京津冀自然—社会水循环模式研究

发布时间：2020-09-29 07:34

　　水循环作为自然地理环境中最主要的物质循环,对地形、水系、降水量等自然条件以及社会经济条件都起着重要的指示作用。近年来,由于京津冀经济发展迅速、人口过快增长导致自然水循环提供给城市的水资源已远远不够,在这样的背景下如何定量表达京津冀水循环模式对实现区域间协同发展,解决水资源短缺问题显得尤为重要。考虑到前人鲜有对京津冀自然-社会二元水循环模式进行全面、深入的分析,本文采用统计分析、Gamma函数与JAVA语言、GIS技术相结合的方法对水资源公报、《中国统计年鉴》等数据资料进行计算分析,进而深入探讨研究区二元水循环模式。首先,本文选取水资源供需结构作为研究自然-社会二元水循环模式的基础,从“供”与“需”两方面系统地探索京津冀地区水资源结构,首次将需水量分为“实部”与“虚部”,为后文的研究做数据基础;随后,由于解决城市水资源供需矛盾的核心,在于逐渐提升水资源的利用效率,因此在京津冀水资源供需结构的基础之上,本文从万元GDP和万元工业增加值水资源利用效率两个方面进一步探究京津冀自然-社会二元水循环模式,以期为提高京津冀水资源利用效率提供理论支撑;最后,根据京津冀整体需水缺口以及水资源的利用效率,本文提出“需水场”这一概念,分析在二元水循环背景下水资源的分配模式和流动方向问题,为实现该地区科学社会用水和生态环境用水以及合理开发利用水资源提供一定的理论依据。得到的主要研究结论如下:(1)从需水与缺水量方面来看,近10年京津冀生活生态需水量实部整体呈逐年递增趋势,北京、天津与河北省年均大生活用水量(需水量实部)分别为21.95亿m~3、6.74亿m~3和29.7亿m~3,虚拟水用水量(需水量虚部),从高到低依次为河北、天津、北京。另外,河北省的年均蓝水供水量为193.0亿m~3,在三个地区中居首位,其次为北京市和天津市,分别为36.3亿m~3和23.9亿m~3,绿水供水量河北省年均最多,为267.9亿m~3,其次为天津市和北京市,分别为20.3亿m~3和14.9亿m~3。(2)从水资源利用效率方面来看,京津冀整体水资源利用效率总体随着时间的增长而提升,其中北京市的万元GDP用水量在三个地区中总体最低,其次分别为天津、河北。京津冀地区在2009年以后万元GDP用水量变化趋势减缓;京津冀整体工业水资源利用效率总体随着时间的增长效率变高,其中,年均万元工业增加值用水量从高到低依次为河北、北京、天津,京津冀地区在2007-2011年期间,工业增加值变化趋势较为缓和,2011年后随着经济的发展迅速增长,直至2015-2016年逐步稳健。(3)从京津冀需水场来看,其中北京市的城市“水荷”最大,为21.95亿m~3,天津的“水荷”为6.74亿m~3,河北省中,唐山市的“水荷”最大,为9.26亿m~3,沧州市在整个研究区中“水荷”最小,为0.79亿m~3;在京津冀水场强度等势图中,水场强度高值区集中分布于以北京、廊坊、天津和保定为核心的区域,该区域“水荷”总和占全省的41.97%;在场强方向上,张家口、承德和唐山附近地区场强方向指向以北京、天津廊坊为主的城市群,而这些城市群中心附近的场强则指向对周围“水荷”引力较大的城市中心,水资源也因此向城市集中。
【学位单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV213.4
【部分图文】：

水循环,关系网络,国际,可视化

本研究可以辩证地识别京津冀地区社会经济与生态环境系统之间的相互影响，为协调京津冀以及全国社会及居民用水和生态环境系统用水提供科学参考，为水资源的有效开发利用提供理论支撑，对加快京津冀地区社会经济、环境、人口等统筹发展具有重大实际意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内外水循环研究进展（1）国外关于水循环研究进展科技论文在一定程度上可以体现出某一学科领域的发展趋势与最新问题，为分析国外水循环研究进展，使用文献计量学的方法[6,7]，以 WEB OF SCIENCE 数据库中的 WEBOF SCIENCE 核心集合作为数据源，通过数据库检索各类关于水循环研究相关文献，检索方式为“关键词检索”，检索式为:“(Water circulation”or“Water cycle”or“Hydrologiccycle”)，获得 1999-2018 期间的各类文献共计 135239 项检索结果，从而研究近 20 年来国际上再水循环研究领域的热点与趋势。

发文量,水循环,领域,国家

采用可视化软件绘制如图 1.1 所示的可视化关系网络图[9]。由此可以准确地之间关联度的大小，圆点代表关键词的中心，若圆点越大，那么词的中心度就个词之间的连线越粗，那么说明二者之间的关联程度就越密切[6]。由图可知r circulation、Water cycle、Hydrologic cycle 之外，Water（水）、Energy（能Cycle assessment（LIF 循环评价）、Water Footprint（水足迹）、West African M非季风）、Water splitting（分解水）、Climate change（气候变化）和 Carbo循环）等关键词在水循环研究领域中位列前茅，且它们之间的密切关联性，水循环的研究热点。这些热点主题也是水循环研究工作的重点内容。这些关围绕着一些较小的研究领域，例如 Craig-Gordon model（克莱格·戈登模型）、ty（水质）、Organic Rankine Cycle（有机朗肯循环）、Water Cycle Algorith算法）、Biofuels（生物燃料）、Life cycles（生命周期）等，与各主题之间密的联系。不同国家论文发表情况可以在某种程度上反应该国家对于水循环这一领域及影响力。本文将发文量居前 20 位的国家/地区进行汇总，如图 1.2 所示。

关系网络,水循环,可视化,发文量

美国作为排名第一的国家，发文数量最多，近 20 年发文量为 48209 篇，这说明美国在水循环领域具有一定权威，并且在指导价值方面也受到该领域学者的肯定。中国的发文量位居世界前列，近 20 年发文量为 21177 篇，但与美国相比还有一定差距。从学术领域研究现状来看，发达国家占据更多的席位，而农业国及发展中国家较少。这与诸多因素有关，其中，科技水平相对落后、资金短缺等原因使部分以农业为主的地区资金投入不足，难以支持更多的学术研究；再者，许多发展中国家的技术、资金及人才储备的不足等使其较难在该领域世界范围内占有很高的席位。但作为全球第二、第九大经济体[10]的中国和印度，也同是世界上最大且最具代表性的发展中国家，二者在水循环等方面的投入正在逐步加大，其相关研究也迅猛发展。（2）国内关于水循环研究进展采用文献计量学法[6,7]，以中国知网（http://www.cnki.net/）中 1999-2018 年的科技文献为数据源进行检索，一共检测出了 1869 条结果，以“水循环”为关键词进行检索，并运用共词分析及可视化的方法，探究我国有关水循环的研究现状、热点和趋势，绘制出来的可视化关系网络如图 1.3 所示。

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