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基于水足迹的水资源供给服务空间流动格局研究 ——以渭河流域为例

2020-12-08阅读(885)

基于水足迹的水资源供给服务空间流动格局研究 ——以渭河流域为例

论文摘要

我们日益全球化的世界的特点是人口、信息、商品和生态系统服务的跨区域相互作用。保护和管理全球自然资源资本需要理解生态系统服务跨地理边界流动的复杂性。水供给服务是最具流动特性的生态系统服务,上游地区水资源管理不当将直接影响到下游地区的用水安全;而下游地区良好的用水环境也需要流域内所有城市共同承担。对生态系统服务的跨区间补偿性的研究能对区域的可持续发展和生态系统服务管理提供更为公平的理论支撑。然而现有的对水资源供需平衡的研究由于忽略了蕴藏在各类产品和服务中的虚拟水从而低估了区域的水资源需求量。本文以渭河流域为研究区,基于水足迹理论全面的量化了研究区的水资源需求量,从多尺度、多角度对研究区的水资源利用现状进行评价。并量化了基于水资源供需平衡和水资源可持续发展两种情景下的空间流动格局。定量化评估各子流域的水资源供需矛盾和空间补偿关系。为流域制定合理的水资源管理政策、优化产业结构、可持续发展与建立生态补偿机制提供科学依据。本研究的主要内容有:（1）构建适用于渭河流域的VIC模型,模拟研究区各栅格单元内的水文过程,计算各区域的水资源供给量。（2）从农业耗水、工业耗水、生活耗水、生态耗水和虚拟水5个方面统计并分析了研究区各城市的水足迹构成。运用GIS相关技术实现水足迹的高分辨率空间化展示。并评估了栅格、城市、子流域三种尺度下的水资源利用效率和水资源安全程度。（3）基于生态系统服务流的研究框架,确立了供给区与收益区之间关系,量化了各子流域的水资源盈余情况。（4）计算了基于水资源供需平衡和水资源可持续发展两种情景下的水供给服务空间流动格局,确立了补给区与受益区的水资源补给关系。（5）建立了水供给服务的生态补偿机制。本研究的主要结论如下。（1）渭河流域水资源量供给总量为73.38亿m3,渭河干流水系的水资源供给量为36.78亿m3,泾河水系的供给量为19.01亿m3,北洛河水系的供给量为17.59亿m3,泾河水系的单位面积供给量最低。整体上流域南部的供给量高于北部。流域下游17%的受益区消耗了全流域58.64%的水资源,水资源供需空间分布不均衡。（2）在基于水资源供需平衡的情景下,渭河流域总供水量比耗水量多2.3亿m3。其中DX-1号子流域为渭河水系的主要供给区域,XA-2号子流域共接收了来自上游共13.56亿m3的水资源补给后达到供给量与消耗量的平衡。北洛河水系的水资源盈余量最大,在完成对WN-1号子流域的补给后仍有1.35亿m3的水资源盈余量最终汇入黄河。全流域除TC-1号子流域外其余子流域均满足水资源的供需平衡,说明渭河流域水资源足以满足周边城市的发展需求。（3）在基于水资源可持续发展的情景下,尽管XA-2号子流域共接收了来自上游共11.20亿m3的水资源补给,其水资源匮乏度仍然高达4.5远高于流域平均水平。北洛河水系的水资源盈余量最大,但仅仅对WN-1号子流域进行补给。TC-1号子流域在自然条件下无上游补给水资源压力较大,建议适当引用YA-3号子流域内水资源。泾河流域水资源盈余量为3.2亿m3,从XY-3流出后剩余1.48亿m3水资源全部汇入XA-3。城市内部应提高居民的节水意识,减少污染;城市外要植树造林兴建水库,加强水资源存储量。适当增加粮食进口量,减少当地农业用水。可以适当从水资源充沛的秦岭北坡和北洛河水系引水,缓解核心城市水资源短缺的问题。（4）两种情境下XA-2为需提供补偿最多的子流域共需向上游补偿39.3—107.5亿元和32.5—88.9亿元。在水资源供需平衡的情景中DX-1号子流域为渭河干流水系的主要补给区,可向下游XA-2、XA-3和WN-1共收取8.2—22.4亿元的补偿额度。在水资源可持续发展的情境下可向下游TS-2、TS-3、TS-4、XA-2收取25.9—93.1 亿元。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 选题的背景及意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 生态系统服务研究进展
  •     1.2.2 水资源供需平衡及流动性研究
  •     1.2.3 水足迹研究进展
  •   1.3 研究目标与内容
  •   1.4 研究方案及技术路线
  • 第2章 研究区概况与数据来源
  •   2.1 研究区概况
  •     2.1.1 研究区生态功能概况
  •     2.1.2 社会与经济概况
  •     2.1.3 研究区水文特征
  •   2.2 数据来源
  • 第3章 渭河流域水资源供需能力量化方法
  •   3.1 水资源供给量模拟
  •     3.1.1 VIC模型介绍
  •     3.1.2 VIC模型的构建
  •     3.1.3 模型精度检验
  •     3.1.4 水资源供给量评估
  •   3.2 渭河流域各市水足迹评估
  •     3.2.1 水足迹估算方法
  •     3.2.2 各市实体水消耗量
  •     3.2.3 各市虚拟水消耗量
  •     3.2.4 各市水足迹
  •   3.3 水足迹空间化方法
  •     3.3.1 GDP空间化
  •     3.3.2 人口空间化
  •   3.4 水资源需求量模拟
  •     3.4.1 水足迹空间化结果
  •     3.4.2 水资源需求量评估
  • 第4章 渭河流域水资源供给服务空间流动性分析
  •   4.1 水资源供给服务空间流动分析流程简述
  •   4.2 流动单元及流向划分
  •     4.2.1 子流域的划分方法
  •     4.2.2 流向的判定
  •     4.2.3 子流域划分
  •   4.3 供给区受益区辨别
  •     4.3.1 水资源供需关系简析
  •     4.3.2 供给区受益区辨别
  •   4.4 子流域水量分布情况
  •     4.4.1 水资源盈余量分析
  •     4.4.2 子流域盈余量基本情况
  • 第5章 渭河流域水资源空间流动格局
  •   5.1 渭河流域水资源评价
  •     5.1.1 水资源评价指数
  •     5.1.2 水资源评价结果
  •   5.2 水资源空间流动格局
  •     5.2.1 基于水资源供给与消耗的空间流动格局
  •     5.2.2 基于水安全的空间流动格局
  •   5.3 水资源供给服务流动生态补偿框架构建
  •     5.3.1 基于水供给服务流动的横向生态补偿框架构建
  •     5.3.2 渭河流域水供给服务生态补偿
  • 第6章 结论与讨论
  •   6.1 结论
  •   6.2 讨论
  •     6.2.1 水供给服务量化
  •     6.2.2 水足迹空间化方法
  •     6.2.3 生态系统服务空间流动性研究
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读硕士期间的研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张城

    导师: 李晶

    关键词: 水供给服务,生态系统服务流,水足迹,水资源评价,模型,渭河流域

    来源: 陕西师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 资源科学,水利水电工程

    单位: 陕西师范大学

    分类号: TV213.4

    DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000205

    总页数: 103

    文件大小: 10709K

    下载量: 66

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