量和水质双控,丰富了多水源配置的理论和方法。   社会经济效益:该项目研究成果现已在陕西省水利厅水资源处、黄河水利委员会水资源管理与调度局、陕西省渭河流域管理局与陕西省水利电力勘测设计研究院的渭河流域水资源管理中得到应用,各应用部门均认为研究成果对指导渭河流域水资源开发利用具有较好的应用价值。   成果评价与获奖:水利部公益性行业科研专项项目验收专家组对本研究成果给予充分肯定,认为:"研究与渭河流域实际情况深度结合,系统地对流域水资源、水生态状况进行了研究,综合考虑多水源、多目标特性,创新性的建立了基于"三条红线"的渭河流域水量水质耦合配置模型,推荐了适用于流域的水资源配置方案与相对应的管理机制,研究成果具有很高的科学价值与实用意义"。"该课题提出的基于"三条红线"的渭河流域水量水质耦合配置模型,对渭河流域治理,保证流域经济社会与水资源、生态环境和谐发展意义重大"。项目总体评价为优秀,A级。同时,本研究成果获得2016年陕西高等学校科学技术奖一等奖。   论文发表:以该项目为依托,课题组成员已发表论文62篇(截至2014年10月31),其中,SCI检索17篇,EI检索12篇,多篇论文受到评审专家的认可和好评,且116次被同行引用。另,依托该项目成果即将在科学出版社出版专著一部,2015年发表SCI论文6篇,中文期刊论文11篇。