包郵自然－社會系統水資源評價理論與方法

作者：劉俊國，趙丹丹，冒甘泉，張學靜

出版社：科學出版社出版時間：2023-03-01

開本：其他頁數： 180

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版權信息
內容簡介
目錄
節選

自然－社會系統水資源評價理論與方法版權信息

ISBN：9787030744050
條形碼：9787030744050 ; 978-7-03-074405-0
裝幀：一般膠版紙
冊數：暫無
重量：暫無
所屬分類：
工業技術
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水利工程

自然－社會系統水資源評價理論與方法內容簡介

圍繞自然－經濟復合系統下實體（藍水和綠水）與虛擬水資源評價開展研究，主要創新成果包括（1）創建了基于高空間分辨率模擬的大尺度生態系統過程模型，提出了自然-經濟系統下農田藍綠水評價方法；（2）構建了水－經濟耦合模型，闡明了我國社會經濟系統藍綠水利用及虛擬水貿易的時空演變規律及其對水短缺的作用機制；（3）提出了面向生態的"量－質－生"全口徑水短缺評價方法，闡明了保障水安全的"綠色"發展途徑。在Nature、Science和PNAS等刊物發表論文65篇，SCI收錄47篇。所發文章被引用1105次，被SCI刊物引用956次，他引824次。近5年發表SCI論文28篇，其中Nature、Science和PNAS文章3篇。論文近5年被SCI論文引用810次。擔任JournalofWaterandClimateChange主編、國際水文科學協會十年水文計劃科學領導、北京生態修復學會理事長等職。

自然－社會系統水資源評價理論與方法目錄

目錄
前言
第1章緒言1
1.1研究背景與意義1
1.2創新性構思2
1.3研究內容4
參考文獻5
第2章藍綠水資源評價7
2.1藍綠水研究進展7
2.2水與生態系統模擬器9
2.3全球藍綠水資源評價19
參考文獻28
第3章中國水足跡時空演變及驅動機制38
3.1水足跡研究進展38
3.2水足跡時空演變43
3.3水足跡演變驅動機制54
參考文獻67
第4章中國水足跡環境可持續性評價79
4.1水足跡環境可持續性研究進展79
4.2水足跡環境可持續性評價方法80
4.3水足跡時空演變特征82
4.4水足跡環境可持續性分析84
參考文獻88
第5章中國虛擬水貿易及其驅動機制92
5.1虛擬水研究進展92
5.2虛擬水研究方法94
5.3土地、勞動力和水資源生產力空間分布格局100
5.4比較優勢空間分布格局103
5.5資源生產力和比較優勢時間演變趨勢106
5.6凈虛擬水輸出與機會成本107
5.7虛擬水貿易的驅動機制109
參考文獻111
第6章中國水資源短缺評價115
6.1水資源短缺研究進展115
6.2三維水資源短缺評價128
6.3我國水資源短缺評價131
參考文獻134
第7章自然-社會系統水資源評價案例——以京津冀地區為例141
7.1京津冀地區的戰略地位與水資源狀況141
7.2京津冀地區水足跡與虛擬水貿易核算方法141
7.3京津冀地區水足跡產業分布特征146
7.4京津冀內部虛擬水流動148
7.5京津冀與其他地區虛擬水貿易150
7.6京津冀水資源短缺評價151
參考文獻154
第8章水資源經濟-社會-環境協同與權衡分析——以京津冀地區為例156
8.1以水定產的分析方法——供給約束模型156
8.2產業結構調整情景設置158
8.3不同情境下經濟-社會-環境整合分析159
8.4不同部門經濟-社會-環境整合分析161
8.5水資源剛性約束條件下產業結構調整162
8.6經濟-社會-環境協同和權衡分析163
參考文獻165
第9章流域水資源可持續利用研究新范式166
9.1跨學科知識模型166
9.2水資源可持續利用研究的范式轉變167
9.3水資源可持續利用研究的網狀模型169
參考文獻170

