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面向生態(tài)管理和不確定性的水資源評價 版權信息
- ISBN：9787030715845
- 條形碼：9787030715845 ; 978-7-03-071584-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
面向生態(tài)管理和不確定性的水資源評價 本書特色
探索新的賦權方法和信息集結方法，為變化環(huán)境下水資源評價提供方法學支撐，為提高水資源評價科學性提供有益參考和思路。
面向生態(tài)管理和不確定性的水資源評價 內(nèi)容簡介
水資源評價作為水資源合理開發(fā)利用的前提和依據(jù)，是長期以來研究的重點與難點。隨著人類活動影響日益增大，水資源評價方法需要不斷發(fā)展來適應變化的環(huán)境。本書以生態(tài)管理思想為指導，深入研究變化環(huán)境下水資源評價系統(tǒng)，包括主體系統(tǒng)、參考系統(tǒng)、客體系統(tǒng)和功能系統(tǒng)，實現(xiàn)評價主體從單主體評價到多主體評價，參考系統(tǒng)中的評價指標值從靜態(tài)到動態(tài)的轉(zhuǎn)化，評價目標從單目標到多目標的改進，評價技術從確定或簡單模糊評價到多重不確定評價的優(yōu)化。針對水資源環(huán)境-經(jīng)濟-社會復合生態(tài)系統(tǒng)評價中的一些關鍵問題，包括對區(qū)域水資源協(xié)調(diào)、基于優(yōu)先級的多目標水資源調(diào)配、水資源開發(fā)項目生態(tài)風險和水資源突發(fā)事件生態(tài)系統(tǒng)可恢復性進行評價，并將進行實證研究。本書從生態(tài)管理的獨特視角建立多元動態(tài)的指標體系，探索新的賦權方法和信息集結方法，為變化環(huán)境下水資源評價提供方法學支撐，為提高水資源評價科學性提供有益參考和思路。
面向生態(tài)管理和不確定性的水資源評價 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 水資源概況 1
1.2 水資源管理 5
1.3 生態(tài)管理 12
第2章 水資源評價現(xiàn)狀 18
2.1 水資源評價定義 18
2.2 水資源評價研究分類 20
2.3 水資源評價研究方法和框架 23
2.4 水資源評價研究進展和評述 24
2.5 本書框架 28
第3章 基礎理論 33
3.1 多屬性決策方法 33
3.2 群決策理論 34
3.3 不確定理論 36
3.4 多目標理論 45
3.5 水文統(tǒng)計方法 48
3.6 本章小結 49
第4章 基于水足跡理論和猶豫模糊理論的區(qū)域水資源協(xié)調(diào)評價 50
4.1 水資源協(xié)調(diào)問題背景 50
4.2 水資源協(xié)調(diào)問題描述 51
4.3 水資源協(xié)調(diào)評價方法 53
4.4 某區(qū)域水資源協(xié)調(diào)評價案例 62
4.5 本章小結 65
第5章 基于優(yōu)先級的模糊多目標水資源調(diào)配評價 66
5.1 水資源調(diào)配評價問題背景 66
5.2 水資源調(diào)配評價問題描述 68
5.3 基于優(yōu)先級的多目標評價方法 71
5.4 某區(qū)域水資源調(diào)配評價算例 79
5.5 本章小結 88
第6章 帶混合不確定性的水資源開發(fā)項目可持續(xù)性風險評價 90
6.1 水資源開發(fā)可持續(xù)性風險問題背景 90
6.2 水資源開發(fā)項目可持續(xù)性風險問題描述 92
6.3 水資源開發(fā)項目可持續(xù)性風險 96
6.4 某水電站開發(fā)項目可持續(xù)性風險評價案例 102
6.5 本章小結 106
第7章 帶混合不確定性的城市洪水災害可恢復性評價 107
7.1 可恢復性概念 107
7.2 城市洪水災害可恢復性評價問題描述 110
7.3 城市洪水災害可恢復性評價方法 112
7.4 中國沿海五城市的洪水災害可恢復性評價案例 120
7.5 本章小結 128
第8章 水資源開發(fā)項目場地布置動態(tài)多目標評價 129
8.1 水資源開發(fā)項目場地布置問題背景 129
8.2 水資源開發(fā)項目場地動態(tài)布置問題描述 130
