2025年 09期
黄河流域人水关系研究框架与关键问题及展望
夏军;左其亭;吴青松;黄河自古以来就是一条桀骜不驯的忧患之河，协调好黄河流域人水关系，实现人水和谐共生，是新时代黄河保护治理的迫切需求。为协调好黄河流域人水关系，系统总结了人水关系的演变历程，阐述了研究背景和意义，提出了总体研究思路；从认知、理论、方法和实践4个层面梳理了目前存在的关键问题，包括作用机理与演变机制的认知不足、理论基础及和谐共生理论研究仍欠缺、监测-评估-模拟-调控研究仍需深化、多层次和谐共生路径尚需拓展；明确了重点研究领域，涉及河流伦理、智能感知装备、水平衡、提升路径、阈值调整、“四水四定”、模拟器、水网构建、工程布局、高质量发展等方面；结合关键问题和重点领域，给出了协调好黄河流域人水关系的策略并进行了展望。研究成果有助于加深对黄河流域人水关系的理解和认识，为处理好人与水的关系、贯彻落实黄河重大国家战略提供科学支撑。
考虑河道分洪措施与洪涝灾害风险的应急避难选址研究
方宏远;郑飞飞;狄丹阳;贾浩;随着气候变化和城市化进程的不断推进，城市洪涝风险日益加剧，建立应急避难场所对于减轻洪涝灾害至关重要。以郑州市金水河分洪管道工程为例，分析河道分洪措施对洪涝灾害的削减效果，结合洪涝风险评估结果构建应急避难选址模型，并采用多目标粒子群优化算法求解。结果表明：在10、50、200 a一遇降雨情景下，分洪工程显著减小了洪水深度和影响面积，但在“7·20”特大暴雨情景下，分洪效果较为有限。洪涝高风险区域主要集中在研究区城市化程度较高的东北部，尽管分洪工程在4种降雨情景下对洪涝风险有所缓解，但在“7·20”特大暴雨情景下，整体风险仍然较高。在实施河道分洪措施后的“7·20”特大暴雨情景下，结合洪涝风险评估结果进行多目标优化选址，确定了13个最佳避难场所位置，平均疏散距离为471.9 m,能够覆盖研究区域97.3%的人口。
多能互补系统容量规划与调度运行研究综述
畅建霞;田雨雨;高比例新能源接入电网给电力系统的运行带来巨大挑战，多能互补调度成为消纳新能源的有效方式。阐述了多能互补调度的特征，从新能源功率预测、风光不确定性量化、多能互补系统容量规划以及多能互补调度4个方面开展相关理论和方法的介绍。在新能源功率预测与不确定性量化方面，概述了物理方法、统计方法和组合预测方法，介绍了基于概率解析法、鲁棒区间法和场景分析法3种风、光不确定性量化理论。在多能互补容量规划方面，提出了基于传统电源规划和基于灵活性评估的容量规划方法，并以黄河流域和雅砻江流域为例，概述了大型流域水风光、水风光储的容量规划理论。在分析多能互补调度特征的基础上，总结了短期调度、长期调度的建模和求解方法。
黄河河口流路同时行河方式研究
余欣;于守兵;凡姚申;丰青;王万战;小浪底水库运用以来黄河河口年来沙量减少至1.6亿t,河道总体呈冲刷趋势。然而，2018—2021年相对丰水条件下河道冲刷后的快速回淤、河长延伸已接近1996年汛前最大值，2024年汛后历时10 a的稳定分汊消失和沙嘴两侧多条大规模汊沟出现，表明清8汊河已进入不稳定阶段。根据河口流路具有在潮区界附近出汊的自然特征，建议实施黄河河口清水沟和刁口河流路同时行河。古贤水库修建使得未来一定时期内进入河口的水沙条件有利于同时行河。设计水沙情景下，清水沟年径流量为125亿m3能够实现略有冲刷或冲淤平衡；刁口河分流90亿m3,通过开挖并维持375 m宽的主槽，能够实现2 000 m3/s流量条件下不淤积。同时行河有利于提高社会公众对刁口河流路保护的意识，合理配置泥沙空间分布，提高输往深海泥沙的比例，减轻现行清水沟流路的防洪压力。具体方案实施中要考虑对清水沟生态流量和近海生态水量可能造成的影响。
郑州都市圈水功能网综合提升研究
谢遵党;张金良;唐梅英;郑州作为全国的公路、铁路以及航运枢纽中心，在发展枢纽经济的背景下，水功能网建设对于郑州都市圈的高质量发展至关重要。基于国家战略与区域规划，通过对郑州都市圈范围内现有城市防洪规划、城市现代水网建设规划、灌溉规划以及《河南省内河航道与港口布局规划(2022—2035年)》《郑州都市圈水资源保障和水利设施建设规划》等有机结合，提出了郑州都市圈水功能网综合提升策略。主要目标是在保障水安全和水环境安全的前提下，通过提升水资源的高效利用和航运用水保证率，打造郑州都市圈通江达海高等级航道，为发展枢纽型经济提供强有力支撑，塑造河南发展新格局。
基于广义水资源的十大孔兑地区植被建设路径与策略
穆兴民;孙文义;高鹏;宋小燕;十大孔兑地区生态系统脆弱和水资源短缺，已成为制约黄河流域生态保护和高质量发展的核心问题。传统水资源概念主要关注江河湖水、地下水等人类可直接利用的水体，忽视了植被自然生长需水主体即降水转化的土壤水。鉴于此，突破传统水资源内涵的局限性，提出了广义水资源理论框架，聚焦于广袤植被可直接利用的水分，将植被可有效利用的土壤水纳入水资源范畴，通过量化植被生长与自然水循环之间的动态关系，以破解干旱半干旱地区生态系统缺水的困境。该理论框架重新界定了干旱区水资源植被承载力的科学基础，并通过耦合水文过程、土壤蓄水能力与植被适应性，构建了水资源动态平衡的理论框架，提出了以水定绿的生态建设策略，建立了水资源承载力分区体系，制定了差异化植被配置方案与雨水高效利用技术路径。广义水资源理论为十大孔兑地区植被建设提供了基础性理论突破与可操作的实践方案，也为黄河流域在水资源刚性约束背景下实现高质量发展提供了重要的科学支撑与范式指引。
