【摘 要】
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水资源是支撑人类生存和生物生长的基础,随着社会经济快速发展,我国水资源需求量越来越大,特别是水资源相对短缺的黄淮海流域,各用水行业对水资源需求与竞争越来越凸显。因此,科学认识各用水行业需水量的时空演变规律,制定合理的水资源分配方案和实现区域水资源优化配置是当前水资源研究中的重点和热点,对实现区域社会经济可持续发展具有重要指导意义和实用价值。为此,本文以黄淮海流域为例,基于历史观测水文气象数据、社会
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水资源是支撑人类生存和生物生长的基础,随着社会经济快速发展,我国水资源需求量越来越大,特别是水资源相对短缺的黄淮海流域,各用水行业对水资源需求与竞争越来越凸显。因此,科学认识各用水行业需水量的时空演变规律,制定合理的水资源分配方案和实现区域水资源优化配置是当前水资源研究中的重点和热点,对实现区域社会经济可持续发展具有重要指导意义和实用价值。为此,本文以黄淮海流域为例,基于历史观测水文气象数据、社会经济数据、情景模拟数据等,利用多种分析方法和计算模型开展区域需水预测与水资源优化配置研究。主要研究包括以下四个部分:（1）水资源需求演变分析基于黄淮海流域186个气象站点1961-2017年的气象数据、经济要素数据,采用Penman-Monteith、作物系数法和定额法,计算该流域主要农作物、生态、生活、产业需水量,利用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和空间插值法对黄淮海流域需水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析。研究结果表明:在时间上,农业灌溉、产业需水量呈现下降趋势;生态灌溉、生活需水量呈现上升趋势。在空间上,农业灌溉需水量整体呈现东部多西部少的分布特征;区域内省会城市及部分较发达城市的产业需水量较大;生活需水量呈自西向东递增的变化趋势;生态灌溉需水量呈现自东向西递增的变化趋势。（2）需水量预测以2025、2030、2035年为规划年,基于CMIP6气象数据、水文数据和经济要素数据,结合IPCC2020年发布的共享社会经济路径（SSPs）与典型浓度路径（RCPs）的四种气候组合情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5）,采用Penman-Monteith、作物系数法、Budyko-Fu模型预测法和定额法预测不同组合情景下50%和75%保证率条件下的农业、产业、生活、生态需水量。研究结果表明:在同一组合情景下,规划年需水量整体呈现上下波动的变化趋势,如SSP1-2.6组合情景下,2025、2030、2035年75%保证率需水量分别是1853.54、1785.39、1787.85亿m~3;在同一规划年中,SSP1-2.6至SSP5-8.5气候情景需水量整体呈现递增的变化趋势,如2030年50%保证率需水量是1735.51（SSP1-2.6）、1766.06（SSP2-4.5）、1791.74（SSP3-7.0）、1836.05（SSP5-8.5）亿m~3。（3）可供水量预测基于黄淮海流域1961-2017年地表水、地下水资源量及多年平均可利用率数据,采用频率分析法和可利用率法计算50%和75%保证率地表水、地下水、外调水、非常规水可供水量。研究结果表明:2025年50%（75%）保证率总供水量分别为1613.96（1271.94）亿m~3。2030年50%（75%）保证率总供水量分别为1675.24（1328.92）亿m~3。2035年50%（75%）保证率总供水量分别为1725.06（1371.21）亿m~3。（4）水资源优化配置基于规划年需水量和可供水量数据,采用基于遗传算法的多目标优化算法（NSGA-Ⅱ算法）进行水资源优化配置,并分析缺水率。结果表明:在同一气候情景的前提下,规划年缺水率整体呈现减少的变化趋势,如SSP3-7.0组合情景下,2025、2030、2035年50%保证率缺水率分别为10.34%、8.43%、7.52%;在同一规划年的前提下,SSP1-2.6至SSP5-8.5气候情景缺水率整体呈现递增的变化趋势,如2030年75%保证率缺水率是25.53%（SSP1-2.6）、27.46%（SSP2-4.5）、29.22%（SSP3-7.0）、30.16%（SSP5-8.5）。
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