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自然－社會系統水資源評價理論與方法節選

第1章緒言 1.1研究背景與意義水資源已經成為影響全球經濟與社會可持續發展的關鍵因素（Vrsmarty et al.，2010；Hoekstra，2014）。其中，水資源短缺問題在中國地區尤為嚴重，2011年中央一號文件將水安全提升到國家安全的戰略高度。2015年，國務院正式發布《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”），要求控制用水總量、提高用水效率、科學保護水資源。因此，科學評價自然-社會系統下區域水資源情況，揭示強人類活動下水與社會經濟相互作用關系，對于實現水資源高效利用，保障我國糧食安全、經濟可持續發展和生態安全具有重要的理論意義與實用價值。傳統水資源評價主要以徑流性水資源（藍水）為研究對象，鮮有研究考慮自然-社會系統下全部有效水量及其利用效率問題（Falkenmark and Rockstrm，2006；賈仰文等，2006；Schyns et al.，2015）。瑞典科學家Falkenmark首次提出了綠水和藍水的概念：綠水指源于降水、存儲于非飽和土壤中并通過植被蒸散消耗的水；而藍水則是指儲存在江、河、湖、濕地及淺層地下水中的水資源（Falkenmark，1997）。藍綠水概念的提出，將水資源的研究范疇逐漸從傳統的藍水資源拓展到廣義的藍綠水資源（Falkenmark and Rockstrm，2006；Oki and Kanae，2006）。此后，包含藍水和綠水的廣義水資源評價逐漸在學術界得到認可并發展起來（Falkenmark and Rockstrm，2006；程國棟和趙文智，2006；賈仰文等，2006；李小雁，2008；馬育軍等，2010；徐宗學和左德鵬，2013；Schyns et al.，2015）。隨著社會經濟發展，人與水資源相互作用關系也發生了深刻的變化（Nilsson et al.，2005；Oki and Kanae，2006；夏軍等，2006；Destouni et al.，2013），人類通過農業種植、經濟生產消費、抽取地下及地表水等方式完成對水資源在社會系統中的再分配，水資源也通過蒸騰、蒸發、入滲等諸多生態系統過程參與經濟生產。因此，自然-社會系統下的水資源短缺評價正逐步成為當今水文水資源領域研究的重點和熱點方向。2013年，國際水文科學協會（International Association of Hydrological Sciences，IAHS）啟動了2013～2022年十年水文計劃——Panta Rhei，主題是“處于變化中的水文科學與社會系統”。該計劃的引領性論文明確指出，目前國際上多數研究由于沒有充分考慮水與社會經濟系統的相互作用關系，難以成功應用于自然-社會系統下的水資源研究（Montanari et al.，2013）。近年來國內外學者在“自然-社會”二元驅動的水資源理論、方法和應用方面的研究取得了很大的進展（王浩等，2013）。盡管如此，在社會水文學以及水與社會系統相互作用關系等領域的基礎研究還非常薄弱（Sivapalan et al.，2012；Montanari et al.，2013；王浩等，2013）。目前的水資源研究存在如下問題：①大多數水資源研究仍聚焦藍水卻往往忽略了綠水（Falkenmark and Rockstrm，2006；Schyns et al.，2015）。然而，綠水是農業用水的主體，直接影響著全球的糧食安全，并在虛擬水貿易中占據主導地位（Liu，2009）。因此，綜合考慮藍水-綠水的水資源評價是今后水資源研究的關鍵和熱點方向（Falkenmark and Rockstrm，2006；Wagener et al.，2010；Schyns et al.，2015）。②大多數水資源研究僅考慮了實體水通量（尤其是藍水），對研究區內外的水資源聯系，尤其是對通過產品貿易而產生的“虛擬水”通量的研究還非常欠缺（Yang et al.，2013；Zhao et al.，2015）。虛擬水是指生產商品和服務所需要的水資源，是以虛擬的形式包含在產品中看不見的水。