京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用

2019-02-12

  【项目类别】国家重点研发计划“水资源高效开发利用”专项

  【项目编号】2016YFC0401400

  【起止年限】2016.07~2020.12

  【负 责 人】赵 勇

  【牵头单位】中国水利水电科学研究院

  【参与单位】中科院地理所、中科院农业资源研究中心、水利部调水局、北京市水科院、天津市水科院、河北省水科院、河北省水勘院、清华大学、天津大学、西安理工大学、华北电力大学、南方科技大学、北京工业大学、华北水电大学等18家单位。

  ● 背景

  京津冀是我国乃至全世界人类活动对水循环扰动强度最大、水资源承载压力最大、水资源安全保障难度最大的地区。京津冀地区国土面积占全国2.2%,人口占全国8.0%,地区生产总值占全国11.0%,但多年平均水资源量不足全国1%,人均水资源量仅为全国平均值的1/9,水资源条件与经济社会布局极不相称。更为严峻的是,随着气候变化和人类活动的影响,京津冀地区可利用水资源呈现显著衰减的趋势,地下水累计超采量超过1550亿m3,已经发展成为“全球最大的地下水漏斗”。随着京津冀协同发展战略的大力实施、国家经济社会发展新常态的持续推进和南水北调东中线工程的相继通水,京津冀地区水资源形势正在发生显著变化,水资源安全保障也面临着新的挑战和要求,亟需将京津冀三地作为一个有机整体,集成研发水资源安全保障技术,协同制定水资源安全保障方案,整体解决区域水资源安全问题。

  ● 拟解决的关键问题

  (1)强人类活动区水循环演变机理与健康水循环模式;

  (2)强烈竞争条件下水资源多目标协同调配;

  ● 研究内容

  (1)京津冀水循环系统解析与水资源安全诊断。

  (2)京津冀水资源需求管理与适水发展布局。

  (3)京津冀耗水管理与资源节水技术研发示范。

  (4)京津冀地下水压采修复与合理利用技术研发示范。

  (5)京津冀非常规水安全利用技术研发示范。

  (6)京津冀外调水高效利用措施与扩大利用潜力研究。

  (7)京津冀多水源多目标协同调配与安全保障方案。

  (8)京津冀水资源协同管理机制创新与制度设计。

  (9)基于数字水网的京津冀水资源综合调控平台。

  ● 研究进展

  (一)水资源紧缺竞争地区协同保障基础理论

  初步分析了强人类活动区京津冀水循环通量时空演变规律,解析了不同模式城市水循环的物质网络结构,提出自然-社会水循环中社会端城市水资源需求场理论及其关键控制方程,初步构建了水循环健康模式与评价体系;研究提出了强烈竞争地区水资源协同调控理论框架及其耗水控制技术,研发了分布式水循环模拟与水资源配置动态耦合模型,并在雄安新区水资源保障规划中应用。

  (二) 京津冀水资源安全保障技术研发

  研究提出了水资源利用效率频谱数学解析方程,构建了区域水足迹计算分析模型;初步建成了京津冀生态系统耗水监测与试验网络,系统提出了区域减蒸降耗节水技术、咸水安全灌溉技术、设施蔬菜雨水利用技术、地下水修复技术、再生水回补利用技术、再生水安全评估技术、雨水开发利用技术、外调水对冲平衡模型技术、层次化需水评价技术等一系列关键技术,为示范建设奠定了良好的基础。

  (三)京津冀水资源安全保障集成示范

  围绕地下水超采区和城市区两区示范,在北京、石家庄、张家口等地开展了咸水安全灌溉示范、设施蔬菜雨水利用示范、地下水库大型回灌试验场、地下水超采区生态补偿与水权交易示范、城市公园绿地耗水监测示范等,为技术落地实施和推广奠定了基础。

  (四) 京津冀水资源协同管理与调控平台

  基于“平台、内容、服务”,集成多种技术工具,提出了“数字水网”的方案,搭建了京津冀水资源综合调控平台及大数据中心,初步完成了“三网合一”的京津冀典型数字水网及14个主题服务案例原型,为京津冀协同管理提供信息管理支撑。