8.3 場地動態(tài)布局多目標評價模型 133
8.4 多目標粒子群算法求解 139
8.5 某水電站施工場地動態(tài)布局 143
8.6 本章小結 151
第9章 總結 152
9.1 主要結論 152
9.2 展望 154
參考文獻 156
第1章 緒論 1
1.1 水資源概況 1
1.2 水資源管理 5
1.3 生態(tài)管理 12
第2章 水資源評價現(xiàn)狀 18
2.1 水資源評價定義 18
2.2 水資源評價研究分類 20
2.3 水資源評價研究方法和框架 23
2.4 水資源評價研究進展和評述 24
2.5 本書框架 28
第3章 基礎理論 33
3.1 多屬性決策方法 33
3.2 群決策理論 34
3.3 不確定理論 36
3.4 多目標理論 45
3.5 水文統(tǒng)計方法 48
3.6 本章小結 49
第4章 基于水足跡理論和猶豫模糊理論的區(qū)域水資源協(xié)調(diào)評價 50
4.1 水資源協(xié)調(diào)問題背景 50
4.2 水資源協(xié)調(diào)問題描述 51
4.3 水資源協(xié)調(diào)評價方法 53
4.4 某區(qū)域水資源協(xié)調(diào)評價案例 62
4.5 本章小結 65
第5章 基于優(yōu)先級的模糊多目標水資源調(diào)配評價 66
5.1 水資源調(diào)配評價問題背景 66
5.2 水資源調(diào)配評價問題描述 68
5.3 基于優(yōu)先級的多目標評價方法 71
5.4 某區(qū)域水資源調(diào)配評價算例 79
5.5 本章小結 88
第6章 帶混合不確定性的水資源開發(fā)項目可持續(xù)性風險評價 90
6.1 水資源開發(fā)可持續(xù)性風險問題背景 90
6.2 水資源開發(fā)項目可持續(xù)性風險問題描述 92
6.3 水資源開發(fā)項目可持續(xù)性風險 96
6.4 某水電站開發(fā)項目可持續(xù)性風險評價案例 102
6.5 本章小結 106
第7章 帶混合不確定性的城市洪水災害可恢復性評價 107
7.1 可恢復性概念 107
7.2 城市洪水災害可恢復性評價問題描述 110
7.3 城市洪水災害可恢復性評價方法 112
7.4 中國沿海五城市的洪水災害可恢復性評價案例 120
7.5 本章小結 128
第8章 水資源開發(fā)項目場地布置動態(tài)多目標評價 129
8.1 水資源開發(fā)項目場地布置問題背景 129
8.2 水資源開發(fā)項目場地動態(tài)布置問題描述 130
8.3 場地動態(tài)布局多目標評價模型 133
8.4 多目標粒子群算法求解 139
8.5 某水電站施工場地動態(tài)布局 143
8.6 本章小結 151
第9章 總結 152
9.1 主要結論 152
9.2 展望 154
參考文獻 156
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面向生態(tài)管理和不確定性的水資源評價 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 水資源概況 1.1.1 水資源含義 水資源是稀缺資源之一，是人類及一切生物賴以生存的不可缺少的重要物質(zhì)，也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境改善不可替代的極為寶貴的自然資源，同土地、能源等構成人類經(jīng)濟與社會發(fā)展的基本條件。水資源系統(tǒng)是在一定區(qū)域內(nèi)由可為人類利用的各種形態(tài)的水所構成的統(tǒng)一體。各類水源之間相互聯(lián)系，并且可以在一定的條件下相互轉(zhuǎn)化。在自然因素與人類活動的影響下，自然界各種形態(tài)的水處于不斷運動與相互轉(zhuǎn)換之中。水資源系統(tǒng)內(nèi)的主要水源為大氣水、地表水、土壤水和地下水，以及經(jīng)處理后的污水和從系統(tǒng)外調(diào)入的水。 隨著時代的進步，水資源的概念與內(nèi)涵也在不斷豐富和發(fā)展。美國地質(zhì)勘探局（United States Geological Survey，USGS）較早地采用了水資源的概念，并于1894年成立了水資源處，主要負責觀測地表河川徑流和地下水。