虚拟水转化运移驱动机制与调控研究

A lot researches have been done since the virtual water concept was defined. Nevertheless, it has been noticed that researches related to transformation and transfer process, evolution rule, driving mechanism, regulation principle and regulation methods of virtual water are still unclear, which is unequal to virtual water management and practical need. For China, current researches in virtual water are hard to satisfy the need to construct the Resource-Conserving and Environment-Friendly Society. Downstream Luan River is a typical northern water-deficient area is selected as the case study area. Using innovatory theory methodology and on the basis of virtual water transformation process and its fundamental characteristic, this project mainly focus on calculating and analyzing transformation flux of virtual water in the economic social development process, finding out key factors influencing virtual water transformation and the overall influencing mechanism, exploring spatial-temporal evolution and driving mechanism, studying virtual water transformation regulation in combination of regional water resources carrying capacity model,evaluating the regulation methods of virtual water transformation, and presenting suggestion of regional virtual water transformation. Researches presented in this project have important theoretic and scientific meanings in improving and developing virtual water concept, water cycle theory and water management theory. It also has some practical guiding value in overall water resources planning and water management policy formulation.

虚拟水概念自提出后已经取得了许多研究成果，但系统性的虚拟水转化运移过程、演变规律、驱动机制、调控原理和调控对策研究还很薄弱，与虚拟水管理和调控的实践需求很不相称，难以满足我国建设资源节约型、环境友好型社会的实践需求。本项目以北方典型缺水地区海河流域滦河下游区域为例，以理论方法创新为手段，综合应用统计、数学模型、理论分析等手段，在明晰虚拟水转化运移基本方式和基本特征基础上，核算经济社会系统发展历程中的虚拟水转化运移通量，识别虚拟水转化运移的关键影响因素及作用机制，探索虚拟水转化运移的时空演变规律和驱动机制，结合区域水资源承载力模型进行区域虚拟水转化运移调控研究，对虚拟水转化运移调控手段进行评价，最后提出区域虚拟水转化运移调控政策建议。本项目的实施，对丰富和发展虚拟水理论、水循环理论和水资源管理理论等研究具有重要的理论与科学意义，对区域水资源综合规划、水管理政策制定具有一定的实践指导价值。

虚拟水拓展了人们解决水问题的思路，目前虚拟水研究在概念、核算、贸易、战略等方面相对成熟，但在转化运移和贸易驱动机制及调控等方面的基础研究相对薄弱，与虚拟水管理和调控的实践需求还不相称，需进一步探讨。分析虚拟水转化运移的基本特征、驱动机制、调控原理，了解调控水在区域水资源系统中的作用，可以对区域虚拟水进行科学评估，为制定区域水资源政策、水资源规划提供参考依据。本项目选择北方典型缺水地区海河流域滦河下游地区的唐山市为研究对象，以投入产出表、统计、规划、气象资料等为数据来源，以投入产出、主成分分析、灰色关联、指数分解、系统动力学等为方法，分析、模拟了该区域虚拟水转化运移基本特征、转化运移的驱动机制及其调控、未来水资源承载力发展等。主要研究成果为：（1）虚拟水通量核算。分析区域社会经济用水、供水的构成及变化、虚拟水通量构成，阐述从虚拟水角度研究水资源问题的必要性；（2）虚拟水转化运移特征。纵向上，分析虚拟水流入-流出量，构建虚拟水流量的时间序列，分析其虚拟水流动趋势；横向上分析虚拟水在不同产业部门之间的流动、产业部门之间的用水关联；（3）虚拟水转化运移驱动机制。构建转化运移指标体系，进行定性、定量分析，利用主成分分析筛选影响转化运移的因子，采用灰色关联对因子进行关联度排序，探讨虚拟水转化运移驱动机理；（4）虚拟水调控措施。构建系统动力学模型分析影响水资源承载力的各约束条件及其敏感性，判断影响水资源承载力的关键且可控因子，判断关键可调控因子在水资源承载力系统中的地位及作用；（5）未来水资源承载力状况。分析影响主要农作物虚拟水的敏感气象因子，从气候变化的角度入手探讨不同气候变化模式对敏感因子的模拟精度，选择适合未来气候变化的情景模式，预测区域未来年份水资源承载力状况。