黄河上游水风光一体化基地发电潜力及生态环境效益预估
黄强;章杰;方伟;明波;张亮博;贾升策;蒋祥祥;许鑫;流域水风光一体化开发是践行低碳、绿色发展理念的重要举措。然而，当前气候变化加剧，导致清洁能源波动性增大、未来发电潜力不确定性升高、一体化基地的生态环境效益难以准确预估，给流域清洁能源高效利用和生态保护造成诸多挑战。为此，以黄河上游茨哈峡水风光一体化基地为研究对象，运用分位数映射法、CNN-LSTM-Attention深度学习预测模型和改进的风光电理论出力计算方法，筛选研究区适用的高精度未来气候模式数据，预测一体化基地规划运行期(2035—2065年)的水风光电逐日平均出力及其多时间尺度互补性，预估一体化基地的生态环境效益。研究结果发现：1)2035—2065年，预测水电、风电、光伏年均发电量分别为101.30亿、11.87亿、437.85亿kW·h。4种SSP情景下，茨哈峡水电站日均入库流量分别增加0.97、1.74、1.25、1.99 m3/s,水电日均理论出力平均上升2.23 MW,风电、光伏日均理论出力平均下降0.29、0.80 MW。2)水风、水光、风光、水风光组合的年发电量相关系数分别为-0.22、0.18、-0.10、-0.03,水风组合的年际互补性更强，年内冬季互补性显著。3)水风光电年均可替代551.02亿kW·h燃煤发电，减碳0.48亿t/a,风光发电替代燃煤发电可实现节水1.08亿m3/a。此外，预计一体化基地下垫面的潜在蒸散发量年均减少284.56 mm,生态系统净初级生产力(NPP)年均增加97.04 gC/m2。
融合自然-社会属性的城市洪涝韧性评估
徐宗学;舒心怡;叶陈雷;在气候变化与快速城市化影响下，城市洪涝问题日益严峻，韧性城市建设成为应对这一挑战的重要途径。梳理了城市洪涝多过程耦合模拟、社会响应机制和韧性评估的研究进展，以山西省晋城市西河排水片区为研究区，将场次暴雨洪涝水文水动力过程与系统涌现特征纳入基于系统动力学的韧性演化框架，实现融合自然-社会属性的洪涝韧性动态评估，结果表明：随着降雨重现期延长，排水系统负荷显著增大，人口和建筑物风险持续上升，城市洪涝韧性增量呈现不断下降的演化特征。
基于三段论关系结构的水资源安全风险评价方法探讨
金菊良;周亮广;吴成国;周戎星;崔毅;白夏;水资源安全风险评价是沟通水资源安全风险理论认识与防御实践的桥梁，科学、合理、有效的水资源安全风险评价方法研究一直是水资源安全风险防御理论和实践研究领域中的前沿和难点。在分析由水资源安全致险因子危险性、孕险环境孕险性、抗险措施抗险性、承险体脆弱性和水资源安全损失风险5个子系统及其指标作用关系形成的区域水资源安全风险传导关系结构基础上，系统梳理了评价目标、评价对象、评价指标集、评价指标测度的确定，定性指标定量化，单指标评价函数、评价指标权重和综合指标评价函数的确定以及评价结果的合理性分析等区域水资源安全风险评价方法实现过程中存在的问题。评价方法系统要素中评价对象a、评价指标b和评价目标c分别对应亚里士多德三段论逻辑结构中的小项、中项和大项，由评价对象和评价指标组成的评价论据关系ab、评价指标和评价目标组成的评价论证关系bc、评价对象和评价目标组成的评价结果关系ac,分别对应亚里士多德三段论逻辑关系结构中的小前提、大前提和结论关系，区域水资源安全风险评价方法的底层逻辑就是完整的亚里士多德三段论的逻辑推理过程，评价论据关系ab、评价论证关系bc和评价结果关系ac组成了该逻辑推理过程的三段论关系结构。通过ab与bc的关系合成作用ac=ab@bc,既可实现三段论推理、得到评价结果关系ac,进行水资源安全风险评价实证分析，又可检验评价结果的合理性，形成水资源安全风险评价过程的计划-执行-检查-处理戴明循环。通过不断更新、完善评价方法，可为不断深化上述基于三段论关系结构的区域水资源安全风险评价方法研究提供普适的研究途径，在资源环境风险评价及其他相关评价方法构建中具有推广应用价值。
基于MRIO模型的中国省际虚拟水流动公平性评估
孙才志;曹杰;在全球水资源短缺与区域经济发展不平衡的背景下，中国省际虚拟水流动中“资源输出地承担环境成本、经济输入地获取发展红利”的非公平现象显著。基于2017年中国多区域投入产出表，构建“虚拟水强度-增加值率”关联模型，结合象限分析与公平性指数，量化31个省份19个行业的虚拟水流动的公平性失衡问题。研究发现：东部沿海形成“虚拟水输入-高附加值输出”的高效模式，中西部资源型产业面临“高耗水-低回报”困境，新疆农业等案例证明节水技术与高附加值产业可破解公平性矛盾。本研究可作为跨区域生态补偿与产业结构优化的量化依据。