此后，由于對水資源研究的深入，研究者需要對水資源的內(nèi)涵做出明確的界定。《大不列顛百科全書》將水資源解釋為“全部自然界任何形態(tài)的水，包括氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水的總量”，這一解釋賦予了水資源十分廣泛的含義。1963年英國的《水資源法》把水資源定義為：“（地球上）具有足夠數(shù)量的可用水。”在不考慮水環(huán)境污染的條件下，《水資源法》對水資源的定義比《大不列顛百科全書》的定義更明確，突出了水資源應能滿足人類生產(chǎn)生活所需量的要求。在聯(lián)合國教育、科學及文化組織（United Nations Educational，Scientific and Cultural Organization，UNESCO）（以下簡稱聯(lián)合國教科文組織）和世界氣象組織（World Meteorological Organization，WMO）共同制定的《水資源評價活動：國家能力評估手冊》中，定義水資源為：“可以利用或有可能被利用的水源，具有足夠數(shù)量和可用的質(zhì)量，并能在某一地點為滿足某種用途而可被利用。”這一定義比《水資源法》對水資源的定義更加明確，既強調(diào)了水資源的數(shù)量，又強調(diào)了水資源的質(zhì)量，同時具備數(shù)量與質(zhì)量（即可利用性）才能稱為水資源。1988年 7月1日起施行的《中華人民共和國水法》將水資源認定為“地表水和地下水”。《環(huán)境科學詞典》在1994 年定義水資源為“特定時空下可利用的水，是可再利用資源，不論其質(zhì)與量，水的可利用性是有限制條件的”。《中國大百科全書》在不同的卷冊中對水資源也給予了不同的解釋。例如，在大氣科學、海洋科學、水文科學卷中，水資源被定義為“地球表層可供人類利用的水，包括水量（水質(zhì)）、水域和水能資源，一般指每年可更新的水量資源”；在水利卷中，水資源被定義為“自然界各種形態(tài)（氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)）的天然水，并將可供人類利用的水資源作為供評價的水資源”。 水資源是一個看似簡單實則復雜的概念，人們對水資源的概念與內(nèi)涵有不盡相同的認知。水資源包含的種類繁多，并且處于動態(tài)變化的過程中，各種類型的水體之間可以相互轉(zhuǎn)化；水資源支持的用途繁多，不同的用途對水資源的質(zhì)量與數(shù)量的要求也不同；水資源的水質(zhì)與水量在一定的條件下是可以改變的；此外，水資源的開發(fā)與利用還與地區(qū)的經(jīng)濟技術、社會條件、環(huán)境條件等因素有關。 綜上所述，水資源可以被理解為是人類長期生存、生活和生產(chǎn)活動中所需要的各種水，既包括數(shù)量和質(zhì)量含義，又包括其使用價值和經(jīng)濟價值。一般認為，水資源的概念具有廣義和狹義之分。 狹義上的水資源是指一種可以再生的（逐年可得到恢復和更新），參與自然界水文循環(huán)的，在一定的經(jīng)濟技術條件下能夠供人類連續(xù)使用（不斷更新又不斷供給使用），總是變化著的淡水資源。 廣義上的水資源是指在一定的經(jīng)濟技術條件下能夠直接或間接使用的各種水和水中物質(zhì)，在社會生活和生產(chǎn)中具有使用價值與經(jīng)濟價值的水都可被稱為水資源。廣義上的水資源強調(diào)了水資源的經(jīng)濟、社會和技術屬性，突出了社會、經(jīng)濟和技術發(fā)展水平對于水資源開發(fā)利用的制約與促進。Allan[3]于1993年在倫敦大學亞非學院研討會上提出了虛擬水（virtual water）的概念，用于指代在生產(chǎn)產(chǎn)品和服務中需要的水量，又稱嵌入水和外生水，相較于通常看得見的水，虛擬水是看不見的水。2000 年以后虛擬水已拓展出了虛擬水貿(mào)易和戰(zhàn)略方面的研究領域。虛擬水概念與水足跡（water footprint）概念緊密相關。Aldaya等在 2002年基于虛擬水提出了水足跡這一概念，用以描述一個國家、一個地區(qū)或一個人在一定時間內(nèi)消費的所有產(chǎn)品和服務所需要的水資源數(shù)量，其可以用于計算消費者消耗的水資源數(shù)量和產(chǎn)生的污水量。