前言
黄河流域是我国的政治、经济、文化发展的核心区,同时也是水资源、水环境、水生态问题最为严峻的地区,科学管理、高效配置该区的水资源是实现经济社会可持续发展和国家长治久安的战略性基础问题。传统水资源管理模式的弊端为:一方面,利用国民经济结构和发展速度等资料作出的需水预测受到质疑;另一方面,传统的以供需平衡为主导的水资源配置方法强调以需定供,突出了水的社会服务功能,忽视了水的生态和环境服务功能,造成了河道干涸、湿地萎缩、地下水超采、水体污染等严重后果。传统的水资源管理调控的是供水量和需水量,忽视了水资源的循环转化与消耗,通过节水减少需水并不完全等于减少耗水,只有进行了耗水管理才能从本质上实现资源管理。
本书紧密结合实行最严格水资源管理制度建设的需求,针对黄河流域传统水资源管理模式存在的问题,开展黄河流域典型区域目标蒸散发(目标ET)的确定及配置研究,采用“耗水”管理代替“取水”管理的新理念,通过典型区域目标ET的确定和配置,以点带面,探索黄河流域基于目标ET的水资源管理新模式。基于区域目标ET的水资源管理,就是以耗水量控制为基础的水资源管理,其实质是在传统水资源管理的需求侧进行更深层次的调控和管理,是立足于水循环全过程的、基于流域/区域空间尺度的、动态的水资源管理。在现代变化环境下,针对水资源短缺日益严重的形势,立足于水文循环,进行以水资源消耗为核心的水资源管理不仅是非常必要的,而且是非常迫切的,是资源性缺水地区加强水资源管理的必然发展趋势。
探索黄河流域典型区域基于目标ET的水资源管理新模式,将黄河水资源管理和控制范畴从河川径流扩展到流域广义水资源范畴,实现区域河川径流调控和区域ET调控的双重控制,从而提高流域水资源管理调度的整体水平。
本书共由11章构成:第1章介绍了国内外确定目标蒸散发的研究现状以及研究区域背景,并对区域目标ET的计算方法和思路进行了可行性分析;第2章明确了目标ET的定义和内涵,并构建了目标ET的分项指标体系;第3章明确了区域目标ET的定量计算过程、方法和评估指标体系;第4章介绍了黄河典型研究区域的背景,基于ArcGIS的分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool),计算天然ET及耕地ET;构建基于地表温度与归一化植被指数的ET遥感估算模型;第5章构建了区域目标ET的计算模型和方法体系,并以黄河典型区域为计算实例进行了计算验证;第6章对引用黄河水灌溉的区域进行了二期水权转让模式的研究,提出了4种新的水权转让模式;第7章针对黄河流域引黄灌区的水权转让的相关补偿标准问题,探讨了水权转让的农业风险补偿、生态实偿、水管单位补偿的内容、计算方法和公式,以内蒙古自治区鄂尔多斯市为实例进行了计算和分析;第8章建立了基于径流与蒸散发(R-ET)融合的黄河流域水资源管理的模式;第9章分析了目标ET的调控重点和措施,建立了基于遗传算法的目标ET的优化配置模型;第10章论证了基于R-ET融合水资源管理的若干保障措施;第11章回顾和总结了本书的所有研究内容,并对下一步要进行的工作进行了展望。
在本书的研究、撰写和出版过程中,许多专家给予了专业的指导和无私的帮助,他们是:大连理工大学水环境研究所所长许士国教授;清华大学水资源研究所所长倪广恒教授;黄河水利科学研究院院长时明立教授、副院长姚文艺教授、总工姜乃迁教授,水资源研究所所长何宏谋教授、总工蒋晓辉教授、董国涛博士;黄河水利职业技术学院院长刘国际教授、副院长王卫东教授、副院长杨士恒教授、教务处处长焦爱萍教授、科研处处长王付全教授、副处长谷立新教授,土木水利学院院长张春满教授,测量工程学院院长陈琳教授,水利工程学院院长罗全胜教授,水资源系主任赵志贡教授,在此深表感谢。同时,感谢黄河水利职业技术学院靳晓颖老师、贾洪涛老师、刘翠老师、汪明霞博士、陈西良博士、徐鹏老师、张鹏飞老师、李忠老师、刘洪波老师、杨毅老师,他们参与了本书的成稿和校对工作。
本书的研究和出版工作得到了国家自然科学基金——河南省人才培养联合基金项目“河流洪水资源利用的生态补偿机理及消纳阈值研究”(U1304503)、河南省教育厅科学技术研究重点项目“黄河流域引黄灌区二期水权转让模式及补偿标准研究”(14A570002)、开封市2014社会发展科技攻关计划“基于多元和模糊的开封市水资源可持续利用技术研究”(1403150)等项目的资助,在此一并致以诚挚的谢意。
由于时间和作者水平所限,本书内容还有待完善和继续深入研究,书中错误和不足之处敬请读者和有关专家给予批评指正。
作 者
2015年5月于开封汴西湖畔