在自然-社會系統中，尤其在社會經濟系統中，大量的水資源是以虛擬水的形式流動的。虛擬水流動機理研究是“撬動社會水循環研究的一個支點，是真正深入認知社會水循環驅動機制和演變規律的切入點”（龍愛華等，2011）。緩解水資源短缺，保障區域水安全，需要全面考慮藍綠水和虛擬水，以支撐社會經濟可持續發展。面向國家和區域水安全重大需求，闡明強人類活動背景下藍綠水的時空分布特征和演變規律，揭示實體水-虛擬水的轉化規律和驅動機制，既是發展完善自然-社會系統下水資源評價理論方法的需要，也可為緩解區域水資源短缺，實現水資源高效利用和實施*嚴格水資源管理提供科學依據。 1.2創新性構思自然-社會系統下水資源評價是實現水資源高效利用，保障水安全和生態安全的重要理論基礎，也是國際水文科學協會十年水文計劃——Panta Rhei的重要研究方向。本書立足“強人類活動下水足跡演變規律”和“虛擬水貿易驅動機制”兩大關鍵科學問題，緊密圍繞“資源稟賦-開發利用-環境影響-應對策略”這條主線，開展自然-社會系統下水資源評價理論與方法研究，并在我國不同空間尺度進行應用，總體思路如圖1-1所示。 “資源稟賦”旨在摸清水資源的“家底”，評價藍綠水資源的空間分布格局；“開發利用”旨在闡明水足跡和虛擬水貿易時空演變規律與驅動機制，重點回答兩個關鍵科學問題；“環境影響”重點探討水足跡環境可持續性，并構建水量型缺水和水質型缺水評價理論方法體系，揭示水資源短缺的空間分布格局；“應對策略”是研究的“出口”，探討產業結構調整的“以水定產”策略以及水資源可持續研究的產生和使用范式轉變，闡明水資源短缺應對策略和水資源可持續利用的實現途徑，技術路線如圖1-2所示。本書通過構建水-經濟-環境耦合模型，豐富和發展了自然-社會系統下的水資源評價理論與方法，從科學層面上回答以上兩個科學問題，在應用層面上為應對區域水資源短缺和水資源的可持續利用提供了理論依據和技術支撐。本書所發展的理論與方法不僅適用于案例區，而且同樣適用于其他國家和地區。 1.3研究內容 1）藍綠水資源空間分布格局：研發水與生態系統模擬器(Water And ecosYstem Simulator，WAYS)，結合野外觀測和遙感數據，模擬藍綠水資源稟賦，闡明藍綠水空間分布格局，從而為水足跡、虛擬水和水資源短缺評價提供數據基礎。 2）水足跡時空演變與驅動機制：基于多區域投入產出表，構建自然-社會系統下的水-經濟耦合模型，模擬社會經濟系統下藍綠灰水足跡的空間分布格局和歷史演變趨勢；采用結構分解分析法，厘清不同驅動因素對水足跡的貢獻，闡明藍綠水足跡演變的自然-人文驅動機制。 3）水足跡環境可持續性評價：在藍綠灰三種類型水足跡時空演變分析基礎上，構建環境可持續性分析框架和指標體系，分析水足跡環境可持續性時空分布特征，并闡明水足跡對河流、地下水及水質的影響，以及隨著社會經濟用水增長所導致的河流環境流“量”和“質”的變化。 4）虛擬水貿易及其驅動機制：結合區域間投入產出（input-output，IO）分析方法，發展水-經濟耦合模型，核算各地區各產業部門虛擬水貿易，厘清虛擬水貿易的產業分布特征；識別引起虛擬水貿易的關鍵部門及其產業鏈，采用基于比較優勢的經濟學方法，揭示社會經濟系統中虛擬水貿易的驅動機理。 5）水量型與水質型缺水評價：綜述國內外近40年水資源短缺的研究進展，在水資源量、水足跡和環境流研究的基礎上，構建綜合考慮水量、水質和生態的三維水資源短缺評價理論體系，以水量型缺水和水質型缺水為重點，分析兩種類型水資源短缺的空間分布格局，探討水資源短缺的生態環境影響。 6）水資源經濟-社會-環境權衡分析：以京津冀為典型區域，構建水-經濟-環境耦合模型，設置不同產業結構調整情景，分析水資源剛性約束條件下產業結構調整的經濟、社會和環境影響，闡明水資源利用的經濟-社會-環境協同和權衡關系，提出京津冀地區應對水資源短缺的“以水定產”策略。 7）水資源可持續利用：提出水資源可持續知識的產生和使用范式轉變，從傳統的單學科線性“樹狀”模型轉變為跨學科的“網狀”模型，以應對水資源短缺問題，實現水資源可持續利用。

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