根據(jù)不同的類型，水足跡又可分為藍水足跡（藍水足跡是指產(chǎn)品在其供應鏈中對藍水，即地表水和地下水資源的消耗，消耗是指流域內(nèi)可利用的地表水和地下水的損失）、綠水足跡（綠水足跡是指對綠水即不會成為徑流的雨水資源的消耗）、灰水足跡（灰水足跡是與污染有關的指標，定義為以自然本底濃度和現(xiàn)有的環(huán)境水質(zhì)標準為基準，將一定的污染物負荷吸收同化所需的淡水的體積）。Hoekstra和Hung首次發(fā)布了《水足跡評價手冊》，其后水足跡相關研究和應用引起了世界范圍內(nèi)的關注。 可見，隨著經(jīng)濟技術水平的不斷發(fā)展，水資源的范疇也進一步擴大，工業(yè)污水和生活污水也構成水資源的重要組成部分，可以通過對污水進行處理，使之實現(xiàn)循環(huán)再利用，用以彌補水資源的短缺，從根本上解決長期困擾國民經(jīng)濟發(fā)展的水資源短缺問題。此外，除水資源的實用價值外，人們還強調(diào)水資源的經(jīng)濟價值，利用市場理論與經(jīng)濟杠桿調(diào)配水資源的開發(fā)與利用，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會與環(huán)境效益的統(tǒng)一。 本書所探討的水資源范圍比較寬泛，不僅涉及淡水資源，在某些問題中，還涉及廣義的水資源。 1.1.2 全球水資源狀況 水是生命之源，它覆蓋了地球表面約3/4的面積，地球上的水總體積約有 13.86億km3，然而，在水資源中只有2.5%是淡水，有3500萬km3，淡水中 98.8%是冰和地下水，只有不到0.3%的淡水在河流、湖泊和大氣中。若除去無法取用的冰川和高山頂上的冰冠，以及分布在鹽堿湖和內(nèi)海的水量，陸地上淡水湖和河流的水量不到地球總水量的1%[6]。 大氣中的水通過雨、雪的形式降落到地面，但2/3左右的水為植物蒸騰和地面蒸發(fā)所消耗，可用于人類生活、生產(chǎn)活動的淡水資源每人每年約為1萬m3。雖然水是一種地球上*豐富的化合物，但是淡水資源極其有限。在全部水資源中，97.5%是咸水，無法飲用。在余下的2.5%的淡水中，有87%是人類難以利用的兩極冰蓋、高山冰川和永凍地帶的冰雪。人類真正能夠利用的是江河湖泊及地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.25%左右，而且分布不均。約65%的水資源集中在不到10個國家，而約占世界人口總數(shù)40%的80個國家和地區(qū)卻嚴重缺水。世界各國和地區(qū)擁有水資源的數(shù)量差別很大，*主要的原因是地理環(huán)境不同。 隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對淡水的需求不斷增加，工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展給人類社會帶來了巨大的用水壓力，淡水資源短缺將成為世界各國普遍面臨的嚴峻問題。根據(jù)2019年3月19日聯(lián)合國水機制（UN-Water）發(fā)布的《2019 年世界水資源發(fā)展報告》，到2050年將有超過20億人生活在水資源嚴重短缺的國家，約40億人每年至少有1個月的時間遭受嚴重缺水的困擾，且將會有22個國家面臨嚴重的水壓力風險。隨著需水量不斷增長以及氣候變化影響愈加顯著，水資源面臨的壓力還將持續(xù)升高，將會影響水資源的可持續(xù)利用，并增加使用者之間的潛在風險沖突[7]。 1.1.3 中國水資源狀況 據(jù)統(tǒng)計，我國多年平均降水量約6190km3，折合降水深度為648mm，與全球陸地降水深度800mm相比低約20%。2018年，我國水資源總量27462.5億m3，與多年平均值基本持平。其中，地表水資源量26323.2億m3，地下水資源量8246.5億m3，地下水與地表水資源不重復量為1139.3億m3，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國、印度尼西亞，但人均占有水資源量不足世界人均占有量的1/4，相當于美國的1/6，俄羅斯和巴西的1/12，加拿大的1/50，排在世界的第121位。從表面看，我國淡水資源相對比較豐富，屬于豐水國家。但我國人口基數(shù)和耕地面積基數(shù)大，人均和畝 均量相對較小，已經(jīng)被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一，按照聯(lián)合國環(huán)境署的標準，我國屬于狀況*為嚴峻的水資源脆弱國家[8]。 