水资源利用的效益分析及结构演化研究

发布时间：2020-11-18 04:12

　　 经济社会高速发展过程中,水资源供需矛盾激化和水生态环境恶化情势非常突出。受其驱使,对水资源的认知定位和开发利用方式也在不断发展变化,水资源功能的体现和效益的发挥也存在不同层面。本文从用水保证率以及水源开发利用的角度,将水资源分为常规水资源和非常规水资源,针对其利用产生的边际效益、生态服务功能效益和区域综合效益进行定性分析和定量评估,并提出用水结构的演化趋势。主要研究内容与成果如下： (1)水资源利用效益分析 分析常规和非常规水资源的不同利用方式,从多角度分析水资源利用效益：一是从生产力角度出发,根据农业、工业和生活用水的用水结构配置,计算其边际效益,定量分析水要素对不同产业增长的贡献程度；二是从水的生态服务功能出发,依据湿地等水生态类型发挥的生态服务功能,产生物质生产、大气水文调节、文化休闲、生命支持等方面的生态服务功能效益；三是从区域用水的整体性出发,通过用水结构耦合用水效益,综合评估直接经济效益、生态环境效益和经济社会效益。 (2)白城地区地下水利用及边际效益计算 作为我国商品粮基地和典型干旱缺水地区,吉林省西北部白城地区以地下水利用为主,其农业用水占用水总量的85%-95%,耕地面积增加和高耗水种植业产值的上升是农业用水居高不下的主要原因。水资源对农业、工业和生活产值的贡献率分别为33.6%、22.8%和42.3%,农业用水、工业用水和生活用水边际效益比例为1：15：15。据此,水资源产出与水量投入相悖,一方面与产业自身不同的技术密集程度有关,另一方面也是当地重农业、轻工业的经济发展模式导致了整体用水效益偏低。 (3)湿地洪水资源利用生态服务功能效益计算 湿地是具有多功能的水生态系统,针对湿地普遍缺水、面积萎缩的大环境,以白城地区莫莫格湿地和向海湿地2003-2009年洪水资源利用实践为例,七年内引蓄嫩江和洮儿河洪水资源总量3.99×108m3,产生的生态服务功能效益逾1.52×109元(2009年价),引蓄1m3洪水的效益为3.81元/(m3.年),其中经济效益、生态效益和社会效益分别为0.98×108元、12.01×108元和2.20×108元,生态效益最为显著,突出了在缺水状态下,洪水资源作为非常规水资源对湿地生态服务功能的补给作用。 (4)区域洪水资源利用综合效益指标体系的构建与评估 当对常规水资源的需求大于供给时,区域中小频率洪水的利用效益可观。结合常规水资源的用水路径和洪水灾害损失,界定洪水资源利用效益的概念,并构建涵盖直接经济效益、生态环境效益和经济社会效益的洪水资源利用效益指标体系。以白城地区连续多年洪水资源利用实践为例,建立其效益指标体系并利用可变模糊模式识别模型量化评估。结果表明洪水资源利用在干旱地区可行,其效益大小与洪水利用量高度相关,而且越干旱年份,效益的体现越明显。 (5)用水结构演化趋势及预测 从区域和全国两个尺度分析用水结构演化趋势。对于白城地区,其地下水利用农业用水比重偏大,但是洪水资源利用的水量补给弱化了用水结构的单一性,洪水资源和地下水综合开发利用有利于用水结构的合理化发展；对于避开了特定区域特殊性的全国范围,1997-2010年各产业边际效益均明显提升,并且农业、工业、生活用水的边际效益比例约为1：25：50,这在一定程度上解释了农业用水逐年下降、工业和生活用水增长并且生活用水增长率大于工业用水的现状,表明了水资源在产业间“趋利性”流动。通过预测,1997-2020年用水结构信息熵呈现倒“U”型变化趋势,用水结构更为合理,与之相对应的用水产出效益也将更显著。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TV213
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水资源利用研究现状
        1.2.2 水资源利用效益研究现状
        1.2.3 水资源利用结构研究现状
    1.3 存在问题
    1.4 研究内容和论文结构
2 水资源利用方式及效益分析
    2.1 引言
    2.2 水资源开发利用方式
        2.2.1 常规水资源
        2.2.2 非常规水资源
    2.3 水资源利用效益
        2.3.1 边际效益
        2.3.2 生态服务功能效益
        2.3.3 区域综合效益
    2.4 小结
3 白城地区用水及边际效益分析
    3.1 引言
    3.2 白城自然概况
        3.2.1 地形地貌
        3.2.2 水资源
        3.2.3 水文气象
    3.3 用水结构变化与驱动力分析
        3.3.1 历年用水变化
        3.3.2 驱动力分析
    3.4 用水结构的边际效益
        3.4.1 农业用水边际效益
        3.4.2 工业用水边际效益
        3.4.3 生活用水边际效益
    3.5 小结
4 湿地洪水资源利用生态服务功能效益计算
    4.1 引言
    4.2 湿地概况
        4.2.1 湿地资源
        4.2.2 湿地洪水资源利用
    4.3 生态服务功能效益分类与计算方法
        4.3.1 效益分类
        4.3.2 分项效益计算方法
    4.4 效益估算结果及分析
        4.4.1 效益计算结果
        4.4.2 结果分析
    4.5 小结
5 区域洪水资源利用综合效益识别及量化评估
    5.1 引言
    5.2 洪水资源与洪水资源化
    5.3 效益指标识别
        5.3.1 洪水灾害损失
        5.3.2 洪水资源利用效益及分类
        5.3.3 洪水资源利用效益的特点
        5.3.4 洪水资源利用效益指标集
        5.3.5 不同背景的指标识别
    5.4 效益体系评估模型
        5.4.1 常用评估模型
        5.4.2 评估模型选择
    5.5 实例研究
        5.5.1 洪水资源利用背景
        5.5.2 效益指标体系的构建
        5.5.3 指标的相对优属度和权重
        5.5.4 效益评估及结果分析
    5.6 小结
6 用水结构的演化趋势分析
    6.1 引言
    6.2 用水结构演化的理论模型
        6.2.1 用水结构的耗散性
        6.2.2 用水结构的信息熵测算模型
    6.3 用水结构的演化趋势
        6.3.1 地区尺度
        6.3.2 全国尺度
    6.4 小结
7 用水结构变化驱动力及预测
    7.1 引言
    7.2 用水边际效益
    7.3 用水结构变化的驱动力分析
        7.3.1 驱动力指标选取
        7.3.2 因子分析
    7.4 用水结构的预测
        7.4.1 BP神经网络模型
        7.4.2 用水系统BP神经网络模型
        7.4.3 输入项模拟和预测
        7.4.4 预测结果
    7.5 小结
8 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
创新点摘要
攻读博士学位期间参加课题及发表学术论文情况
    Ⅰ 参加课题
    Ⅱ 发表论文
致谢
作者简介

【参考文献】

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本文编号：2888314