“水-能源-粮食”协同安全保障关键技术

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】2017YFC0404600

  【起止年限】2017.07~2020.12

  【项目负责人】王慧敏

  【牵头单位】水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

  【参与单位】河海大学、国家发展和改革委员会能源研究所、中国水利水电科学研究院、黄河勘测规划设计有限公司、吉林大学、北京师范大学、水利部发展研究中心、雅砻江流域水电开发有限公司、神华科学技术研究院有限责任公司

  ● 背景

  我国是世界上水资源严重短缺、能源资源禀赋低、粮食生产波动的国家之一,一直以来对水、能源、粮食等战略基础资源实行多头分散的规划与管理模式。气候变化、城镇化推进、经济人口增长、环境污染等现实因素影响,引起我国资源在时空上的供需关系变化和矛盾,导致水资源利用效率低下、能源结构不合理、粮食生产形势恶化等问题,甚至造成严重的资源浪费现象。因此,借鉴水-能源-粮食纽带关系先进理念,开展以资源流动为基础的水-能源-粮食协同安全保障理论、技术和应用研究,有助于促进更为高效的资源利用理念,服务于“一带一路”、长江经济带的国家战略。

  ● 拟解决的关键科学问题

  (1)水-能源-粮食资源互动耦合机理;

  (2)水-能源-粮食适配性评价理论与方法;

  (3)水-能源-粮食多尺度配置与风险调控。

  ● 研究内容

  (1)水-能源-粮食互动耦合机理及模拟技术;

  (2)全国水-能源-粮食资源特征及发展布局;

  (3)东北粮食主产区水-能源-粮食纽带关系及保障技术;

  (4)西北地区能源基地水-能源-粮食协同安全及保障技术;

  (5)西南水电能源基地水-能源-粮食协调配置及保障技术;

  (6)水-能源-粮食协同安全保障战略研究。

  ● 研究进展

  (一)水-能源-粮食互动耦合机理

  初步确立了以调查为主要技术手段的水资源、能源、粮食在社会经济发展过程中的流动路径、影响因素、技术水平和利用效率的要素集合,建立了水资源、能源、粮食的自然禀赋、消费量等元素组成的指标体系,为构建水-能源-粮食纽带关系耦合模拟模型奠定了基础。

  (二)水-能源-粮食资源特征及发展布局

  收集了全国水资源时空分布特征数据、全国的能源基地范围和类型、全国的粮食生产空间布局和类型等关键数据集,运用空间布局叠加方式归纳和总结了三种资源在空间布局上的矛盾关系,分析了3个典型区域水-能源-粮食资源耦合特征及问题。

  (三)水-能源-粮食纽带关系及保障技术

  明确了东北、西北、西南3个典型区域的研究范围,初步构建了雅砻江大型梯级水电站优化调度模型及技术、黄河干流水资源协调配置模型及技术、基于系统动力学方法的东北粮食产区格局优化技术。

  (四)水-能源-粮食协同安全保障战略

  提出了面向国家整体安全、生态文明建设和主体功能区规划的重大战略下“多尺度-多层面-多情境-多主体-多要素”的“压力-状态-响应(PSR)”分析技术,明确了国家水-能源-粮食协同安全保障战略的思路;梳理了国家水资源、能源、粮食相关法律法规体系,凝练总结了制约我国水-能源-粮食多部门协作管理的法律法规问题。

  (五)水-能源-粮食评价软件工具

  明确了评价软件工具的主体功能和开发环境,提出了基于通用化编程语言和独立C/S架构的水-能源-粮食评价软件工具建设的初步构想。