我國水資源的突出問題可以概括為以下四點：一是供?需矛盾非常尖銳。預計到2030年，中國人口接近16×108的高峰時，預計的用水量已接近合理利用水量的上限[9]。二是我國水資源分布不均勻，不僅時空分布不均，且水資源的分布與人口、耕地的分布不相適應。從全國的層面來看，多半地區(qū)的降水量低于全國的年平均降水水平，僅為世界年平均降水量的4/5，其中有 40%的國土降水量在400mm以下。從客觀的角度來看，南北方的水資源分配也存在差異。南方水資源多，水資源占全國總量的54.7%，但耕地少，耕地面積占全國的35.9%；北方則是人多地多，水資源量卻不到全國的1/5。考慮到水資源在地理分布上的特點，通過跨流域調(diào)水工程實施南水北調(diào)是具有資源條件的，即可以通過調(diào)水的方法使水資源在地區(qū)間得到重新分配。另外，我國水資源在時間上具有鮮明的年際變化和年內(nèi)變化特點，歷史上連豐年與連枯年的出現(xiàn)，以及全國夏季降水多集中在6～9月，降水量占全年的60%～80%之多，一年內(nèi)水資源主要補給期也是在夏季，因此需要人們興建水利工程，以攔蓄和調(diào)節(jié)水資源。例如，興建地面或地下水庫，實行水資源地上與地下聯(lián)合調(diào)蓄，解決水資源在時間上的重新分配問題。三是洪澇干旱災害等水問題突出。水問題發(fā)生的特點逐步從局部性、自然性、偶然性事件向大范圍、高強度、持續(xù)性的水資源災害和危機方向發(fā)展，洪澇干旱等極值過程發(fā)生頻率增大[9]。四是多地水資源過度開發(fā)，污染嚴重，引發(fā)了一系列生態(tài)與環(huán)境問題。我國水資源本身的水質(zhì)很好，但由于經(jīng)濟發(fā)展速度過快，人們對水資源保護的重視力度不夠，人為污染導致水質(zhì)下降，水資源保護問題十分緊迫。我國河流的天然水質(zhì)很好，但礦化度大于1g/L的河水分布面積僅為全國面積的13.4%[6]，且這些河流主要分布在我國西北人口密集程度低的地區(qū)。隨著人口不斷增長和工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水、污水的排放量增長也很快，由于*初對環(huán)境保護問題的忽視，水體受到了較嚴重的污染，尤其是人口密集、工業(yè)發(fā)達的城市，其河流污染程度更高。由于過度開采地下水及對水質(zhì)的保護不足，一些城市的地下水也受到了污染，北方城市較為嚴重。因此，治理污染源，保護重點供水系統(tǒng)的水源，提高水質(zhì)監(jiān)測水平，已成為當前迫切的任務。我國涵養(yǎng)水源的森林覆蓋率低，水土流失嚴重，河流水庫的泥沙問題也比較突出。因此在水資源評價與管理中，考慮可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護是長久的主題。 1.2 水資源管理 管理包含為了實現(xiàn)某種目的而進行的決策、計劃、組織、指導、實施及控制的過程。水資源管理包括以下含義[6]。 （1）法律：立法、司法、水事糾紛的調(diào)解處理等。 （2）行政：機構組織、人事、教育、宣傳等。 （3）經(jīng)濟：籌資、收費等。 （4）技術：在勘測、規(guī)劃、建設、調(diào)度運行等方面構成一個由水資源開發(fā)（建設）、供水、利用、保護組成的水資源管理系統(tǒng)。 水資源管理系統(tǒng)的特點是通過開發(fā)供水系統(tǒng)，將自然界中有限的水資源與社會、經(jīng)濟、環(huán)境需水要求緊密聯(lián)系起來，從而構建出一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類生活、生產(chǎn)活動對水資源的依賴性更強，對水資源管理的要求也逐漸提高。各個國家不同時期的水資源管理與其社會制度、經(jīng)濟發(fā)展水平等密切相關，同時與其水資源開發(fā)利用技術相關；同時，世界各國由于政治、社會、宗教、自然地理條件和文化素質(zhì)水平、生產(chǎn)水平及歷史習慣等原因，其水資源管理的目標、內(nèi)容和形式也不一致。但是，水資源管理目標的確定都需要與當?shù)貒窠?jīng)濟發(fā)展目標和生態(tài)環(huán)境控制目標相適
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